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在化学中,物质结构知识主要是研究原子、分子、晶体的结构及其性质之间的关系,涉及原子、分子的构造,而这些在现有的教学条件下不可能让学生用感觉器官直接接触到,只能借助语言、文字、各种符号、平面图来表示立体形和运动的状态,这就需要学生充分发挥自己的空间认知能力。因此,如同数学的立体几何一样,在物质结构、有机化学等知识学习中,学生的空间认知能力起到至关重要的作用。由此可见,学生化学空间认知能力的培养显得非常有意义。
根据心理学对空间认知能力的定义,结合化学学科的特点,笔者认为化学空间认知能力可以定义成:学生在化学学习中对化学物质的结构图形在头脑中进行观察、识别、贮存、表征、转换、想象、抽象、概括,并将空间图形与化学物质建立相互关系的能力,主要包括空间观察、空间记忆、空间想象和空间思维等能力。那么如果在化学教学中培养学生的空间认知能力呢?笔者认为可以从以下几个方面进行教学,训练强化学生的化学空间认知能力。
一、通过活动培养学生空间认知能力
现在的学生年龄小,绝大多数是从学校到学校,没有生活经验,缺乏感性认识,要培养他们的空间认知能力,首先必须扩大学生的感性认识,增加学生的实践活动,培养观察力。教师可以有意识地通过大量教具、挂图、参观、多媒体教学手段等直观教学扩大学生的感性认识,并注意培养学生的观察力。这种直截了当的教与学不但可大大增加学生的感知,更能提高学生的学习兴趣,增强学生学习的主动性.在具体的教学中,教师既可利用现成的模型讲解,也可以让学生结合教学内容,自己动手制作教具、模型,从中逐步学会观察、解剖、分析、组合和概括空间形体,树立空间观念,还可以开展一些教学实习活动。经常进行这样的动手练习,可大大激发学的想象热情。
在物质结构、有机化学等知识教学中,教师要注重强化学生的认识和剖析图形的能力。教师应当在课堂教学中加强示范练习,还应展示或让学生自己动手制作一些分子结构模型,适当地对学生进行相应的图形识别训练,便于学生结合示意图深入理解物质结构知识。
二、让学生学会空间图形转化
实验结果显示,学生需要更多的时间来培养图形识别能力,有必要在这上面进行大量的练习。图形识别是对二维、三维物体空间模式的认知改组能力,这是一种创造性思维,需要综合认识空间模式、映像运动和转换等方面的能力。它的影响因素比较复杂,培养需要一个长期的过程。另一方面,图形识别能力的测量也具有更大的非准确性。空间认知能力是形象思维和逻辑思维交替作用的思维过程,几何语言(即几何图形)是表达这种思维的最好语言。因此,加强识图和画图的训练是培养学生空间想象能力的最好途径。
熟悉基本的几何图形,能正确地读图,能在头脑中分析基本图形的基本元素之间的位置关系和度量关系,能从复杂的图形中分解出基本图形。帮助学生建立已知图形和需要构造的图形,数、式和图形,平面图形和空间图形的对应关系,往往采用对比和对照的方法,这样做对培养学生的空间想象能力是有益的。
三、让学生掌握归纳对比和类比联想的方法
在学生建立了正确的空间认知能力之后,教师要引导学生将有关物质的空间结构整理、分类,归纳为几种类型。这样既达到了知识的系统化,又培养了学生整理知识的能力。通过归纳对比把对象间的异同,集中地、明显地显示出来,可使学生对不同对象获得清晰的认识,达到培养和增进空间认知能力的目的。
在空间认知能力的训练中教帅要帮助学生在“旧映象”和“新客体”之间搭桥,使其产生联想,从而思维达到飞跃。以甲烷的正四面体为例,可启发学生进行如下联想:(1)甲烷分子4个氢原子被4个氯原子取代所得CCl4应是一个正四面体的分子;(2)CH4分子中4个氢原子被4个—CH3所替代,得新戊烷[C(CH3)4],其分子中5个碳原子也形成正四面体结构;(3)CH2Cl2是四面体结构的分子,所以它没有同分异构体(如果误认为是平面构型,就有两种结构);(4)CH3Cl与CHCl3都是四面体结构,3个氢原子和1个氯原子,与3个氯原子和1个氢原子的相对位置是等效的,它们的空间结构有相似性。通过联想能力的培养,学生遇到新问题,就能自觉联想旧映象,很快找到正确答案。
学生空间认知能力的获得和加强,有一个逐步丰富和发展的过程,因此,在整个教学过程中,运用联想对比的方法,帮助学生真正弄清一些几何概念和性质,对培养和增进学生的空间想象能力,就显得十分重要。
四、进行适当的巩固练习
在高中化学教学中,训练空间认知能力还必须通过精心选编一定数量的练习题,有目的、有层次地要求学生积极参与一定的练习,从而不断提高其空间认知能力。
总之,分析学生的化学空间认知能力的构成将有助于培养学生的化学空间认知能力,从而有利于更好地掌握各种化学基础知识,促进化学的有效学习,促进学生的终身发展。
(责任编辑 罗 艳)
根据心理学对空间认知能力的定义,结合化学学科的特点,笔者认为化学空间认知能力可以定义成:学生在化学学习中对化学物质的结构图形在头脑中进行观察、识别、贮存、表征、转换、想象、抽象、概括,并将空间图形与化学物质建立相互关系的能力,主要包括空间观察、空间记忆、空间想象和空间思维等能力。那么如果在化学教学中培养学生的空间认知能力呢?笔者认为可以从以下几个方面进行教学,训练强化学生的化学空间认知能力。
一、通过活动培养学生空间认知能力
现在的学生年龄小,绝大多数是从学校到学校,没有生活经验,缺乏感性认识,要培养他们的空间认知能力,首先必须扩大学生的感性认识,增加学生的实践活动,培养观察力。教师可以有意识地通过大量教具、挂图、参观、多媒体教学手段等直观教学扩大学生的感性认识,并注意培养学生的观察力。这种直截了当的教与学不但可大大增加学生的感知,更能提高学生的学习兴趣,增强学生学习的主动性.在具体的教学中,教师既可利用现成的模型讲解,也可以让学生结合教学内容,自己动手制作教具、模型,从中逐步学会观察、解剖、分析、组合和概括空间形体,树立空间观念,还可以开展一些教学实习活动。经常进行这样的动手练习,可大大激发学的想象热情。
在物质结构、有机化学等知识教学中,教师要注重强化学生的认识和剖析图形的能力。教师应当在课堂教学中加强示范练习,还应展示或让学生自己动手制作一些分子结构模型,适当地对学生进行相应的图形识别训练,便于学生结合示意图深入理解物质结构知识。
二、让学生学会空间图形转化
实验结果显示,学生需要更多的时间来培养图形识别能力,有必要在这上面进行大量的练习。图形识别是对二维、三维物体空间模式的认知改组能力,这是一种创造性思维,需要综合认识空间模式、映像运动和转换等方面的能力。它的影响因素比较复杂,培养需要一个长期的过程。另一方面,图形识别能力的测量也具有更大的非准确性。空间认知能力是形象思维和逻辑思维交替作用的思维过程,几何语言(即几何图形)是表达这种思维的最好语言。因此,加强识图和画图的训练是培养学生空间想象能力的最好途径。
熟悉基本的几何图形,能正确地读图,能在头脑中分析基本图形的基本元素之间的位置关系和度量关系,能从复杂的图形中分解出基本图形。帮助学生建立已知图形和需要构造的图形,数、式和图形,平面图形和空间图形的对应关系,往往采用对比和对照的方法,这样做对培养学生的空间想象能力是有益的。
三、让学生掌握归纳对比和类比联想的方法
在学生建立了正确的空间认知能力之后,教师要引导学生将有关物质的空间结构整理、分类,归纳为几种类型。这样既达到了知识的系统化,又培养了学生整理知识的能力。通过归纳对比把对象间的异同,集中地、明显地显示出来,可使学生对不同对象获得清晰的认识,达到培养和增进空间认知能力的目的。
在空间认知能力的训练中教帅要帮助学生在“旧映象”和“新客体”之间搭桥,使其产生联想,从而思维达到飞跃。以甲烷的正四面体为例,可启发学生进行如下联想:(1)甲烷分子4个氢原子被4个氯原子取代所得CCl4应是一个正四面体的分子;(2)CH4分子中4个氢原子被4个—CH3所替代,得新戊烷[C(CH3)4],其分子中5个碳原子也形成正四面体结构;(3)CH2Cl2是四面体结构的分子,所以它没有同分异构体(如果误认为是平面构型,就有两种结构);(4)CH3Cl与CHCl3都是四面体结构,3个氢原子和1个氯原子,与3个氯原子和1个氢原子的相对位置是等效的,它们的空间结构有相似性。通过联想能力的培养,学生遇到新问题,就能自觉联想旧映象,很快找到正确答案。
学生空间认知能力的获得和加强,有一个逐步丰富和发展的过程,因此,在整个教学过程中,运用联想对比的方法,帮助学生真正弄清一些几何概念和性质,对培养和增进学生的空间想象能力,就显得十分重要。
四、进行适当的巩固练习
在高中化学教学中,训练空间认知能力还必须通过精心选编一定数量的练习题,有目的、有层次地要求学生积极参与一定的练习,从而不断提高其空间认知能力。
总之,分析学生的化学空间认知能力的构成将有助于培养学生的化学空间认知能力,从而有利于更好地掌握各种化学基础知识,促进化学的有效学习,促进学生的终身发展。
(责任编辑 罗 艳)