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中學以下的素養教育與經驗談:國二下自然科,化學反應

閱讀時間約 7 分鐘
每篇都要再次說明,所有的教學方法與手段,完全要看:
  1. 個人因素
  2. 社經背景
  3. 對應教材與年齡
沒有百分百適用,也不會有一招行天下的密技,最大差異在於針對個人或是多人數上課。而且不管多好的教材,只要學生本身完全沒有學習的意願,都是沒有用的,這時候就得要換其他方式,不能只看教材與方式。
太多學生會「望文生義」,像是「原子是最原本的那個子」,分子就是「切開後變原子」,很多老師會忘記學生腦補功力很強,尤其是讀一半的狀態。但這種情況,筆者也必須說有一半原因是老師講太快,或是以為聽懂了。
國二下自然,理化進入到以化學為主的部分。
許多同學到這邊,稍微會覺得能喘口氣,因為多數題目似乎只要抓到一些原則,成績就不會太差。這會是錯覺嗎?
不是。
因為國中的化學就真的掌握基本原則,其他都是背,不背就不會。筆者知道念化學的高手有人會不認同,畢竟化學死背怎麼念得好,總有很多可以活用的部分吧?對,沒錯,但在國中部分的基礎,沒有去背一些基本的,後面根本活不下去。
筆者知道很多人看到煩了,覺得中學都在背東西,這是一點也沒錯。定義沒背起來,我們怎麼會知道運用?打底就是這麼一回事。
總之,下學期化學有五章,從基本化學反應,到氧化還原、酸鹼鹽跟可逆,接著是有機化合物,這邊的內容會在反應式等地方,解釋一些原理,以及把常見學生問題拆解,背誦的地方就只能自行加強了,後面會列一些建議的參考書籍,早點看可以增進些能力。

化學反應

首先,筆者一律建議,先從複習開始,讓學生想起來上學期「原子」是在幹嘛,同時把分子的概念重新建立,如果忘光光,寧可花一節課複習,也不要直接推進度,這家長尤其要注意,太多太多案例了。
以前在補習班,每次下學期開始,都發現問題出在忘記什麼是原子跟分子,需要的人請翻閱上學期第六部分

重建分子組成的基礎概念

為何那麼重要?因為化學反應的第一步,就是質量守恆定律,牢記「反應前跟反應後」質量一樣並不困難,同學大部分的失誤都是在,只記得質量,沒串聯到原子本身。
在談論質量守恆前,還得先給學生一點基礎,就是「原子不滅」,目前沒上到核反應,家長請先不要反應過度。
我們必須先讓學生記得,元素表中那些元素,單一顆原子只會產生「排列組合」,但本身那顆原子是不會變的。如果學生程度可以,建議稍微提一下,後面的離子涉及電子的移動,但因為電子太輕了,通常不會納入質量守恆的範圍去討論。謹記謹記,這是初學者,不要吹毛求疵。
若有教具請拿出來用,家長如果有空,請去文具店買大小不等的保麗龍球,真的很有空請著色(一般而言兩種顏色就夠了,第三種就是不上色),買一些針去連接起來。
大致上要建立這種概念:
反正,透過這種看來很蠢的方式,讓學生建立起反應前後,原子都不會改變的概念。
(編:為什麼AB、A2B2不一樣,這應該算是一種例子……)
然後,再帶入汽水打開質量為何變少?因為二氧化碳跑掉了,以及封閉瓶子內怎樣變化質量均不變的概念,根據經驗效果較好,只是當然會花多一節課的時間。

建立反應過程中時間因素的基礎概念

這邊常出現的一個問題,會嚴重影響到之後,就是時間順序。
許多同學對化學反應式的概念不熟,反應前跟後會想成是一種「有跟無」的差異。建議師長,在此花一點時間,讓同學了解到,反應式只是在表達某一種狀態下,A原子跟B原子會反應呈AB分子的情況,且都是單次,不代表整罐都會全部反應掉。
這邊不需要講太多,僅需要建立觀念就好。因為沒有這個觀念,到了後面會對完全反應、反應平衡等搞不清楚。

質量比與原子、分子量的落差,是一道關卡

接下來,就是第一關卡,原子量、分子量、莫耳數
課本有講的筆者就不重複,這邊容易弄混的第一個概念,是原子、分子量雖然可以等於質量比,但為何質量比不一定等於原子、分子量比?
照例,請拿之前的教具來解釋比較好:
A+B→AB
在我們都知道是1個A原子對1個B原子變成1個AB分子下,確實如此。例如「5克的A加上10克的B,完全反應成為15克的AB」,原子分子量比就是1:2:3。
但如果是
當然不是呀,B有2顆應該要除2變成10才對。也就是透過上面這個例子,加上教育有實體的原子感覺,讓學生理解:「因為原子分子量本來就是單1顆在比,所以乘上100倍、1000倍的數量,比例都不會變」、「質量比會因為不知道1份物質中,參與反應的是幾顆,必須看到反應式才知道確實的比例」。
筆者必須說,這看來簡單實則很難,文字邏輯可以通的學生都在一半前面了,真的拿教具會比較好,人類有一半以上的比例,是對純文字邏輯的具象化有障礙。

公式當口訣,拆解細節以便中後段學生熟悉

莫耳要在前面都成功的前提上教才會順利,現在課本都有很好的圖示,讓學生知道莫耳就只是一個單位,跟一打、一車、一串的意思相同,就僅僅是個單位,只是這個單位的數量級很大,1莫耳有6╳10^23個這麼多。
務必建立「1打12個」、「1莫耳10^23個」的概念。
剩下的就是背公式跟練習:
問題在練習,建議從基礎開始,類似背口訣但內容是公式:
  • 「1莫耳的C原子有6╳10^23個,質量為12克」
  • 「1莫耳的O原子有6╳10^23個,質量為16克」
  • 「1莫耳的CO2分子有6╳10^23個,質量為44克」
練習範例到這邊,後面務必加上這種類題:
「1莫耳的CO2分子含有1個C原子跟2個O原子;
1莫耳的CO2分子有6╳10^23個,含有6╳10^23個C原子跟6╳10^23個O原子;
1莫耳的CO2分子質量為1莫耳的C原子12克加上2莫耳的O原子2╳(6╳10^23)克,故為44克」
不要覺得很煩,不拆解到這個步驟,經驗上大概是理化PR70以後的,幾乎全垮掉,所以要請師長依照學區跟學生程度,發現莫耳跟質量、原子量的轉換不行,或是太慢時,請這樣去慢慢帶,回家多練習。

針對學生程度循序練習

最後講到化學反應式,這反而簡單多了,因為前面如果有照著順序帶,理論上已經懂的差不多,剩下一些名詞解釋,反應物、生成物等等。當中最重要的,是係數比的意思,這很多人到畢業都沒理解過。
化學反應式的係數,代表的是參加反應與生成物的「數量」,係數比就是數量比,請優先把這觀念打進學生腦袋。不要一開始就去背係數比等於莫耳數比等等,多半學生接受沒那麼快。
這邊的順序,是「係數比等於數量比」,接著給練習像是
A+2B→3C
指1個A加上2個B變成3個C,千萬不要講原子還是分子,只要學生明白ABC可以是原子也是分子就好,有好的範例可以寫進去參考。
又因為,莫耳數就是數量,所以這也代表參加反應時,「1莫耳A加上2莫耳B,生成3莫耳C」。
接著給予A分子量4、B分子量10,根據莫耳與分子量的關係,得到「1莫耳A有4克,加上1莫耳B有10克共1莫耳20克,產生C總共24克有3莫耳」
再列出1莫耳C為8克,分子量為8。這樣的概念,可以的話找好範例進去帶,不然依照個人經驗,通常學生沒有拆解步驟都會昏。
這邊,必須透過大量的練習去熟練,俗稱刷題本。老師的功力不是丟題目,是整理難度適中的題目,循序漸進的帶入,並可以用學生聽得懂的方式教下去。
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