時間:2023-09-05 09:29:29
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中圖分類號:P5883 文獻標志碼:A
文章編號:672-656(202)04-000-11
0引言
大陸地殼的形成一般歸結為2個典型的板塊構造位置,即活動大陸邊緣和板內[]。其中,板內的大陸生長與地幔柱的巖漿板底墊托作用或巖漿底侵作用(magmatic underplating)有關,而板緣的大陸生長則主要通過俯沖增生和弧陸碰撞來實現的。而且,會聚大陸邊緣通常被認為是下地殼增生(包括幔源巖漿板底墊托作用和俯沖增生)的主要場所[2]。然而,很少有實例是來自活動大陸邊緣的下地殼包體[2-3]。
麻粒巖包體和麻粒巖地體(尤其是高壓麻粒巖)通常被認為是透視下地殼的窗口[2]。高壓麻粒巖通常被認為代表高級的變基性巖,并以單斜輝石+斜長石+石榴子石+石英等礦物組合為主要特征[4-6], 至于其他次要礦物如角閃石和藍晶石等是否出現,取決于水活度和全巖成分[7]。高壓麻粒巖不同于榴輝巖的是其礦物組合中含有斜長石和(或)貧硬玉分子的單斜輝石,而中壓麻粒巖不同于高壓麻粒巖的主要特征是其礦物組合中含有斜方輝石,但是高壓麻粒巖在峰期之后減壓過程中可能會形成以后成合晶冠狀體形式存在的斜方輝石[7]。高壓麻粒巖出露相當廣泛,從古元古代(如華北恒山雜巖[8])到新生代(如喜馬拉雅山脈)的諸多大陸碰撞造山帶中均有報道。前人研究結果顯示,當變質溫度超過800 ℃時,變質壓力可能超過4 GPa[5],這意味著加厚地殼(或俯沖地殼)的下部經歷了高溫作用。另外,高壓麻粒巖有時也與中溫榴輝巖共生,如華力西造山帶[9]。在特定地帶鑒定出高壓麻粒巖有助于對涉及大陸碰撞及相關過程中下地殼演化的認識,而對高壓麻粒巖相變質作用的巖石學觀察和年代學測定對理解變質作用和下地殼演化之間的關系至關重要。但是,獲得精確的高壓麻粒巖相變質作用的時代往往比較困難。這種困難主要來自于后期多階段變質作用疊加以及相關過程導致的礦物間同位素體系(尤其是Sm-Nd和Rb-Sr)的重置或不平衡,因此影響了對巖石的形成過程和構造背景的認識。
在過去的20年里,眾多研究者對華北克拉通前寒武紀變質基底和下地殼包體巖石開展了大量的巖石學、構造地質學、地球化學和地質年代學研究,并在其形成和演化上獲得了若干重要進展,進一步將華北克拉通變質基底劃分為東部陸塊、西部陸塊及分割東部和西部陸塊的中部造山帶[0-]。目前就東、西部陸塊沿中部造山帶在大約85 Ga完成克拉通拼合已經達成共識[0-7]。拼合完成之后,在6~85 Ga期間,克拉通內部和邊緣經歷了一系列的拉張和裂谷事件,形成了伴隨有鎂鐵質巖漿群侵位的拗拉槽和邊緣裂谷盆地,發育有斜長巖輝長巖紋長二長巖環斑花崗巖套和A型花崗巖,以及超鉀火山巖的噴發[7-22]。值得注意的是,目前已報道的古元古代高壓麻粒巖相變質作用主要來自于中部造山帶[8,0-3,23],而東部陸塊僅在膠東和信陽地區見有零星報道[24]。此外,對華北克拉通古元古代高壓麻粒巖相變質作用的構造背景還存在2種不同的解釋:一種觀點認為這些高壓麻粒巖形成于東、西部陸塊拼合的碰撞造山環境中[8,-4];另一種觀點則認為它們是古元古代地幔柱活動的產物[8-20,24]。存在爭議的一個重要原因是對高壓麻粒巖相變質作用缺少直接的巖石學和年代學觀察,尤其是在華北克拉通東南緣或東部陸塊的南部。目前,在所研究的區域,僅見高壓麻粒巖相變質作用的巖石學證據和模糊的(晚)古元古代年齡的分開報道。最近,Xu等在徐州—宿州地區發現了榴輝巖(類)捕虜體,認為它們是華北克拉通鎂鐵質下地殼在大約220 Ma時構造加厚形成的[25-27]。
關于華北克拉通的形成與演化,雖然受到廣泛關注并日益引起國內外研究者的興趣,但是大部分研究都集中于華北克拉通內部、北部和東、西陸塊結合帶或中部造山帶,而東南緣下地殼的形成與演化研究則顯得較薄弱。華北克拉通東南緣出露的變質基底(五河變質雜巖)和下地殼包體巖石無疑為這一研究提供了極好的天然實驗室。最近的研究結果顯示,五河變質雜巖中的變基性巖經歷了80~90 Ga的高壓麻粒巖相變質作用[28-29]。徐州—宿州一帶中生代侵入體中包體的巖石學、年代學和巖石地球化學研究也表明,這些包體大部分形成于24~25 Ga并經過大約8 Ga高壓麻粒巖相變質作用[25-29]。但是,有關研究區下地殼巖石的成因、形成與演化仍是亟待解決的重要科學問題。
為了更好地了解華北克拉通東南緣前寒武紀地殼(尤其是下地殼)的形成和演化過程,筆者根據近年來對蚌埠地區出露的前寒武紀變質基底和宿州附近夾溝中生代閃長斑巖中捕虜體的研究成果和進展,結合研究區已發表的相關資料,總結了華北克拉通東南緣前寒武紀幕式地殼生長和多期變質作用與改造的巖石學和年代學證據。
地質背景
華北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,保留有大于36 Ga的古老地殼物質殘留[30]。地理位置上,華北克拉通西接祁連造山帶,北鄰天山—內蒙—大興安嶺造山帶;在南端,秦嶺—大別—蘇魯造山帶把華北克拉通和揚子克拉通分開(圖[26])。基于年代學、巖石組合、構造演化和P-T-t軌跡的不同,將華北克拉通劃分為東部陸塊、西部陸塊及夾于其中的中部造山帶[8,0,9,3]。筆者研究的蚌埠和徐州—宿州地區位于華北克拉通東部陸塊的東南緣,距蘇魯造山帶西端的郯—廬斷裂帶以西約00 km,距大別造山帶北端約300 km (圖)。區內變形的新元古代和古生代蓋層,以及晚太古代到古元古代的變質基底侵入有大量小的中生代侵入體(如夾溝、班井和利國巖體;圖)。這些中生代侵入體主要由閃長質和二長閃長質斑巖組成。研究區的前寒武紀變質基底主要出露在蚌埠地區(常稱為“五河變質雜巖”或“五河群”[32]),并且被中生代含石榴子石花崗巖所侵入[圖2(a)];而中生代侵入體中含有大量下地殼或幔源包體或捕虜體[25-26,29,33-34] [圖2(b)]的徐州—宿州地區則無變質基底出露。近期研究表明,變質基底出露區(荊山、懷遠和鳳陽等地)發育的含石榴子石花崗巖主要是由華南三疊紀俯沖陸殼巖石在59 Ma左右發生部分熔融形成的[35-36]。
研究區變質基底的巖石類型主要有(含石榴)斜長角閃巖、榴閃巖、石榴麻粒巖和片麻巖等;下地殼包體的巖石類型主要有(含石榴)斜長角閃巖、榴閃巖、石榴角閃石巖、石榴麻粒巖、含石榴角閃斜長片麻巖和花崗片麻巖等。此外,包體中還有含尖晶石石榴單斜輝石巖、含金云母單斜輝石巖和含尖晶石二輝石巖等形成于古生代((393SymbolqB@ 7)Ma)的幔源巖石,指示北秦嶺向東延伸到華北克拉通東南緣(至少到安徽宿州地區)以及在華北克拉通與揚子克拉通之間存在一個已消失的新元古代洋殼[33]。
研究區前寒武紀變質基底巖石(五河變質雜巖),主要出露于“蚌埠隆起”區(如荊山、懷遠和鳳陽等地),巖石類型主要有含石榴斜長角閃巖、榴閃巖、石榴麻粒巖和片麻巖等。石榴斜長角閃巖呈構造巖塊或條帶狀產于不純的大理巖中[29,34-36],兩者之間呈構造接觸關系,反映了它們原巖的不同以及可能具有不同的演化歷史,它們的原巖分別為巖漿巖和沉積巖。石榴斜長角閃巖(如樣品07FY0)主要由石榴子石、斜長石和角閃石以及少量單斜輝石、榍石和微量金紅石等礦物組成(圖3(a)、(c)[29])。石榴子石在成分上是均一的,為鐵鋁榴石鎂鋁榴石鈣鋁榴石固溶體,錳含量較低。斜長石有3種產出形式:以包裹體形式產于石榴子石中;以后成合晶形式與綠角閃石共生;以基質形式產出。富鈦的棕色角閃石通常以包裹體形式產于斜長石[圖3(b)[29]]或基質中,TiO2含量(質量分數,后文同)高達
382%;而產于基質中或與斜長石共生產于后成合晶中[圖3(c)]的綠色角閃石幾乎不含Ti。基質中殘留的單斜輝石為透輝石。榴閃巖[圖3(d)、(e)]主要由石榴子石、角閃石、斜長石和石英等組成,石榴子石在成分上相對均一,類似于樣品07FY0的石榴子石組成;角閃石有2期,分別為早期的棕色高鈦角閃石和晚期的綠色低鈦角閃石,這些特征暗示榴閃巖樣品也經歷了類似的高壓麻粒巖相變質作用及后期變質作用疊加。石榴麻粒巖的主要礦物組合為石榴子石+單斜輝石+斜長石+角閃石[圖3(f)],這種礦物組合指示其經歷了高壓麻粒巖相變質作用[4-6]。
研究區下地殼包體的巖石類型很豐富,如(含石榴)斜長角閃巖、榴閃巖、石榴角閃石巖、石榴麻粒巖、含石榴角閃斜長片麻巖和花崗片麻巖等(圖4[29,33])。其中,石榴斜長角閃巖(如樣品07JG2)主要組成礦物為石榴子石、斜長石、角閃石、金紅石、石英以及少量單斜輝石[圖4(b)、(d)、(e)]。石榴子石晶體在尺度上為毫米級別,成分相對均一,為鐵鋁榴石鎂鋁榴石鈣鋁榴石固溶體。斜長石有3種產出形式:以包裹體形式產于石榴子石中;以后成合晶形式與單斜輝石和(或)角閃石共生;以基質形式產出。大部分金紅石已退變為鈦鐵礦,單斜輝石被以角閃石+斜長石組成的后成合晶結構所替代[圖4(d)、(e)]。有時可見裂隙中鉀長石等礦物的分布[圖4(b)],可能指示晚期的溶體交代作用結果。
石榴麻粒巖(如樣品07JG4、08JG5)主要組成礦物為石榴子石、斜長石、角閃石、單斜輝石、石英、金紅石、榍石和少量綠泥石[圖4(a)、(f)~(h)]。單斜輝石為透輝石,有2種產出形式:與金紅石和石英共生,以包裹體的形式產出于石榴子石和榍石中;以殘晶形式與斜長石和角閃石共生產于后成合晶中。透輝石局部被綠泥石所交代[圖4(f)]。含有金紅石和角閃石針狀出溶體的單斜輝石有時含有角閃石退變邊[圖4(g)]。石榴子石的典型特征是含有定向的針狀金紅石出溶體[圖4(g)],成分上類似于樣品07JG2的石榴子石。長石主要以基質或后成合晶形式存在[圖4(f)]?;|中的金紅石部分被鈦鐵礦所替代。
含石榴角閃斜長片麻巖(如樣品07JG32)[圖4(c)]主要礦物組合為石榴子石+斜長石+角閃石+金紅石,金紅石部分退變為鈦鐵礦,石榴子石被斜長石+角閃石后成合晶所環繞。此外,石榴角閃石巖的主要組成礦物為石榴子石、角閃石、金紅石[圖4(i)]:石榴子石有2期,包括具有針狀金紅石出溶體的早期石榴子石和晚期深色石榴子石;角閃石也有2期,分別為早期的褐色富鐵、高鈦角閃石和晚期的綠色低鈦角閃石。
不同樣品中的角閃石是按照Leake等的分類方案[37]來命名的。棕褐色、富TiO2角閃石為韭閃石和鐵質韭閃石,而綠色、低TiO2的角閃石為鎂質綠鈉閃石和淺閃石[圖3(b)、(e),圖4(i)]。表明這2類角閃石分別形成于不同的變質條件下,如麻粒巖相和角閃巖相條件下,因為前人研究已證明角閃石中Ti含量隨變質程度的增加而升高[6,38]。這種差別也得到了巖相學證據的支持:綠角閃石產出于后成合晶中,而棕褐色角閃石以包裹體形式產出。有些樣品中含有較多的富鈦角閃石,可能反映了它們不同的原巖成分。根據電子探針成分分析,不同類型的角閃石可能形成于不同的變質條件下(圖5[39]),`這進一步證明本區下地殼巖石經歷了多期變質疊加與改造過程。
綜上所述,無論是變質基底還是下地殼包體巖石,它們大多數(除下地殼上部的巖石以外)都含有石榴子石、單斜輝石、金紅石、斜長石和石英等峰期礦物組合,指示形成于高壓(大約 GPa)麻粒巖相條件下[40]。另外,這些樣品缺少諸如藍晶石和硅線石之類的富鋁礦物相,表明其原巖為巖漿巖而非沉積巖成因[4]?;谏鲜鲲@微結構觀察和礦物之間的關系,至少可以區分出峰期高壓麻粒巖相(石榴子石+斜長石+單斜輝石+石英+金紅石±富鈦角閃石)變質礦物組合,以及后期角閃巖相(斜長石+綠角閃石+鈦鐵礦+榍石)和綠片巖相(綠泥石+方解石+磁鐵礦)等退變質礦物組合。因此,研究區前寒武紀變質基底巖石以及大多數下地殼包體巖石所經歷的最高變質條件為高壓麻粒巖相。礦物組合與初步的溫壓計算結果表明,高壓麻粒巖相變質階段溫度和壓力分別為800 ℃~860 ℃和0~2 GPa[29]。但是,由于緩慢冷卻,尤其是可能經歷了緩慢折返作用的巖石(如樣品07FY0),而導致礦物的Fe-Mg交換或重置[42],所計算的溫度有可能代表高壓麻粒巖相變質階段的最小估計值[43]。
3幕式地殼生長與多期改造的年代學和f同位素證據
由于受到后期多階段變質作用疊加的影響,Sm-Nd和Rb-Sr同位素體系發生了重置和(或)礦物之間的同位素不平衡,往往難以準確測定不同變質階段的時代,而鋯石無疑是理想的定年礦物。鋯石是一種難熔礦物,具有很低的Pb擴散速率[44],因而高級變質巖中鋯石常常能保留多期次的巖漿作用和變質作用記錄[45-49]。因此,鋯石的原位U-Pb定年是獲得經歷過復雜演化過程和多期變質作用巖石可靠時代的有效方法。但是,由于物理化學條件變化和每期變質時間長短的不同,導致早期的鋯石結構發生改變和(或)新的鋯石生長,從而造成高級變質巖中的鋯石結構顯示較大的變化性和復雜性[50]。鋯石中的變質礦物包裹體能把年代學結果和變質作用直接聯系起來,而對于那些反映巖石復雜的巖漿和變質作用歷史的環帶鋯石所表現出的諸如不規則邊界、不同的核幔邊區域之類的復雜結構可以通過陰極發光(CL)圖像揭示出來[5-52]。此外,鋯石的Lu-f同位素體系優于其U-Pb體系,通常能抵抗后期蝕變和改造作用的影響[44,53-54],能保存近于初始的f同位素比值,并可以用來示蹤巖石成因和源區研究[55-56]。
因此,單顆粒鋯石U-Pb和Lu-f 同位素的聯合分析數據已被證明能提供有關巖漿和變質事件以及巖石成因和殼幔演化的可靠詳細信息[53-55,57-65]。正如前文所述,華北克拉通是一個古老的克拉通并經歷了復雜的演化過程,為此,筆者根據最新研究成果以及已發表的有關華北克拉通東南緣變質基底和下地殼包體的鋯石U-Pb年代學和Lu-f 同位素數據,探討了研究區前寒武紀下地殼的形成和演化過程。
根據鋯石陰極發光圖像(圖6[29,33-34])可以看出,研究區前寒武紀下地殼包體巖石經歷了復雜的巖漿熱事件和多期變質作用,大多數鋯石顯示核幔邊結構,包括典型的巖漿鋯石核和具有石榴子石+單斜輝石+金紅石+斜長石等高壓麻粒巖相礦物組合的8~9 Ga變質鋯石[29,33]以及具有高的Ti溫度(大于800 ℃)的248~249 Ga麻粒巖相變質鋯石[34]。鋯石U-Pb年齡結果統計(圖7)顯示,研究區經歷了25~26、2 Ga的巖漿熱事件以及25~26、2、8~9 Ga以及390、76 Ma的變質事件。其中,形成于25~26 Ga的下地殼巖石包括2類:一類是經歷了2 Ga和(或)8~9 Ga高壓麻粒巖相變質作用以及390、76 Ma的變質改造,而且可能是因為這類巖石位于下地殼下部,在2 Ga時靠近俯沖帶,因而遭受大洋俯沖與變質作用的強烈影響而造成Pb同位素均一化,形成了具有與約2 Ga島弧巖石一致的高放射成因Pb同位素組成;另一類巖石則形成于255~264 Ga,可能因處于下地殼上部而僅遭受了248~249 Ga麻粒巖相變質作用,但沒有2 Ga和(或)8~9 Ga變質疊加的巖石學和年代學記錄,表現為典型的前寒武紀下地殼巖石特點的低放射成因Pb同位素組成[34]。此外,強烈的約8 Ga高壓麻粒巖相變質作用可能是由于幔源巖漿底侵于下地殼底部而導致大規模地殼加熱和增厚引起的,這也與該時期華北克拉通存在廣泛的拉張、裂谷作用以及相關的鎂鐵質巖漿侵位等相吻合[8,20-2,29]。
鋯石的f同位素分析(圖8[33])指示,研究區前寒武紀下地殼經歷了25 Ga和2 Ga的巖漿熱事件。鑒于這2期鋯石的ε-f(t)中有一部分樣品為明顯的正值(如5~2),反映它們的原巖來自于新生地殼,結合其原巖性質和地球化學特點,指示它們的巖石成因與2期俯沖增生事件有關[33]。此外,27~28 Ga的繼承鋯石U-Pb年齡(圖7)和鋯石f模式年齡[33-34]暗示研究區可能還存在更老的地殼物質或更早的地殼生長時期,這尚需進一步的研究。
4結語
()華北克拉通東南緣前寒武紀下地殼的巖石組成復雜,反映一個不同形成時代和不同成因并經過多期不同程度變質作用與改造的形成、演化過程。
(2)華北克拉通東南緣在前寒武紀發生過幕式地殼生長,至少包括25~26 Ga和2 Ga這2期俯沖增生和約8 Ga的垂向增生過程。由f模式年齡和繼承鋯石限定的27~28 Ga可能代表另一期地殼生長時間。
1 遵循化學元素建構的三大原則,建立完善的教學策略
(1)元素觀構建以理解性原則為首要。教師引導學生建立化學元素觀的建立,要以遷移性學習方面的學習為指導,以理解為基礎讓學生初步形成牢固的化學元素觀?;瘜W元素觀的理解中心為:宏觀的物質世界是由百種左右的元素組成,元素是固定不可改變的,但是不同元素的結合可以形成不同的物質,這也關系到了微粒觀,化學反應與能量觀,任何物質的形成都離不開微粒的概念與理解,化學反應過程的認識和理解。原子之間存在很強的結合力,將元素和原子結構緊密聯系,即建立良好的微粒觀有助于更好地建構元素觀,理解元素性質的周期。從另一個層面上講,化學教學上,借用元素觀解釋物質的有序性,指導物質變化方面的研究,要避免硬性記憶和被動輸入,要遵循理解的原則,只有學生理解了,才能形成理解性學習,才能形成化學的科學觀念,體現出元素觀念建立的指導價值。從多年的化學教學實踐中總結得出,建構化學元素觀應注重理解。
(2)元素觀構建觀念形成與學習的實際情況結合?;瘜W元素觀念不是單一的知識點,它包含了千絲萬縷的元素內容,涉及到眾多的化學知識。對此,要構建學生完善的化學觀念,首先要讓學生在學習過程中積累一定的化學事實,而學習中的具體實例是化學元素觀念形成、發展的根本,缺乏了具體事實作鋪墊,學習抽象的元素觀就如無源之水,籠統而難以把握。元素觀念的建立和形成,需要有一定的積累和循序漸進的過程,它需要一定的時間和沉淀。
(3)元素觀構建以結構化意識為根基。化學元素觀構建過程是一個“搭建筑”的過程,它的構建需要有結構化的整體意識,這樣才能牢靠地把握好化學元素的內涵。學生的化學元素的建立要注重理解認識的完整性,它是一種比較相對的狀態,結構化意識不僅在掌握整個元素觀知識體系中要發揮作用,而且在各個階段的元素觀觀念構建中都要注重結構化的思維模式。
2 重視學生構建化學元素觀的課堂指導
2.1 以問題為導向構建化學元素觀
教師首先要清楚化學元素觀的內涵,涉及到大量的化學概念、化學事實的深入學習,這個過程中,教師要明白這些概念、化學事實的積累,不一定能夠轉化為化學元素。這種概念、事實轉化為元素觀并不是一個自動化過程,它需要老師的啟發和引導,才能順利構建化學元素觀,根據國外一位著名學者以觀念教學為本的“設計方法”:一是將籠統的核心概念轉化成更容易讓學生理解和掌握的基本常識;二是掌握基本問題的表達形式,讓問題驅動教學學習,提高學生的理解程度;三是以基本問題為中心,設置教學課堂活動、學習活動、評價活動。創造一個學生積極主動參與討論學習的平臺,不斷增強理解和認識,逐步形成元素觀。
以問題為導向是為了更有把握地創造良好的構建環境,我們認識到一個事實就是“化學元素觀”,物質是由化學元素組成,日常生活中接觸到的不同物質,都是通過化學元素的重新組合,通過化學反應而形成的。教學中我們要抓住一點,物質的性質可以在化學反應中改變,卻不能改變元素的性質,它是所有反應和變化中不變的元素。對此,教師引導學生用聯系的眼光看待物質如何組成,對物質進行科學分類,從宏觀角度上把握物質的本質屬性和內在聯系,尋找相關規律,分類別地深入研究,將學習帶到結構體系中進行。教師在課堂上,可以深入淺出,首先根據元素觀的基本理解總結出幾個問題,讓學生思考和探討,提問。在交流和思考中,不斷加深認識和逐步構建新的元素知識體系。匯集的問題如:元素與物質存在什么關系?了解元素與物質之間的關系有什么好處?有限的元素如何構成龐大豐富的物質世界?要如何對物質進行分類?物質與物質之間存在什么樣的關系?學生們可以在這些啟發性的問題中找到答案,并逐步搭建元素觀,同時也鼓勵學生學會在專題性研究中探討和發出疑問。初中部和高中部的化學科目都包含了化學元素的進一步豐富和深化部分,對此要讓學生在專題性研究學習當中養成良好的思維習慣,形成完整的核心觀念。
2.2 以直觀的概念圖作為協助構建化學元素觀的工具
概念圖比較直觀,對各個元素知識點能夠比較明顯地體現出來,是不可多得的教學工具。概念圖技術作為協助構建化學觀念的有效技術,教師在不同學習階段,都可以使用概念圖深化學生化學元素觀,從而使學生的知識結構更加立體和完整,有助于學生建立思考的結構性。下面展示完整的化學元素概念圖(見圖1)。
3 幫助學生建立良好的化學觀念,促進化學元素觀的建構
3.1 建立良好的微粒觀
元素是由微粒構成的,既要讓學生站在宏觀角度學習元素,也要讓學生回歸到微觀角度,正確看待元素的構成。元素是由原子構成,原子由原子核和核外電子構成,而更微觀的是,原子核又由質子、中子構成。具有相同核電荷數的原子被稱為元素。而具有同一類數目的質子和中子又稱為核素。同一種元素但是核素不同被稱為同位素。微粒觀中,中子與質子質量相同,但區別在于中子不帶電荷。中子雖然對原子的運轉影響很小,但是卻影響著電子核的穩定和質量。而通過微觀角度引導學生建構元素觀,形成一個流程圖,世界物質由各種元素組成,各種元素由原子構成,但元素可能由兩種或兩種以上的原子構成,它們質量不同,化學性質相同。
例如在《元素》這個課題中,筆者就嘗試讓學生在下列的微粒(如表1)中進行分類,進而歸納出“元素”的概念,整個過程既順暢又易懂,效果很好;要不然在初中讓學生理解“元素”的概念,那是非常困難的。所以,化學元素觀的建構離不開微粒觀的建立。
本章包括《組成生物體的化學元素》和《組成生物體的化合物》兩節教材。第一節教材需用1課時教學,第二節教材需用2課時教學。此外,有1個學生實驗。
第一節《組成生物體的化學元素》。首先,在節的引言中,明確指出自然界中的生物和非生物都是由化學元素組成的。接著,講述組成生物體的化學元素、組成生物體化學元素的重要作用、生物界與非生物界的統一性和差異性三方面內容。
關于組成生物體的化學元素的內容,一開始就指出組成生物體的化學元素主要有20多種,緊接著以玉米和人體為例,將含量較多的化學元素以及這些元素的含量列成表。通過對表中內容的分析,概括出兩點:一是組成玉米和人體的基本元素是C、O、H、N;二是組成生物體的各種化學元素,在不同的生物體內,含量相差很大,由此進一步提出了大量元素和微量元素的概念和種類。
關于組成生物體化學元素的重要作用的內容,首先強調指出,在大量元素中,C是最基本的元素,C、H、O、N、P、S這6種元素是組成細胞的主要元素。接著,說明組成生物體的化學元素進一步組成多種多樣的化合物,這些化合物是生物體結構和生命活動的物質基礎。
關于生物界與非生物界的統一性和差異性的內容,主要是從組成生物體和無機自然界的化學元素的相同和不同,提出了辯證唯物主義觀點:一點是從組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到的事實,來說明生物界和非生物界具有統一性;另一點是從組成生物體的化學元素在生物體內的含量與在無機自然界中的含量相比,兩者相差很大的事實,來說明生物界和非生物界還具有差異性。
第二節《組成生物體的化合物》。首先,明確提出構成細胞的化合物,主要包括無機化合物的水和無機鹽,有機化合物的糖類、脂質、蛋白質和核酸。然后,依次講述構成細胞的這6種化合物。,全國公務員共同天地
關于無機化合物的水,著重說明它在細胞中含量最多;水在不同的生物體中和不同的組織、器官中含量不同;水在細胞中以結合水和自由水兩種形式存在;水在細胞內的重要作用。最后強調指出,生物體的一切生命活動,絕對不能離開水。
關于無機鹽,強調指出它在細胞中雖然含量很少,且大多數無機鹽以離子狀態存在于細胞中,但是具有多方面的重要作用:無機鹽既是細胞內復雜化合物的重要組成成分,又對維持生物體的生命活動有重要作用。
關于糖類,主要說明它由C、H、O3種化學元素組成,它是構成生物體的重要成分,也是細胞的主要能源物質;糖類大致分為單糖、二糖和多糖等幾類(其中的葡萄糖、核糖、脫氧核糖、淀粉、糖元等是重要種類),以及它們在生物體內的分布和重要作用。
關于脂質,主要說明它由C、H、O3種元素組成,一般包括脂肪、類,全國公務員共同天地脂和固醇等;這幾類物質在生物體內的分布和重要作用,并強調指出,磷脂是構成細胞膜和多種細胞器的膜結構的重要組成成分。
關于蛋白質,是本節的重點內容,教材中比較詳細地講述了有關內容。首先,強調蛋白質在細胞中只比水的含量少,大致占細胞干重的50%以上,它是細胞中各種結構的重要化學成分。接著,說明蛋白質主要由C、H、O、N4種化學元素組成;它是一種高分子化合物,相對分子質量很大;基本組成單位是氨基酸;蛋白質的分子結構是由許多氨基酸分子互相連接而成;蛋白質分子的多樣性,決定了蛋白質在生物體內有多種重要的功能。
關于核酸,首先明確指出核酸是遺傳信息的載體,它對生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成有極重要的作用。然后,說明核酸由C、H、O、N、P等化學元素組成,也是一種高分子化合物;核酸的基本組成單位是核苷酸;核酸可以分為脫氧核糖核酸和核糖核酸兩大類。
本節教材的最后一段指出,任何一種化合物都不能單獨地完成某一種生命活動,只有按照一定的方式有機地組織起來,才能表現出細胞和生物體的生命現象。這里也體現了辯證唯物主義的觀點。
在本章中,為了配合學習有機化合物的內容,安排了學生實驗《生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定》,主要是根據某些化學試劑,能夠分別使生物組織中上述三種有機化合物,產生特定的顏色反應,來鑒定生物組織中有還原糖、脂肪和蛋白質的存在。
二本章與其他章的聯系
1.本章是緒論后的開篇章,所講內容是最基礎的知識,因此與后面的各章都有密切關系,是學習好其他各章的基礎,教學中要注意前后知識的聯系。
2.組成生物體的化學元素和化合物的知識,是講述第二章《生命活動的基本單位──細胞》的重要基礎。例如,講述細胞膜的結構和功能,會用到磷脂、蛋白質等知識。
3.第三章《生物的新陳代謝》,與本章聯系十分緊密。例如,講述植物的物質代謝時,要用到酶、水、大量元素、微量元素等知識;在講到人和動物的物質代謝時,要用到糖類、脂質和蛋白質的知識。
4.第四章《生命活動的調節》在講到激素的調節作用時,要用到蛋白質等知識。
根據長期的初三化學教學經驗,我發現元素的學習往往是學生出現學習困難的開始,因此這部分教學的成功對后面的學習非常重要。有人說“千法萬法,讀懂教材是妙法”,讀懂教材是教學成功的第一步。因此,我仔細地研讀了2012滬教版的化學上冊教材,體會教材對這部分內容的編排意圖。
一、在教材中的地位
化學課程標準在認識化學元素一欄提到:形成“化學變化過程中元素不變”觀念。這個觀念貫穿在整個初三化學知識體系中,因此元素的學習是初三化學教學的重要內容。元素教學是學生形成“化學變化過程中元素不變”觀念的基礎。
二、初識元素
從整體上看,滬教版教材首次提到元素在第一章第二節15頁,“木柴、石蠟、砂糖和面粉等物質中均含有碳元素,這些物質燒焦或烤焦后得到的黑色物質的主要成分都是碳?!闭俏镔|燒焦這一常見的生活現象將學生們帶到了元素面前,并且意識到“一種物質可以通過化學變化變成其他物質,但反應物及生成物中應含有同種元素?!?/p>
在這段內容之前,教材安排了“空氣成分的發現”,為什么如此安排?對化學史稍作研究就可發現其中奧妙。
在古希臘:恩培多克勒提出,宇宙間只存在火、氣、水、土四種元素,它組成萬物。元素是物質世界的最基本結構單元。這是最早的四元素說。
四元素的說法,經過亞里士多德的發揚光大,才得以有系統的確立。他反對德莫克利特的原子論(即物質是由一不可分割的最小粒子所組成),認為一切物質都由土、水、空氣和火組成。
接下來的幾個世紀,四元素說占據統治地位。直到羅伯特?波義耳才否定了四元素說的錯誤,使得化學得以迅速發展。他在1661年發表《懷疑派的化學家》,為化學元素作出了科學而明確的定義:“它們應當是某種不由任何其他物質所構成的或是互相構成的、原始的和最簡單的物質”。“應該是一些具有確定性質的、實在的、可察覺到的實物,用一般化學方法不能再分解為更簡單的某些實物”。這個樸實的科學定義為人們研究自然界中各種物質的組成指明了方向,為使化學逐步成為一門真正的科學作出劃時代的貢獻。
由此可見“空氣成分的發現”是對四元素說的沉重一擊,是非常重要的科學史實。在教學中可以適當介紹,激發學生對化學史的學習興趣。
教材在第一章的第三節介紹了元素符號,并明確提出“化學反應的本質特征是有新物質生成,但在發生化學反應的過程中,元素本身并未發生變化,只不過重新組合形成了新物質。”
在教學中,這正是激發學習興趣,開始元素教學的好時機。同時學期剛開始,學習任務較輕,我在周末布置學生背誦1-20號元素名稱。學生按五言絕句的方式將20個名稱斷成四句,朗朗上口,很快就讀熟了。趁熱打鐵,我在第二、三周布置背誦1-20號元素符號,學生們經過兩周的準備基本熟練地記住了初三常見的元素符號。
三、再識元素的重要實驗
在第二章《身邊的化學物質》中介紹了第三節《自然界中的水》。按照氧氣,二氧化碳的學習方法,本節應該先學習水的物理化學性質,但是并沒有,只學習了水的組成。也許是考慮到水的性質太熟悉的原因,可以安排學生自學。
水的組成的發現是對四元素說的再次重擊,水的合成否定了水是元素的錯誤觀念。1781年,普利斯特里將氫氣和空氣放在閉口玻璃瓶中,用電火花引爆,發現瓶的內壁有露珠出現.同年卡文迪許也用不同比例的氫氣與空氣的混合物反復進行這項實驗,確認這種露滴是純凈的水,表明氫是水的一種成分.這時氧氣已被發現,卡文迪許又用純氧代替空氣進行試驗,不僅證明氫和氧化合成水,而且確認大約2份體積的氫與1份體積的氧恰好化合成水。這些實驗結果本已毫無疑義地證明了水是氫和氧的化合物,而不是一種元素,但卡文迪許卻和普利斯特里一樣,仍堅持認為水是一種元素。1782年,拉瓦錫重復了他們的實驗,并用紅熱的槍筒分解了水蒸汽,才明確提出正確的結論:水不是元素而是氫和氧的化合物,糾正了兩千多年來把水當做元素的錯誤概念。
也許是考慮到發現水的組成是化學史上的重大事件,有必要讓學生們重溫歷史,向化學家們致敬,教材安排了電解水和點燃氫氣的實驗,雖然實驗條件不同,但是也能從當年拉瓦錫的研究角度了解水的組成。
四、“水到渠成”――形成元素概念
化學史的資料顯示,到了19世紀初,元素和原子兩個概念終于聯系到一起了。此時,英國物理學家和化學家道爾頓于1803年提出原子學說,其要點之一:化學元素由不可分的微粒――原子構成,它在一切化學變化中是不可再分的最小單位。
元素的教學出現在第三章《物質構成的奧秘》。在介紹了第一節《構成物質的基本微?!分?,學習第二節《組成物質的化學元素》,遵循了人們認識元素的一般規律,為理解元素的概念做足準備。我們仔細閱讀教材74頁和75頁這部分內容,僅僅100多字,雖然內容很少,但實際上它的相關信息已經大量分散在教材之中,到這里元素的定義水到渠成,不必多說什么。
所以在進行元素教學之前,我就有意識地將人們認識元素的歷史滲透進教學中,讓學生可以真實地體驗當時科學家們的想法,這樣也降低了元素的神秘化。告訴學生,今天的我們不必做實驗也可以知道許多物質的組成,只要有物質的化學式即可,因此學會根據物質的名稱寫出化學式很重要,這為后面的教學做了鋪墊。
從“元素的教學”我深深體會到:讀懂教材是實現新課程提倡的“用教材教”的第一步,然后才能摒棄以往的“教教材”。在具體的實施前教師還要根據自己的教學經驗和學生的實際情況判斷學生可能遇到的困難,根據擁有的教學資源預設相應的問題和鋪墊,對教材的內容進行一定的取舍,實現對教材的內容的優化組合。
化合價是初中化學教學中一個重要的化學概念,其是學生學習化學元素以及方程式的重要工具,直接決定著學生化學學習的質量.然而,在當前的初中化學教學中,化學教師卻過度重視化學解題技巧和方法的講解,卻淡化了化合價這一化學基本概念的講解,致使學生學習的基礎不扎實,所以必須要采取有效的方法來提高化合價教學質量.
1.注重理解本質,降低學習難度
在當前的初中化學教學過程中,為了降低學生學習的難度,提高學生學習的效率,教材中很少就化合價與原子結構二者之間的關系進行講解,而是單純地將化合價這一化學概念直接灌輸給學生,這不利于學生后續的化合價方面知識的學習和應用,所以化學教師必須要幫助學生更好地理解化合價這一化學概念的本質,降低學生理解和學習的難度.通常而言,在學生們學習化合價這部分化學知識之前,學生就已經熟知化學性質與原子最外層電子數之間所具有的聯系性,這實際上就為學生理解化合價這一化學概念奠定了良好的基礎.因此,化學教師必須要注重對化合價本質方面的知識進行詳細地講解,幫助學生原子處于穩定狀態時候其各個原則之間結合的實際情況,以幫助學生更好地理解和認識化合價這一化學概念.另外,并不是原子最外層只有8個電子才算是穩定狀態,其實有許多外層不是8電子數目的原子也達到了穩定的狀態,以便學生全面了解化合價這一具體的化學定義.例如,在講解氯化鎂和氯化鈉形成方面知識的過程中,針對氯化鈉的學習,化學教師可以告訴學生為了使鈉原子和氯原子均達到8電子的穩定結構,鈉原子需要失去最外層一個電子變成離子(Na+),而氯原子則需要獲得這一電子而成為氯原子(Cl-),從而形成NaCl這個氯化鈉的化學式,并且其中的鈉元素和氯元素的化合價分別為+1和-1價.通過這種形式的講解,可以幫助學生更好地理解化合價的形成由來,以便于學生更好地理解和掌握化合價這一化學基本概念及其基本規律,扎實學生學習化合價的理論基礎.
2.創設教學情境,激發學習興趣
在興趣的帶動下,無論是哪方面知識的學習,學生的學習效率均可以事半功倍,這是由于興趣在學生學習的過程中起到了催化劑的重要作用.在學生學習化合價這一化學概念時,由于該部分知識與之前學生已經學到的化學知識之間沒有過多的聯系,加之當前化學教師只是單純地側重化合價知識的灌輸,致使化學課堂氛圍枯燥、乏味,無法有效地調動學生學習化學知識的熱情,更無法有效地激發學生學習化學知識的興趣,所以化合價知識的學習效果不是非常理想.因此,在初中化學化合價學習的過程中,化學教師可以為學生創設良好的教學情境來激發學生學習化學知識的興趣,幫助學生在輕松、愉悅的氛圍中來進行學習.例如,化學教師可以通過采取游戲的方式來引導學生扮演不同的原子角色,并且他們互相說出各自的屬性和特性,同時可以讓不同原子的同學互相結合,看看能組成多少組化學式.化學教師還可以向學生灌輸有關化合價方面的發展小故事來使學生了解到化合價的發展史,從而促使學生的學習興趣被有效地激發,優化化合價教學內容,提升化合價教學效率.另外,化學教師還可以將化合價的記憶編織成順口溜來激發學生學習的興趣,增強對化合價方面知識的記憶,比如當前常用的化合價順口溜有“一價鉀納銀氫;二價鈣鎂鋇鋅;三價鋁,四價硅;一二銅,二三鐵.”
化學用語在初中學校的教學存在很大問題,也是國際性的化學科技語言,是對化學研究的重要手段?;瘜W教學貫穿了整個初中的教材,如果不能合理的找到教學的方法就會導致學生在以后的學習中大大的降低學習的興趣?;瘜W用語在教材中占有很大一部分與基本概念、基本理論、元素化合物知識、化學實驗、化學計算有著密切的聯系,也是化學的重要技能和基礎的知識,在學習中很多的同學感到十分的困難,對化學的學習也沒有興趣,導致化學教學也非常的吃力。在實踐中同學們也很難過關,對學習的探索精神也的下降了,主要是同學們不能很好地理解化學用語,從而失去學習化學的動力,我應該更具化學的特殊性制定學習方法,并對老師的教學模式加以革新,主要方法有:
一、將難點和重點分散,增進學生理解
初中的教學中,很多學生學不好化學,對化學不感興趣都是對化學用語不夠了解,也就是從我們學習元素符號的時候,很多的學生記不住元素符號,然而元素符號是化學的基礎知識,如果不能很好的掌握對以后的學習也就跟不上,在化學中的化學式和化學方程都是元素符號為基礎。所以要學好化學首先就要記住化學符號,并深入學生們的心中,這是我們應該在教學中采取難點和重點分散,增進學生理解。
在化學教學中,我最重要的就是要激起學生們的好奇心理,讓學生有主動探索的精神,這也就是在我們學習化學的第一節課的時候就給學生留下懸念,有目的的講一些生活中常見的物體的化學式,告訴學生一些常見元素的名稱、符號,引導學生提前記憶元素符號,讓學生了解元素符號所代表的元素名稱,讓學生們初步認識一下化學元素,并對這些化學元素要會讀會寫。到我們學習化學元素符號的時候也就會減少學生們的陌生感,學生們也就不會對這些化學元素感到排斥,反而會更加有學習的精神,而學生學習起來有種“溫故而知新”的感覺,對元素理解起來也就更加的勁松。我把化學符號在學生學習中反復的學習,學生看多了也就會形成自然記憶,到學習化學用語是學生們也就會更加的容易接受,掌握起來也就比較的容易。
二、教學時要落實的學生書寫,加強師生互動
我們學習了化學元素,也掌握了這些化學元素。但是最重要的是我們能夠運用到實際的學習和實踐中,所以化學式的書寫也就是老師們重要的教學問題,在書寫化學式的時候怎樣學會化學式的組合,這也是書寫化學式的關鍵。在實際的學習中,很多的同學就是化學式的角碼是最容易出錯的,對于這些應該采取關聯的方法,理解他的含義,理解學習化學式落實到書寫。
在學習化學原子結構意識圖的時候,我要求每位學生都能夠獨立的畫出結構意識圖,并引導學生自己總結最外層的電子數,互相對比做出總結,總結出了金屬、非金屬、稀有氣體原子的最外層電子數的特點。進一步引導學生分析得出原子最外層的電子數與該元素的化合價之間的內在聯系。在接下來學習物質的化學式時,可讓學生分類進行理解和學習。為了幫助學生在記住化合價的基礎上能熟練地書寫常見物質的化學式,以金屬活動性順序表為依據,依據如下口訣進行書寫:一排順序二標價,絕對價數來交叉,偶數角碼要約簡,寫好式子再檢查。
三、對學生加強培訓,使用優化配平方法
在化學的學習中,有很多的化學方程式,在學習化學方程式的書寫也就成了教學中的難點,在什么反應中化學方程式是相互平等,很多學生在化學配平中很容易出現錯誤,因此方法是我們教學的關鍵,平時使用的方法有。
在學習化學的過程,首先要熟練的掌握化學式的書寫,在熟練掌握了化學是的書寫時,我們應該引導學生學習書寫的方法,找到最優化的配平方法,平時我們可以采用最小公倍數法配平,這也是對于一些簡單的化學方程式。對于一些較復雜的化學方程式的配平,可引導學生用設“1”配平法進行配平,所謂設“1”配平法中的“1”是指先讓反應物或生成物中組成最復雜的化學式前的計量數為1,(所謂組成最復雜是指該化學式中包含的元素種類最多,原子個數最多),通過在其它化學式前添加適當的數字來配平化學方程式。化學方程式配平之后要引導學生特別注意畫等號,并注明相應的反應條件,要求學生能從宏觀、微觀兩個方面說出化學方程式表示的意義,并在教學過程中作階段性的歸納小結。
四、加強學生的發散練習
化學教學中,化學用語貫穿了化學的整個教材,和化學教材的各個部分緊密結合,我們學習化學用語主要是應為化學用語學生不容易忘記,也方便學生們理解,所以化學用語貫穿了化學教材的各個環節,學習好化學用語是相當的重要。應當要求學生養成使用化學用語解答化學問題的良好習慣,能夠使用化學用語解答問題,能夠解答物質及其性質、用途,制取現象的解釋,實驗結論等,必須用化學用語來解答,經常練習,達到會讀、會寫、會用,逐步熟練。加強學生的發散思維的培訓,培養學生的創造性思維,要求學生有主動性、求異性、獨立性、發散性;這樣才能夠培養學生的創造性思維,以問題為中心,從不同的角度不同層面去分析問題,最終找到問題的解答方法。
五、加強監督,提高學生書寫與記憶效果
在我們學習化學用語時,老師要不定期的進行檢查學生們的學習成果,進行對元素符號、化學式的讀寫加強鞏固,化學方程式的配平及其它條件,符號的表示等;強調規范化,及時發現、糾正錯誤,使學生養成良好的習慣,也減少了學生們犯錯,這些責任主要在于老師們的監督和管理,只有老師敬職敬責,才能營造良好的學習環境。
六、結束語
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.04.041
初中化學是學生首次接觸化學這門古老課程的重要途徑,初中化學包含的基本化學知識概念對于學生更好地了解化學這一門課程有著很大的啟示作用,如果初中化學教師能夠培養學生學習化學的興趣,對于學生以后高中、大學的化學學習是極其有幫助的。因此,初中化學教師需要關注學生的化學學習興趣,調動學生學習化學的積極性,通過培養學生的化學學習興趣來提高學生的化學學習水平。
一、理論聯系生活實際
化學作為初中階段的一門重要課程,它包含的概念比較多,學生接觸后容易因為不熟悉而產生抗拒心理,但是初中化學對于高中化學的學習有著重要的影響作用,為了幫助學生克服畏難情緒,促使學生更好地學習初中化學這門課程,初中化學教師需要注重對學生學習興趣的培養。眾所周知,化學與生活實際的聯系非常緊密,因此,初中化學教師需要將化學理論與生活實際聯系起來,以期達到培養學生化學學習興趣的目的。 理論聯系生活實際,需要初中化學教師在課堂教學中將課本中的化學基礎知識概念與生活實際聯系起來進行講解,這種理論與生活實際相結合的教學方式,有利于培養學生的學習興趣,促使學生善于觀察生活,善于聯系生活實際,最終幫助學生更好地學習化學。
例如,初中化學教師在講解《化學與生活》這一部分內容時,可以采用設置問題的方式引入課題,吸引學生的興趣,從而更好地調動學生的學習積極性。在學到化學元素與人體這部分內容時,初中化學教師可以讓學生先自己思考或者小組討論我們人類身體中究竟含有哪些化學元素?而這些化學元素在我們的身體中又起著怎么樣的作用呢? 在聽取了學生的回答后,教師需要循序漸進的將化學元素在人體中的作用加以分析。例如鈣是人們骨頭中不可缺少的部分,大量的鈣是在人們的骨頭和牙齒中的,如果人體中鈣這種元素過多的話,人們就容易產生結石,并且容易骨骼變粗。如果含鈣量較少的話,青少年容易患佝僂病,并且容易發育不良,因此初中教師要鼓勵學生在這個階段補足鈣的吸收。通過這種緊密結合生活實際的教學方式進行化學講解,學生容易對化學這門課程產生興趣,繼而更加積極的參與到課堂中去,從而專心的學習化學。
理論聯系實際來培養學生化學學習的興趣,還需要教師鼓勵學生善于觀察。學生容易對自己生活中的周圍的事物產生興趣,而化學是與生活緊密相連的一門學科,例如在學習有關水這部分內容時,教師可以讓學生觀察水的各種形態,水可能是液體,也可能是固體,還可能是氣體。學生觀察到水的這些形態時,會對其化學元素的構成產生興趣,教師在這種情況下進行授課,效率就會得到提高。因此,理論聯系實際,還需要初中化學教師通過鼓勵學生觀察的方式來培養學生的學習興趣。
二、關注化學實驗的作用
初中化學的學習興趣培養,除了要求教師注重理論聯系生活實際來促進學生學習興趣的提高外,還需要教師關注化學實驗的作用。初中化學是一門理論與實驗并重的學科,實驗是化學進步的重要條件,化學實驗的教學有助于促進學生化學學習興趣的提高,幫助學生更好地理解初中化學這門課程的特殊性與重要性。關注化學實驗,也就是要求初中化學教師要注重實驗教學。初中化學有許多的實驗課題,這些實驗具有相當大的趣味性,可以有效地培養學生對于化學這門課程的學習興趣,因此,教師需要注重化學的實驗教學。
例如在講解有關燃燒的化學知識時,教師可以讓學生分小組進行實驗。在實驗前,教師需要對學生進行安全操作的講解,在學生了解了實驗步驟后,再讓學生進行小組的化學實驗。燃燒本身需要可燃物、溫度、氧氣這三個條件,缺一不可,為了加深學生的印象,讓學生更好地了解燃燒所需要的條件,初中化學教師在將學生分為小組后,可以讓不同的小組進行對比實驗。讓一個小組用石頭放在酒精燈上燒,一組用小木條,最后發現小木條燃燒,石頭無法燃燒,這證明了達成燃燒這一結果需要可燃物;以此類推,初中化學教師可讓兩組學生分別用浸水的紙條和干燥的紙條放在酒精燈上燃燒,以此證明燃燒需要溫度這一條件;最后,教師可以點燃兩盞酒精燈,一盞酒精燈處于密閉的條件,一盞在空氣中,以此證明了燃燒需要氧氣。
通過這種讓學生親自動手參與的化學實驗的教學,學生對于燃燒所必需的三個條件會印象深刻并且理解會更為透徹,化學實驗本身所具有的趣味性對于初中化學教師培養學生的化學學習興趣也是非常有益的。
三、教師自身的職業素養
初中化學教師除了通過理論聯系實際,注重化學實驗教學的作用來培養學生的化學學習興趣之外,還可以通過加強自身職業素養這種方式來激發學生學習化學的興趣。
要實現對地殼物質成分的探測,首先需要解決探測技術問題:高精度地殼化學成分分析技術地殼深部物質成分的地球化學示蹤技術盆地穿透性地球化學探測技術海量地球化學數據庫管理與圖形顯示技術。其次,對地殼化學元素的精確探測,需要一套基準參考數據作為探測數據可靠性的標尺,這就要求我們必須建立一個覆蓋全國的地球化學基準網,按照地球化學基準網格,建立中國各主要大地構造單元不同時代地層、侵入巖和疏松物的76種元素基準值,制作元素含量基準地球化學圖,為全面地殼物質成分精確探測提供基準參考數據和圖件。在上述技術研制和基準參考值建立基礎上,通過選擇穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的3個走廊帶的試驗與示范,精確探測走廊帶內地殼的元素含量和時空變化,構建走廊帶上不同大地構造單元的地殼地球化學模型,揭示不同大地構造單元物質成分演化歷史和大型礦集區的成礦物質背景。最終成果表達需要一套搜索和檢索軟件,能對地球上化學成分信息(海量數據、圖像、空間坐標等)在全球不同尺度的分布進行快速檢索和圖形化顯示。類似于GoogleEarth軟件。我們暫且稱其為“化學地球”(GeochemicalEarth)。
1地殼全元素探測的國內外研究現狀
1.地殼化學元素組成、豐度、分布和基準值研究現狀
科學家經歷了一個多世紀的努力,對地殼物質成分的研究已取得很大進展。迄今為止人類已經發現了元素周期表上110種元素中的90種元素在地殼中的存在(其他為人工合成的)盡管地球化學家對地殼元素的豐度的研究已取得很大進展(Clarke18891908;Clarke&Washington,1924;Goldschmidt1933;Taylor,1964;黎彤和倪守斌,1990;Taylor&McLennan,1995;Rudnick&Fountain,1995;WedepohL1995;Gaoetal.,1998;鄢明才和遲清華1997)但人類至今對這90種元素在地球的分布知之甚少(王學求等,2006)。這里所說的分布包括在地殼表層的分布和地殼不同層圈的分布。
地球化學家一直在探索使用具有均一化的代表性樣品來研究元素在地殼表層的分布,并用地球化學圖來刻畫元素的空間分布。這種刻畫化學元素在空間上分布的地球化學圖為資源和環境問題的解決發揮了巨大作用(謝學錦,2008a2008b;Garretetal.,2008)。全球地球化學基準計劃(GlobalGeochemicalBaselineIGCP360)(Darnleyetal.,1995)目的就是為了盡快獲得化學元素在全球尺度的分布,并為研究全球變化提供參考基準。在全球部署5000個基準網格覆蓋整個地球陸地面積,每個格子大小為160kmX160km,落在中國的網格約500個(包括邊界不完整網格)。具有均一化特點的泛濫平原沉積物或河漫灘沉積物被廣泛接受作為全球基準值計劃采樣介質(Bolviken,1986;Darnleyetal.,1995;Xieetal.,1997;Salminen,2005)。這種次生均一化介質可以反映化學元素的空間變化特征,但它的缺陷是無法反映具有時間特性的地質演化特征。因此,要滿足對化學元素在全球時空分布和演化的了解,就需要能反映時間尺度的原生介質一巖石。
從平面上研究化學元素的空間分布在技術層面比較容易實現,而對于垂向上的分布就要構建地殼參考模型才能實現。Staudigel等(1998)提出了地球的地球化學參考模型GERM(GeochemicalEarthReferenceModel)這一模型為我們研究包括大陸地殼在內的地球不同圈層及地球化學儲庫的化學性質提供有力的參考依據。張本仁等(19942003)構筑了東秦嶺地區華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚子陸塊北緣4個構造單元的地殼結構一巖石組成一地球化學模型,RudnickandGao
2總結了大陸地殼物質組成和演化方面的研究成果。
地殼化學成分和分布的探測存在的問題主要有:①對元素周期表上所有元素含量的精確測定還存在困難;②對化學元素的含量的了解較多,但對其分布了解非常有限,如中國區域化探掃面計劃,只分析了39種元素,覆蓋的面積也只有6X106km2(Xieetal.,1997);③對元素分布的了解還僅限于使用次生的水系沉積物介質,這種介質是表生均一化以后的分布情況,還缺少對化學元素在各個時代地層和侵入巖中時空分布的了解,迫切需要能反映時間屬性的原生介質來研究化學成分在中國大陸的演化歷史和成礦的物質背景;④地球化學基準參考值還沒有建立起來,也就缺少衡量元素分布和研究未來變化的標尺;⑤對中下地殼化學成分的認識還缺少有針對性的地殼地球化學模型和實測數據。
1,大規模成礦物質背景一元素的巨量聚集研究現狀
大規模成礦作用的必要和充分條件是必須有巨量成礦元素的聚集。地球化學省或地球化學塊體就是巨量兀素聚集的體現。Hawkes和Webb(1962)將地球化學省定義為:較大的地殼單元,其化學組分與平均值有很大差異。地球化學省是進行礦產資源的區域評價的有效方法。人們對地球化學省的認識大多是從礦床分布的密集程度以及有限的巖石和礦物分析數據而提出來的,如Peru和Chile的銅省、加拿大Abitibi帶的金省、東南亞的錫省、東格陵蘭的鍶省等。20世紀70年代以后,許多國家范圍的大規模的地球化學勘查計劃覆蓋了越來越大的地區,特別是中國區域化探全國掃面的全面開展,覆蓋面積的不斷擴大,從而使許多地球化學省,甚至更大的地球化學模式被發現(Xie&Yin1993)。
Doe(1991)提出地球化學塊體(geochemicalblock)的概念,將其解釋為“具有某種或某些元素高含量的大巖塊,能夠為礦床的形成提供物質源'但他并沒有說明如何圈定這種塊體。謝學錦院士提出利用區域化探掃面數據圈定地球化學塊體,并將地球化學塊體定義為面積大于1000km2以上的地球化學異常(Xie,1995;謝學錦和向運川,1999)。地球化學塊體實際上是大規模立體地球化學異常,即在平面上具有一系列套合的地球化學異常結構,在垂向上具有一定的深度,也就是說具有較大規模立體異常的地殼物質體(王學求和謝學錦,2000)。
地球化學省與成礦省是密不可分的,地球化學省或地球化學塊體在資源評價中能較早的圈定出 來,而成礦省或礦集區直到發現大量礦床才能確定,二者的關系更像是因果關系,地球化學省可以作為確定成礦省的地球化學依據,地球化學塊體可以作為確定礦集區的依據(王學求等,2007)。過去在使用水系沉積物圈定地球化學省,進而發現礦床起了巨大作用,但水系沉積物這種表生均一化介質,無法確定礦源層,也無法給出地球化學塊體的厚度,因此使用原生介質圈定地球化學省或地球化學塊體,追蹤礦源層和進行資源量預測將更為科學。這就給我們提出了一個問題:如何去圈定這種立體的地球化學塊體,更為科學地預測資源量?對全國元素分布的了解還僅限于使用水系沉積物或泛濫平原沉積物做為采樣介質,這種介質是表生均一化以后的分布情況。盡管對找礦發揮了巨大作用,但對深入研究中國大陸元素的時間演化歷史就無能為力。也無法知道地球化學異常源是來自于那個時代,那個地層。對地球化學省、地球化學塊體的圈定用于資源評價都是使用的表生介質,要真正圈定立體的地球化學塊體,追索礦源層還需要利用原生介質,目前利用原生介質圈定地球化學省或地球化學塊體還是空白。1.3千米深度穿透性地球化學研究現狀
人類所賴以生存的地球資源都集中在地表及不超過幾千米深度之內,因此對地殼千米深度的物質組成和時空分布的探測具有重要的現實意義。澳大利亞的“玻璃地球計劃(GlassEarth)”主要目的是查明1km以內的金屬礦產資源。對金屬礦而言,中國約占1/2的陸地已被盆地和各種覆蓋層所掩蓋,成為找礦的“處女地”或“甚低工作區”。據統計我國500m深覆蓋區面積約50X104~80X104km2,相當于我國已調查、勘探的陸地面積的1/5,是一片極具潛力的金屬礦產的新區或“找礦新空間”。因此對能探測這一深度的礦產資源直接信息的地球化學勘查技術的要求已迫在眉睫。
自上個世紀70年代開始,國際找礦界都在致力于研究能探測更大深度的地球化學找礦方法,統稱為‘深穿透地球化學”(王學求,1998;謝學錦和王學求,2003)。這些深穿透地球化學方法包括電地球化學方法(CHIM)(Ryss&Goldberg1973),地氣法(GEOGAS)(Kristiansson&Malmqvist,1982);酶提取法(ENZYMELEACH)(Clark,1993),活動態金屬離子法(MMI)(Mannetal.,1995)金屬元素活動態提取方法(MOMEO)(Wang,1998)和動態地球氣納微金屬測量法(NAMEG)(Wangetal.,
地下水化學測量和活動金屬離子測量列入探測技術研究內容。
目前國內外深穿透地球化學技術的發展趨勢是:①建立覆蓋區元素從深層向表層傳輸和分散的三維地球化學模型,為覆蓋區地球化學勘查提供理論支撐;②將探測技術擴展到盆地地球化學調查和幾百米覆蓋區;③發展專用提取試劑和技術的標準化與可操作化;④建立能適應各種復雜景觀、各種比例尺和各種礦種的技術系列。
2地殼全元素探測的關鍵技術
要實現對地殼物質成分的探測,必須重點突破地殼物質成分探測的4項關鍵技術,包括①地殼全元素精確分析技術;②深部物質成分識別技術;③盆地穿透性地球化學探測技術;④多層次海量地球化學數據管理與圖形顯示技術。
2.1地殼全元素精確分析技術
要實現對地殼成分的精確了解,發展能分析地殼中所有元素(約80個)的分析技術是關鍵。建立81個指標(含78種元素)配套分析方案和難分析樣品的精確分析技術重點是突破含碳質巖石和有機物土壤的貴金屬(金、鉑族)元素精確分析技術。配套分析方案是以現代先進的大型分析儀器等離子體質譜儀(ICP-MS),等離子體光學發射光譜儀(ICP-OES)和X射線熒光光譜儀(XRF)為主,配合其他多種專用分析儀器及技術而組成的方法體系(表1),所有元素的檢出限、報出率、準確度、精密度等指標均已達到國際領先水平。
2.2中下地殼物質成分識別技術
深部地殼物質組成研究的現有方法主要包括:①根據因構造運動抬升出露到地表的深部物質(如麻粒巖、榴輝巖、角閃巖等)②根據產于火山巖中的深部地殼包體如麻粒巖包體;③根據地球物理測深與深部巖石物理性質的高溫高壓實驗測定結果之間的擬合;④殼源巖漿巖源區地球化學示蹤法。由于以上4種深部地殼物質成分組成研究方法均存在不確定性,因此對深部地殼研究最好是各種方法相互結合,互為補充。
根據中國大陸地殼特點,不同構造單元出露的巖石類型,初步構建地學斷面的巖石組成模型;不同構造單元內各類巖石的地震波速高溫高壓實驗室測試;將實驗獲得的巖石地震波速數據與實測地震波速數據進行擬合,完善地學斷面的地殼結構一巖石
球化學示蹤研究成果,綜合限定和進一步約束區域地殼結構一巖石組成模型;根據獲得的不同巖石單點樣的地球化學數據,計算每類巖石單位的平均成分;在所建立的地殼結構一巖石組成模型基礎上,按照有關的每類巖石單位在地殼每個結構層中所占的比例,進行面積加權平均計算地殼每個結構層的元素豐度;按照每個有關結構層在整個地殼中所占體積比例,通過體積加權平均計算出地殼總體的元素豐度;根據其他學科研究的最新成果,檢驗深部地殼物質成分計算結果的合理性。
圖1是Wedepohl所構建的大陸地殼巖石組成模型(Wedepohl,1995),根據其代表性巖石組成,就可以獲得元素的含量,構建地球化學模型。張本仁等(2003)、路風香等(2006)以東秦嶺造山帶各類巖石實驗測定的v,,值與地震測深獲得的秦嶺地殼v,,觀察值的相互擬合為主,配合巖石變質相、深部巖石包體、殼源巖漿源區等研究,構筑了東秦嶺地區華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚子陸塊北緣4個構造單元的地殼結構一巖石組成一地球化學模型。
1.盆地穿透性地球化學探測技術
盆地及其周邊蘊涵著重要的戰略性資源,如盆地中的地浸型砂巖型鈾礦、石油等,盆地邊緣的大型金屬礦。但盆地及周邊被認為區域化探掃面禁區,覆蓋物的影響、技術條件不具備和獲取指標的單一,難以滿足對盆地及周邊資源潛力的全面了解。發展能探測盆地礦產資源直接信息的穿透性地球化學技術,將地表采樣與鉆探取樣相結合,建立立體地球化學分散模式,為盆地及周邊覆蓋區深部礦產資源調查提供有效方法。
對盆地千米深度探測有兩種途徑:一是利用深穿透地球化學技術,在地表快速獲取深部信息;二是利用鉆探手段,直接獲取深部樣品。
深穿透地球化學(Deejrpenetrationgeochemistry)是探測深部隱伏礦或地質體發出的直接信息的勘查地球化學理論與方法(王學求,1998)。礦床本身及其圍巖中的成礦元素或伴生元素,可以在某種或某幾種營力作用下(地下水、地球流、離子擴散、蒸發作用、電化學剃度),被遷移至地表,在地下水和地表土壤介質中形成異常含量,使用水化學測量技術、地球氣測量技術、元素活動態提取技術和電化學測量技術可有效發現深部隱伏礦信息。
深穿透地球化學方法有以下幾類:①物理分離提取技術;②電化學測量技術;③活動態提取技術(MOMEO);④氣體和地氣測量技術;⑤水化學測量技術;⑥生物測量技術。澳大利亞的“玻璃地球計劃(GlassEarth)”在地球化學技術上使用地下水化學測
即使少部分地區進行了區域化探掃面工作,但由于量和活動金屬離子測量技術中國的盆地深穿透地
球化學探測擬使用4種技術:①細粒級采樣與分離技術;②金屬活動態測量技術;③ICP-MS地下水化學測量技術等;④空氣動力返循環鉆探粉末取樣技術。圖2是使用穿透性地球化學技術在吐哈盆地對砂巖型鈾礦的探測試驗,可以有效探測300m埋深的砂巖型鈾礦(王學求等,2002;Wangetd.,2007)。
3全國地球化學基準網的建立
對地殼化學元素的精確探測,需要一套基準參考數據作為探測數據可靠性的標尺,這就要求我們必須建立一個覆蓋全國的地球化學基準網,按照地球化學基準網格,建立中國各主要大地構造單元不同時代地層、侵入巖和疏松物沉積物的76種元素基準值,制作元素含量基準地球化學圖,為全面地殼物質成分精確探測提供基準參考數據和圖件。地球化學基準值的建立,對我國基礎地質、理論地球化學、勘查地球化學、礦產資源潛力預測、大地構造劃分、地球動力學、生態與環境、農業、衛生與健康等研究領域提供準確可靠的基礎地球化學數據,對中國大陸化學元素的時學基準值研究體系,對全球地球化學基準值的建立和最終建立‘化學地球”具有重要奠基性意義。
地球化學基準值(GeochemicalBaselines)的概念來源于全球地球化學基準值計劃(GlobalGeochemicalBaselinesProjectIGCP360)它的原意是用系統的全球網格化采樣,獲得全球地球化學基線圖,作為未來衡量全球化學元素含量變化的參照標尺。從它的原創性含義不難看出:地球化學基準值不僅以數據的形式表述含量特征(abundance),而且還以圖件的形式表述空間分布特征(distribution),它是用一組數據來刻畫元素含量的總體變化水平。這種刻畫比采用單一的豐度值能更為客觀地反映地質體或某一區域元素的含量值分布??梢允窍到y采集均一化介質的土壤、水系沉積物、泛濫平原沉積物等來刻畫元素的總體分布,也可以是采集不同時代的典型巖石來刻畫元素在某一特定地質體中的分布值?;鶞手导瓤梢宰鳛椤包c”上某種物質成分含量的基準參考值,又可以作為“面”上元素含量變化的基準地球化學圖,用于衡量元素在空分布和演化歷史的研宄’對創建全新的中國地球化自然界含量和分布的標尺??死酥岛驮刎S度不
考慮空間分布,只用數值來表達,而地球化學基準值要考慮空間分布,可以制作出基準地球化學圖,因此它既可以以數值來表達,也可以以圖件的形式來表達??死酥岛驮刎S度表述的是含量特征,而地球化學基準值不僅表述含量特征,而且還表述空間樣品地質年代表述時間屬性,因此地球化學基準值具有時空分布特征。
根據上述特點,筆者將地球化學基準值定義為:按照統一的基準網系統采集有代表性的樣品,在嚴格標準監控下實測元素含量,以一組數據和圖件形尺,即它不僅表示元素含量,還表示元素分布。
“全球地球化學基準計劃”(GlobalGeochemicalBaselines)部署5000個基準網格覆蓋整個地球陸地面積(Darnleyetal.,1995)。全球基準參考網網格(GlobalReferenceNetworkGrid,GRN)大小為160kmX160km,全球共有約5000個網格。落在中國的網格約500個,完整格子300個左右(圖3)。此次全國地球化學基準值的建立將遵循國家基準值數據密度應高于全球數據密度的原則,將每個全球地球化學基準網格劃分成4個子網格作為中國基準網格,每個網格大小相當于1個1:20萬圖幅,因此根據中國的實際和便于巖石樣品的采集以及地質解釋需要,將采用1:20萬圖幅作為中國的地球化學基準網格。中國大約有1500個1:20萬圖幅,也就是布設1500個基準網格。在每個1:20萬基準網格內系統采集有代表性的不同時代沉積巖、火成巖、變質巖和疏松沉積物組合樣品,總樣品量約18000件,精確分析元素的含量,建立中國大陸地球化學基準值,制作化學元素時空分布基準地球化學圖。為下一步地殼物質探測提供基礎參考數據,并為研究元素在中國大陸的時空分布奠定基礎。
4地球化學走廊帶試驗與示范
地球化學走廊帶是指沿著穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的地質剖面,并跨越一定的寬度,構建一條化學元素的含量和時空變化走廊。國內外尚無可借鑒的現成技術和經驗。將“地殼全元素探測技術與實驗示范”項目的其他3個課題所發展的技術(全元素分析技術、深穿透地球化學技術、地殼地球化學模型構建技術和圖形顯示技術)進行地球化學走廊帶探測試驗,為下一步地殼探測奠定技術基礎,并起到示范作用。
選擇穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的3條地球化學走廊帶進行試驗與示范(圖4)。3條
走廊帶總長度3300km,每條走廊帶寬度100km,
預計樣品數約14000件。通過常量元素分析、微量元素分析和同位素分析,精確探測走廊帶內沉積蓋層與結晶基底,不同時代巖漿巖、沉積巖和變質巖76種元素的含量和變化,構建地球化學模型,揭示大型礦集區形成的物質背景和地球化學標志。編制3條走廊帶元素時空分布地球化學圖,提供給社會使用。
4.1華北陸塊一興冡造山帶走廊帶
華北陸塊一興蒙造山帶地球化學走廊帶(約1500km)精確探測地球化學走廊帶內76種元素含量和變化,構建走廊帶地殼地球化學模型,研究華北陸塊北緣和大興安嶺大型礦集區地球化學特征和找礦標志。東??h大陸科學鉆為起點,穿過郯廬斷裂、勝利油田、燕山造山帶、興蒙造山帶。該走廊帶具有重要科學意義和找礦意義。如跨越兩大地質單家16個油田中金含量最高的油田,石油中金含量可達0.132~1.06g/1(林清等,1993)。Wang(1998)發現沿郯廬斷裂存在巨大金異常帶,同時在勝利油田上方和膠東金礦上方出現Au高含量濃集中心。勝利油田金來源與膠東金礦金來源有什么關系?是因為膠東隆起剝蝕的物源沉積到渤海灣盆地帶來的高含量金,還是金是來自于深部(油金同源)?
4.2華南造山帶一揚子陸塊東南緣走廊帶
華南造山帶一揚子陸塊東南緣(武夷山一南嶺一揚子陸塊東南緣)走廊帶(約1000km)穿過武夷山成礦帶和南嶺成礦帶,精確探測地球化學走廊帶內76種元素含量和變化,構建走廊帶地殼地球化學模型,提供大型礦集區成礦的地球化學背景和找礦標志。
文章編號:1005—6629(2012)9—0003—03
中圖分類號:G633.8
文獻標識碼:B
初等化學的主要任務是進行化學學科的啟蒙教育,它之所以必不可少,在于它的研究對象、研究方法和學生已經學過的物理學、生物學、以及不很系統的天文學和自然地理學有所不同?;瘜W以與人類社會物質生活緊密相關的化學物質為主要研究對象。這里所說的化學物質,不僅包括已經存在于自然界的化學物質,還包括自然界并不存在的,由化學家以現有物質為原料制造出來(或未來可能制造出來)的新物質,而且后者的數量和所能體現的功能將遠遠超出前者。所以化學研究不僅著力于發現,還致力于創造,最能體現出人類的智慧和創造力!更為令人感到神奇的是,對于數量近于天文數字的化學物質,其組成和結構的研究可以歸結為對總數約百個左右化學元素性質的認識和反應性能的調控?;瘜W元素之間的結合規律——化學鍵理論并不復雜,當化學物質的組成比較復雜時,組成元素原子之問的空間排布對原子之間相互作用的影響——化學結構理論,也不很復雜?;瘜W鍵理論和化學結構理論可以幫助我們認識或預見化學物質間存在差異性的物理因素,但是至今尚無法對這種差異導致的物理性質和化學性質的差別作出比較完備并可靠的判斷或推測。所以化學的學科研究工作中除去理論方法的研究外,無不依賴實驗工作來完成,這是化學至今仍然是一門實驗性科學的原因。
基于以上的原因,由于化學物質數量龐大,反應類型雖然屈指可數,但是反應過程及產物對外界條件甚至反應物本身的狀態(例如固體的分散程度、溶液的濃度等)卻十分敏感,甚至接近幾乎無規律可循的情況。這從另一個角度表明了化學是一門正在發展中的科學,是一門基于百十個化學元素,而作為研究對象的化合物卻可能達到1014量級(目前已知的化合物數仍在107的量級)的科學。因此從組成結構和性質問都存在差異的近乎天文數字的研究對象中,探索具有普適性的客觀規律是一項正在進行且遠未完成的艱巨任務。眾多的機會和嚴峻的挑戰,意味著化學是一門正在蓬勃發展的基礎科學,也正是化學引人入勝之處。但是對于初學者而言,雖然所涉及的化學知識和化學物質并不很多,卻很難做到像初等物理學那樣依據為數不多的基本定律,就可以認識并探究大量相關的物理現象,初學者因此感到困惑的反映,應當認為是合理的。這是初等化學教學中必須著重研究和力求解決的問題。也許是為了減輕學生學習時出現的困惑,很多沒有經過大量實驗事實證實的、以偏概全或概念模糊的所謂“規律”,在正式教材中雖然罕見,但在坊間出版的教輔一類學習材料之中卻屢見不鮮(有的甚至自詡為“應試寶典”)。這種做法,不僅不能真正解決初等化學教學中的困惑,而且由于模糊了對化學學科任務和方法的認識,對于化學教學特別是后繼課程的學習,將會導致不必要的困擾。把“例外”作為某些“規律”失效時的借口和師生們由此感到尷尬的心態,只會留下事與愿違的遺憾。我認為在解決這個問題的過程中,厘清學科概念和某些規律的理論或實驗依據是關鍵的一步,應當引起我們的重視。只要我們肯于面對問題,有關的實例并不難找到。把金屬活潑性和反應激烈程度想當然地直接相關聯,就是問題之一。
1 金屬化學活動性和反應激烈程度沒有必然的相關性
高三化學的復習方法一:善待課本,鞏固雙基,挖掘隱形關系
課本和教材是專家、學者們創造性的研究成果,經過長期、反復的實踐和修訂,現已相當成熟,書本里蘊含著眾多科學思想的精華。據初步統計,中學化學所涉及的概念及理論大大小小共有220多個,它們構建了中學化學的基礎,也就是說,基本概念及基本理論的復習在整個化學復習中起著奠基、支撐的重要作用,基本概念及基本理論不過關,后面的復習就會感到障礙重重。因此,必須切實注意這一環節的復習,講究方法,注重實效,努力把每一個概念及理論真正弄清楚。例如對催化劑的認識,教材這樣定義:"能改變其他物質的化學反應速率,而本身的質量和化學性質都不改變的物質"。幾乎所有學生都能背誦,粗看往往不能理解其深層含義;假如我們對其細細品味一番,枯燥的概念就會變得生動有趣--我們可以思索一下"催化劑是否參與了化學反應?"對化學反應速率而言,'改變'一詞指加快或是減慢?""'化學性質都不改變',那物理性質會變嗎"等問題。經過一番折騰,對催化劑的認識就會達到相當高的層次。
再者,課本中的眾多知識點,需要仔細比較、認真琢磨的非常多。例如原子質量、同位素相對原子質量、同位素質量數、元素相對原子質量、元素近似相對原子質量;同位素與同分異構體、同系物、同素異形體、同一物質等等。對課本中許多相似、相關、相對、相依的概念、性質、實驗等內容,應采用比較復習的方法。通過多角度、多層次的比較,明確其共性,認清其差異,達到真正掌握實質之目的。
透析近幾年的高考化學實驗題,可以發現幾乎所有試題均來自課本上的學生演示實驗及課后學生實驗。因此,在老師指導下,將十幾個典型實驗弄清原理,反復拆開重組,相信你定會大有所獲。
二:經常聯想,善于總結,把握知識網絡
經過,高一高二階段化學的學習,有些同學覺得個別知識點已學會。其實,高考考場得分,學會僅是一方面,還應總結歸納、經常聯想,找出同類題解法的規律,才能更有把握不失分。也就是說,化學學習,重在掌握規律。有人說,化學難學,要記的東西太多了,這話不全對。實際上,關鍵在于怎樣記。例如對無機化學來說,我們學習元素及其化合物這部分內容時,可以以"元素單質氧化物(氫化物)存在"為線索;學習具體的單質、化合物時既可以"結構性質用途制法"為思路,又可從該單質到各類化合物之間的橫向聯系進行復習,同時結合元素周期律,將元素化合物知識形成一個完整的知識網絡。
有機化學的規律性更強,"乙烯輻射一大片,醇醛酸酯一條線",熟悉了官能團的性質就把握了各類有機物間的衍變關系及相互轉化;理解了同分異構體,就會感覺到有機物的種類繁多實在是微不足道……這樣,通過多種途徑、循環往復的聯想,不僅可以加深對所學知識的記憶,而且有助于思維發散能力的培養。實踐證明,光有許多零碎的知識而沒有形成整體的知識結構,就猶如沒有組裝成整機的一堆零部件而難以發揮其各自功能。所以在高三復習階段的重要任務就是要在老師的指導下,把各部分相應的知識按其內在的聯系進行歸納整理,將散、亂的知識串成線,結成網,納入自己的知識結構之中,從而形成一個系統完整的知識體系。
三:講究方法,歸納技巧,勇于號脈高考
縱觀近幾年化學高考試題,一個明顯的特征是考題不偏、不怪、不超綱,命題風格基本保持穩定,沒有出現大起大落的變化。很明顯,命題者在向我們傳輸一個信號:要重視研究歷年高考題!高考試題有關基本概念的考查內容大致分為八個方面:物質的組成和變化;相對原子質量和相對分子質量;離子共存問題;氧化還原反應;離子方程式;物質的量;阿佛加德羅常數;化學反應中的能量變化等等。
基本技能的考查為元素化合物知識的的橫向聯系及與生產、生活實際相結合。因此,對高考試題"陳"題新做,將做過的試題進行創造性的重組,推陳出新,不失是一個好辦法。高考命題與新課程改革是相互促進、相輔相成的,復習時可將近幾年的高考試題科學歸類,聯系教材,通過梳理相關知識點,講究方法,歸納技巧,勇于號脈高考;因此在選做習題時,要聽從老師的安排,注重做后反思,如一題多解或多題一解;善于分析和仔細把握題中的隱含信息,靈活應用簡單方法,如氧化還原反應及電化學習題中的電子守恒等。再如已知有機物的分子式確定各種同分異構體的結構簡式,采用順口溜:"主鏈從長漸縮短,支鏈由整到分散,位置由中移到邊,寫畢命名來檢驗",這樣就避免了遺漏或重復,十分快捷,非常實用。
四:把握重點,消除盲點,切實做好糾錯
分析近幾年的高考化學試題,重點其實就是可拉開距離的重要知識點,即疑點和盲點;要走出"越基礎的東西越易出差錯"的怪圈,除了思想上要予高度重視外,還要對作業、考試中出現的差錯,及時反思,及時糾正;對"事故易發地帶"有意識地加以強化訓練是一條有效的途徑。每一次練習或考試后,要對差錯做出詳盡的分析,找出錯誤根源,到底是概念不清原理不明造成的,還是非知識性的失誤。對出現的差錯要作記載,每隔一段時間都要進行一次成果總結,看看哪些毛病已"痊愈",那些"頑癥"尚未根除,哪些是新犯的"毛病",從而不斷消除化學復習中的疑點、盲點;然后因人而異的采取強化的糾錯方式加以解決。這里就扼要介紹幾種常見糾錯做法,以供參考。
1、摘抄法:將糾錯內容分類摘抄,在其題下或旁邊加以注釋;
2、剪貼法:將糾錯題目從試卷上剪裁下來,按照時間、科目、類別分別貼在不同的糾錯本上,并在題目下部或旁邊加上注釋;
3、在資料及試卷上糾錯:有序整理資料及試卷,或按時間段、或按類別、或按科目地分門別類,加以注釋;
4、將糾錯還原到課本:將糾錯點還原到課本上,在課本知識點相應處,用不同字符標記糾錯點,同時在其下部或旁邊或附一紙片,標出該點糾錯題目位置、出處,錯誤原由及簡易分析等內容。
高三化學一輪復習備考方法構建知識網絡
高三化學復習元素及其化合物的知識,采用“知識主線——知識點——知識網”的方式,關注以下“3條線”,將元素及其化合物知識結構化,從而達到條理化、系統化、整體化。
(1)高三化學復習知識線
a)以某種具體物質為線索。金屬單質(非金屬單質)——重要化合物——主要性質——應用——對環境影響。其中對“性質”的復習應歸納為:物質類屬的通性、氧化性、還原性、在水溶液中的行為等方面?!皯谩眲t包括:物質制備、物質檢驗、物質的分類提純、環??蒲兄械膽玫?。
b)以某種元素為線索。元素——單質——氧化物——對應水化物——鹽,掌握元素單質及其化合物之間的轉化關系。
c)以元素的化合價變化為線索。掌握物質的化學性質及規律,以及它們之間的轉化關系。
(2)高三化學方法線
化學反應類型講清反應規律:每一種元素的單質及其化合物,復習它們之間的轉化關系時,應按反應類型注重講清化學反應的規律,避免因死記硬背化學反應方程式而產生對化學方程式恐懼、混亂、亂用、誤用等問題.常見物質間的反應規律有:氧化還原反應規律、元素周期規律。
抓好“三個結合”
高三化學元素及其化合物知識與基本理論、實驗和計算密切聯系,在復習高三化學元素及其化合物時要將這三塊內容穿插其中,使元素及其化合物與理論、實驗、計算融為一體。
(1)與基本理論結合
在復習高三化學元素及其化合物知識時,運用物質結構、元素周期律、氧化還原、化學平衡等理論加深理解某些元素化合物知識,同時又能加深對基本理論的理解并靈活運用。
(2)與實驗結合
高三化學是一門以實驗為基礎的學科。復習元素及其化合物時,必須結合一些典型實驗進行教學,不但能提高學習興趣,而且能加深對知識的理解和運用。
(3)與計算結合
高三化學復習元素及其化合物的性質時,將定性深化為定量是必不可少的,與計算結合,既鞏固加深對物質性質的理解和運用,又可提高學生的分析和計算能力。
總結規律,突出重點
(1)在復習高三化學主族元素時,從相似性、遞變性、特殊性入手,幫助學生總結規律。
(2)適時總結規律,有利于突出重點,強化記憶。
高三化學答題的加分技巧一、基礎概念要清晰
化學這門科目很多基本概念都是比較難懂的,會有很多專業名詞和一些方程式。但這些都是最基礎的知識,只有打好基礎復習才會更順利。因而,平時考生就要復習好這些基本概念,對于一些名詞、術語考生可以編一些口訣來幫助自己更好的記住。對于很多相似的名稱,考生要擅于去區分,分析這些化學反應或者是元素之間的不同,只有找到了不同之處,考生才能更好的記住。有不懂的地方,考生更是要找老師問清楚,不要讓不懂的知識點越積越多。
二、進行題型分析
考生除了教材上面的知識點要牢記之外,也要多多做題去鞏固??忌磕玫揭环N題的時候,都要去分析解題的思路,運用合適的方法和途徑去解題。當然首先的一點就是考生要明白題目當中考察了哪些知識,然后才能用規范、科學的文字進行表述。那平時考生就要多多訓練自己讀題的能力了,也就是要看懂關鍵詞,看看具體考察那點知識。
三、訓練自己的答題技巧
要做好各種題型,考生就要多多訓練自己的技能。例如訓練自己實驗操作的能力,畢竟化學這門科目,少不了做實驗。平時考生就要把握實驗操作的每個機會。按照老師實驗的每個步驟,做好每一步,不能出錯。實驗做完之后,考生就要把實驗操作的目的、操作步驟、原理等等這些知識點都寫出來,有空的時候就要反復看。也能使考生的理解知識點,更快的掌握做題的技巧。
二、范例教學在高中化學教學的事例探究及其作用
范例教學方法在多數學?;瘜W課堂得到嘗試,在這里筆者將舉出一些例子,對范例教學的使用做一個簡單的總結。
首先,對規律性質的歸納總結是對范例教學法的一大要求。眾所周知,高中化學有著極強的規律性,這就使得歸納成為學習化學的一種重要方法。比如,某些化學物質具有極大的相似性,這使得我們只有掌握其中的一部分就能學習了解與之類似的化學物質。這與我們平時解題一樣,有些題雖然不同,但是思維方法與解題方法如出一轍。課堂上教師經常說做一個題要得到一類題,其原理就在于對范例的重視,是對范例的總結。不僅如此,教材的編寫同樣可以看出教育工作者對范例教學法的青睞。就拿高一化學課本來說,它的編寫就是編者對范例教學法的運用。編者將“堿金屬”和“鹵素”這兩章知識放在元素周期表學習之前,目的就是能夠讓學生從這兩章中學到歸納化學元素性質的方法,從而在今后的學習中能夠事半功倍。對規律的總結有利于學生自主學習,同時也減輕了學生的記憶負擔。
其次,范例教學最大的作用就是在學習基本知識以后能夠進行知識拓展。在化學學習中,對化學反應的學習是最為基本的,化學反應中的得電子還是失電子是在學生了解非金屬單質和金屬單質的化學本質之后得出的結論。而判斷化學元素化學性質是否活潑以及其活潑程度的重要手段就是通過判斷化學物質在化學反應中得失電子能力的高低。這些結論是學生在教師的引導下不斷歸納總結出來的,而不是去死記硬背化學方程式。
再者,我們在學習高中化學時會發現化學元素具有極強的規律性,比如,同一種族的元素具有遞變性、相似性。因此經過歸納總結得出相同部分,而例外的就單獨記憶,這樣一來就很大地降低了記憶的難度。最后,范例教學法的使用能使得化學知識系統化、結構化。根據范例教學法,在教師的引導下,學生能夠建立起自己的知識體系,使得碎片化的知識結構化?;瘜W知識乍看之下十分瑣碎,理論、計算、實驗、概念這些東西似乎八竿子打不著。但仔細一想,化學理論并不是單一的、雜亂無章的,往往同一類型的化學知識都具有這樣或那樣的相似之處,這就是我們對其進行歸納的重要途徑。范例教學法可以對瑣碎的知識進行重組,構成一個一個的小結構,從而使得化學知識系統化。就拿化學學習中的氧化還原反應來說,所謂氧化還原,其本質不過是化學反應中電子進行偏移或者電子的得失而造成的,得失電子數的相等是配平方程式的主要判斷依據。這一條結論無論是在配平方程式,還是在進行計算時都不可或缺。