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文 / 阿福媽媽
有位朋友知道福媽的專業是化學,他的孩子正好在讀中學,所以希望福媽談談如何學好初中和高中化學,於是就有了這一期的創作主題。
化學這門學科在初中和高中階段的特點是看起來簡單,需要記憶的東西多,但是拔尖不容易。原因是很多人把化學看成文科來進行記憶式學習,而忽略了最基本的「理」的邏輯,這樣帶來的結果就是對凡是靠記憶就能答對的題目比如元素的性質、特點都能快速正確做出反應,但是面對基於元素的理化性質進行推理判斷的題目時則是一愁莫展、無從下手。
解決這一問題的方法之一是採用思維導圖這個工具,讓所學的知識在大腦中匯集並歸納總結,然後梳理出完整的知識體系出來。
雖然之前我們的系列文章談論的都是用思維導圖訓練低齡兒童,但其實它是可以運用在不同領域的。今天我們就舉例將其用於「梳理已經掌握的化學知識」。
以高中化學其中一章《化學反應與能量》為例,來畫一幅用於考前複習的思維導圖。
為什麼選這一篇呢?因為雖然這一篇在高中化學中只是涉及簡單的概念和計算,但在大學化學專業的學習裡,這個內容在多個科目中都有深入的涉及,比如物理化學中關於化學反應動力學、化學反應熱力學;結構化學中從分子的結構層面探究化學反應發生的原理和過程,等等。
接下來,我們進入用思維導圖梳理這個章節的流程的環節:
中心圖
有趣的色彩豐富的中心圖可以刺激我們的大腦,讓我們的大腦更活躍,本篇的中心圖是一個帶著護目鏡、帶著橡膠手套等個人防護用品,做好安全準備工作,正在做實驗的小姑娘。
內容逐一展開
根據本篇的課本主要內容確定三個一級目錄:能源、化學反應、反應熱與焓變。
三部分內容的梳理過程:
1
化學反應
我們從化學反應的本質入手去理解這部分全部的相關知識:舊的化學鍵斷裂,新的化學鍵生成。
化學鍵斷裂就涉及到熱量變化,當生成新鍵的鍵能小於舊鍵的鍵能時,這個化學反應是放熱反應;當生成新鍵的鍵能大於舊鍵的鍵能時,這個化學反應是吸熱反應。
化學反應平衡是動態的平衡,要會用化學方程式來體現,並且能夠根據溫度、反應物、生成物、壓強等的變化判定化學平衡向哪個方向移動。理解並會應用化學平衡移動定理(勒夏特列原理Le Chatelier's principle:如果改變影響平衡的一個條件(如溫度,壓強等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動)。
例如:
在其它條件不變時,升高溫度平衡向吸熱反應方向移動,降低溫度平衡向放熱方向移動。
在有氣體參加、有氣體生成並且反應前後氣體分子數有所變化的化學反應中,在其它條件不變時,增大壓強(指壓縮氣體體積使壓強增大),平衡向氣體體積減小方向移動;減小壓強(指增大氣體體積使壓強減小),平衡向氣體體積增大的方向移動。但是:恆容時,充入不參加反應的氣體如惰性氣體導致的壓強增大不影響平衡移動方向。(這個是因為壓力有分壓和總壓兩個含義,在容積不變的情況下,充入與反應無關的氣體,反應物/生成物的的壓強並未發生變化。)
還有一個重要的分支就是涉及到計算的理論依據:能量守恆和質量守恆原理。這部分知識點會以化學反應方程式的書寫和計算的形式出現進行考核。當真正學會了這些原理後,即使面對一個複雜或是從未接觸過的化學反應,也能夠正確快速地書寫和配平化學反應方程式,並能進行相關的計算。
2
反應熱和焓變
這個分支裡首先需要透徹理解反應熱(Q)和焓變(ΔH)的定義。
當系統發生化學反應之後,使反應產物的溫度回到反應前始態的溫度,系統放出或吸收的熱量就稱為該反應的熱效應,簡稱反應熱,用Q表示。
焓變就是恆壓反應熱,如一個化學反應在某一條件下開始進行,反應完全後又回到這一條件下,整個過程的反應熱就是焓變,因此焓變是一種特殊的反應熱,用ΔH表示,ΔH=ΔU+Δ(pV)。
兩者的區別是:焓變是指恆溫,恆壓的條件下,體系僅作體積功(pV),不做其他功(如電功等)的變化過程。而反應熱是做所有功。
不是僅僅背會了定義就算學會了,學生需要理解,理解清楚了才會推導公式,會運用公式進行相關的計算。這就是理科學習的特點,一定要把信息壓縮成知識,形成規律能夠分析解決未知問題,而不是背誦記憶知識點,一旦遇到條件變化就懵了。
在這部分的內容裡面,還需要注意熱化學方程式的書寫,反應物和生成物的聚合狀態、溫度、壓強、熱量變化的數值、數值的符號和單位,都需要寫清楚,一旦學生對反應熱的含義真正理解透了,這些都是水到渠成,不可能出錯。
3
能源
根據能源是否可以再生,可將其分為化石能源與新能源。這個分支對應的內容大部分是概念性的內容,梳理時細心分類歸納即可。
要特別留意的是梳理時的邏輯關係,比如針對化石能源:
化石能源範圍:包含煤、石油和天然氣;
形成的原因:上古時期遺留下來的動植物的遺骸在地層下經過上萬年的演變形成的能源;
使用時的優點:獲取成本低,比較容易採集;
使用時的缺點:蘊含量有限,使用率低,對環境有汙染,不可再生;
針對缺點的解決方案:開發新能源,節約使用化石能源。
這樣梳理下來,就很容易記憶了。
完整作品
可以看到,用思維導圖這個工具對該章節內容進行梳理,可以既系統又有序的覆蓋到所有的知識點,鞏固所學的的知識。
福媽高考化學成績還不錯,就是受益於思維導圖。還記得高考前自己默默得一遍又一遍的梳理知識點,查漏補缺,並針對所有難點重點再逐一分析,並配合練習加以鞏固,直到融會貫通的學會每一個點,會做每一道題。儘管刷題不多,但的確做到事半功倍。
如今和孩子一起再次學習成長又有新的感悟,下一篇我會用思維導圖梳理小學數學學習的知識點,繼續和大家分享心得。
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