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中图分类号:P5883 文献标志码:A
文章编号:672-656(202)04-000-11
0引言
大陆地壳的形成一般归结为2个典型的板块构造位置,即活动大陆边缘和板内[]。其中,板内的大陆生长与地幔柱的岩浆板底垫托作用或岩浆底侵作用(magmatic underplating)有关,而板缘的大陆生长则主要通过俯冲增生和弧陆碰撞来实现的。而且,会聚大陆边缘通常被认为是下地壳增生(包括幔源岩浆板底垫托作用和俯冲增生)的主要场所[2]。然而,很少有实例是来自活动大陆边缘的下地壳包体[2-3]。
麻粒岩包体和麻粒岩地体(尤其是高压麻粒岩)通常被认为是透视下地壳的窗口[2]。高压麻粒岩通常被认为代表高级的变基性岩,并以单斜辉石+斜长石+石榴子石+石英等矿物组合为主要特征[4-6], 至于其他次要矿物如角闪石和蓝晶石等是否出现,取决于水活度和全岩成分[7]。高压麻粒岩不同于榴辉岩的是其矿物组合中含有斜长石和(或)贫硬玉分子的单斜辉石,而中压麻粒岩不同于高压麻粒岩的主要特征是其矿物组合中含有斜方辉石,但是高压麻粒岩在峰期之后减压过程中可能会形成以后成合晶冠状体形式存在的斜方辉石[7]。高压麻粒岩出露相当广泛,从古元古代(如华北恒山杂岩[8])到新生代(如喜马拉雅山脉)的诸多大陆碰撞造山带中均有报道。前人研究结果显示,当变质温度超过800 ℃时,变质压力可能超过4 GPa[5],这意味着加厚地壳(或俯冲地壳)的下部经历了高温作用。另外,高压麻粒岩有时也与中温榴辉岩共生,如华力西造山带[9]。在特定地带鉴定出高压麻粒岩有助于对涉及大陆碰撞及相关过程中下地壳演化的认识,而对高压麻粒岩相变质作用的岩石学观察和年代学测定对理解变质作用和下地壳演化之间的关系至关重要。但是,获得精确的高压麻粒岩相变质作用的时代往往比较困难。这种困难主要来自于后期多阶段变质作用叠加以及相关过程导致的矿物间同位素体系(尤其是Sm-Nd和Rb-Sr)的重置或不平衡,因此影响了对岩石的形成过程和构造背景的认识。
在过去的20年里,众多研究者对华北克拉通前寒武纪变质基底和下地壳包体岩石开展了大量的岩石学、构造地质学、地球化学和地质年代学研究,并在其形成和演化上获得了若干重要进展,进一步将华北克拉通变质基底划分为东部陆块、西部陆块及分割东部和西部陆块的中部造山带[0-]。目前就东、西部陆块沿中部造山带在大约85 Ga完成克拉通拼合已经达成共识[0-7]。拼合完成之后,在6~85 Ga期间,克拉通内部和边缘经历了一系列的拉张和裂谷事件,形成了伴随有镁铁质岩浆群侵位的拗拉槽和边缘裂谷盆地,发育有斜长岩辉长岩纹长二长岩环斑花岗岩套和A型花岗岩,以及超钾火山岩的喷发[7-22]。值得注意的是,目前已报道的古元古代高压麻粒岩相变质作用主要来自于中部造山带[8,0-3,23],而东部陆块仅在胶东和信阳地区见有零星报道[24]。此外,对华北克拉通古元古代高压麻粒岩相变质作用的构造背景还存在2种不同的解释:一种观点认为这些高压麻粒岩形成于东、西部陆块拼合的碰撞造山环境中[8,-4];另一种观点则认为它们是古元古代地幔柱活动的产物[8-20,24]。存在争议的一个重要原因是对高压麻粒岩相变质作用缺少直接的岩石学和年代学观察,尤其是在华北克拉通东南缘或东部陆块的南部。目前,在所研究的区域,仅见高压麻粒岩相变质作用的岩石学证据和模糊的(晚)古元古代年龄的分开报道。最近,Xu等在徐州—宿州地区发现了榴辉岩(类)捕虏体,认为它们是华北克拉通镁铁质下地壳在大约220 Ma时构造加厚形成的[25-27]。
关于华北克拉通的形成与演化,虽然受到广泛关注并日益引起国内外研究者的兴趣,但是大部分研究都集中于华北克拉通内部、北部和东、西陆块结合带或中部造山带,而东南缘下地壳的形成与演化研究则显得较薄弱。华北克拉通东南缘出露的变质基底(五河变质杂岩)和下地壳包体岩石无疑为这一研究提供了极好的天然实验室。最近的研究结果显示,五河变质杂岩中的变基性岩经历了80~90 Ga的高压麻粒岩相变质作用[28-29]。徐州—宿州一带中生代侵入体中包体的岩石学、年代学和岩石地球化学研究也表明,这些包体大部分形成于24~25 Ga并经过大约8 Ga高压麻粒岩相变质作用[25-29]。但是,有关研究区下地壳岩石的成因、形成与演化仍是亟待解决的重要科学问题。
为了更好地了解华北克拉通东南缘前寒武纪地壳(尤其是下地壳)的形成和演化过程,笔者根据近年来对蚌埠地区出露的前寒武纪变质基底和宿州附近夹沟中生代闪长斑岩中捕虏体的研究成果和进展,结合研究区已发表的相关资料,总结了华北克拉通东南缘前寒武纪幕式地壳生长和多期变质作用与改造的岩石学和年代学证据。
地质背景
华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,保留有大于36 Ga的古老地壳物质残留[30]。地理位置上,华北克拉通西接祁连造山带,北邻天山—内蒙—大兴安岭造山带;在南端,秦岭—大别—苏鲁造山带把华北克拉通和扬子克拉通分开(图[26])。基于年代学、岩石组合、构造演化和P-T-t轨迹的不同,将华北克拉通划分为东部陆块、西部陆块及夹于其中的中部造山带[8,0,9,3]。笔者研究的蚌埠和徐州—宿州地区位于华北克拉通东部陆块的东南缘,距苏鲁造山带西端的郯—庐断裂带以西约00 km,距大别造山带北端约300 km (图)。区内变形的新元古代和古生代盖层,以及晚太古代到古元古代的变质基底侵入有大量小的中生代侵入体(如夹沟、班井和利国岩体;图)。这些中生代侵入体主要由闪长质和二长闪长质斑岩组成。研究区的前寒武纪变质基底主要出露在蚌埠地区(常称为“五河变质杂岩”或“五河群”[32]),并且被中生代含石榴子石花岗岩所侵入[图2(a)];而中生代侵入体中含有大量下地壳或幔源包体或捕虏体[25-26,29,33-34] [图2(b)]的徐州—宿州地区则无变质基底出露。近期研究表明,变质基底出露区(荆山、怀远和凤阳等地)发育的含石榴子石花岗岩主要是由华南三叠纪俯冲陆壳岩石在59 Ma左右发生部分熔融形成的[35-36]。
研究区变质基底的岩石类型主要有(含石榴)斜长角闪岩、榴闪岩、石榴麻粒岩和片麻岩等;下地壳包体的岩石类型主要有(含石榴)斜长角闪岩、榴闪岩、石榴角闪石岩、石榴麻粒岩、含石榴角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩等。此外,包体中还有含尖晶石石榴单斜辉石岩、含金云母单斜辉石岩和含尖晶石二辉石岩等形成于古生代((393SymbolqB@ 7)Ma)的幔源岩石,指示北秦岭向东延伸到华北克拉通东南缘(至少到安徽宿州地区)以及在华北克拉通与扬子克拉通之间存在一个已消失的新元古代洋壳[33]。
研究区前寒武纪变质基底岩石(五河变质杂岩),主要出露于“蚌埠隆起”区(如荆山、怀远和凤阳等地),岩石类型主要有含石榴斜长角闪岩、榴闪岩、石榴麻粒岩和片麻岩等。石榴斜长角闪岩呈构造岩块或条带状产于不纯的大理岩中[29,34-36],两者之间呈构造接触关系,反映了它们原岩的不同以及可能具有不同的演化历史,它们的原岩分别为岩浆岩和沉积岩。石榴斜长角闪岩(如样品07FY0)主要由石榴子石、斜长石和角闪石以及少量单斜辉石、榍石和微量金红石等矿物组成(图3(a)、(c)[29])。石榴子石在成分上是均一的,为铁铝榴石镁铝榴石钙铝榴石固溶体,锰含量较低。斜长石有3种产出形式:以包裹体形式产于石榴子石中;以后成合晶形式与绿角闪石共生;以基质形式产出。富钛的棕色角闪石通常以包裹体形式产于斜长石[图3(b)[29]]或基质中,TiO2含量(质量分数,后文同)高达
382%;而产于基质中或与斜长石共生产于后成合晶中[图3(c)]的绿色角闪石几乎不含Ti。基质中残留的单斜辉石为透辉石。榴闪岩[图3(d)、(e)]主要由石榴子石、角闪石、斜长石和石英等组成,石榴子石在成分上相对均一,类似于样品07FY0的石榴子石组成;角闪石有2期,分别为早期的棕色高钛角闪石和晚期的绿色低钛角闪石,这些特征暗示榴闪岩样品也经历了类似的高压麻粒岩相变质作用及后期变质作用叠加。石榴麻粒岩的主要矿物组合为石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石[图3(f)],这种矿物组合指示其经历了高压麻粒岩相变质作用[4-6]。
研究区下地壳包体的岩石类型很丰富,如(含石榴)斜长角闪岩、榴闪岩、石榴角闪石岩、石榴麻粒岩、含石榴角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩等(图4[29,33])。其中,石榴斜长角闪岩(如样品07JG2)主要组成矿物为石榴子石、斜长石、角闪石、金红石、石英以及少量单斜辉石[图4(b)、(d)、(e)]。石榴子石晶体在尺度上为毫米级别,成分相对均一,为铁铝榴石镁铝榴石钙铝榴石固溶体。斜长石有3种产出形式:以包裹体形式产于石榴子石中;以后成合晶形式与单斜辉石和(或)角闪石共生;以基质形式产出。大部分金红石已退变为钛铁矿,单斜辉石被以角闪石+斜长石组成的后成合晶结构所替代[图4(d)、(e)]。有时可见裂隙中钾长石等矿物的分布[图4(b)],可能指示晚期的溶体交代作用结果。
石榴麻粒岩(如样品07JG4、08JG5)主要组成矿物为石榴子石、斜长石、角闪石、单斜辉石、石英、金红石、榍石和少量绿泥石[图4(a)、(f)~(h)]。单斜辉石为透辉石,有2种产出形式:与金红石和石英共生,以包裹体的形式产出于石榴子石和榍石中;以残晶形式与斜长石和角闪石共生产于后成合晶中。透辉石局部被绿泥石所交代[图4(f)]。含有金红石和角闪石针状出溶体的单斜辉石有时含有角闪石退变边[图4(g)]。石榴子石的典型特征是含有定向的针状金红石出溶体[图4(g)],成分上类似于样品07JG2的石榴子石。长石主要以基质或后成合晶形式存在[图4(f)]。基质中的金红石部分被钛铁矿所替代。
含石榴角闪斜长片麻岩(如样品07JG32)[图4(c)]主要矿物组合为石榴子石+斜长石+角闪石+金红石,金红石部分退变为钛铁矿,石榴子石被斜长石+角闪石后成合晶所环绕。此外,石榴角闪石岩的主要组成矿物为石榴子石、角闪石、金红石[图4(i)]:石榴子石有2期,包括具有针状金红石出溶体的早期石榴子石和晚期深色石榴子石;角闪石也有2期,分别为早期的褐色富铁、高钛角闪石和晚期的绿色低钛角闪石。
不同样品中的角闪石是按照Leake等的分类方案[37]来命名的。棕褐色、富TiO2角闪石为韭闪石和铁质韭闪石,而绿色、低TiO2的角闪石为镁质绿钠闪石和浅闪石[图3(b)、(e),图4(i)]。表明这2类角闪石分别形成于不同的变质条件下,如麻粒岩相和角闪岩相条件下,因为前人研究已证明角闪石中Ti含量随变质程度的增加而升高[6,38]。这种差别也得到了岩相学证据的支持:绿角闪石产出于后成合晶中,而棕褐色角闪石以包裹体形式产出。有些样品中含有较多的富钛角闪石,可能反映了它们不同的原岩成分。根据电子探针成分分析,不同类型的角闪石可能形成于不同的变质条件下(图5[39]),`这进一步证明本区下地壳岩石经历了多期变质叠加与改造过程。
综上所述,无论是变质基底还是下地壳包体岩石,它们大多数(除下地壳上部的岩石以外)都含有石榴子石、单斜辉石、金红石、斜长石和石英等峰期矿物组合,指示形成于高压(大约 GPa)麻粒岩相条件下[40]。另外,这些样品缺少诸如蓝晶石和硅线石之类的富铝矿物相,表明其原岩为岩浆岩而非沉积岩成因[4]。基于上述显微结构观察和矿物之间的关系,至少可以区分出峰期高压麻粒岩相(石榴子石+斜长石+单斜辉石+石英+金红石±富钛角闪石)变质矿物组合,以及后期角闪岩相(斜长石+绿角闪石+钛铁矿+榍石)和绿片岩相(绿泥石+方解石+磁铁矿)等退变质矿物组合。因此,研究区前寒武纪变质基底岩石以及大多数下地壳包体岩石所经历的最高变质条件为高压麻粒岩相。矿物组合与初步的温压计算结果表明,高压麻粒岩相变质阶段温度和压力分别为800 ℃~860 ℃和0~2 GPa[29]。但是,由于缓慢冷却,尤其是可能经历了缓慢折返作用的岩石(如样品07FY0),而导致矿物的Fe-Mg交换或重置[42],所计算的温度有可能代表高压麻粒岩相变质阶段的最小估计值[43]。
3幕式地壳生长与多期改造的年代学和f同位素证据
由于受到后期多阶段变质作用叠加的影响,Sm-Nd和Rb-Sr同位素体系发生了重置和(或)矿物之间的同位素不平衡,往往难以准确测定不同变质阶段的时代,而锆石无疑是理想的定年矿物。锆石是一种难熔矿物,具有很低的Pb扩散速率[44],因而高级变质岩中锆石常常能保留多期次的岩浆作用和变质作用记录[45-49]。因此,锆石的原位U-Pb定年是获得经历过复杂演化过程和多期变质作用岩石可靠时代的有效方法。但是,由于物理化学条件变化和每期变质时间长短的不同,导致早期的锆石结构发生改变和(或)新的锆石生长,从而造成高级变质岩中的锆石结构显示较大的变化性和复杂性[50]。锆石中的变质矿物包裹体能把年代学结果和变质作用直接联系起来,而对于那些反映岩石复杂的岩浆和变质作用历史的环带锆石所表现出的诸如不规则边界、不同的核幔边区域之类的复杂结构可以通过阴极发光(CL)图像揭示出来[5-52]。此外,锆石的Lu-f同位素体系优于其U-Pb体系,通常能抵抗后期蚀变和改造作用的影响[44,53-54],能保存近于初始的f同位素比值,并可以用来示踪岩石成因和源区研究[55-56]。
因此,单颗粒锆石U-Pb和Lu-f 同位素的联合分析数据已被证明能提供有关岩浆和变质事件以及岩石成因和壳幔演化的可靠详细信息[53-55,57-65]。正如前文所述,华北克拉通是一个古老的克拉通并经历了复杂的演化过程,为此,笔者根据最新研究成果以及已发表的有关华北克拉通东南缘变质基底和下地壳包体的锆石U-Pb年代学和Lu-f 同位素数据,探讨了研究区前寒武纪下地壳的形成和演化过程。
根据锆石阴极发光图像(图6[29,33-34])可以看出,研究区前寒武纪下地壳包体岩石经历了复杂的岩浆热事件和多期变质作用,大多数锆石显示核幔边结构,包括典型的岩浆锆石核和具有石榴子石+单斜辉石+金红石+斜长石等高压麻粒岩相矿物组合的8~9 Ga变质锆石[29,33]以及具有高的Ti温度(大于800 ℃)的248~249 Ga麻粒岩相变质锆石[34]。锆石U-Pb年龄结果统计(图7)显示,研究区经历了25~26、2 Ga的岩浆热事件以及25~26、2、8~9 Ga以及390、76 Ma的变质事件。其中,形成于25~26 Ga的下地壳岩石包括2类:一类是经历了2 Ga和(或)8~9 Ga高压麻粒岩相变质作用以及390、76 Ma的变质改造,而且可能是因为这类岩石位于下地壳下部,在2 Ga时靠近俯冲带,因而遭受大洋俯冲与变质作用的强烈影响而造成Pb同位素均一化,形成了具有与约2 Ga岛弧岩石一致的高放射成因Pb同位素组成;另一类岩石则形成于255~264 Ga,可能因处于下地壳上部而仅遭受了248~249 Ga麻粒岩相变质作用,但没有2 Ga和(或)8~9 Ga变质叠加的岩石学和年代学记录,表现为典型的前寒武纪下地壳岩石特点的低放射成因Pb同位素组成[34]。此外,强烈的约8 Ga高压麻粒岩相变质作用可能是由于幔源岩浆底侵于下地壳底部而导致大规模地壳加热和增厚引起的,这也与该时期华北克拉通存在广泛的拉张、裂谷作用以及相关的镁铁质岩浆侵位等相吻合[8,20-2,29]。
锆石的f同位素分析(图8[33])指示,研究区前寒武纪下地壳经历了25 Ga和2 Ga的岩浆热事件。鉴于这2期锆石的ε-f(t)中有一部分样品为明显的正值(如5~2),反映它们的原岩来自于新生地壳,结合其原岩性质和地球化学特点,指示它们的岩石成因与2期俯冲增生事件有关[33]。此外,27~28 Ga的继承锆石U-Pb年龄(图7)和锆石f模式年龄[33-34]暗示研究区可能还存在更老的地壳物质或更早的地壳生长时期,这尚需进一步的研究。
4结语
()华北克拉通东南缘前寒武纪下地壳的岩石组成复杂,反映一个不同形成时代和不同成因并经过多期不同程度变质作用与改造的形成、演化过程。
(2)华北克拉通东南缘在前寒武纪发生过幕式地壳生长,至少包括25~26 Ga和2 Ga这2期俯冲增生和约8 Ga的垂向增生过程。由f模式年龄和继承锆石限定的27~28 Ga可能代表另一期地壳生长时间。
1 遵循化学元素建构的三大原则,建立完善的教学策略
(1)元素观构建以理解性原则为首要。教师引导学生建立化学元素观的建立,要以迁移性学习方面的学习为指导,以理解为基础让学生初步形成牢固的化学元素观。化学元素观的理解中心为:宏观的物质世界是由百种左右的元素组成,元素是固定不可改变的,但是不同元素的结合可以形成不同的物质,这也关系到了微粒观,化学反应与能量观,任何物质的形成都离不开微粒的概念与理解,化学反应过程的认识和理解。原子之间存在很强的结合力,将元素和原子结构紧密联系,即建立良好的微粒观有助于更好地建构元素观,理解元素性质的周期。从另一个层面上讲,化学教学上,借用元素观解释物质的有序性,指导物质变化方面的研究,要避免硬性记忆和被动输入,要遵循理解的原则,只有学生理解了,才能形成理解性学习,才能形成化学的科学观念,体现出元素观念建立的指导价值。从多年的化学教学实践中总结得出,建构化学元素观应注重理解。
(2)元素观构建观念形成与学习的实际情况结合。化学元素观念不是单一的知识点,它包含了千丝万缕的元素内容,涉及到众多的化学知识。对此,要构建学生完善的化学观念,首先要让学生在学习过程中积累一定的化学事实,而学习中的具体实例是化学元素观念形成、发展的根本,缺乏了具体事实作铺垫,学习抽象的元素观就如无源之水,笼统而难以把握。元素观念的建立和形成,需要有一定的积累和循序渐进的过程,它需要一定的时间和沉淀。
(3)元素观构建以结构化意识为根基。化学元素观构建过程是一个“搭建筑”的过程,它的构建需要有结构化的整体意识,这样才能牢靠地把握好化学元素的内涵。学生的化学元素的建立要注重理解认识的完整性,它是一种比较相对的状态,结构化意识不仅在掌握整个元素观知识体系中要发挥作用,而且在各个阶段的元素观观念构建中都要注重结构化的思维模式。
2 重视学生构建化学元素观的课堂指导
2.1 以问题为导向构建化学元素观
教师首先要清楚化学元素观的内涵,涉及到大量的化学概念、化学事实的深入学习,这个过程中,教师要明白这些概念、化学事实的积累,不一定能够转化为化学元素。这种概念、事实转化为元素观并不是一个自动化过程,它需要老师的启发和引导,才能顺利构建化学元素观,根据国外一位著名学者以观念教学为本的“设计方法”:一是将笼统的核心概念转化成更容易让学生理解和掌握的基本常识;二是掌握基本问题的表达形式,让问题驱动教学学习,提高学生的理解程度;三是以基本问题为中心,设置教学课堂活动、学习活动、评价活动。创造一个学生积极主动参与讨论学习的平台,不断增强理解和认识,逐步形成元素观。
以问题为导向是为了更有把握地创造良好的构建环境,我们认识到一个事实就是“化学元素观”,物质是由化学元素组成,日常生活中接触到的不同物质,都是通过化学元素的重新组合,通过化学反应而形成的。教学中我们要抓住一点,物质的性质可以在化学反应中改变,却不能改变元素的性质,它是所有反应和变化中不变的元素。对此,教师引导学生用联系的眼光看待物质如何组成,对物质进行科学分类,从宏观角度上把握物质的本质属性和内在联系,寻找相关规律,分类别地深入研究,将学习带到结构体系中进行。教师在课堂上,可以深入浅出,首先根据元素观的基本理解总结出几个问题,让学生思考和探讨,提问。在交流和思考中,不断加深认识和逐步构建新的元素知识体系。汇集的问题如:元素与物质存在什么关系?了解元素与物质之间的关系有什么好处?有限的元素如何构成庞大丰富的物质世界?要如何对物质进行分类?物质与物质之间存在什么样的关系?学生们可以在这些启发性的问题中找到答案,并逐步搭建元素观,同时也鼓励学生学会在专题性研究中探讨和发出疑问。初中部和高中部的化学科目都包含了化学元素的进一步丰富和深化部分,对此要让学生在专题性研究学习当中养成良好的思维习惯,形成完整的核心观念。
2.2 以直观的概念图作为协助构建化学元素观的工具
概念图比较直观,对各个元素知识点能够比较明显地体现出来,是不可多得的教学工具。概念图技术作为协助构建化学观念的有效技术,教师在不同学习阶段,都可以使用概念图深化学生化学元素观,从而使学生的知识结构更加立体和完整,有助于学生建立思考的结构性。下面展示完整的化学元素概念图(见图1)。
3 帮助学生建立良好的化学观念,促进化学元素观的建构
3.1 建立良好的微粒观
元素是由微粒构成的,既要让学生站在宏观角度学习元素,也要让学生回归到微观角度,正确看待元素的构成。元素是由原子构成,原子由原子核和核外电子构成,而更微观的是,原子核又由质子、中子构成。具有相同核电荷数的原子被称为元素。而具有同一类数目的质子和中子又称为核素。同一种元素但是核素不同被称为同位素。微粒观中,中子与质子质量相同,但区别在于中子不带电荷。中子虽然对原子的运转影响很小,但是却影响着电子核的稳定和质量。而通过微观角度引导学生建构元素观,形成一个流程图,世界物质由各种元素组成,各种元素由原子构成,但元素可能由两种或两种以上的原子构成,它们质量不同,化学性质相同。
例如在《元素》这个课题中,笔者就尝试让学生在下列的微粒(如表1)中进行分类,进而归纳出“元素”的概念,整个过程既顺畅又易懂,效果很好;要不然在初中让学生理解“元素”的概念,那是非常困难的。所以,化学元素观的建构离不开微粒观的建立。
本章包括《组成生物体的化学元素》和《组成生物体的化合物》两节教材。第一节教材需用1课时教学,第二节教材需用2课时教学。此外,有1个学生实验。
第一节《组成生物体的化学元素》。首先,在节的引言中,明确指出自然界中的生物和非生物都是由化学元素组成的。接着,讲述组成生物体的化学元素、组成生物体化学元素的重要作用、生物界与非生物界的统一性和差异性三方面内容。
关于组成生物体的化学元素的内容,一开始就指出组成生物体的化学元素主要有20多种,紧接着以玉米和人体为例,将含量较多的化学元素以及这些元素的含量列成表。通过对表中内容的分析,概括出两点:一是组成玉米和人体的基本元素是C、O、H、N;二是组成生物体的各种化学元素,在不同的生物体内,含量相差很大,由此进一步提出了大量元素和微量元素的概念和种类。
关于组成生物体化学元素的重要作用的内容,首先强调指出,在大量元素中,C是最基本的元素,C、H、O、N、P、S这6种元素是组成细胞的主要元素。接着,说明组成生物体的化学元素进一步组成多种多样的化合物,这些化合物是生物体结构和生命活动的物质基础。
关于生物界与非生物界的统一性和差异性的内容,主要是从组成生物体和无机自然界的化学元素的相同和不同,提出了辩证唯物主义观点:一点是从组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到的事实,来说明生物界和非生物界具有统一性;另一点是从组成生物体的化学元素在生物体内的含量与在无机自然界中的含量相比,两者相差很大的事实,来说明生物界和非生物界还具有差异性。
第二节《组成生物体的化合物》。首先,明确提出构成细胞的化合物,主要包括无机化合物的水和无机盐,有机化合物的糖类、脂质、蛋白质和核酸。然后,依次讲述构成细胞的这6种化合物。,全国公务员共同天地
关于无机化合物的水,着重说明它在细胞中含量最多;水在不同的生物体中和不同的组织、器官中含量不同;水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在;水在细胞内的重要作用。最后强调指出,生物体的一切生命活动,绝对不能离开水。
关于无机盐,强调指出它在细胞中虽然含量很少,且大多数无机盐以离子状态存在于细胞中,但是具有多方面的重要作用:无机盐既是细胞内复杂化合物的重要组成成分,又对维持生物体的生命活动有重要作用。
关于糖类,主要说明它由C、H、O3种化学元素组成,它是构成生物体的重要成分,也是细胞的主要能源物质;糖类大致分为单糖、二糖和多糖等几类(其中的葡萄糖、核糖、脱氧核糖、淀粉、糖元等是重要种类),以及它们在生物体内的分布和重要作用。
关于脂质,主要说明它由C、H、O3种元素组成,一般包括脂肪、类,全国公务员共同天地脂和固醇等;这几类物质在生物体内的分布和重要作用,并强调指出,磷脂是构成细胞膜和多种细胞器的膜结构的重要组成成分。
关于蛋白质,是本节的重点内容,教材中比较详细地讲述了有关内容。首先,强调蛋白质在细胞中只比水的含量少,大致占细胞干重的50%以上,它是细胞中各种结构的重要化学成分。接着,说明蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成;它是一种高分子化合物,相对分子质量很大;基本组成单位是氨基酸;蛋白质的分子结构是由许多氨基酸分子互相连接而成;蛋白质分子的多样性,决定了蛋白质在生物体内有多种重要的功能。
关于核酸,首先明确指出核酸是遗传信息的载体,它对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极重要的作用。然后,说明核酸由C、H、O、N、P等化学元素组成,也是一种高分子化合物;核酸的基本组成单位是核苷酸;核酸可以分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两大类。
本节教材的最后一段指出,任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动,只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象。这里也体现了辩证唯物主义的观点。
在本章中,为了配合学习有机化合物的内容,安排了学生实验《生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定》,主要是根据某些化学试剂,能够分别使生物组织中上述三种有机化合物,产生特定的颜色反应,来鉴定生物组织中有还原糖、脂肪和蛋白质的存在。
二本章与其他章的联系
1.本章是绪论后的开篇章,所讲内容是最基础的知识,因此与后面的各章都有密切关系,是学习好其他各章的基础,教学中要注意前后知识的联系。
2.组成生物体的化学元素和化合物的知识,是讲述第二章《生命活动的基本单位──细胞》的重要基础。例如,讲述细胞膜的结构和功能,会用到磷脂、蛋白质等知识。
3.第三章《生物的新陈代谢》,与本章联系十分紧密。例如,讲述植物的物质代谢时,要用到酶、水、大量元素、微量元素等知识;在讲到人和动物的物质代谢时,要用到糖类、脂质和蛋白质的知识。
4.第四章《生命活动的调节》在讲到激素的调节作用时,要用到蛋白质等知识。
根据长期的初三化学教学经验,我发现元素的学习往往是学生出现学习困难的开始,因此这部分教学的成功对后面的学习非常重要。有人说“千法万法,读懂教材是妙法”,读懂教材是教学成功的第一步。因此,我仔细地研读了2012沪教版的化学上册教材,体会教材对这部分内容的编排意图。
一、在教材中的地位
化学课程标准在认识化学元素一栏提到:形成“化学变化过程中元素不变”观念。这个观念贯穿在整个初三化学知识体系中,因此元素的学习是初三化学教学的重要内容。元素教学是学生形成“化学变化过程中元素不变”观念的基础。
二、初识元素
从整体上看,沪教版教材首次提到元素在第一章第二节15页,“木柴、石蜡、砂糖和面粉等物质中均含有碳元素,这些物质烧焦或烤焦后得到的黑色物质的主要成分都是碳。”正是物质烧焦这一常见的生活现象将学生们带到了元素面前,并且意识到“一种物质可以通过化学变化变成其他物质,但反应物及生成物中应含有同种元素。”
在这段内容之前,教材安排了“空气成分的发现”,为什么如此安排?对化学史稍作研究就可发现其中奥妙。
在古希腊:恩培多克勒提出,宇宙间只存在火、气、水、土四种元素,它组成万物。元素是物质世界的最基本结构单元。这是最早的四元素说。
四元素的说法,经过亚里士多德的发扬光大,才得以有系统的确立。他反对德莫克利特的原子论(即物质是由一不可分割的最小粒子所组成),认为一切物质都由土、水、空气和火组成。
接下来的几个世纪,四元素说占据统治地位。直到罗伯特・波义耳才否定了四元素说的错误,使得化学得以迅速发展。他在1661年发表《怀疑派的化学家》,为化学元素作出了科学而明确的定义:“它们应当是某种不由任何其他物质所构成的或是互相构成的、原始的和最简单的物质”。“应该是一些具有确定性质的、实在的、可察觉到的实物,用一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物”。这个朴实的科学定义为人们研究自然界中各种物质的组成指明了方向,为使化学逐步成为一门真正的科学作出划时代的贡献。
由此可见“空气成分的发现”是对四元素说的沉重一击,是非常重要的科学史实。在教学中可以适当介绍,激发学生对化学史的学习兴趣。
教材在第一章的第三节介绍了元素符号,并明确提出“化学反应的本质特征是有新物质生成,但在发生化学反应的过程中,元素本身并未发生变化,只不过重新组合形成了新物质。”
在教学中,这正是激发学习兴趣,开始元素教学的好时机。同时学期刚开始,学习任务较轻,我在周末布置学生背诵1-20号元素名称。学生按五言绝句的方式将20个名称断成四句,朗朗上口,很快就读熟了。趁热打铁,我在第二、三周布置背诵1-20号元素符号,学生们经过两周的准备基本熟练地记住了初三常见的元素符号。
三、再识元素的重要实验
在第二章《身边的化学物质》中介绍了第三节《自然界中的水》。按照氧气,二氧化碳的学习方法,本节应该先学习水的物理化学性质,但是并没有,只学习了水的组成。也许是考虑到水的性质太熟悉的原因,可以安排学生自学。
水的组成的发现是对四元素说的再次重击,水的合成否定了水是元素的错误观念。1781年,普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中,用电火花引爆,发现瓶的内壁有露珠出现.同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验,确认这种露滴是纯净的水,表明氢是水的一种成分.这时氧气已被发现,卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验,不仅证明氢和氧化合成水,而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水。这些实验结果本已毫无疑义地证明了水是氢和氧的化合物,而不是一种元素,但卡文迪许却和普利斯特里一样,仍坚持认为水是一种元素。1782年,拉瓦锡重复了他们的实验,并用红热的枪筒分解了水蒸汽,才明确提出正确的结论:水不是元素而是氢和氧的化合物,纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。
也许是考虑到发现水的组成是化学史上的重大事件,有必要让学生们重温历史,向化学家们致敬,教材安排了电解水和点燃氢气的实验,虽然实验条件不同,但是也能从当年拉瓦锡的研究角度了解水的组成。
四、“水到渠成”――形成元素概念
化学史的资料显示,到了19世纪初,元素和原子两个概念终于联系到一起了。此时,英国物理学家和化学家道尔顿于1803年提出原子学说,其要点之一:化学元素由不可分的微粒――原子构成,它在一切化学变化中是不可再分的最小单位。
元素的教学出现在第三章《物质构成的奥秘》。在介绍了第一节《构成物质的基本微粒》之后,学习第二节《组成物质的化学元素》,遵循了人们认识元素的一般规律,为理解元素的概念做足准备。我们仔细阅读教材74页和75页这部分内容,仅仅100多字,虽然内容很少,但实际上它的相关信息已经大量分散在教材之中,到这里元素的定义水到渠成,不必多说什么。
所以在进行元素教学之前,我就有意识地将人们认识元素的历史渗透进教学中,让学生可以真实地体验当时科学家们的想法,这样也降低了元素的神秘化。告诉学生,今天的我们不必做实验也可以知道许多物质的组成,只要有物质的化学式即可,因此学会根据物质的名称写出化学式很重要,这为后面的教学做了铺垫。
从“元素的教学”我深深体会到:读懂教材是实现新课程提倡的“用教材教”的第一步,然后才能摒弃以往的“教教材”。在具体的实施前教师还要根据自己的教学经验和学生的实际情况判断学生可能遇到的困难,根据拥有的教学资源预设相应的问题和铺垫,对教材的内容进行一定的取舍,实现对教材的内容的优化组合。
化合价是初中化学教学中一个重要的化学概念,其是学生学习化学元素以及方程式的重要工具,直接决定着学生化学学习的质量.然而,在当前的初中化学教学中,化学教师却过度重视化学解题技巧和方法的讲解,却淡化了化合价这一化学基本概念的讲解,致使学生学习的基础不扎实,所以必须要采取有效的方法来提高化合价教学质量.
1.注重理解本质,降低学习难度
在当前的初中化学教学过程中,为了降低学生学习的难度,提高学生学习的效率,教材中很少就化合价与原子结构二者之间的关系进行讲解,而是单纯地将化合价这一化学概念直接灌输给学生,这不利于学生后续的化合价方面知识的学习和应用,所以化学教师必须要帮助学生更好地理解化合价这一化学概念的本质,降低学生理解和学习的难度.通常而言,在学生们学习化合价这部分化学知识之前,学生就已经熟知化学性质与原子最外层电子数之间所具有的联系性,这实际上就为学生理解化合价这一化学概念奠定了良好的基础.因此,化学教师必须要注重对化合价本质方面的知识进行详细地讲解,帮助学生原子处于稳定状态时候其各个原则之间结合的实际情况,以帮助学生更好地理解和认识化合价这一化学概念.另外,并不是原子最外层只有8个电子才算是稳定状态,其实有许多外层不是8电子数目的原子也达到了稳定的状态,以便学生全面了解化合价这一具体的化学定义.例如,在讲解氯化镁和氯化钠形成方面知识的过程中,针对氯化钠的学习,化学教师可以告诉学生为了使钠原子和氯原子均达到8电子的稳定结构,钠原子需要失去最外层一个电子变成离子(Na+),而氯原子则需要获得这一电子而成为氯原子(Cl-),从而形成NaCl这个氯化钠的化学式,并且其中的钠元素和氯元素的化合价分别为+1和-1价.通过这种形式的讲解,可以帮助学生更好地理解化合价的形成由来,以便于学生更好地理解和掌握化合价这一化学基本概念及其基本规律,扎实学生学习化合价的理论基础.
2.创设教学情境,激发学习兴趣
在兴趣的带动下,无论是哪方面知识的学习,学生的学习效率均可以事半功倍,这是由于兴趣在学生学习的过程中起到了催化剂的重要作用.在学生学习化合价这一化学概念时,由于该部分知识与之前学生已经学到的化学知识之间没有过多的联系,加之当前化学教师只是单纯地侧重化合价知识的灌输,致使化学课堂氛围枯燥、乏味,无法有效地调动学生学习化学知识的热情,更无法有效地激发学生学习化学知识的兴趣,所以化合价知识的学习效果不是非常理想.因此,在初中化学化合价学习的过程中,化学教师可以为学生创设良好的教学情境来激发学生学习化学知识的兴趣,帮助学生在轻松、愉悦的氛围中来进行学习.例如,化学教师可以通过采取游戏的方式来引导学生扮演不同的原子角色,并且他们互相说出各自的属性和特性,同时可以让不同原子的同学互相结合,看看能组成多少组化学式.化学教师还可以向学生灌输有关化合价方面的发展小故事来使学生了解到化合价的发展史,从而促使学生的学习兴趣被有效地激发,优化化合价教学内容,提升化合价教学效率.另外,化学教师还可以将化合价的记忆编织成顺口溜来激发学生学习的兴趣,增强对化合价方面知识的记忆,比如当前常用的化合价顺口溜有“一价钾纳银氢;二价钙镁钡锌;三价铝,四价硅;一二铜,二三铁.”
化学用语在初中学校的教学存在很大问题,也是国际性的化学科技语言,是对化学研究的重要手段。化学教学贯穿了整个初中的教材,如果不能合理的找到教学的方法就会导致学生在以后的学习中大大的降低学习的兴趣。化学用语在教材中占有很大一部分与基本概念、基本理论、元素化合物知识、化学实验、化学计算有着密切的联系,也是化学的重要技能和基础的知识,在学习中很多的同学感到十分的困难,对化学的学习也没有兴趣,导致化学教学也非常的吃力。在实践中同学们也很难过关,对学习的探索精神也的下降了,主要是同学们不能很好地理解化学用语,从而失去学习化学的动力,我应该更具化学的特殊性制定学习方法,并对老师的教学模式加以革新,主要方法有:
一、将难点和重点分散,增进学生理解
初中的教学中,很多学生学不好化学,对化学不感兴趣都是对化学用语不够了解,也就是从我们学习元素符号的时候,很多的学生记不住元素符号,然而元素符号是化学的基础知识,如果不能很好的掌握对以后的学习也就跟不上,在化学中的化学式和化学方程都是元素符号为基础。所以要学好化学首先就要记住化学符号,并深入学生们的心中,这是我们应该在教学中采取难点和重点分散,增进学生理解。
在化学教学中,我最重要的就是要激起学生们的好奇心理,让学生有主动探索的精神,这也就是在我们学习化学的第一节课的时候就给学生留下悬念,有目的的讲一些生活中常见的物体的化学式,告诉学生一些常见元素的名称、符号,引导学生提前记忆元素符号,让学生了解元素符号所代表的元素名称,让学生们初步认识一下化学元素,并对这些化学元素要会读会写。到我们学习化学元素符号的时候也就会减少学生们的陌生感,学生们也就不会对这些化学元素感到排斥,反而会更加有学习的精神,而学生学习起来有种“温故而知新”的感觉,对元素理解起来也就更加的劲松。我把化学符号在学生学习中反复的学习,学生看多了也就会形成自然记忆,到学习化学用语是学生们也就会更加的容易接受,掌握起来也就比较的容易。
二、教学时要落实的学生书写,加强师生互动
我们学习了化学元素,也掌握了这些化学元素。但是最重要的是我们能够运用到实际的学习和实践中,所以化学式的书写也就是老师们重要的教学问题,在书写化学式的时候怎样学会化学式的组合,这也是书写化学式的关键。在实际的学习中,很多的同学就是化学式的角码是最容易出错的,对于这些应该采取关联的方法,理解他的含义,理解学习化学式落实到书写。
在学习化学原子结构意识图的时候,我要求每位学生都能够独立的画出结构意识图,并引导学生自己总结最外层的电子数,互相对比做出总结,总结出了金属、非金属、稀有气体原子的最外层电子数的特点。进一步引导学生分析得出原子最外层的电子数与该元素的化合价之间的内在联系。在接下来学习物质的化学式时,可让学生分类进行理解和学习。为了帮助学生在记住化合价的基础上能熟练地书写常见物质的化学式,以金属活动性顺序表为依据,依据如下口诀进行书写:一排顺序二标价,绝对价数来交叉,偶数角码要约简,写好式子再检查。
三、对学生加强培训,使用优化配平方法
在化学的学习中,有很多的化学方程式,在学习化学方程式的书写也就成了教学中的难点,在什么反应中化学方程式是相互平等,很多学生在化学配平中很容易出现错误,因此方法是我们教学的关键,平时使用的方法有。
在学习化学的过程,首先要熟练的掌握化学式的书写,在熟练掌握了化学是的书写时,我们应该引导学生学习书写的方法,找到最优化的配平方法,平时我们可以采用最小公倍数法配平,这也是对于一些简单的化学方程式。对于一些较复杂的化学方程式的配平,可引导学生用设“1”配平法进行配平,所谓设“1”配平法中的“1”是指先让反应物或生成物中组成最复杂的化学式前的计量数为1,(所谓组成最复杂是指该化学式中包含的元素种类最多,原子个数最多),通过在其它化学式前添加适当的数字来配平化学方程式。化学方程式配平之后要引导学生特别注意画等号,并注明相应的反应条件,要求学生能从宏观、微观两个方面说出化学方程式表示的意义,并在教学过程中作阶段性的归纳小结。
四、加强学生的发散练习
化学教学中,化学用语贯穿了化学的整个教材,和化学教材的各个部分紧密结合,我们学习化学用语主要是应为化学用语学生不容易忘记,也方便学生们理解,所以化学用语贯穿了化学教材的各个环节,学习好化学用语是相当的重要。应当要求学生养成使用化学用语解答化学问题的良好习惯,能够使用化学用语解答问题,能够解答物质及其性质、用途,制取现象的解释,实验结论等,必须用化学用语来解答,经常练习,达到会读、会写、会用,逐步熟练。加强学生的发散思维的培训,培养学生的创造性思维,要求学生有主动性、求异性、独立性、发散性;这样才能够培养学生的创造性思维,以问题为中心,从不同的角度不同层面去分析问题,最终找到问题的解答方法。
五、加强监督,提高学生书写与记忆效果
在我们学习化学用语时,老师要不定期的进行检查学生们的学习成果,进行对元素符号、化学式的读写加强巩固,化学方程式的配平及其它条件,符号的表示等;强调规范化,及时发现、纠正错误,使学生养成良好的习惯,也减少了学生们犯错,这些责任主要在于老师们的监督和管理,只有老师敬职敬责,才能营造良好的学习环境。
六、结束语
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.04.041
初中化学是学生首次接触化学这门古老课程的重要途径,初中化学包含的基本化学知识概念对于学生更好地了解化学这一门课程有着很大的启示作用,如果初中化学教师能够培养学生学习化学的兴趣,对于学生以后高中、大学的化学学习是极其有帮助的。因此,初中化学教师需要关注学生的化学学习兴趣,调动学生学习化学的积极性,通过培养学生的化学学习兴趣来提高学生的化学学习水平。
一、理论联系生活实际
化学作为初中阶段的一门重要课程,它包含的概念比较多,学生接触后容易因为不熟悉而产生抗拒心理,但是初中化学对于高中化学的学习有着重要的影响作用,为了帮助学生克服畏难情绪,促使学生更好地学习初中化学这门课程,初中化学教师需要注重对学生学习兴趣的培养。众所周知,化学与生活实际的联系非常紧密,因此,初中化学教师需要将化学理论与生活实际联系起来,以期达到培养学生化学学习兴趣的目的。 理论联系生活实际,需要初中化学教师在课堂教学中将课本中的化学基础知识概念与生活实际联系起来进行讲解,这种理论与生活实际相结合的教学方式,有利于培养学生的学习兴趣,促使学生善于观察生活,善于联系生活实际,最终帮助学生更好地学习化学。
例如,初中化学教师在讲解《化学与生活》这一部分内容时,可以采用设置问题的方式引入课题,吸引学生的兴趣,从而更好地调动学生的学习积极性。在学到化学元素与人体这部分内容时,初中化学教师可以让学生先自己思考或者小组讨论我们人类身体中究竟含有哪些化学元素?而这些化学元素在我们的身体中又起着怎么样的作用呢? 在听取了学生的回答后,教师需要循序渐进的将化学元素在人体中的作用加以分析。例如钙是人们骨头中不可缺少的部分,大量的钙是在人们的骨头和牙齿中的,如果人体中钙这种元素过多的话,人们就容易产生结石,并且容易骨骼变粗。如果含钙量较少的话,青少年容易患佝偻病,并且容易发育不良,因此初中教师要鼓励学生在这个阶段补足钙的吸收。通过这种紧密结合生活实际的教学方式进行化学讲解,学生容易对化学这门课程产生兴趣,继而更加积极的参与到课堂中去,从而专心的学习化学。
理论联系实际来培养学生化学学习的兴趣,还需要教师鼓励学生善于观察。学生容易对自己生活中的周围的事物产生兴趣,而化学是与生活紧密相连的一门学科,例如在学习有关水这部分内容时,教师可以让学生观察水的各种形态,水可能是液体,也可能是固体,还可能是气体。学生观察到水的这些形态时,会对其化学元素的构成产生兴趣,教师在这种情况下进行授课,效率就会得到提高。因此,理论联系实际,还需要初中化学教师通过鼓励学生观察的方式来培养学生的学习兴趣。
二、关注化学实验的作用
初中化学的学习兴趣培养,除了要求教师注重理论联系生活实际来促进学生学习兴趣的提高外,还需要教师关注化学实验的作用。初中化学是一门理论与实验并重的学科,实验是化学进步的重要条件,化学实验的教学有助于促进学生化学学习兴趣的提高,帮助学生更好地理解初中化学这门课程的特殊性与重要性。关注化学实验,也就是要求初中化学教师要注重实验教学。初中化学有许多的实验课题,这些实验具有相当大的趣味性,可以有效地培养学生对于化学这门课程的学习兴趣,因此,教师需要注重化学的实验教学。
例如在讲解有关燃烧的化学知识时,教师可以让学生分小组进行实验。在实验前,教师需要对学生进行安全操作的讲解,在学生了解了实验步骤后,再让学生进行小组的化学实验。燃烧本身需要可燃物、温度、氧气这三个条件,缺一不可,为了加深学生的印象,让学生更好地了解燃烧所需要的条件,初中化学教师在将学生分为小组后,可以让不同的小组进行对比实验。让一个小组用石头放在酒精灯上烧,一组用小木条,最后发现小木条燃烧,石头无法燃烧,这证明了达成燃烧这一结果需要可燃物;以此类推,初中化学教师可让两组学生分别用浸水的纸条和干燥的纸条放在酒精灯上燃烧,以此证明燃烧需要温度这一条件;最后,教师可以点燃两盏酒精灯,一盏酒精灯处于密闭的条件,一盏在空气中,以此证明了燃烧需要氧气。
通过这种让学生亲自动手参与的化学实验的教学,学生对于燃烧所必需的三个条件会印象深刻并且理解会更为透彻,化学实验本身所具有的趣味性对于初中化学教师培养学生的化学学习兴趣也是非常有益的。
三、教师自身的职业素养
初中化学教师除了通过理论联系实际,注重化学实验教学的作用来培养学生的化学学习兴趣之外,还可以通过加强自身职业素养这种方式来激发学生学习化学的兴趣。
要实现对地壳物质成分的探测,首先需要解决探测技术问题:高精度地壳化学成分分析技术地壳深部物质成分的地球化学示踪技术盆地穿透性地球化学探测技术海量地球化学数据库管理与图形显示技术。其次,对地壳化学元素的精确探测,需要一套基准参考数据作为探测数据可靠性的标尺,这就要求我们必须建立一个覆盖全国的地球化学基准网,按照地球化学基准网格,建立中国各主要大地构造单元不同时代地层、侵入岩和疏松物的76种元素基准值,制作元素含量基准地球化学图,为全面地壳物质成分精确探测提供基准参考数据和图件。在上述技术研制和基准参考值建立基础上,通过选择穿越不同大地构造单元和重要成矿区带的3个走廊带的试验与示范,精确探测走廊带内地壳的元素含量和时空变化,构建走廊带上不同大地构造单元的地壳地球化学模型,揭示不同大地构造单元物质成分演化历史和大型矿集区的成矿物质背景。最终成果表达需要一套搜索和检索软件,能对地球上化学成分信息(海量数据、图像、空间坐标等)在全球不同尺度的分布进行快速检索和图形化显示。类似于GoogleEarth软件。我们暂且称其为“化学地球”(GeochemicalEarth)。
1地壳全元素探测的国内外研究现状
1.地壳化学元素组成、丰度、分布和基准值研究现状
科学家经历了一个多世纪的努力,对地壳物质成分的研究已取得很大进展。迄今为止人类已经发现了元素周期表上110种元素中的90种元素在地壳中的存在(其他为人工合成的)尽管地球化学家对地壳元素的丰度的研究已取得很大进展(Clarke18891908;Clarke&Washington,1924;Goldschmidt1933;Taylor,1964;黎彤和倪守斌,1990;Taylor&McLennan,1995;Rudnick&Fountain,1995;WedepohL1995;Gaoetal.,1998;鄢明才和迟清华1997)但人类至今对这90种元素在地球的分布知之甚少(王学求等,2006)。这里所说的分布包括在地壳表层的分布和地壳不同层圈的分布。
地球化学家一直在探索使用具有均一化的代表性样品来研究元素在地壳表层的分布,并用地球化学图来刻画元素的空间分布。这种刻画化学元素在空间上分布的地球化学图为资源和环境问题的解决发挥了巨大作用(谢学锦,2008a2008b;Garretetal.,2008)。全球地球化学基准计划(GlobalGeochemicalBaselineIGCP360)(Darnleyetal.,1995)目的就是为了尽快获得化学元素在全球尺度的分布,并为研究全球变化提供参考基准。在全球部署5000个基准网格覆盖整个地球陆地面积,每个格子大小为160kmX160km,落在中国的网格约500个(包括边界不完整网格)。具有均一化特点的泛滥平原沉积物或河漫滩沉积物被广泛接受作为全球基准值计划采样介质(Bolviken,1986;Darnleyetal.,1995;Xieetal.,1997;Salminen,2005)。这种次生均一化介质可以反映化学元素的空间变化特征,但它的缺陷是无法反映具有时间特性的地质演化特征。因此,要满足对化学元素在全球时空分布和演化的了解,就需要能反映时间尺度的原生介质一岩石。
从平面上研究化学元素的空间分布在技术层面比较容易实现,而对于垂向上的分布就要构建地壳参考模型才能实现。Staudigel等(1998)提出了地球的地球化学参考模型GERM(GeochemicalEarthReferenceModel)这一模型为我们研究包括大陆地壳在内的地球不同圈层及地球化学储库的化学性质提供有力的参考依据。张本仁等(19942003)构筑了东秦岭地区华北陆块南缘、北秦岭、南秦岭和扬子陆块北缘4个构造单元的地壳结构一岩石组成一地球化学模型,RudnickandGao
2总结了大陆地壳物质组成和演化方面的研究成果。
地壳化学成分和分布的探测存在的问题主要有:①对元素周期表上所有元素含量的精确测定还存在困难;②对化学元素的含量的了解较多,但对其分布了解非常有限,如中国区域化探扫面计划,只分析了39种元素,覆盖的面积也只有6X106km2(Xieetal.,1997);③对元素分布的了解还仅限于使用次生的水系沉积物介质,这种介质是表生均一化以后的分布情况,还缺少对化学元素在各个时代地层和侵入岩中时空分布的了解,迫切需要能反映时间属性的原生介质来研究化学成分在中国大陆的演化历史和成矿的物质背景;④地球化学基准参考值还没有建立起来,也就缺少衡量元素分布和研究未来变化的标尺;⑤对中下地壳化学成分的认识还缺少有针对性的地壳地球化学模型和实测数据。
1,大规模成矿物质背景一元素的巨量聚集研究现状
大规模成矿作用的必要和充分条件是必须有巨量成矿元素的聚集。地球化学省或地球化学块体就是巨量兀素聚集的体现。Hawkes和Webb(1962)将地球化学省定义为:较大的地壳单元,其化学组分与平均值有很大差异。地球化学省是进行矿产资源的区域评价的有效方法。人们对地球化学省的认识大多是从矿床分布的密集程度以及有限的岩石和矿物分析数据而提出来的,如Peru和Chile的铜省、加拿大Abitibi带的金省、东南亚的锡省、东格陵兰的锶省等。20世纪70年代以后,许多国家范围的大规模的地球化学勘查计划覆盖了越来越大的地区,特别是中国区域化探全国扫面的全面开展,覆盖面积的不断扩大,从而使许多地球化学省,甚至更大的地球化学模式被发现(Xie&Yin1993)。
Doe(1991)提出地球化学块体(geochemicalblock)的概念,将其解释为“具有某种或某些元素高含量的大岩块,能够为矿床的形成提供物质源'但他并没有说明如何圈定这种块体。谢学锦院士提出利用区域化探扫面数据圈定地球化学块体,并将地球化学块体定义为面积大于1000km2以上的地球化学异常(Xie,1995;谢学锦和向运川,1999)。地球化学块体实际上是大规模立体地球化学异常,即在平面上具有一系列套合的地球化学异常结构,在垂向上具有一定的深度,也就是说具有较大规模立体异常的地壳物质体(王学求和谢学锦,2000)。
地球化学省与成矿省是密不可分的,地球化学省或地球化学块体在资源评价中能较早的圈定出 来,而成矿省或矿集区直到发现大量矿床才能确定,二者的关系更像是因果关系,地球化学省可以作为确定成矿省的地球化学依据,地球化学块体可以作为确定矿集区的依据(王学求等,2007)。过去在使用水系沉积物圈定地球化学省,进而发现矿床起了巨大作用,但水系沉积物这种表生均一化介质,无法确定矿源层,也无法给出地球化学块体的厚度,因此使用原生介质圈定地球化学省或地球化学块体,追踪矿源层和进行资源量预测将更为科学。这就给我们提出了一个问题:如何去圈定这种立体的地球化学块体,更为科学地预测资源量?对全国元素分布的了解还仅限于使用水系沉积物或泛滥平原沉积物做为采样介质,这种介质是表生均一化以后的分布情况。尽管对找矿发挥了巨大作用,但对深入研究中国大陆元素的时间演化历史就无能为力。也无法知道地球化学异常源是来自于那个时代,那个地层。对地球化学省、地球化学块体的圈定用于资源评价都是使用的表生介质,要真正圈定立体的地球化学块体,追索矿源层还需要利用原生介质,目前利用原生介质圈定地球化学省或地球化学块体还是空白。1.3千米深度穿透性地球化学研究现状
人类所赖以生存的地球资源都集中在地表及不超过几千米深度之内,因此对地壳千米深度的物质组成和时空分布的探测具有重要的现实意义。澳大利亚的“玻璃地球计划(GlassEarth)”主要目的是查明1km以内的金属矿产资源。对金属矿而言,中国约占1/2的陆地已被盆地和各种覆盖层所掩盖,成为找矿的“处女地”或“甚低工作区”。据统计我国500m深覆盖区面积约50X104~80X104km2,相当于我国已调查、勘探的陆地面积的1/5,是一片极具潜力的金属矿产的新区或“找矿新空间”。因此对能探测这一深度的矿产资源直接信息的地球化学勘查技术的要求已迫在眉睫。
自上个世纪70年代开始,国际找矿界都在致力于研究能探测更大深度的地球化学找矿方法,统称为‘深穿透地球化学”(王学求,1998;谢学锦和王学求,2003)。这些深穿透地球化学方法包括电地球化学方法(CHIM)(Ryss&Goldberg1973),地气法(GEOGAS)(Kristiansson&Malmqvist,1982);酶提取法(ENZYMELEACH)(Clark,1993),活动态金属离子法(MMI)(Mannetal.,1995)金属元素活动态提取方法(MOMEO)(Wang,1998)和动态地球气纳微金属测量法(NAMEG)(Wangetal.,
地下水化学测量和活动金属离子测量列入探测技术研究内容。
目前国内外深穿透地球化学技术的发展趋势是:①建立覆盖区元素从深层向表层传输和分散的三维地球化学模型,为覆盖区地球化学勘查提供理论支撑;②将探测技术扩展到盆地地球化学调查和几百米覆盖区;③发展专用提取试剂和技术的标准化与可操作化;④建立能适应各种复杂景观、各种比例尺和各种矿种的技术系列。
2地壳全元素探测的关键技术
要实现对地壳物质成分的探测,必须重点突破地壳物质成分探测的4项关键技术,包括①地壳全元素精确分析技术;②深部物质成分识别技术;③盆地穿透性地球化学探测技术;④多层次海量地球化学数据管理与图形显示技术。
2.1地壳全元素精确分析技术
要实现对地壳成分的精确了解,发展能分析地壳中所有元素(约80个)的分析技术是关键。建立81个指标(含78种元素)配套分析方案和难分析样品的精确分析技术重点是突破含碳质岩石和有机物土壤的贵金属(金、铂族)元素精确分析技术。配套分析方案是以现代先进的大型分析仪器等离子体质谱仪(ICP-MS),等离子体光学发射光谱仪(ICP-OES)和X射线荧光光谱仪(XRF)为主,配合其他多种专用分析仪器及技术而组成的方法体系(表1),所有元素的检出限、报出率、准确度、精密度等指标均已达到国际领先水平。
2.2中下地壳物质成分识别技术
深部地壳物质组成研究的现有方法主要包括:①根据因构造运动抬升出露到地表的深部物质(如麻粒岩、榴辉岩、角闪岩等)②根据产于火山岩中的深部地壳包体如麻粒岩包体;③根据地球物理测深与深部岩石物理性质的高温高压实验测定结果之间的拟合;④壳源岩浆岩源区地球化学示踪法。由于以上4种深部地壳物质成分组成研究方法均存在不确定性,因此对深部地壳研究最好是各种方法相互结合,互为补充。
根据中国大陆地壳特点,不同构造单元出露的岩石类型,初步构建地学断面的岩石组成模型;不同构造单元内各类岩石的地震波速高温高压实验室测试;将实验获得的岩石地震波速数据与实测地震波速数据进行拟合,完善地学断面的地壳结构一岩石
球化学示踪研究成果,综合限定和进一步约束区域地壳结构一岩石组成模型;根据获得的不同岩石单点样的地球化学数据,计算每类岩石单位的平均成分;在所建立的地壳结构一岩石组成模型基础上,按照有关的每类岩石单位在地壳每个结构层中所占的比例,进行面积加权平均计算地壳每个结构层的元素丰度;按照每个有关结构层在整个地壳中所占体积比例,通过体积加权平均计算出地壳总体的元素丰度;根据其他学科研究的最新成果,检验深部地壳物质成分计算结果的合理性。
图1是Wedepohl所构建的大陆地壳岩石组成模型(Wedepohl,1995),根据其代表性岩石组成,就可以获得元素的含量,构建地球化学模型。张本仁等(2003)、路风香等(2006)以东秦岭造山带各类岩石实验测定的v,,值与地震测深获得的秦岭地壳v,,观察值的相互拟合为主,配合岩石变质相、深部岩石包体、壳源岩浆源区等研究,构筑了东秦岭地区华北陆块南缘、北秦岭、南秦岭和扬子陆块北缘4个构造单元的地壳结构一岩石组成一地球化学模型。
1.盆地穿透性地球化学探测技术
盆地及其周边蕴涵着重要的战略性资源,如盆地中的地浸型砂岩型铀矿、石油等,盆地边缘的大型金属矿。但盆地及周边被认为区域化探扫面禁区,覆盖物的影响、技术条件不具备和获取指标的单一,难以满足对盆地及周边资源潜力的全面了解。发展能探测盆地矿产资源直接信息的穿透性地球化学技术,将地表采样与钻探取样相结合,建立立体地球化学分散模式,为盆地及周边覆盖区深部矿产资源调查提供有效方法。
对盆地千米深度探测有两种途径:一是利用深穿透地球化学技术,在地表快速获取深部信息;二是利用钻探手段,直接获取深部样品。
深穿透地球化学(Deejrpenetrationgeochemistry)是探测深部隐伏矿或地质体发出的直接信息的勘查地球化学理论与方法(王学求,1998)。矿床本身及其围岩中的成矿元素或伴生元素,可以在某种或某几种营力作用下(地下水、地球流、离子扩散、蒸发作用、电化学剃度),被迁移至地表,在地下水和地表土壤介质中形成异常含量,使用水化学测量技术、地球气测量技术、元素活动态提取技术和电化学测量技术可有效发现深部隐伏矿信息。
深穿透地球化学方法有以下几类:①物理分离提取技术;②电化学测量技术;③活动态提取技术(MOMEO);④气体和地气测量技术;⑤水化学测量技术;⑥生物测量技术。澳大利亚的“玻璃地球计划(GlassEarth)”在地球化学技术上使用地下水化学测
即使少部分地区进行了区域化探扫面工作,但由于量和活动金属离子测量技术中国的盆地深穿透地
球化学探测拟使用4种技术:①细粒级采样与分离技术;②金属活动态测量技术;③ICP-MS地下水化学测量技术等;④空气动力返循环钻探粉末取样技术。图2是使用穿透性地球化学技术在吐哈盆地对砂岩型铀矿的探测试验,可以有效探测300m埋深的砂岩型铀矿(王学求等,2002;Wangetd.,2007)。
3全国地球化学基准网的建立
对地壳化学元素的精确探测,需要一套基准参考数据作为探测数据可靠性的标尺,这就要求我们必须建立一个覆盖全国的地球化学基准网,按照地球化学基准网格,建立中国各主要大地构造单元不同时代地层、侵入岩和疏松物沉积物的76种元素基准值,制作元素含量基准地球化学图,为全面地壳物质成分精确探测提供基准参考数据和图件。地球化学基准值的建立,对我国基础地质、理论地球化学、勘查地球化学、矿产资源潜力预测、大地构造划分、地球动力学、生态与环境、农业、卫生与健康等研究领域提供准确可靠的基础地球化学数据,对中国大陆化学元素的时学基准值研究体系,对全球地球化学基准值的建立和最终建立‘化学地球”具有重要奠基性意义。
地球化学基准值(GeochemicalBaselines)的概念来源于全球地球化学基准值计划(GlobalGeochemicalBaselinesProjectIGCP360)它的原意是用系统的全球网格化采样,获得全球地球化学基线图,作为未来衡量全球化学元素含量变化的参照标尺。从它的原创性含义不难看出:地球化学基准值不仅以数据的形式表述含量特征(abundance),而且还以图件的形式表述空间分布特征(distribution),它是用一组数据来刻画元素含量的总体变化水平。这种刻画比采用单一的丰度值能更为客观地反映地质体或某一区域元素的含量值分布。可以是系统采集均一化介质的土壤、水系沉积物、泛滥平原沉积物等来刻画元素的总体分布,也可以是采集不同时代的典型岩石来刻画元素在某一特定地质体中的分布值。基准值既可以作为“点”上某种物质成分含量的基准参考值,又可以作为“面”上元素含量变化的基准地球化学图,用于衡量元素在空分布和演化历史的研宄’对创建全新的中国地球化自然界含量和分布的标尺。克拉克值和元素丰度不
考虑空间分布,只用数值来表达,而地球化学基准值要考虑空间分布,可以制作出基准地球化学图,因此它既可以以数值来表达,也可以以图件的形式来表达。克拉克值和元素丰度表述的是含量特征,而地球化学基准值不仅表述含量特征,而且还表述空间样品地质年代表述时间属性,因此地球化学基准值具有时空分布特征。
根据上述特点,笔者将地球化学基准值定义为:按照统一的基准网系统采集有代表性的样品,在严格标准监控下实测元素含量,以一组数据和图件形尺,即它不仅表示元素含量,还表示元素分布。
“全球地球化学基准计划”(GlobalGeochemicalBaselines)部署5000个基准网格覆盖整个地球陆地面积(Darnleyetal.,1995)。全球基准参考网网格(GlobalReferenceNetworkGrid,GRN)大小为160kmX160km,全球共有约5000个网格。落在中国的网格约500个,完整格子300个左右(图3)。此次全国地球化学基准值的建立将遵循国家基准值数据密度应高于全球数据密度的原则,将每个全球地球化学基准网格划分成4个子网格作为中国基准网格,每个网格大小相当于1个1:20万图幅,因此根据中国的实际和便于岩石样品的采集以及地质解释需要,将采用1:20万图幅作为中国的地球化学基准网格。中国大约有1500个1:20万图幅,也就是布设1500个基准网格。在每个1:20万基准网格内系统采集有代表性的不同时代沉积岩、火成岩、变质岩和疏松沉积物组合样品,总样品量约18000件,精确分析元素的含量,建立中国大陆地球化学基准值,制作化学元素时空分布基准地球化学图。为下一步地壳物质探测提供基础参考数据,并为研究元素在中国大陆的时空分布奠定基础。
4地球化学走廊带试验与示范
地球化学走廊带是指沿着穿越不同大地构造单元和重要成矿区带的地质剖面,并跨越一定的宽度,构建一条化学元素的含量和时空变化走廊。国内外尚无可借鉴的现成技术和经验。将“地壳全元素探测技术与实验示范”项目的其他3个课题所发展的技术(全元素分析技术、深穿透地球化学技术、地壳地球化学模型构建技术和图形显示技术)进行地球化学走廊带探测试验,为下一步地壳探测奠定技术基础,并起到示范作用。
选择穿越不同大地构造单元和重要成矿区带的3条地球化学走廊带进行试验与示范(图4)。3条
走廊带总长度3300km,每条走廊带宽度100km,
预计样品数约14000件。通过常量元素分析、微量元素分析和同位素分析,精确探测走廊带内沉积盖层与结晶基底,不同时代岩浆岩、沉积岩和变质岩76种元素的含量和变化,构建地球化学模型,揭示大型矿集区形成的物质背景和地球化学标志。编制3条走廊带元素时空分布地球化学图,提供给社会使用。
4.1华北陆块一兴冡造山带走廊带
华北陆块一兴蒙造山带地球化学走廊带(约1500km)精确探测地球化学走廊带内76种元素含量和变化,构建走廊带地壳地球化学模型,研究华北陆块北缘和大兴安岭大型矿集区地球化学特征和找矿标志。东海县大陆科学钻为起点,穿过郯庐断裂、胜利油田、燕山造山带、兴蒙造山带。该走廊带具有重要科学意义和找矿意义。如跨越两大地质单家16个油田中金含量最高的油田,石油中金含量可达0.132~1.06g/1(林清等,1993)。Wang(1998)发现沿郯庐断裂存在巨大金异常带,同时在胜利油田上方和胶东金矿上方出现Au高含量浓集中心。胜利油田金来源与胶东金矿金来源有什么关系?是因为胶东隆起剥蚀的物源沉积到渤海湾盆地带来的高含量金,还是金是来自于深部(油金同源)?
4.2华南造山带一扬子陆块东南缘走廊带
华南造山带一扬子陆块东南缘(武夷山一南岭一扬子陆块东南缘)走廊带(约1000km)穿过武夷山成矿带和南岭成矿带,精确探测地球化学走廊带内76种元素含量和变化,构建走廊带地壳地球化学模型,提供大型矿集区成矿的地球化学背景和找矿标志。
文章编号:1005—6629(2012)9—0003—03
中图分类号:G633.8
文献标识码:B
初等化学的主要任务是进行化学学科的启蒙教育,它之所以必不可少,在于它的研究对象、研究方法和学生已经学过的物理学、生物学、以及不很系统的天文学和自然地理学有所不同。化学以与人类社会物质生活紧密相关的化学物质为主要研究对象。这里所说的化学物质,不仅包括已经存在于自然界的化学物质,还包括自然界并不存在的,由化学家以现有物质为原料制造出来(或未来可能制造出来)的新物质,而且后者的数量和所能体现的功能将远远超出前者。所以化学研究不仅着力于发现,还致力于创造,最能体现出人类的智慧和创造力!更为令人感到神奇的是,对于数量近于天文数字的化学物质,其组成和结构的研究可以归结为对总数约百个左右化学元素性质的认识和反应性能的调控。化学元素之间的结合规律——化学键理论并不复杂,当化学物质的组成比较复杂时,组成元素原子之问的空间排布对原子之间相互作用的影响——化学结构理论,也不很复杂。化学键理论和化学结构理论可以帮助我们认识或预见化学物质间存在差异性的物理因素,但是至今尚无法对这种差异导致的物理性质和化学性质的差别作出比较完备并可靠的判断或推测。所以化学的学科研究工作中除去理论方法的研究外,无不依赖实验工作来完成,这是化学至今仍然是一门实验性科学的原因。
基于以上的原因,由于化学物质数量庞大,反应类型虽然屈指可数,但是反应过程及产物对外界条件甚至反应物本身的状态(例如固体的分散程度、溶液的浓度等)却十分敏感,甚至接近几乎无规律可循的情况。这从另一个角度表明了化学是一门正在发展中的科学,是一门基于百十个化学元素,而作为研究对象的化合物却可能达到1014量级(目前已知的化合物数仍在107的量级)的科学。因此从组成结构和性质问都存在差异的近乎天文数字的研究对象中,探索具有普适性的客观规律是一项正在进行且远未完成的艰巨任务。众多的机会和严峻的挑战,意味着化学是一门正在蓬勃发展的基础科学,也正是化学引人入胜之处。但是对于初学者而言,虽然所涉及的化学知识和化学物质并不很多,却很难做到像初等物理学那样依据为数不多的基本定律,就可以认识并探究大量相关的物理现象,初学者因此感到困惑的反映,应当认为是合理的。这是初等化学教学中必须着重研究和力求解决的问题。也许是为了减轻学生学习时出现的困惑,很多没有经过大量实验事实证实的、以偏概全或概念模糊的所谓“规律”,在正式教材中虽然罕见,但在坊间出版的教辅一类学习材料之中却屡见不鲜(有的甚至自诩为“应试宝典”)。这种做法,不仅不能真正解决初等化学教学中的困惑,而且由于模糊了对化学学科任务和方法的认识,对于化学教学特别是后继课程的学习,将会导致不必要的困扰。把“例外”作为某些“规律”失效时的借口和师生们由此感到尴尬的心态,只会留下事与愿违的遗憾。我认为在解决这个问题的过程中,厘清学科概念和某些规律的理论或实验依据是关键的一步,应当引起我们的重视。只要我们肯于面对问题,有关的实例并不难找到。把金属活泼性和反应激烈程度想当然地直接相关联,就是问题之一。
1 金属化学活动性和反应激烈程度没有必然的相关性
高三化学的复习方法一:善待课本,巩固双基,挖掘隐形关系
课本和教材是专家、学者们创造性的研究成果,经过长期、反复的实践和修订,现已相当成熟,书本里蕴含着众多科学思想的精华。据初步统计,中学化学所涉及的概念及理论大大小小共有220多个,它们构建了中学化学的基础,也就是说,基本概念及基本理论的复习在整个化学复习中起着奠基、支撑的重要作用,基本概念及基本理论不过关,后面的复习就会感到障碍重重。因此,必须切实注意这一环节的复习,讲究方法,注重实效,努力把每一个概念及理论真正弄清楚。例如对催化剂的认识,教材这样定义:"能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质都不改变的物质"。几乎所有学生都能背诵,粗看往往不能理解其深层含义;假如我们对其细细品味一番,枯燥的概念就会变得生动有趣--我们可以思索一下"催化剂是否参与了化学反应?"对化学反应速率而言,'改变'一词指加快或是减慢?""'化学性质都不改变',那物理性质会变吗"等问题。经过一番折腾,对催化剂的认识就会达到相当高的层次。
再者,课本中的众多知识点,需要仔细比较、认真琢磨的非常多。例如原子质量、同位素相对原子质量、同位素质量数、元素相对原子质量、元素近似相对原子质量;同位素与同分异构体、同系物、同素异形体、同一物质等等。对课本中许多相似、相关、相对、相依的概念、性质、实验等内容,应采用比较复习的方法。通过多角度、多层次的比较,明确其共性,认清其差异,达到真正掌握实质之目的。
透析近几年的高考化学实验题,可以发现几乎所有试题均来自课本上的学生演示实验及课后学生实验。因此,在老师指导下,将十几个典型实验弄清原理,反复拆开重组,相信你定会大有所获。
二:经常联想,善于总结,把握知识网络
经过,高一高二阶段化学的学习,有些同学觉得个别知识点已学会。其实,高考考场得分,学会仅是一方面,还应总结归纳、经常联想,找出同类题解法的规律,才能更有把握不失分。也就是说,化学学习,重在掌握规律。有人说,化学难学,要记的东西太多了,这话不全对。实际上,关键在于怎样记。例如对无机化学来说,我们学习元素及其化合物这部分内容时,可以以"元素单质氧化物(氢化物)存在"为线索;学习具体的单质、化合物时既可以"结构性质用途制法"为思路,又可从该单质到各类化合物之间的横向联系进行复习,同时结合元素周期律,将元素化合物知识形成一个完整的知识网络。
有机化学的规律性更强,"乙烯辐射一大片,醇醛酸酯一条线",熟悉了官能团的性质就把握了各类有机物间的衍变关系及相互转化;理解了同分异构体,就会感觉到有机物的种类繁多实在是微不足道……这样,通过多种途径、循环往复的联想,不仅可以加深对所学知识的记忆,而且有助于思维发散能力的培养。实践证明,光有许多零碎的知识而没有形成整体的知识结构,就犹如没有组装成整机的一堆零部件而难以发挥其各自功能。所以在高三复习阶段的重要任务就是要在老师的指导下,把各部分相应的知识按其内在的联系进行归纳整理,将散、乱的知识串成线,结成网,纳入自己的知识结构之中,从而形成一个系统完整的知识体系。
三:讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考
纵观近几年化学高考试题,一个明显的特征是考题不偏、不怪、不超纲,命题风格基本保持稳定,没有出现大起大落的变化。很明显,命题者在向我们传输一个信号:要重视研究历年高考题!高考试题有关基本概念的考查内容大致分为八个方面:物质的组成和变化;相对原子质量和相对分子质量;离子共存问题;氧化还原反应;离子方程式;物质的量;阿佛加德罗常数;化学反应中的能量变化等等。
基本技能的考查为元素化合物知识的的横向联系及与生产、生活实际相结合。因此,对高考试题"陈"题新做,将做过的试题进行创造性的重组,推陈出新,不失是一个好办法。高考命题与新课程改革是相互促进、相辅相成的,复习时可将近几年的高考试题科学归类,联系教材,通过梳理相关知识点,讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考;因此在选做习题时,要听从老师的安排,注重做后反思,如一题多解或多题一解;善于分析和仔细把握题中的隐含信息,灵活应用简单方法,如氧化还原反应及电化学习题中的电子守恒等。再如已知有机物的分子式确定各种同分异构体的结构简式,采用顺口溜:"主链从长渐缩短,支链由整到分散,位置由中移到边,写毕命名来检验",这样就避免了遗漏或重复,十分快捷,非常实用。
四:把握重点,消除盲点,切实做好纠错
分析近几年的高考化学试题,重点其实就是可拉开距离的重要知识点,即疑点和盲点;要走出"越基础的东西越易出差错"的怪圈,除了思想上要予高度重视外,还要对作业、考试中出现的差错,及时反思,及时纠正;对"事故易发地带"有意识地加以强化训练是一条有效的途径。每一次练习或考试后,要对差错做出详尽的分析,找出错误根源,到底是概念不清原理不明造成的,还是非知识性的失误。对出现的差错要作记载,每隔一段时间都要进行一次成果总结,看看哪些毛病已"痊愈",那些"顽症"尚未根除,哪些是新犯的"毛病",从而不断消除化学复习中的疑点、盲点;然后因人而异的采取强化的纠错方式加以解决。这里就扼要介绍几种常见纠错做法,以供参考。
1、摘抄法:将纠错内容分类摘抄,在其题下或旁边加以注释;
2、剪贴法:将纠错题目从试卷上剪裁下来,按照时间、科目、类别分别贴在不同的纠错本上,并在题目下部或旁边加上注释;
3、在资料及试卷上纠错:有序整理资料及试卷,或按时间段、或按类别、或按科目地分门别类,加以注释;
4、将纠错还原到课本:将纠错点还原到课本上,在课本知识点相应处,用不同字符标记纠错点,同时在其下部或旁边或附一纸片,标出该点纠错题目位置、出处,错误原由及简易分析等内容。
高三化学一轮复习备考方法构建知识网络
高三化学复习元素及其化合物的知识,采用“知识主线——知识点——知识网”的方式,关注以下“3条线”,将元素及其化合物知识结构化,从而达到条理化、系统化、整体化。
(1)高三化学复习知识线
a)以某种具体物质为线索。金属单质(非金属单质)——重要化合物——主要性质——应用——对环境影响。其中对“性质”的复习应归纳为:物质类属的通性、氧化性、还原性、在水溶液中的行为等方面。“应用”则包括:物质制备、物质检验、物质的分类提纯、环保科研中的应用等。
b)以某种元素为线索。元素——单质——氧化物——对应水化物——盐,掌握元素单质及其化合物之间的转化关系。
c)以元素的化合价变化为线索。掌握物质的化学性质及规律,以及它们之间的转化关系。
(2)高三化学方法线
化学反应类型讲清反应规律:每一种元素的单质及其化合物,复习它们之间的转化关系时,应按反应类型注重讲清化学反应的规律,避免因死记硬背化学反应方程式而产生对化学方程式恐惧、混乱、乱用、误用等问题.常见物质间的反应规律有:氧化还原反应规律、元素周期规律。
抓好“三个结合”
高三化学元素及其化合物知识与基本理论、实验和计算密切联系,在复习高三化学元素及其化合物时要将这三块内容穿插其中,使元素及其化合物与理论、实验、计算融为一体。
(1)与基本理论结合
在复习高三化学元素及其化合物知识时,运用物质结构、元素周期律、氧化还原、化学平衡等理论加深理解某些元素化合物知识,同时又能加深对基本理论的理解并灵活运用。
(2)与实验结合
高三化学是一门以实验为基础的学科。复习元素及其化合物时,必须结合一些典型实验进行教学,不但能提高学习兴趣,而且能加深对知识的理解和运用。
(3)与计算结合
高三化学复习元素及其化合物的性质时,将定性深化为定量是必不可少的,与计算结合,既巩固加深对物质性质的理解和运用,又可提高学生的分析和计算能力。
总结规律,突出重点
(1)在复习高三化学主族元素时,从相似性、递变性、特殊性入手,帮助学生总结规律。
(2)适时总结规律,有利于突出重点,强化记忆。
高三化学答题的加分技巧一、基础概念要清晰
化学这门科目很多基本概念都是比较难懂的,会有很多专业名词和一些方程式。但这些都是最基础的知识,只有打好基础复习才会更顺利。因而,平时考生就要复习好这些基本概念,对于一些名词、术语考生可以编一些口诀来帮助自己更好的记住。对于很多相似的名称,考生要擅于去区分,分析这些化学反应或者是元素之间的不同,只有找到了不同之处,考生才能更好的记住。有不懂的地方,考生更是要找老师问清楚,不要让不懂的知识点越积越多。
二、进行题型分析
考生除了教材上面的知识点要牢记之外,也要多多做题去巩固。考生每拿到一种题的时候,都要去分析解题的思路,运用合适的方法和途径去解题。当然首先的一点就是考生要明白题目当中考察了哪些知识,然后才能用规范、科学的文字进行表述。那平时考生就要多多训练自己读题的能力了,也就是要看懂关键词,看看具体考察那点知识。
三、训练自己的答题技巧
要做好各种题型,考生就要多多训练自己的技能。例如训练自己实验操作的能力,毕竟化学这门科目,少不了做实验。平时考生就要把握实验操作的每个机会。按照老师实验的每个步骤,做好每一步,不能出错。实验做完之后,考生就要把实验操作的目的、操作步骤、原理等等这些知识点都写出来,有空的时候就要反复看。也能使考生的理解知识点,更快的掌握做题的技巧。
二、范例教学在高中化学教学的事例探究及其作用
范例教学方法在多数学校化学课堂得到尝试,在这里笔者将举出一些例子,对范例教学的使用做一个简单的总结。
首先,对规律性质的归纳总结是对范例教学法的一大要求。众所周知,高中化学有着极强的规律性,这就使得归纳成为学习化学的一种重要方法。比如,某些化学物质具有极大的相似性,这使得我们只有掌握其中的一部分就能学习了解与之类似的化学物质。这与我们平时解题一样,有些题虽然不同,但是思维方法与解题方法如出一辙。课堂上教师经常说做一个题要得到一类题,其原理就在于对范例的重视,是对范例的总结。不仅如此,教材的编写同样可以看出教育工作者对范例教学法的青睐。就拿高一化学课本来说,它的编写就是编者对范例教学法的运用。编者将“碱金属”和“卤素”这两章知识放在元素周期表学习之前,目的就是能够让学生从这两章中学到归纳化学元素性质的方法,从而在今后的学习中能够事半功倍。对规律的总结有利于学生自主学习,同时也减轻了学生的记忆负担。
其次,范例教学最大的作用就是在学习基本知识以后能够进行知识拓展。在化学学习中,对化学反应的学习是最为基本的,化学反应中的得电子还是失电子是在学生了解非金属单质和金属单质的化学本质之后得出的结论。而判断化学元素化学性质是否活泼以及其活泼程度的重要手段就是通过判断化学物质在化学反应中得失电子能力的高低。这些结论是学生在教师的引导下不断归纳总结出来的,而不是去死记硬背化学方程式。
再者,我们在学习高中化学时会发现化学元素具有极强的规律性,比如,同一种族的元素具有递变性、相似性。因此经过归纳总结得出相同部分,而例外的就单独记忆,这样一来就很大地降低了记忆的难度。最后,范例教学法的使用能使得化学知识系统化、结构化。根据范例教学法,在教师的引导下,学生能够建立起自己的知识体系,使得碎片化的知识结构化。化学知识乍看之下十分琐碎,理论、计算、实验、概念这些东西似乎八竿子打不着。但仔细一想,化学理论并不是单一的、杂乱无章的,往往同一类型的化学知识都具有这样或那样的相似之处,这就是我们对其进行归纳的重要途径。范例教学法可以对琐碎的知识进行重组,构成一个一个的小结构,从而使得化学知识系统化。就拿化学学习中的氧化还原反应来说,所谓氧化还原,其本质不过是化学反应中电子进行偏移或者电子的得失而造成的,得失电子数的相等是配平方程式的主要判断依据。这一条结论无论是在配平方程式,还是在进行计算时都不可或缺。