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一、化學實驗的重要意義
1.提高學生的學習興趣
興趣是一種特殊的意識傾向,是產生動機的重要主觀原因。
良好的學習興趣,是求知欲的源泉,是思維的動力?;瘜W是以實驗為基礎的學科,實驗具有千變萬化的現象。學生剛接觸化學,用千變萬化的實驗現象來吸引學生,是喚起初中學生學習興趣的有效手段。在化學入門課中可增添一系列趣味性實驗。如,“捉迷藏”“魔棒點燈”“雨落紅花開”“巧點蠟燭”“巧洗燒杯壁的白色固體”,等等。隨后向學生提出一系列日常生活實例的設問,使學生覺得現有的知識不夠用,從而激發(fā)他們的求知欲,產生學習的興趣,樹立學好化學的決心。
2.培養(yǎng)學生的觀察能力
觀察是認識的窗口,是思維的前提。對于事物,如果沒有敏銳而細致的觀察,就不能深入認識事物的本質。在化學實驗中,要教給學生觀察的方法,如觀察要有明確的目的和重點,要自始至終,從明顯到細微的變化都必須認真地、細致地觀察,要提醒學生注意排除其他因素的干擾,要求學生實事求是地做好實驗記錄。
3.培養(yǎng)學生的思維能力
在課堂上做演示實驗,教師須設計一系列問題,要由淺入深、由表及里。在教學中循循善誘,適時點撥,逐步培養(yǎng)學生具體、全面、深入地認識物質及其變化的本質和內在規(guī)律性的能力,使學生的思維從表象到本質,從感性認識到理性認識。
4.培養(yǎng)學生的探究能力
化學科學的形成和發(fā)展都離不開實驗,通過探究性實驗,可
以使學生探究自己還未認識的世界;幫助學生形成化學概念,理
解和鞏固化學知識;掌握實驗技能,激發(fā)學生學習化學的興趣,拓寬學生的知識面;培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、實驗能力和探究能力,使學生學會科學研究的方法。
二、化學實驗課教學策略
1.重視實驗目的的教學
每次實驗都要有明確的目的,實驗課自始至終都應圍繞如何達到實驗目的而進行,但大部分學生預習實驗時只簡單照抄書上的實驗步驟,而不注重實驗目的的預習,因而不可避免地出現了心中無數,盲目地照方抓藥等現象,使實驗課教學流于形式。為了改變這種狀況,我除了反復強調實驗目的的重要性,要求學生在預習報告上寫出外,還在學生實驗中經常提問。在課堂演示實驗時,我常問學生:課本為什么要安排這個演示實驗?即使在考試題中,我也常列出一段內容,讓學生總結實驗目的。經過這樣的訓練,大大增強了學生實驗的目的性,減少了盲目性,從而使學生做到了心中有數、有的放矢,為從根本上發(fā)揮學生的創(chuàng)造性,培養(yǎng)能力提供了基礎。
2.讓學生自己設計實驗方案
高中化學教材安排的實驗,是教學大綱的規(guī)定,教師一般不得隨意更改(有時可補充一些實驗),每個實驗的目的也是不可變的,但如何達到實驗目的方法卻是多種多樣的。我要求每個學生必須自己設計實驗方案,這樣一來,學生的積極性空前高漲,為了把自己的實驗方案設計好,對其中搞不清的問題,有的問老師,有的和同學討論,有的去圖書室查資料。以前我總強調要認真看課本內容,但學生總不在意,這時不得不認真仔細翻閱教材了。這樣也讓學生全面了解了實驗目的、原理和步驟,控制實驗的條件和使用的儀器以及其他許多注意事項了。
3.組織討論,確定最佳方案
學生設計出的方案雖然費了大量的心血,但畢竟五花八門,差別也大,為了使較差的學生有所提高,較好的學生進一步明白易出錯的環(huán)節(jié)有哪些,我組織學生分小組討論,選出最佳方案,并在班上評講,以此作為實驗操作的基本方案。
4.結合第二課堂,小結回顧
在學生做完自己的實驗后,老師安排學生在課余時間分析實驗現象和出現的問題,小結實驗情況。有些實驗還可在第二課堂安排補充性實驗,如CaCO3在酸中的溶解,可讓學生回家做雞蛋游泳、對澄清石灰水不斷用口吹氣、除去鍋垢等小實驗;CO的性質可讓學生觀察燈火;氣體在水中的溶解可安排學生觀察家里燒開水的現象。另外,在第二課堂再安排一些趣味實驗,如噴霧顯字、清水變色、自制焰火、蛋入小瓶、魔棒點火、神火寫字等,以增強學生的興趣,寓教于樂。
【摘 要】本文分別從加強實驗教學創(chuàng)新,提高學生的探究興趣和創(chuàng)新興趣;通過演示實驗創(chuàng)新,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識;讓學生自己設計實驗方案,提高生的實踐與創(chuàng)新能力等方面對高中化學實驗教學的創(chuàng)新性進行了研究。
關鍵詞 高中化學;創(chuàng)新性;實驗教學
化學實驗體現了化學學科的魅力所在,也是鍛煉學生創(chuàng)新能力的重要方法,不僅可以能使教學內容更加生動形象,使難以理解的知識變的易于接受,還可以激發(fā)學生的化學思維能力。下面本文筆者從通過化學實驗教學,激發(fā)學生的學習興趣;培養(yǎng)學生對化學知識的探究能力;提升學生的自主學習能力等三個方面探討了化學實驗教學的創(chuàng)新性研究。
一、加強實驗教學創(chuàng)新,提高學生的探究興趣和創(chuàng)新興趣
“興趣是最好的老師”,是推動學生在學習化學過程中積極創(chuàng)新、不斷探索的最強大最直接的動力源泉。通過各種方法激發(fā)學生的學習興趣,對提高化學課堂教學效果會起到至關重要的作用?;瘜W是一門以實驗為基礎的學科,天然的具有這樣的優(yōu)勢。在化學的教學過程中根據教學內容和實際情況在課堂教學中適時的引入創(chuàng)新性實驗,利用實驗的直觀性與趣味性來激發(fā)學生學習化學的興趣往往會起到事半功倍的效果。學生在對新鮮事物好奇心的驅使下,主動的去學習化學知識,觀察化學實驗現象,分析解決化學學習中遇到的問題,從而在無形中培養(yǎng)提高了學生的探究能力。可以說創(chuàng)新性化學實驗教學能讓學生在“興趣”中學習知識,在“快樂”中掌握知識,充分體現“寓教于樂”的教學理念。
例如,筆者在教授高中化學必修一《氧化還原反應》這節(jié)課的教學內容時,就在課堂教學中引入這樣一個“玻棒點火”趣味的實驗:用藥匙取少量粉末狀的高錳酸鉀,成小堆型放在玻璃片。用玻棒先蘸一下濃硫酸,再粘少許高錳酸鉀粉末。然后接觸酒精燈的燈芯,燈芯就立即燃燒起來。這是一個非常規(guī)的實驗現象,同學們看到后自然會想在沒有明火的條件下是什么原因使燈芯能燃燒起來呢?在教師的引導下,他們就主動的去尋找答案,搞清楚化學現象背后的原理:高錳酸鉀和濃硫酸反應產生氧化能力很強的七氧化二錳。它一碰到酒精立即發(fā)生強烈的氧化還原反應,放出的熱量使酒精達到著火點而燃燒。這樣他們不但掌握了氧化還原反應這一知識點,還有效的提高了學生的自主學習能力。
在課本上并沒有這樣的創(chuàng)新性小實驗,教師可以適時的設計這樣的小實驗引導學生掌握某一類化學知識,同時激發(fā)了學生對學習化學的興趣,讓學生更加積極主動的投入到化學課堂之中,從而極大的增強了化學教學的有效性,提高學生分析問題,探究問題的能力。
二、通過演示實驗創(chuàng)新,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識
高中化學教材中有許多化學實驗是驗證性實驗。它的特點是用實驗方法來論證已學過的化學知識是否準確。在一般驗證性實驗中,學生處于被動觀察實驗現象,灌輸式接受知識的狀態(tài),教師在演示這樣的驗證性實驗時,只能死扣教材,用什么試劑和儀器,怎樣搭建裝置,實驗分成幾步做都說得很死。實驗過程中,只重視實驗結果,而輕視實驗過程,僅僅結果來說明要講授的內容;只注重實驗操作規(guī)范,而忽視研究問題的方法和對學生探究能力的培養(yǎng)。這種實驗模式對學生的邏輯分析能力、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)沒有起到對應的作用。隨著高中課程教學的不斷改革,教材中將一些驗證性實驗改為創(chuàng)新探究性實驗,可使學生在情景中進行科學探索,讓學生處在一種主動分析知識,解決問題的狀態(tài)。教師咋實驗教學中應積極的利用這種變化,創(chuàng)新性演示化學實驗不僅可以激發(fā)學生的創(chuàng)新求知欲,還可以使學生自覺的成為課堂的主體。
人教版高中化學選修五中《糖類》的“科學探究”欄目有一個這樣的探究性實驗:“葡萄糖是醛糖,具有還原性。果糖是酮糖,是否也像葡萄糖一樣具有還原性?請你設計實驗探究果糖是否具有還原性”。而根據之前所學過的知識,葡萄糖具有還原性,因為它的分子結構中具有的醛基,而具有醛基的化合物都有較強的還原性。教材中也演示了兩個證明葡萄糖有還原性的實驗:一是葡萄糖溶液與新制的銀氨溶液發(fā)生反應,有銀鏡現象;二是葡萄糖溶液與新制的氫氧化銅反應,有磚紅色現象。但是用果糖溶液代替葡萄糖溶液做同樣的兩個試驗,卻可以得到同樣的試驗結果。這是否與酮沒有還原性相違背呢,在演示這樣的試驗時,應利用這種非正常的實驗現象,引導學生去主動思考,積極的去查找資料,激發(fā)學生自己去尋找答案,提高學生對化學的興趣。
在實際的教學過程中,教師應積極的根據教學試驗中涉及到的問題,引導學生探究實驗中出現的問題,提出解決方案,促使學生去查閱資料、去分析思考,這樣可以避免讓學生沉浸在“看熱鬧”的狀態(tài),讓學生在問題的激發(fā)下,根據自己所掌握的化學知識來判斷問題、解決問題,從而不斷提升學生的化學素養(yǎng)和化學探究能力。
三、讓學生自己設計實驗方案,提高生的實踐與創(chuàng)新能力
“聽到、看到,不如做到”,實踐是學生最好的老師。在高中化學實驗教學的過程中,讓學生引導學生設計不同的實驗方案,能更好地提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。波利亞說:“學習任何知識的最佳途徑是由自己去發(fā)現,因為這種發(fā)現理解最深刻。也最容易掌握其中的內在規(guī)律、性質和聯(lián)系?!币虼?,在高中化學實驗的教學中,教師不必事事親躬,多給學生一些開放的空間,讓學生去實踐、去體驗,讓學生在掌握知識的同時,提高自己的實驗創(chuàng)新能力。
例如,在化學實驗教學中,筆者提出了這樣的問題,讓學生設計不同的實驗方案:現在有一種混合氣體,其成分可能是SO2和CO2的混合氣體,也可能是H2S和CO2的混合氣體。現在實驗時有這樣一些試劑和實驗儀器供同學們使用,濃、稀2種品紅溶液,濃、稀2種溴水,澄清石灰水,濃、稀2種鹽酸溶液、試管氣體發(fā)生裝置,洗氣瓶、試管洗氣裝置。請同學們設計不同的實驗方案分析混合氣的組成。問題提出后,筆者留下了充足的時間讓學生探討、交流,讓學生充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力,設計出不同的實驗方案。
在這樣的實驗教學中,實驗方案的設計不是教師直接“給予”的,而是給學生營造了一個開放性、施展學生個性的平臺,更好地提升了學生的實驗能力和創(chuàng)新能力。
四、結束語
總之,在高中實驗教學中,教師要重視對實驗教學的創(chuàng)新,通過實驗教學的創(chuàng)新讓學生主動思考,積極參與,不斷培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和探究能力,在創(chuàng)新和探究的過程中主動發(fā)現問題、分析問題、解決問題,從而讓學生在掌握化學知識的同時提升學習能力,增強創(chuàng)新精神。
參考文獻
[1]李愛玲.關于高中化學實驗教學創(chuàng)新的一些探討[J]- 魅力中國2013(25)
關鍵詞:化學教學 實踐活動 創(chuàng)新能力
創(chuàng)新是一個民族的靈魂,是一個國家興旺發(fā)達永不枯竭的動力。而開展綜合實踐活動旨在讓學生聯(lián)系生活實際、聯(lián)系社會實際,通過親身體驗進行學習,積累和豐富直接經驗,培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實踐能力和終身學習的能力。創(chuàng)新能力培養(yǎng)是化學綜合實踐活動任務之一。那么,我們怎樣指導學生進行綜合實踐活動,以培養(yǎng)創(chuàng)新能力呢?
一、通過做“趣味化學”實驗,提高動手能力,激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情
根據《綜合實踐活動》課自身的特點,老師只有把實踐與學生的思維聯(lián)系起來,新知識才能在學生的實踐中產生。老師講述有關生活、社會與化學的聯(lián)系話題,而后教師和學生配合變“化學魔術”。根據安全、簡易、新奇和學生實際,選擇“魔棒點燈”、“吹氣生火”、“空瓶發(fā)煙”等節(jié)目,變幻莫測的化學魔術不僅能使學生大開眼界,而且從師生的介紹中懂得了科學道理。學生親自動手做趣味化學實驗,形象直觀的實驗現象讓學生充分體會到了創(chuàng)作的樂趣,提高了動手能力。還有引導學生做日常生活中的小制作和小化工產品,經濟、實用、簡單,易激發(fā)學生的熱情。
二、重視課外延伸,引導學生科學探究
科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制訂計劃、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等過程,有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
科學探究活動采用研究性學習的方式,探究問題源于教材,高于教材。例如,開展“飲水與健康”研究性學習的實踐與思考。水的危機正威脅著人類的生存。由于大氣污染、工業(yè)廢水排放、農藥化肥污染、核泄露、管道腐蝕、自來水加氯加沉淀劑等,使得人們對飲水的問題產生了困惑與恐慌。我們該到何處去尋找清澈、潔凈而又健康的水?學生自己通過各種渠道查找資料,采集水樣,分組實驗,分析討論,撰寫論文。開展“空氣污染質量調查”。通過對大氣的監(jiān)測,演示講解環(huán)境保護知識,增強學生的環(huán)保意識,激發(fā)學生的參與熱情,學生使用大氣采樣器親至現場采樣,分析處理數據,得出當時空氣的質量等級,進一步分析討論,撰寫環(huán)保論文。廢電池的回收研究項目,通過網上瀏覽查找資料,調查常用電池的種類、性能、價格、使用范圍,分析各種電池的利弊,尋找新的能源以及回收廢電池的意義。也可讓學生有創(chuàng)意地提出廢電池各部分的再利用方法,自主研究。教師指導學生查閱有關資料,學生設計實驗方案并獨立進行實驗,要求操作嚴謹,觀察仔細,記錄詳盡。最后進行數據處理,分析討論,撰寫成文。
三、通過學生自己設計實驗,培養(yǎng)創(chuàng)新意識
化學實驗習題是學生運用已獲取的基本知識、基本技能以科學的實驗方法進行獨立設計、操作、記錄、分析、推理,最終得出結論。這是對學生進行科學訓練,培養(yǎng)實事求是、獨立思考、開拓創(chuàng)新的一種途徑。學生可以自行擇題,設計實驗,教師進行活動指導。首先要求學生課前設計實驗方案,并簡述方案的設計思想。然后,讓學生交流設計方案和設計思想,并進行篩選,確定最佳方案,最后實施實驗方案,得出實驗結論。在這一活動過程中,學生實現了由已知信息加工變異出新穎信息,從而使理論知識得到鞏固,實驗技能得到提高,創(chuàng)造性思維得到發(fā)展。
四、創(chuàng)設“問題情境”,增強學生主動探索的興趣
學生探究學習的積極性、主動性,往往來自于一個充滿疑問的情境。在趣味化學活動中,我注重設疑,把學生置于未知問題氣氛中,提出一個恰如其分的問題,讓學生思考,學生在思考的過程中又會提出新的問題,在這樣一個動態(tài)的問題情境中,學生敢于展開自己的思想觀點,開展熱烈討論,進而催生新的思想,探索新的知識。我在和學生的趣味化學活動中曾演示了這樣一個有趣的實驗:
在燒杯 A中裝入20mL蒸餾水、滴入2~3滴酚酞試劑。讓每個同學都看到,得到的溶液是無色的。在燒杯B中裝入10mL濃氨水。用一只大燒杯把A、B兩燒杯溶液罩在一起。過幾分鐘,讓學生們看到了小燒杯A中裝的溶液變成紅色。
針對此現象我提問,上述現象說明了什么?誰能用簡單的實驗證明自己的解釋?
學生對上述現象的看法不一,討論十分熱烈,提出如下幾種假設:A燒杯內滴入的酚酞要過一會兒才能變色,與B燒杯無關;大燒杯壁上沾有某種物質,散發(fā)出的肉眼看不見的微粒與A燒杯中的溶液接觸,使其變紅;燒杯B中的濃氨水散發(fā)出一種肉眼看不見的微粒,慢慢溶解到燒杯A溶液中,使A溶液變成紅色。
此時,我針對假設引導學生進行實驗探究。用潔凈燒杯C配好20mL蒸餾水,滴入2~3滴酚酞試劑。靜置,觀察現象;將其單獨罩在大燒杯里,觀察現象。另取兩只燒杯,重新配好A燒杯中的溶液,B溶液用蒸餾水代替濃氨水,觀察現象。小心聞B燒杯的濃氨水,嗅到刺激性氣味。取出濃氨水少量于試管中,滴入酚酞試劑,觀察現象。把B燒杯的濃氨水滴入C燒杯中,觀察現象。
最后學生在討論、交流基礎上獲得共識:氨水能使酚酞溶液變紅;B燒杯濃氨水中有肉眼見不到的微粒溢出,有些微粒進入了A燒杯中的溶液,使溶液成分改變,顏色變紅。
在整個教學過程中,學生思維活躍,討論熱烈,由問題引出創(chuàng)造性假設,進行實驗探究,最后達成共識,得到正確結論。
學生在活動過程中,經常會遇到自己解決不了的問題,老師適時正確的引導非常關鍵。例如,有一個“水中花園”的實驗,學生在做該實驗時,往往會遇到諸如“水中植物”長得慢、長得亂等問題,我在指導過程中,不直接告訴學生為什么會出現這種現象,而是從側面啟發(fā)他“植物”為什么會長等學生答出,這是一個可溶性鹽與硅酸鈉發(fā)生的化學反應,該反應速度與溫度有關,再進一步啟發(fā),如何使“水中花園”更漂亮呢?學生會有不同的觀點,這時我注意學生思維的靈活獨創(chuàng)性,捕捉學生的創(chuàng)造性火花,讓學生在一定程度上獨立決定,給他提供物質條件,來檢驗他的想法是否可行,當漂亮的“水中花園”在自己的創(chuàng)造下異彩紛呈時,學生肯定會非常喜悅,這時我會給予充分的肯定和鼓勵,以朋友的身份表示祝賀,與之共享成功喜悅,同時給他指出更高的目標,使他們的興趣、愛好、特長進一步發(fā)展,以便增強學生的創(chuàng)新意識,提高創(chuàng)新技能。
總之,在化學綜合實踐活動中,開設具有創(chuàng)新空間的活動項目,并在活動中注意充分挖掘學生的創(chuàng)造潛能,使學生的創(chuàng)新意識在活動中突現出來,才能將學生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新精神和實踐能力的現代創(chuàng)新人才,為廣大青少年成長成才提供創(chuàng)新的平臺。
參考文獻:
關鍵詞:化學實驗;探究;功能;特征;教學策略中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2013)01-0202-01
在化學學習中,實驗是獲取知識,進行探究創(chuàng)新的重要手段,但傳統(tǒng)化學實驗教學往往忽視了它的探究功能,影響了學生學習的質量。所以在新課改的過程中,我們應注重恢復實驗的探究功能,促進學生的學習方式轉變。
1.實驗是探究性學習的一種重要途徑
1.1化學的學科特征決定了實驗是探究性學習的主要方式?!耙詫嶒灋榛A”是化學學科的基本特征。即使在由經驗化學向理論化學發(fā)展的今天,化學實驗仍然是化學學科發(fā)展的最現實、最生動、最有效的物質載體。如在高一化學“鈉與水的反應”教學之前,采用一個與書本上的演示實驗不同的方法,即在u型管中加入少量ccl4,再在u型管兩邊分別加入滴有酚酞的水與cuso4溶液,再分別加入一粒金屬納,點燃產生的氣體,u型管的兩邊產生不同的現象。通過不同的實驗方法,激發(fā)學生學習的愿望,促使學生主動去預習新課知識,認真比較兩實驗的不同之處,積極設計新的實驗方法,最終使學生積極主動地理解和掌握納的性質。
1.2實驗既是科學探究的過程,也是驗證假說的過程。實驗是人們認識和研究物質的一種科學方法,是人們根據研究的對象和研究的目的,創(chuàng)造性地運用科學知識和實驗手段,有計劃地實施探究性實踐活動的過程。因此,化學實驗過程本身就是一個創(chuàng)造性地探究的過程。
和科學家進行的科學探究一樣,探究性學習也具有問題特征、收集信息特征、假設特征、驗證特征和評價反饋特征。學生在探究性學習中,針對發(fā)現的問題,在回憶總結已有的知識和經驗、收集和整理信息的基礎上,作出大膽假設或猜想,并通過化學實驗對提出的假設或猜想進行證實或證偽。所以,化學實驗不僅是學生探究性學習時驗證假設或猜想的主要方法,也為學生將來從事科學研究奠定基礎。
2.激發(fā)學生興趣是關鍵
新課程理念要求教師必須激發(fā)學生興趣,讓學生把好奇心和求知欲上升到激發(fā)學習內驅力、由接受性學習轉變?yōu)橹鲃拥靥剿鲗W習、由學會知識到會學知識和求異創(chuàng)新。
2.1利用特殊現象激發(fā)興趣,我在上序言《化學使世界變得絢麗多彩》內容時增做“魔棒點燈”、“水中生火”、“清水變牛奶”等實驗,學生看到這些特殊現象充滿了新奇,都認為化學真使世界變得絢麗多彩。
2.2利用趣味性實驗激發(fā)學生興趣,如第一單元講物質的變化和性質內容,往往要區(qū)分物理變化、化學變化、物理性質、化學性質,這時可做一個金屬鈉燃燒的趣味實驗,學生通過觀察鈉的硬度、密度、光澤等和實驗過程中的各種現象,興趣也自然的高漲起來;水點冰棒、清水變果凍等趣味實驗更易激發(fā)學生興趣。2.3利用“身邊的化學”激發(fā)興趣,如新華的礦產開發(fā)、陽日的磷礦冶煉和污染、松柏的自來水凈化、紅坪的考古探究、木魚的亮化工程、大九湖的濕地保護、下谷的土家文化、武山湖的硬水軟化、嶺口子的垃圾治理、青楊河的污染整治、神農頂的箭竹死亡和神農架的生態(tài)旅游等都是貼近學生生活的良好實驗探究素材,教學中要認真予以挖掘,引導學生進行探究,我曾經在這方面找了許多素材,編了許多題目,這些題目把化學知識融入學生喜聞樂見的素材中,學生非常喜歡,對這類化學知識的掌握也非???。
3.在實驗中進行探究學習的教學策略
3.1用化學實驗創(chuàng)設問題情境。用化學實驗創(chuàng)設問題的情境,要特別注重化學實驗中學生觀察和思維能力的培養(yǎng)?;瘜W實驗現象紛繁復雜,有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考才能從復雜的化學實驗現象中發(fā)現問題;用化學實驗創(chuàng)設問題情境,要注意將與人類生產、生活密切聯(lián)系和學生熟悉、感興趣的內容開發(fā)成化學實驗。
3.2充分發(fā)揮實驗的探究。要充分發(fā)揮化學實驗的探究功能,就要不斷研究開發(fā)適合于探究性學習的化學實驗,要注意從生產、生活實際中挖掘素材設計實驗方案,因為來源于生產生活實際的實驗探究性強,能極大程度的調動學生探究的主動性,使學生產生強烈的探究欲望。如鋼鐵的銹蝕和防護、燃燒和滅火、金屬的活動順序、氣體和固體物質在水中的溶解等都可以設計成很好的探究性實驗。
3.3適當增加實驗,提高探究能力。由于教科書限于篇幅,不能編排太多的實驗,因此實際的教學中,教師可以根據需要,適當補充一些實驗,增加學生動手機會,提高學生的探究能力。例如,在堿溶液和非金屬氧化物反應的教學中,可補充氫氧化鈉溶液與二氧化硫反應的實驗。先做硫在氧氣中燃燒的實驗,按要求聞氣味,再加入氫氧化鈉溶液,振蕩后按要求聞氣味,比較實驗前后氣味的不同。通過實驗,使學生更牢固掌握堿溶液能與非金屬氧化物反應生成水和鹽的規(guī)律,又可以加強環(huán)保教育,強化環(huán)保意識。又如,酸堿溶液與指示劑反應的教學中,教師可以讓學生課前從家中帶來各式各樣的新鮮植物的花瓣,經過洗滌、晾干搗碎,加入適量的95%的酒精浸泡一段時間,然后將浸出液過濾,向所得溶液中加入1/3體積的水,制出各種各樣的指示劑。許多同學表示喜歡這樣的探究,他們不僅學到了知識,更重要的是實驗探究能力得到了提高。
4.通過化學實驗進行研究性學習應注意的問題
1.初中化學實驗設計類型依據不同的標準,可以對實驗設計進行不同的劃分。根據初中化學實驗內容的不同,可以將初中化學實驗設計分成以下類型:制備實驗、性質實驗、化學原理的驗證、混合物成分的分析、濃度測定、定性與定量結合的實驗等。
2.化學實驗方案的內容實驗設計的成果就是實驗方案。雖然具體的實驗設計的目的、內容和形式不盡相同,但就一個相對完整的實驗方案來說,一般包括:實驗名稱(課題);實驗目的;實驗原理;實驗用品(試劑、儀器、裝置設備)及規(guī)格;實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法;注意事項;實驗現象及結果處理;問題和討論等。
3.實驗方案選擇的基本標準同一個實驗課題,每個人的設計和操作過程可能不一樣,結果自然也不會完全相同。根據初中化學實驗設計原則和教學實際,實驗方案選擇的基本標準是:原理正確有科學依據;裝置簡單,在實際中具有可操作性且操作方便;實驗步驟少,需要時間短;藥品用量少、無毒且廉價易得;實驗現象要明顯;反應條件要簡單(最好在常溫下進行);盡量不用也不產生污染環(huán)境的物質,即符合“綠色化學”的要求;制備實驗產率高;性質實驗誤差?。粚嶒灠踩珶o危險;設計要嚴謹等。
二、中學化學實驗設計與創(chuàng)新的一般原則
無論哪一類中學化學實驗設計與創(chuàng)新,一般都應遵循以下原則:
1.科學性原則科學性是指實驗原理、實驗程序和操作方法必須與科學理論和實驗方法論相一致??茖W性是化學實驗設計與創(chuàng)新的首要原則。例如:實驗室制取氫氣,就不能選用硝酸與金屬鋅反應,因為這個反應很難制得純凈的氫氣。
2.目標性原則目標性是指實驗設計或創(chuàng)新要根據一定的教學目標有所側重與突破。同一個實驗,教學目標(如教師演示與學生操作,為了突出環(huán)保或趣味性)不同,設計所用的原理、用品、方法、裝置、步驟等是有一定區(qū)別的。
3.安全性原則安全性是指化學實驗設計時盡量避免使用有毒、有害的化學試劑,以及反應產生有毒害的物質,或者具有一定危險性的實驗裝置與操作。“如果必須使用的,應該在所設計的實驗方案中詳細寫明注意事項,以防止造成環(huán)境污染和人身傷害?!保?]安全是中學化學實驗教學的第一要務,設計時必須要特別引起重視!
4.新穎性原則新穎性是指實驗設計時在思路、操作方法、器材用品、裝置等方面要有新的突破,使新設計的實驗對教學與研究更加適用或具有指導的意義。
5.可行性原則可行性是指設計實驗時所運用的實驗原理在實施時切實可行,所選用的化學試劑、實驗儀器、設備和方法在現有的條件下能夠得到滿足。例如:實驗室大量制取二氧化碳,不能為了創(chuàng)新而選用碳酸鈉代替碳酸鈣(或石灰石)與鹽酸反應,或者用硫酸替代鹽酸與碳酸鈣(或石灰石)反應。因為前者反應太劇烈,后者反應不完全,很快就停止了。
6.簡約性原則簡約性是指盡量采用簡單的實驗裝置、較少的實驗步驟和試劑,在較短的時間內完成實驗。復雜的裝置與步驟以及時間太長的實驗都會轉移中學生的注意力,容易導致他們產生畏難情緒和疲勞感,影響對實驗過程的觀察、分析與思考。
7.綠色化原則綠色化是指從化學反應的原料、反應的條件、反應的產物和實驗的操作等化學實驗的全過程上進行控制,盡可能地減少甚至消除有毒、有害的化學物質對環(huán)境的影響。綠色化學是21世紀化學科學的一個重要發(fā)展方向。
8.啟迪性原則啟迪性是指實驗設計與創(chuàng)新對學生的學習起開導作用,能夠啟發(fā)學生的思維,促進學生對化學原理及知識的探討和認識,優(yōu)化學習過程,從而提高教學效益。這是中學化學實驗設計與創(chuàng)新的出發(fā)點和歸宿。
三、實驗創(chuàng)新設計的視角
初中化學實驗創(chuàng)新設計是在義務教育化學課程標準的指導下,對現行教材中所涉及的實驗進行改進、優(yōu)化、增設或創(chuàng)新等,以提高化學實驗在初中化學教學中的效益。在初中化學教學中進行實驗創(chuàng)新設計是提高化學教學有效性的需要,也是義務教育化學課程標準的要求?;瘜W實驗創(chuàng)新設計要與時俱進,必須符合現代化學教育發(fā)展的理念,在滿足探究性的條件下,可以從以下視角進行:
1.實驗過程綠色化“綠色化學的理念是在化學反應過程以及化工生產中,不再使用有毒有害物質,不再產生廢物,不再處理廢物,它是一門從源頭上阻止污染的化學?!保?]化學實驗在設計上要體現綠色化,盡可能做到原料(反應物)的綠色化,化學反應的綠色化(采用原子經濟性反應),生成物的綠色化以及催化劑、溶劑的綠色化。例如:在涉及氧氣的制取實驗時采用雙氧水分解來制取,二氧化錳要回收等。
2.實驗裝置微型化“所謂微型化學實驗,就是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術?!保?]雖然它的化學試劑用量一般只為常規(guī)實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一,卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。例如:在“探究微粒的運動實驗”中,可以用試管代替燒杯進行微型化實驗。在一個單孔橡皮塞上插入一根玻璃導管接近試管底,試管內壁貼一張滴加無色酚酞試液的濾紙,從導管口滴上兩滴濃氨水到試管底部,用透明膠封導管口,可以看到,試管里滴有無色酚酞試液的濾紙由下往上慢慢變紅了。
3.實驗設計環(huán)?;白罴训沫h(huán)境保護方法是在源頭上防止污染的產生,而不是污染產生后再去處理。”[7]實驗設計中我們應該采取一些有效措施使化學實驗對實驗場所和環(huán)境的污染降低到最低限度。這些措施主要是:實驗裝置密閉化,避免敞口操作,防止有關物質散佚到周圍環(huán)境中;采取收集辦法,回收有關物質;對有毒物質進行無毒害處理;加強實驗場所的通風或采取其他的防護措施等。例如:一氧化碳還原性實驗,對多余的一氧化碳可以回收,也可以燃燒進行無毒害處理等。
4.實驗操作安全化保證實驗安全,是化學實驗教學的原則要求。有一些實驗,由于物質化學性質的特殊性,給實驗增加了難度甚至危險性。在點燃氫氣的導管和氫氣發(fā)生器之間,用一個小塑料瓶裝上大約四分之三的水制成一個“安全裝置”連接起來,這樣,即使點燃不純凈的氫氣,爆炸也只是在“安全裝置”中發(fā)生,氫氣很少威力小,氫氣發(fā)生裝置不會發(fā)生爆炸,因此不會發(fā)生安全事故。
5.實驗趣味化化學實驗具有動機功能,增加化學實驗的趣味性,可以激發(fā)學生的化學學習興趣。例如:在研究燃燒與滅火的條件時,增加演示“燒不壞的手帕”[8]實驗,可以激發(fā)學生的興趣。在此基礎上讓學生繼續(xù)進行實驗,探討手帕燒壞的條件,則能夠使學生深化對有關知識的認識。
6.利用儀器功能轉化儀器本身沒有限定它只能用于什么而不能用于什么,只是主要適用于什么?!胺此純x器的別樣用途,可以幫助我們加深對實驗儀器和實驗原理的認識,進行化學實驗的創(chuàng)新?!保?]例如:漏斗可以充當集氣與尾氣吸收裝置,在鈉與水反應氣體產物的驗證實驗中,將漏斗置于水中,倒扣在鈉塊上,產生的少量氣體可順利地富集到試管中。
7.利用學科知識遷移我們往往習慣于使用教材的實驗儀器和裝置,很少重視儀器的笨拙和實驗時的效率,這種視經典為權威的思想往往就是教師缺乏創(chuàng)新的癥結所在。實際上,科學的實驗方法就是應該不斷地發(fā)現問題,傳統(tǒng)裝置的不當之處無疑給我們提供了實驗創(chuàng)新的課題。例如:學習“質量守恒定律”內容時,在使用托盤天平稱量氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應前后的質量時,在18×200的中型試管里裝入大約1mL稀鹽酸與酚酞的混合溶液,球形滴管吸入NaOH溶液后,將球形滴管放在試管口,把上述帶有球形滴管的試管放入盛水的100mL量筒中,讓學生通過觀察比較反應前后試管浸在液面中的高度即可(試管作上標記)。改進后的實驗操作起來方便有趣,不用天平而是利用物理上的浮力知識,體現了學科之間的聯(lián)系,有利于學生知識的遷移。
8.實驗裝置簡單化教材所選用的實驗方案未必都是最好的,有時候會產生現象不明顯、實驗不容易成功、結果不準確等問題,影響了實驗教學的效果。例如:測定“空氣中氧氣的體積分數”實驗,由于教材提供的實驗裝置密封性和燃燒匙放入不易控制,加上導氣管內尚留有空氣導致誤差因素較多,有時氧氣顯示超過五分之一,讓教師無法自圓其說??勺鋈缦赂倪M:將小顆白磷放在1.5cm×2.5cm的薄銅片上,置于硬質大試管中部,塞緊橡皮塞,用酒精燈對準銅片加熱使白磷充分燃燒,待試管冷卻后浸入水中,在水面下拿掉橡皮塞,待液面上升穩(wěn)定后再塞上橡皮塞,拿出水面觀察。改進后的實驗所用儀器少,誤差因素少,結果比較準確。
9.儀器、藥品生活化采用學生熟悉的身邊物品或一些廢品作為化學實驗的藥品,就會使學生產生一種親切感,覺得化學并不神秘,就在自己身邊,有利于調動學生的學習積極性,激發(fā)他們進行實驗探究的興趣。例如:用蛋殼代替碳酸鈣制取二氧化碳;測試肥皂水、食鹽水、泥水、蔗糖水、洗發(fā)水、食醋、蘇打水的pH值等。許多生活用品甚至廢棄物品也可以用做化學實驗的儀器,這種“物盡其用”的實驗活動能夠充分拓展學生的思維空間,使他們更加關注身邊的化學現象,增強愛護環(huán)境、節(jié)約資源的意識,更好地學以致用。例如:用小氣球收集氣體,礦泉水瓶做容器,廢棄的醫(yī)用注射器做量筒、集氣瓶等。
關鍵詞 : 高中;化學實驗;重要性;教學策略;
一、實驗的重要意義體現在以下方面
(一)實驗能提高學生的學習興趣
興趣是一種特殊的意識傾向,是動機產生的重要主觀原因。良好的學習興趣,是求知欲的源泉,是思維的動力?;瘜W是以實驗為基礎的學科。實驗具有千變萬化的現象。學生剛接觸化學,用千變萬化的實驗現象來吸引學生,是喚起初中學生學習興趣的有效手段。例如在化學入門課增添一系列趣味性實驗。如:1.“捉迷藏”;2.“魔棒點燈”;3.“雨落紅花開”;4.“巧點蠟燭”;5.“巧洗燒杯壁的白色固體”,先加入水,后加稀鹽酸,使學生覺得新奇。隨著向學生提出一系列日常生活實例的設問,使學生覺得現有的知識不夠,以激發(fā)他們求知欲。從而產生學習的興趣,樹立學好化學課的決心。
(二)實驗能培養(yǎng)學生的觀察能力
觀察是認識的窗口,是思維的前提。對于事物,如果沒有敏銳而細致的觀察,就不能深入認識事物的本質。在化學實驗中,要教給學生觀察的方法,如觀察要有明確的目的和重點,要自始至終,從明顯的到細微的都必須認真地、細致地觀察,要提醒學生注意排除其他因素的干擾,要求學生實事求是地做好實驗記錄。
在實驗前,要求學生觀察藥品狀態(tài)、儀器形狀、連接方法。實驗中引導學生觀察反應中產生的多種現象,特別注意引導學生對實驗現象要作全面觀察,及時糾正學生的片面性。例如:鐵絲在氧氣中燃燒,學生往往只注意火星四射而忽視瓶底產生的黑色固體(Fe3O4)。又如:酸堿中和實驗,反應恰好完全時,酚酞指示劑變色的時間很短,要指導學生捕捉瞬間突變的現象,培養(yǎng)學生的敏銳性。在實驗過程中,不但要“看”,還要讓學生“摸”(如反應中的放熱、吸熱現象),“聞”(氣體的氣味、如氨氣、二氧化硫)從而增加學生的感性認識。
(三)實驗能培養(yǎng)學生的思維能力
在課堂上做演示實驗,教師須設計一系列問題,要由淺入深,由表及里。在教學中循循善誘,適時點撥,逐步培養(yǎng)學生具體、全面、深入地認識物質及其變化的本質和內在規(guī)律性的能力,使學生的思維從表象到本質,從感性認識到理性認識。
(四)實驗可培養(yǎng)學生的探究能力
化學科學的形成和發(fā)展都離不開實驗,學生通過探究性實驗,可以探究自己還未認識的世界。幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識。掌握實驗技能,激發(fā)學生學習化學的興趣,拓寬學生的知識面,培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、實驗能力和探究能力,使學生學會科學研究的方法。
二、實驗課的教學我認為從以下幾個方面進行
(一)重視“實驗目的”教學
每次實驗都有明確的目的,實驗課自始至終都應圍繞如何達到“實驗目的”而進行,但大部分學生預習實驗時只簡單照抄書上的“實驗步驟”,而不注重“實驗目的”的預習,因而不可避免出現了“心中無數”,盲目的“照方抓藥”,使實驗課教學流于形式。為了改變這種狀況,我除了反復強調“實驗目的”的重要性,要求學生在預習報告上寫出外,還在學生實驗中經常提問,在課堂演示實驗時,我常問學生:“課本為什么要安排這個演示實驗?”就是在考試題中,我也常列出一段內容,讓學生總結“實驗目的”。經過這樣的訓練,大大增強了學生實驗的目的性,減少了盲目性,從而“心中有數”、“有的放矢”,這樣從根本上發(fā)揮學生的創(chuàng)造性,培養(yǎng)能力提供了基礎。
(二)讓學生自己設計實驗方案
高中化學教材安排的實驗,是教學大綱的規(guī)定,老師一般不得隨意更改(有時可補充一些實驗),每個實驗的目的也是不可變的,但如何達到實驗目的方法卻是多種多樣的。我要求每個學生必須自己設計實驗方案。這樣一來,學生的積極性空前高漲,為了把自己的實驗方案設計好,對其中搞不清的問題,有的問老師,有的和同學討論,有的去圖書室查資料。以前老師強調要認真看課本內容,學生總不在意,這時不得不認真仔細翻閱教材了。這樣也讓學生全面了解實驗目的、原理和步驟,控制實驗的條件和使用的儀器和其它許多注意事項了。
(三)組織討論,確定最佳方案
學生設計出的方案雖然各自費了大量的心血,但畢竟“五花八門”,差別也大,為了使較差學生有所提高,較好的學生也明白易出錯的環(huán)節(jié)有哪些,我組織學生分小組討論,選出最佳方案,并在班上評講,以此作為進實驗室操作的基本方案。
(四)結合“第二課堂”小結回顧
(一)實驗能提高學生的學習興趣。
興趣是一種特殊的意識傾向,是動機產生的重要主觀原因。良好的學習興趣,是求知欲的源泉,是思維的動力?;瘜W是以實驗為基礎的學科。實驗具有千變萬化的現象。學生剛接觸化學,用千變萬化的實驗現象來吸引學生,是喚起初中學生學習興趣的有效手段。例如在化學入門課增添一系列趣味性實驗。如:1.“捉迷藏”;2.“魔棒點燈”;3.“雨落紅花開”;4.“巧點蠟燭”;5.“巧洗燒杯壁的白色固體”,先加入水,后加稀鹽酸,使學生覺得新奇。隨著向學生提出一系列日常生活實例的設問,使學生覺得現有的知識不夠,以激發(fā)他們求知欲。從而產生學習的興趣,樹立學好化學課的決心。
(二)實驗能培養(yǎng)學生的觀察能力。
觀察是認識的窗口,是思維的前提。對于事物,如果沒有敏銳而細致的觀察,就不能深入認識事物的本質。在化學實驗中,要教給學生觀察的方法,如觀察要有明確的目的和重點,要自始至終,從明顯的到細微的都必須認真地、細致地觀察,要提醒學生注意排除其他因素的干擾,要求學生實事求是地做好實驗記錄。
在實驗前,要求學生觀察藥品狀態(tài)、儀器形狀、連接方法。實驗中引導學生觀察反應中產生的多種現象,特別注意引導學生對實驗現象要作全面觀察,及時糾正學生的片面性。例如:鐵絲在氧氣中燃燒,學生往往只注意火星四射而忽視瓶底產生的黑色固體(Fe3O4)。又如:酸堿中和實驗,反應恰好完全時,酚酞指示劑變色的時間很短,要指導學生捕捉瞬間突變的現象,培養(yǎng)學生的敏銳性。在實驗過程中,不但要“看”,還要讓學生“摸”(如反應中的放熱、吸熱現象),“聞”(氣體的氣味、如氨氣、二氧化硫)從而增加學生的感性認識。
(三)實驗能培養(yǎng)學生的思維能力。
在課堂上做演示實驗,教師須設計一系列問題,要由淺入深,由表及里。在教學中循循善誘,適時點撥,逐步培養(yǎng)學生具體、全面、深入地認識物質及其變化的本質和內在規(guī)律性的能力,使學生的思維從表象到本質,從感性認識到理性認識。
(四)實驗可培養(yǎng)學生的探究能力。
化學科學的形成和發(fā)展都離不開實驗,學生通過探究性實驗,可以探究自己還未認識的世界。幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識。掌握實驗技能,激發(fā)學生學習化學的興趣,拓寬學生的知識面,培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、實驗能力和探究能力,使學生學會科學研究的方法。
二、實驗課的教學我認為從以下幾個方面進行
(一)重視“實驗目的”教學。
每次實驗都有明確的目的,實驗課自始至終都應圍繞如何達到“實驗目的”而進行,但大部分學生預習實驗時只簡單照抄書上的“實驗步驟”,而不注重“實驗目的”的預習,因而不可避免出現了“心中無數”,盲目的“照方抓藥”,使實驗課教學流于形式。為了改變這種狀況,我除了反復強調“實驗目的”的重要性,要求學生在預習報告上寫出外,還在學生實驗中經常提問,在課堂演示實驗時,我常問學生:“課本為什么要安排這個演示實驗?”就是在考試題中,我也常列出一段內容,讓學生總結“實驗目的”。經過這樣的訓練,大大增強了學生實驗的目的性,減少了盲目性,從而“心中有數”、“有的放矢”,這樣從根本上發(fā)揮學生的創(chuàng)造性,培養(yǎng)能力提供了基礎。
(二)讓學生自己設計實驗方案。
高中化學教材安排的實驗,是教學大綱的規(guī)定,老師一般不得隨意更改(有時可補充一些實驗),每個實驗的目的也是不可變的,但如何達到實驗目的方法卻是多種多樣的。我要求每個學生必須自己設計實驗方案。這樣一來,學生的積極性空前高漲,為了把自己的實驗方案設計好,對其中搞不清的問題,有的問老師,有的和同學討論,有的去圖書室查資料。以前老師強調要認真看課本內容,學生總不在意,這時不得不認真仔細翻閱教材了。這樣也讓學生全面了解實驗目的、原理和步驟,控制實驗的條件和使用的儀器和其他許多注意事項了。
(三)組織討論,確定最佳方案。
學生設計出的方案雖然各自費了大量的心血,但畢竟“五花八門”,差別也大,為了使較差學生有所提高,較好的學生也明白易出錯的環(huán)節(jié)有哪些,我組織學生分小組討論,選出最佳方案,并在班上評講,以此作為進實驗室操作的基本方案。
(四)結合“第二課堂”小結回顧。
本文僅以“鹽酸和氫氧化鈉溶液能否發(fā)生化學反應”為例,來說明在教學中如何有效指導學生進行化學實驗設計。
一、發(fā)現問題,確立研究內容
實驗設計方案的題材新穎,更容易引起學生探索的興趣和愿望,激發(fā)求知欲。所以,在教學中教師要善于為學生創(chuàng)設問題情景,引導學生提問。提問是學生進行探究的動力,鼓勵學生多提問,改變“教師問,學生答”的呆板模式,變“學生答”為“學生問”,活躍思維。要借助依據,鼓勵學生猜想,培養(yǎng)學生形成假設的能力,從而確立研究內容。
例如,在學習“中和反應”內容時,可先演示趣味小實驗“變色的小花”,激發(fā)學生學習的興趣和欲望,再創(chuàng)設真實生動的問題情景:教師向一支試管中加入少量氫氧化鈉溶液,再逐漸滴加稀鹽酸,振蕩,使其充分混合。讓學生觀察實驗現象,教師再提出問題:氫氧化鈉溶液和鹽酸混合在一起后,我們并沒有觀察到明顯變化,它們之間是否發(fā)生了化學反應?同學們就會七嘴八舌,各抒己見:①兩者沒有發(fā)生反應;②兩者發(fā)生反應了。同時也就確定了研究內容,即鹽酸與氫氧化鈉能否發(fā)生化學反應的實驗驗證。
二、根據研究內容,設計實驗方案
在確定了研究內容的基礎上,教師要引導學生分析所研究的內容。首先,對研究的課題所涉及的化學原理,對參加化學反應的各種物質的性質要有全面、較深入的了解和認識,要盡可能估計到在什么樣的實驗條件下,可能發(fā)生什么樣的化學反應,以及產生什么樣的實驗結果。其次,必須按照化學反應原理,根據化學反應物質和生成物質的性質、實驗條件的控制、發(fā)生反應時可能產生的能量變化,來預選實驗方法和手段。然后,確定實驗操作的程序和步驟。在實驗控制條件方法上,可向學生介紹全面比較法、優(yōu)選法、正交試驗法等探尋最佳實驗條件的方法,設計出合理的化學實驗方案,以保證化學實驗的順利實施。教師要從實驗目的、實驗原理、實驗步驟設計、實驗藥品和儀器及裝置、實驗操作及操作規(guī)程、實驗結果的處理等六個方面進行指導,以幫助學生設計出自己的實驗方案。
例如,在上述“鹽酸和氫氧化鈉能否發(fā)生化學反應”的實驗驗證中,教師可以提供一些備選的實驗藥品(鹽酸、氫氧化鈉、石蕊、酚酞、pH試紙等)和儀器(玻璃杯、溫度計、試管、燒杯等),并引導學生分析指示劑與酸、堿反應的顏色異同,酸、堿性溶液的pH異同,化學反應常伴隨著能量變化等化學知識,通過對比分析來設計出實驗方案:①借助酚酞的變色來驗證;②借助石蕊的變色來驗證;③通過測溶液的pH來驗證;④測溶液的溫度變化來驗證。
三、討論實驗方案的可行性
實驗設計的方案初步形成后,教師要嚴格把關,與學生一起對實驗設計方案的可行性,要從理論應用是否正確、實驗方法是否可行、能否達到預期目的等多個方面進行論證,反復修改,最終加以確認并實施。
例如,在上述實驗驗證中,學生說:可以用紫色石蕊試液。具體操作是:在盛有NaOH溶液的試管中滴加2滴紫色的石蕊試液,石蕊變藍色,然后逐滴加入鹽酸,此時若藍色變成紫色,說明NaOH與鹽酸發(fā)生了反應。有的學生會馬上反駁:這方法不好,因為“藍變紫”分辯不清,應改為在盛有鹽酸的試管中滴加2滴石蕊,石蕊變紅色,然后逐滴加入NaOH溶液,當紅色變成紫色,證明它們發(fā)生反應。有的學生建議:可以做一個對比實驗。其他學生也發(fā)表了自己的看法:用酚酞作指示劑,因為NaOH能使無色酚酞試液變紅色,滴加鹽酸后紅色變無色,就證明了NaOH與鹽酸發(fā)生了反應。
還可以用pH試紙,從pH>7一直測到pH=7,最后到pH<7。也可以把NaOH與鹽酸混合,然后用手摸(或者用溫度計測量混合前后溶液的溫度變化),如果發(fā)燙,說明反應了。教師既要引導學生分析各個方案的理論正確性,又要引導學生分析自己的實驗方案是否能完成,是否能達到驗證目的,如果達不到目的,應該怎樣改進,以確保學生的實驗方案確實可行。
四、依據方案,進行實驗
在整個操作過程中,教師要密切注視每個學生的實驗情況,并作具體指導,確保實驗萬無一失。引導學生對實驗中可能出現的問題要認真思考,分析其中的原因,然后有針對性采取相應的措施,進行必要改進,逐步培養(yǎng)學生的科學實驗態(tài)度和探究精神。
例如,在上述驗證實驗中,學生的很多錯誤操作都會導致實驗失敗,鹽酸和氫氧化鈉溶液的量的控制恰當與否,直接影響到溶液的顏色變化。氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液,溶液變成了紅色,過了一會兒,紅色溶液可能變?yōu)闊o色;滴入鹽酸后,還可能產生氣泡;用手摸試管底部,溫度變化可能不明顯等現象都有可能發(fā)生, 教師要從多方面進行指導,以保證學生能夠按自己的實驗設計方案完成化學實驗。
五、對實驗方案進行分析與評價
學生完成自己的實驗方案設計,并按實驗方案進行實驗操作后,教師要引導學生分析和討論實驗方案的優(yōu)點和不足,再對實驗方案進行評價。對于學生設計的實驗方案,教師要引導學生從實驗方案設計的步驟和方法是否完善、實驗設計的內容是否全面、實驗內容是否有針對性、實驗操作理論是否正確、實驗操作是否簡單易行安全可靠、實驗成本是否經濟合理等方面進行全面綜合評價,進而分析出自己的實驗方案的優(yōu)點和不足,并加以改進。
1. 由教師的演示向引導學生動手實驗的探究式教學轉變
以往演示實驗教學模式通常為:教師按著教材向學生傳授有關新知識演示實驗學生觀察實驗用實驗結果驗證新知識師生概括總結。這種模式過于重視知識的傳授,忽視學生能力的培養(yǎng);在教與學的關系上,過分強調教師的主導地位,忽視學生學習的主體性。新課程實驗教學要求激勵學生自己動手實驗,在實驗教學中盡量發(fā)揮實驗的探究性,增加學生動手機會,引導學生做好每個探究實驗。同時,學生在實驗過程中就觀察到的現象、分析的思路,以及得到的結論進行相互交流、展開討論,對實驗進行分析總結,從而培養(yǎng)了學生嚴肅認真的科學態(tài)度,實事求是的科學精神,同時提高了學生分析問題、解決問題的能力。
2. 教師應細致地鉆研新課程標準和教材,合理改進實驗和補充實驗
教師在備課過程中,要努力挖掘蘊含于教材中的可供探究的素材,在教學過程中不拘泥于教材中已有實驗,對現象不明顯、效果不好的實驗進行必要的改進,這就需要教師在課余時間多進行實驗研究,反復實驗,尋求現象最明顯的實驗途徑。教師還可以將教材中可供探究的知識點設計成探究性問題,通過實驗進行教學,使實驗貫穿于教學的各個環(huán)節(jié)。通過實驗,增加學生對知識的感性認識。
3. 在實驗教學中要注意聯(lián)系生產、生活實際,拓寬學生的視野
高中學生會接觸到許多與化學有關的生活問題,教師在實驗教學中要注意聯(lián)系生活實際,幫助學生拓寬視野,開闊思路,綜合運用化學及其他學科的知識分析解決問題。利用與學生實際生活相聯(lián)系,或者以學生在生活中遇到的實際問題和現象,作為情景素材創(chuàng)設學習情景,能夠很好地激發(fā)學生主動學習和探究的興趣,使他們積極主動地參與探究活動,體驗科學探究的艱辛和喜悅,感受化學世界的奇妙與和諧。
4. 追求綠色化學實驗,培養(yǎng)學生的環(huán)境保護意識和社會責任感
綠色化學實驗是指設計對環(huán)境沒有或者很小的負面作用的實驗。它是社會對化學科學發(fā)展的新要求;它對于保護人類賴以生存的環(huán)境,實現人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在化學實驗教學中,應重視環(huán)保教育,培養(yǎng)學生保護環(huán)境“從我做起”,以促使學生知、情、意、行統(tǒng)一協(xié)調發(fā)展。設計實驗方案時,要盡量避免使用和生成毒性較大容易形成污染的物質,盡量選擇污染少的實驗方案和實驗裝置;在無法避免使用或者產生有害物質污染情況下,實驗方案必須包括有效的保護和消害處理措施。在實驗過程中,注重環(huán)保問題,不僅可以減少污染,還能使學生經常地受到直觀的環(huán)境保護教育,寓環(huán)境保護教育于化學教學之中。
5. 發(fā)揮現代信息技術在實驗教學中的作用,分解實驗過程,放大實驗效果