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化学实验教学探究功能的开发

作者 :康永军*更新时间:2012-11-11

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化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验在培养学生创造能力方面有着不可替代的作用。它不仅可以培养学生的观察能力和动手操作能力,还可以培养学生的创新思维能力,激起学生的学习兴趣。要使学生学好化学就必须重视和加强实验教学。
  《全日制义务教育课程标准》(以下简称《新课标》)与原教学大纲相比,加强了实验教学,把以前很多的演示实验改为“活动探究”,并增添了许多家庭小实验,实验活动的自主性、探究性、全面性、实践性和合作性均大有增强。
一、当前初中化学实验教学的现状
  在化学实验教学中目前普遍存在着以下几方面问题:1.受传统实验教学的影响,简单地“照方抓药”的验证性实验内容较多,缺乏培养学生创新能力和探索精神的内容。2.实验手段落后,实验教学中利用现代教育技术深化教学要求的内容较少,不能反映当今化学发展的水平。3.传统的实验和分析方法等与生产生活实际的距离较大。4.教学方法单一,还存在实验前教师详细讲解实验内容的情况,占用了学生有限的动手时间,没有给学生留下思考的余地,束缚了学生的主观能动性,限制了学生思维能力和创造能力的发挥。5.“讲实验”“背实验”多,而学生动手实验机会少,技能差。
二、开发化学实验探究功能的实践
  (一)由“照方抓药”向实验设计方向发展。
以往的实验都是教师按着教材的要求准备好实验仪器和药品,学生按着实验台上的实验用品和教材上的实验步骤进行“照方抓药”式的实验操作,学生的实验基本上属于一种纯技能的训练,缺乏足够的思维容量和学习兴趣。针对上述现状,新课程标准中明确要求的目标是“能在教师指导下或通过小组讨论,根据所要探究的具体问题设计实验方案。”化学实验设计是根据实验的目的、要求,运用有关的知识和技能,对实验仪器、药品、装置、步骤等所进行的一种设想和规划。化学实验特有的生动性,会使刚接触化学实验的学生开始很感兴趣,但越来越多的验证性实验,会使他们很快觉得枯燥乏味。新课程标准要求教师必须做好实验设计,改进实验方案,使实验教学跟探究学习融合起来,让学生受到科学方法、科学思维的训练,养成科学精神和科学品质,使学生对实验的观察发展成一种持久探究的兴趣。
  下面通过“铁生锈”的实验设计,看看传统实验教学方法和探究实验方案的区别。
  传统实验教学方法:课前观察铁在干燥空气中,铁在蒸馏水中,铁同时与水和空气接触时的三种实验现象。根据实际事实,让学生分析讨论铁生锈的原因。教师提问:铁在什么条件下最容易生锈?学生讨论回答:铁在潮湿空气中容易生锈。
  探究实验方案:首先,通过钢铁锈蚀造成的经济损失的图片展示,由学生提出问题:(1)钢铁为什么会生锈?(2)如何防止钢铁生锈?其次,让学生根据平时的生活经验和已有知识经验做出假设:(1)钢铁生锈是铁与空气中的氧气作用的结果;(2)钢铁生锈是铁与空气中水分作用的结果;(3)钢铁生锈是铁与空气中氧气与水分共同作用的结果。再次,由学生分组实验验证,得出结论。最后,学生提出钢铁防锈的建议。
又如,在分子这一节的教学中。传统的实验方法演示浓氨水与酚酞反应的试管实验,一般先提出观察要求,明确观察目的,然后指导学生分组做实验,让他们知道酚酞由管口向管底依次变红。但新课程标准中对此实验做了改进。先是设计一个问题情境,学生看到小烧杯内变红了然后提出假设,再由学生通过实验探究变红的原因是什么,最后学生获得结论。
  以上所举案例对于注重结果的传统实验教学或许显得叠床架屋、不够简捷,但在探究实验方法运用中,却发现一些对学生发展有意义的内容:在探究过程中,学生有充分的思考时间和空间,可以自主地观察提问,交流讨论,培养了学生善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。
  (二)由验证实验向探究实验方向发展。
  化学实验是进行科学研究的重要方式,科学探究作为课程改革的突破口,将实验教学跟探究学习融合起来,不但让学生获得知识、学到技能,更重要的是让学生受到科学方法、科学思维的训练,养成科学精神和科学品德,发展学习的兴趣,这是新课程的显著特征。现行教材中的实验大都是验证性实验,我们在教学时要改变传统的实验模式,让学生主动操作、探索得出结论。如一氧化碳还原氧化铜的演示实验,改为探究性实验后,在教学中首先进行预习点拨:一氧化碳能与氧气反应,它能否像氢气一样夺取氧化铜中的氧呢,两者还原氧化铜的装置是否相同?请同学们先思考下列问题,再设计一氧化碳还原氧化铜的装置:(1)通入的一氧化碳能否都与氧化铜完全反应?(2)如何使未反应完的一氧化碳不散逸到空气中?(3)如何检验生成的气体?(4)应将氢气还原氧化铜的装置做哪些改进?绘出改进图。教师指导学生联系已有知识进行分析、推理、设计装置,然后请两位学生上台连接仪器,教师最后归纳总结。
  又如:学到氢气的实验室制法时,教材中指出实验室常用锌和稀盐酸或稀硫酸制取,为什么不用镁、铝、铁、铜等金属及浓盐酸、浓硫酸做原料呢?先启发引导学生设计实验思路,然后由不同组别的学生分别实验探究,记录实验现象,讨论得出正确结论,并向全班学生汇报本组的结论。教材中还有许多实验可改为探究性实验,如二氧化碳的实验室制法;酸、碱、盐的性质实验等等。通过探究活动,不仅体现了“教师为主导、学生为主体”的关系,而且增强了学生发现问题、解决问题的能力,训练了学生科学的思想方法,更重要的是在探索过程中培养了学生的创新精神。在实验教学中尽量发挥实验的探究本性,让学生体验、理解科学探究的方法和过程,丰富学生探究活动的亲身经历,提高学生的科学素养。
  (三)由静止对照向互动交流方向发展。
过去的教材对实验现象和实验结论都给出了答案,在教学中无论是演示实验还是学生实验,结束后都会对照教材的标准答案,并依照教材的答案背下来,甚至可以不做实验。新教材在实验设计上取消了现象、分析、结论等环节的内容,变为由学生自己来完成。这样在实验结束后,学生就观察到的现象、分析的思路以及得到的结论进行相互交流、展开讨论,对出现错误和偏差的实验要进行分析总结找出失败的原因,培养了学生严肃认真的科学态度和实事求是的科学精神,同时提高了学生分析问题、解决问题和表达交际的能力。
  例如:课题:实验探究(趣味实验)
  (1)创设情境,提出问题。教师在烧杯A中装入约20ml蒸馏水,滴入几滴酚酞试液(只告诉学生是甲溶液),在烧杯B中装入约10ml氨水(向学生介绍是乙溶液)。用一个大烧杯把A、B两烧杯罩在一起,过几分钟,看到小烧杯A中装的甲溶液变红色。提出问题,上述现象说明了什么?
  (2)教师引导学生讨论,提出假设,设计探究方案填写在教师印发的探究报告上。然后,学生们相互交流各自的假设、方案,并对各种假设、方案进行评议。学生们的假设很多,如:甲溶液为酚酞;乙溶液为浓氨水;乙溶液具有挥发性;甲溶液变红与乙溶液有关……
  (3)提出假设合理、方案科学的学生,派出代表进行验证演示。教师对学生实验时的错误操作予以纠正,对学生中出现的错误结论做评析。
  (4)通过实验验证后,学生获得结论可能有:甲为酚酞试液;乙为浓氨水;浓氨水具有挥发性;氨水显碱性;酚酞遇碱溶液变红;分子是不断运动的……
  将学生们实验探究后的结论进行分析、综合,引导学生尝试从宏观、微观上解释A中酚酞试液为何变化。学生从宏观角度解释:B中浓氨水挥发出的氨气溶解到A中的水里,氨水使无色酚酞变红;从微观看:B中浓氨水中的氨分子运动到A中,与水分子结合成氨水分子,氨水分子电离出的氢氧根离子使无色酚酞变红。
  (5)引导学生根据获得的结论进行知识应用,拓展思维。如:农村使用氨肥氨水时,在贮存和施用时要注意防止其挥发;鉴别酸和碱溶液可用酚酞等。然后鼓励学生另选药品,设计出类似实验,对设计实验合理的,可让该学生展示并实验验证。如学生设计甲为石蕊试液,乙为浓盐酸,或甲为AgNO3溶液,乙为浓盐酸等。
  (6)小结巩固。请学生结合本节课谈见解和体会。
  (7)课外研究(作业)。布置具有探究性质的有关作业,让学生在课外继续研究。
*本文作者工作单位系天津市塘沽区教育中心。

农村中学化学实验创新的思路和体会
唐拾元*

  由于主客观等种种原因和条件的限制,目前在我国农村中学化学教学中,将所有的实验完全按照教材中提供的方法和设计方式演示和操作的确有些困难,这就导致部分教师在黑板上讲实验和课堂外让学生背实验的情况发生,影响了学生实验能力的培养,阻碍了学生科学素养的形成和创造能力的发展。本文就如何开展农村中学化学实验创新谈谈个人的理解。
一、利用现有资源,实验方案求创新
  为了适应课改要求,使实验现象更明显、直观,实验操作更安全、简化,操作性更强,许多教师积极探索最佳实验方案。
  例如:燃烧的条件:凡可燃性物质均有自身的着火点。可燃物未达到着火点,即使有充足的氧气也不会燃烧;同样,如果没有充足的氧气,即使可燃物达到着火点,也不能燃烧。达到着火点和有充足的氧气是可燃物燃烧的两个必要条件,二者缺一不可。为了明确这一科学原理,课本中一般均用红磷和白磷的着火点不同作演示。白磷价贵,又是危险品,代表性不强,农村中学不多。我县柳新中学化学教研组设计了下面简易演示实验。
  1.在两只干净小烧杯(或小铁罐头盒)中,一只加2毫升汽油,另一只加2毫升重柴油,都敞口暴露放置在空气中。准备两根燃着的木条,用两只手分别将燃着的木条接触两杯油后立即抽出。因汽油着火点比重柴油着火点低,可继续将燃着木条插入重柴油,使其燃烧,说明已达到着火点。接着再用两片硬纸板或小木片分别盖在燃着的汽油杯和重柴油杯上,两处火焰都熄灭,让学生明白为什么油类着火不能用水扑灭,应该用沙或木板等覆盖的道理。
2.向一个250mL的烧杯中加入150mL左右的水,然后再在水中加入适量的NH4NO3,并不断搅拌,使水的温度急剧降低;接着将少量豆油倒入一个小铁盒中,并点燃;再用坩埚钳把小铁盒放在烧杯冰冷的水面上,学生这时可以看到由于温度的降低而使火焰一下熄灭。为了使观察到的现象更全面,教师再把小铁盒拿出来,重新点燃,残留在铁盒中的豆油在空气中则再次燃烧起来。至此学生们对降低温度可以灭火深信不疑,同时也加深了对灭火原理的理解。
二、融合相关知识,改进实验求创新
  实验教学要“依据教材,不拘泥于教材”,既要使化学学科的社会化、生活化得到很好的体现,又要使实验做得既直观又简单还符合实验要求,满足教育教学需要,进一步提高教学效果和效益,这就需要教师融合相关学科知识,改进实验设计。
  例如:笔者曾有一个简易测温测压计的实验设计。
  1.测量变温。在大试管中注入少量水,U型管中注入品红溶液,用橡胶管连接好。用滴管沿试管内壁慢慢滴入浓硫酸,并用玻璃棒不断搅拌,同时打开弹簧夹。
  现象:U型管右端迅速上升,左端下降,停止实验后,左右水柱慢慢恢复相等。
  
  2.测量变压。在吸滤瓶中放入少量固体氢氧化钠,U型管中注入品红溶液。用橡胶管连接好,并用弹簧夹夹紧。用导气管向吸滤瓶中吹…… 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com

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