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緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇化學探究的主要步驟,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
科學探究作為課程改革的突破口,已經成為義務教育階段化學課程的重要學習內容。本文把近幾年中考對實驗探究試題綜合為四個方面,將實驗綜合試題分類、提煉出相應的知識點和能力點,對實驗內容進行復習,以提高得分率。
[關鍵詞]
中考;化學;實驗;科學探究;復習策略\
化學是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗探究是義務教育階段化學課程中科學探究的重要實踐活動。科學探究有助于學生知識的學習和能力的提高,因此,《全日制義務教育化學課程標準》(以下簡稱《課程標準》)提出,將科學探究作為課程改革的突破口,并將科學探究作為義務教育化學學科的一個重要模塊,科學探究已經成為義務教育階段化學課程的重要學習內容。
在初中化學實驗的教學中,無論是教師演示實驗還是學生分組實驗,實驗探究都是實驗教學的重點。全國各省市中考試題及遼寧省各市的《考試說明》均以科學探究為考試重點,尤其是中考中實驗探究題的分值所占比例較大,彰顯了對科學探究的高度重視。近幾年,全國各省市中考試題中化學實驗探究題,都注重考查實驗能力、探究能力,同時注重試題的探究性、開放性。其中,實驗能力考查既包括基本實驗技能,也包括對科學探究的基本思路和方法。
每年的中考試題中,化學綜合實驗題的平均得分率較低,原因在于試題種類較多、知識點混雜、綜合性強、復習難度大。如果能將實驗綜合試題分類、提煉出知識點和能力點,站在比較高的層面上進行復習,能讓學生克服畏懼心理,提高得分率。
如何在復習中提高對科學探究試題的應試能力?一是,認真研究《課程標準》和《考試說明》;二是,研究教材,吃透教材;三是,理解實驗原理,體現科學探究的過程。即應理順知識、明確內容,進而理清考點、把握方法、提高成效。本文從中考試題中選取一定量的試題實例進行分析。
近幾年的中考對實驗探究試題的考查可分為這樣幾個部分:
一、基本實驗操作
【例1】(2006北京)下列物質中,不能與水形成溶液的是( )
A.白糖 B.食鹽 C.純堿 D.植物油
【例2】(2011本溪)下圖所示的實驗操作正確的是( )
【例3】(2015本溪)請根據有關實驗操作回答下列問題:
用酒精燈火焰的外焰給試管內的液體加熱,理由是________。
做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時,在集氣瓶中預先放少量水的目的是________。
點燃可燃性氣體之前,首先要進行的操作是________。
測定酸性溶液的酸堿度時,預先潤濕pH試紙,導致測得的結果________(填“偏大”、“偏小”、“不變”)。
分析:這三道試題考查的是常見物質的溶解性及常用儀器的用途和基本操作,均為記憶性知識,影響試題得分率的主要因素是考生對知識的熟悉程度,其中【例3】中的(2)和(4)低于【例1】和【例2】中的(1)、(3),原因在于學習【例1】【例2】中的(1)、(3)大多同學都自己動手做過實驗;(3)雖然做過實驗的很少,但由于涉及到自身安全或教師的演示實驗或播放的視頻印象深刻,得分率較高,其他實驗雖然教師講解過,但不如做過的實驗記憶深刻,因此,丟分較多。
應對策略:重視實驗操作,抓好實驗基礎的復習。
從上述內容可以看出,此類試題以化學實驗為載體,考查化學基礎知識。因此,掌握基礎知識,熟知初中化學實驗基本技能,是提高準確率的前提。復習時可根據實際情況有選擇性地做一些讓全體同學都參與的實驗,讓學生真實感受實驗的過程,強化對實驗知識的記憶,在“做中學”,而不能以“讀文字”代替“做實驗”。
二、演示實驗與學生活動實驗的觀察、記錄與分析
【例4】(2015鐵嶺)請根據相關的實驗,回答下列問題。
(1)“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗步驟為:溶解、______、蒸發、計算產率。在粗鹽溶解的過程中,用玻璃棒攪拌的目的是______。
(2)如右圖所示,在電解水的實驗中,收集到的氫氣和氧氣的體積比為________;說明了水是由________兩種元素組成,依據的是________。
【例5】(2011撫順)請將下列實驗操作可能導致的后果填在對應的橫線上。
A.鐵絲在氧氣中燃燒B.量取一定體積的水 C.測定空氣中氧氣含量
(1)如圖A所示,做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時,集氣瓶內未放少量的水或沙子,可能導致的后果是________。
(2)如圖B所示,用量筒量取43ml的水,俯視讀數,所量取水的實際體積________(填“大于”、“小于”或“等于”)43ml。
(3)如圖C所示,測定空氣中氧氣的含量時,裝置的氣密性不好,所測得的氧氣體積將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
分析:上述試題考查的是學生在探究活動和教師的演示實驗中出現的相關問題,除考查了實驗步驟外,考查了學生在具備了一定實驗操作知識的情況下,分析問題的能力。
應對策略:對教材中的實驗內容進行分析、整合。
讓學生能夠主動把觀察到的實驗現象進行思考、推理和聯想,遠比結論更重要。我們可以將平時教材中的這類實驗尤其是錯得較多的內容錄制成視頻播放,在此過程中引導學生回憶相應實驗內容,讓學生從中指出錯誤,從而進行自我校正的過程,提高辨識能力。
三、物質的制備
【例6】(2013蘭州市)實驗室常利用以下裝置完成氣體制備及性質實驗。請回答:
(1)指出編號儀器的名稱:①________,②________。
(2)以上________(從A―E中選擇)裝置有一處明顯的錯誤,請加以改正________。利用改正后的裝置繼續完成后面的實驗。
(3)欲使用高錳酸鉀制取氧氣,應選擇的發生裝置是________(填字母),反應原理用化學方程式表示為________;為防止高錳酸鉀粉末進入導管,應采取的措施是________;若使用C裝置收集氧氣,實驗結束時,應先從水槽中移出導氣管,再熄滅酒精燈,原因是________。
(4)將CO2和CO的混合氣體通過F裝置(液體藥品均足量),實驗開始時關閉活塞b,打開活塞a,廣口瓶中觀察到的現象是________,此時從導管c逸出的氣體主要是________。一段時間后,再關閉活塞a,打開活塞b,將分液漏斗中的稀鹽酸滴入廣口瓶中,此時逸出的氣體主要是________,反應原理________用化學方程式表示為_______________,欲收集該氣體,應選擇的裝置是________(填字母),驗滿的方法是________。
分析:氣體制備是教師普遍重視、學生有興趣學習的典型實驗內容。其中,還涉及到氣體檢驗、驗滿及儀器的選擇、連接和實驗操作步驟等的考查點。命題的中心是氧氣、二氧化碳、氫氣三大氣體的制備,用來考查學生化學思維和科學態度。仔細分析近幾年中考試題可看出,此類試題在分值以及考查形式上都比較穩定,考查的都是課標要求的重要知識點,要求學生能熟練應用所學化學知識。
應對策略:重視實驗基本功以進行識記類知識的學習。
教師在復習時,主要引導學生通過對知識歸納、掌握規律和方法,理清實驗室制取氣體的思路。如:多功能集氣瓶在不同實驗中的應用,試管在不同實驗中的應用,或者在課堂上展示多種儀器讓學生選擇、組合、操作,等等,將這些知識進行分類、整合,既可提高學生的動手能力,同時增強其應變能力,為高中階段的學習打下基礎。不能因為是復習內容,而把“做”化學實驗變成老師“講”實驗、學生“聽”實驗和“背”實驗的過程,那只能使復習過程枯燥無味。
四、物質的性質
【例7】(2014本溪)化學實驗活動課上,同學們利用下列實驗探究酸和堿的性質。實驗操作如下圖所示。
(1)寫出步驟三試管B中發生反應的化學方應方程式________。
上述三個步驟的A試管中固體始終無明顯減少,那么能說明A試管的水中溶有氫氧化鈣的現象是________。
以上實驗結束后,B試管中固體消失,溶液澄清并呈無色。
【提出問題】步驟三的溶液中,除指示劑外溶質的成分還有什么?
【猜想】猜想一:溶質為CaCl2、HCl;
猜想二:溶質為CaCl2、Ca(OH)2、HCl;
猜想三:溶質為________。
【小組討論】同學們經過討論得出了猜想________一定是錯誤的。
【實驗探究】小紅同學利用下面的實驗驗證了猜想一。
[實驗操作\&實驗現象\&實驗結論\&將步驟三B試管中溶液倒入盛有鋅粒的試管中\&______\&猜想一正確\&]
【討論交流】小紅同學所做的實驗結束后,試管中所得溶液一定含有的溶質是________。
【例8】(2015北京)眾所周知,酚酞溶液遇NaOH溶液變紅。但是,在分組實驗中(如右圖所示),出現了意想不到的現象:有的溶液變紅后褪色;有的出現白色渾濁物。
【提出問題】分組實驗中,出現意想不到的現象的原因是什么?
【查閱資料】酚酞溶液由酚酞固體溶于酒精配制而成。
【猜想與假設】
Ⅰ.紅色褪去,與NaOH溶液和空氣中的CO2反應有關。
Ⅱ.紅色褪去,與NaOH溶液的濃度有關。
Ⅲ.出現白色渾濁物,與酚酞溶液的濃度有關。
【進行實驗】
【解釋與結論】
(1)NaOH與CO2反應的化學方程式為________。
(2)實驗1的現象表明,猜想與假設1________(填“成立”或“不成立”)。
(3)由實驗2得出結論:出現“溶液變紅后褪色”現象的原因是________。
(4)實驗3的操作步驟:取3支試管,分別加入水,________。
【反思與評價】
(5)依據現有實驗,為了確保紅色不變,若酚酞溶液濃度為0.5%,建議選用NaOH溶液的濃度為________%。
(6)有同學認為,僅通過實驗3得出“猜想與假設Ⅲ成立”證據不足,理由是________。
Ca(OH)2
分析:【例7】試題內容來自人教版初中化學教材下冊69頁學生實驗活動6酸、堿的化學性質實驗步驟(5)。本試題考查的知識點主要是堿的性質,是一道原創試題,目的是考查學生的置于具體實驗活動中的堿的性質與化學實驗知識與技能的結合,考查學生在真實的情景中,應用實驗知識與方法解決問題的能力,若沒有做過該實驗,學生接觸到該題時,會感覺到陌生,尤其是對氫氧化鈣微溶于水這部分知識丟分較多。
相應策略:利用教材內容,開發教材中的實驗。
在教學中,要注重教材中的學生實驗,對教材中的內容要有一定的敏感度,對性質實驗的復習不能局限在“做題”“講題”“對答案”上,而是要結合需要復習的內容,創設真實情景,讓學生對這部分的知識得到升華,所以,要加強對學生活動實驗與重要物質性質的研究,開發教材實驗,促進知識的生成。
分析:【例8】這是一道綜合實驗探究試題,利用實驗中的意外現象,作為“科學探究”問題中心,讓學生自己運用已有的知識選擇恰當的手段,探究未知的現象、數據,并通過對獲得的現象、分析、歸納,得出正確的實驗結論。這樣的實驗探究題,目的是使學生養成實事求是和求異思維的科學探究態度,獲得科學方法,提高運用科學知識解決生產、生活中實際問題的能力,這是中考重點考查的內容之一。
相應策略:主題式探究復習。
教師在帶領學生復習時,可以圍繞具體知識點,利用真實的生活情境,讓學生在一定的情境中發現問題,設計方案,通過主題探究,研究出解決問題的方法的學習活動。如:探究“暖寶寶”的成分;探究食品包裝袋中干燥劑;廚房中的化學系列①調味品與化學②燃料與化學③炊具與化學及【例8】中的實驗意外,等等。
總之,從歷年的大型的實驗探究題來看,考查內容主要有兩類:探究實驗的分析、探究實驗的設計。具體包括:對探究實驗的設計、分析探究的問題、明確探究的方法、預測實驗的現象、分析實驗的結論、修訂實驗方案、分析實驗的數據、查找實驗誤差或差異現象的產生原因等。中考試題中一般不會出現原題,實驗探究題中的探究內容可能是來自書中,也可能是教材以外的內容,命題者都是以《課程標準》和《考試說明》為依據,從教材中都會找到試題的影子,所以,要挖掘教材,整合教材,帶領學生從所給的信息中獲取有價值的信息,提煉規律和原理,在遷移到未知的問題上進行探索。
同時,教師也要提高自身科學素養。美國《國家科學教育課程標準》中有這樣一句話:“科學學科的教師,就是科學界派往課堂的代表”,這句話意味著我們每一位化學教師必須具備足夠的科學素養,尤其是當實驗結果與理論記述不符時,必須尊重事實,找出原因。要對日常生活與化學相關的問題比較敏感,從身邊的小事中發現好的實驗素材用于教學。平時注意熱點問題素材的積累,從中獲取足夠多的信息及學生感興趣的問題,選取相應素材,編制一些高質量的實驗探究試題,以提高復習的質量和效率。
[參 考 文 獻]
[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準(2011年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2012(1).
關鍵詞:探究實驗;高中化學教學;操作能力
探究實驗主要指的是在進行實際實驗的時候,是以學生為實驗主體,根據一定的猜想或架設進行實驗的學習方式。探究實驗的學習方式,可以對學生的學習積極性以及學習興趣進行最大程度的激發,并保證學生的學習自信心不受傷害。從目前來看,在高中化學的課堂中,探究實驗運用得較為廣泛,這對于高中化學的教學工作具有重要意義。
一、探究實驗的內涵分析
如上文所說,探究實驗的主體是學生,教師在其中所起的作用是對學生的實驗活動進行引導,并對學生在實驗過程中出現的問題給予幫助。探究實驗是學生自己根據所需要探索的問題,提出一定的假設,并根據假設內容設計相關實驗。當實驗前的準備工作完成后,就開始進行實驗的實際操作過程,對實驗的猜想進行驗證。實驗完成后,學生可根據得到的實驗結果對實驗開展的整個過程進行反思和總結。指導教師可根據實驗的結果以及實驗開展的步驟,對學生的實驗活動做出客觀評價。一般來說,探究實驗的主要過程分為以下幾步:首先,需要提出問題;其次,進行猜想與假設;再次,對實驗方案進行科學設計;第四步,對提出的假設進行驗證;第五步,根據實驗結果,得出實驗結論;最后,根據得到的結論,反思與評價開展的實驗活動。從探究實驗開展的步驟中也可以看出,探究實驗的開展需要學生發揮自身的主體作用,全程參與實驗。通過這個過程,也能對學生的學習自主性以及學習積極性進行最大程度的激發,有利于學生的全面發展。在高中化學教學課堂中開展的探究實驗,并不都是實際操作性實驗,也有能力實驗、知識實驗以及創新性實驗。就操作性實驗來說,它是高中化學課堂上常涉及的一種實驗類型。操作性實驗主要是對學生的實踐能力進行培養,并依據獲得的實驗結果可以對之前的實驗假設進行驗證。進行操作性實驗的主要目的,是讓學生通過具體的實驗對課堂中所涉及的實驗器材、實驗過程進行充分的掌握。就知識性實驗來說,其主要作用是將高中化學課堂上學習到的新舊知識進行融合,讓學生在進行實驗的時候,不僅學習到了新知識,還能對舊知識進行鞏固。如高中化學中提到的氯水漂白實驗就屬于知識性實驗。就能力性實驗來說,其主要目的是對學生的實踐能力、思維方式、觀察能力以及分析能力等進行培養,它屬于綜合性較強的實驗類型。就創新演示性實驗來說,這種實驗方式主要是根據學生已經學習到的基礎知識,對實驗后得到的現象以及數據進行總結,并通過一定的改進方式,使得學生對于化學知識能夠有一個更為深刻的印象。
二、探究實驗在高中化學教學中的實際應用
為了使探究實驗在高中化學教學中的實際應用效果更為明顯,本文選取高中化學課堂中涉及到的“碳酸氫鈉與稀硫酸反應”為案例進行說明。首先,提出問題:碳酸氫鈉與稀硫酸反應將會產生什么物質?其反應方程式是什么?反應需要何種條件?其次,提出猜想。反應方程式需要通過實驗加以說明;反應條件是常溫下進行,或對其進行加熱,或對其進行攪拌;反應后生成物質應該有硫酸鈉、水分子等。再次,對實驗方案進行科學設計。在實驗開始之前,需要準備相關的實驗器材,如分液漏斗、鐵架臺、燒杯、平底燒瓶以及瓶塞,玻璃蓋等,并準備一定量的稀硫酸與碳酸氫鈉,將需要用到的實驗器材按照書本上的規范進行組裝。第四步,進行實際實驗操作。打開分液漏斗,使分液漏斗中的稀硫酸緩慢進入平底燒瓶中,平底燒瓶中加有一定量的碳酸氫鈉。透過燒瓶可以看出,碳酸氫鈉與稀硫酸開始發生反應,出現大量的白色泡沫,并產生了一定量的氣體。可利用向上排空氣法對產生的氣體進行收集,并將點著的蠟燭放在收集的氣體中,發現蠟燭熄滅。這個現象說明,收集的氣體不是氧氣。根據所學相關知識,判定收集的氣體為二氧化碳,實驗完成。第五步,根據實驗結果,得出相關結論。根據上述得到的實驗結果,并根據能量守恒定律,得出反應的化學方程式為:H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2。最后,根據得到的實驗結論,對實驗過程以及實驗操作進行反思并進行評價。反思主要是對實驗過程中,學生的操作是否符合規范要求進行。反思在對實驗器材進行組裝的時候,是否符合教材上要求的標準;如鐵架臺與燒瓶固定是否牢固;進行實驗時,分液漏斗放置是否正常;收集氣體是否充足等問題。教師可以利用相關的拍攝設備對學生的實驗過程進行拍攝,在進行反思的時候,教師可以將實驗視頻重新播放一次,讓學生對自己在實驗中的操作不足有充分的認識。反思過后,教師可以對學生的實驗過程進行客觀的評價,并對其提出相應的修改指導。綜上所述,在現今的高中化學教學中,化學教師在授課的時候,不僅能將課本上的知識傳遞給學生,還需要積極引導學生進行相關的化學實驗,培養學生的實踐能力,以期培養出全方位發展的綜合性人才。另外,由于探究實驗有其自身的步驟過程,因此,在進行實際實驗的時候,需要根據實驗過程實施相關的化學實驗,以保證實驗步驟不出差錯。而且,學生在高中化學課堂中進行相關實驗,還可以培養學生養成積極的思維方式,提高學生學習的積極性,幫助他們取得良好的教學效果。
參考文獻:
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[3]孫娟.高中化學探究性實驗在教學中的實踐策略[J].中國校外教育,2015(31):91.
關鍵詞:化學實驗;能力培養;興趣;探究思維
中圖分類號:G633.8 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0225-04
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學實驗是化學教學不可分割的一個重要組成部分,也是學好化學的一個重要途徑,是評價教育質量的一個重要方面,也是提高化學教學質量的重要一環。化學科學的形成和發展離不開實驗,通過實驗以及對實驗現象的觀察、記錄、分析等,可以發現和驗證化學原理,從而提高學生的觀察、思維、動手能力,培養學生的興趣,激發學生的探究欲望。重視化學實驗教學,是當前化學教學改革的一項重要內容,也是培養學生能力的有效途徑,可以幫助學生理解和鞏固化學知識、形成化學概念。在日常教育中,我們應重視以下幾個方面的工作。
一、明確化學實驗在教學中的作用和地位
化學是以實驗為基礎的科學,化學實驗的奠基人波義耳認為:“只有應用嚴密和科學的實驗方法才能把化學確立為科學。”因此,在化學教學中,實驗是教師傳授知識的重要手段,是學生獲得感性知識的必由之路,化學實驗是進行科學探究的重要途徑,通過探究實驗,可以開拓學生思維,拓寬學生的視野,培養學生主動求知、獨立思考、運用知識解決實際問題的能力,養成從實際出發、實事求是的科學態度,激發學生尊重知識、追求卓越的上進精神,培養學生的邏輯思維能力。因此,化學實驗是化學教學最基礎、最重要的教學手段。
二、補充趣味實驗,激發學生學習興趣
興趣是最好的老師,它既是促使學生積極主動學習的基礎,也是良好教學效果的保證。九年級化學是化學教育的啟蒙階段,學生充滿了好奇心和神秘感,作為教師應把握時機,抓住學生的心理,利用學生對學習化學的渴望及激情,激發學生學習化學的興趣,創造一個良好的開端,在教學中,教師可演示一些興趣實驗來激發學生的興趣。如:
興趣實驗一:魔棒點燈。
教師問:怎樣能點燃蠟燭、酒精燈呢?
學生答:用火柴、打火機等點火工具。
此時教師用一根玻璃棒蘸點藥品(白磷)后輕輕一碰酒精燈的燈芯,酒精燈奇跡般地被點燃。
興趣實驗二:“清水”變“牛奶”。
教師準備一小燒杯“清水”(澄清石灰水)和一根吸管讓一學生往“清水”內吹氣,過一會兒“清水”變為“牛奶”。
興趣實驗三:“牛奶”變“清水”。
再讓一學生在興趣實驗二的“牛奶”中吹氣,過一會兒“牛奶”變為了“清水”。
興趣實驗四:反復無常。
教師在無色NaOH溶液中滴加無色酚酞試液,溶液顏色變紅,再滴稀HCl,顏色消失,再加NaOH溶液再次變紅,如此反復幾次。
通過興趣實驗,可以讓學生充分感受到前所未有的神秘與好奇,從而把學生強烈的求知欲調動起來,使他們在一個又一個的疑問中激發出求知與探索的強烈愿望。
三、重視實驗分析,培養學生思維能力
在化學實驗中,強化學生思維培養,是掌握化學知識的需要,也是學習活動的需要,更是素質教育的需要。化學是以實驗為基礎的自然科學,實驗是學習化學知識的基礎和化學入門的向導,學生以實驗操作為基礎,初步了解化學原理,歸納化學知識的規律,從而形成完整的化學知識網絡,構建化學知識框架。因此教師在講授化學實驗課中,應適時結合實驗操作過程,引導學生觀察反應現象,創新思維,總結規律,使學生在知識、能力、品格各方面得到綜合提高。
切實加強培養學生的思維能力,應根據實驗的三個關鍵步驟,指導學生進行思維訓練。化學實驗的三個關鍵步驟為:①反應原理;②儀器組裝;③實驗操作過程。任課教師在化學實驗教學中,指導學生對三個關鍵步驟進行理解、探索和分析,培養學生的思維能力。
首先是反應原理的思維培養。反應原理,是一個化學實驗的理論原理,即用什么反應物,通過什么條件,得到所需要的物質。可從以下角度指導學生思維:
1.變化原理――什么反應物(有沒有代用物,為什么要選用這些物質,理論依據是什么),屬什么反應類型,生成什么物質,有什么副反應,為什么有這樣的變化。
2.反應條件――化學實驗時需要什么溫度、壓強,是否使用催化劑,物質的狀態是什么,選擇這些條件的依據是什么。
3.定量關系――即反應物之間的微粒數目、體積、質量等的定量關系,為什么這樣的定量關系才是最佳的比例關系。
其次是儀器組裝的思維培養。“儀器組裝”是指為了完成某個具體的實驗,應選擇什么設備、儀器,進行什么樣的連接,達到反應的最佳效果。應從以下二個方面指導學生思維。
1.選用儀器――根據反應原理,對反應物需要選用什么儀器進行稱量或量取,對生成物需要選用什么儀器進行檢驗、收集、干燥、除雜、分離以及尾氣處理等,對反應條件需要選用什么儀器進行加熱、緩沖等,這些儀器為什么是最適宜的儀器,有沒有可代替的儀器。
2.組裝儀器――遵循從左到右、從下到上和實驗需要,選用不同規格、大小的儀器合理搭配、組合連接,達到實驗的最佳效果。還應思考有沒有代用儀器以及不按照此組裝順序進行會帶來什么后果。
最后是實驗操作過程的思維培養。“實驗操作過程“是根據反應原理、儀器組裝,由學生根據一定程序和步驟進行實驗操作活動的過程。應從以下幾個方面指導學生思維。
1.實驗步驟――根據實驗要求確定最佳實驗步驟,充分利用反應物,節約藥品,消耗最少能量,最大限度減少環境的污染,完全收集生產物,合理處理反應廢棄物。
2.安全防范――根據反應原理及實驗步驟思考實驗過程中的不安全因素,確定安全防范措施,做好事故應急處理準備工作,準備必要的應急藥品和必要的應急物品。
3.注意事項――實驗操作過程應根據實驗步驟和順序注意應該做什么,什么不能做,杜絕安全事故的發生,確保實驗順利、安全完成。
運用化學實驗的三個關鍵步驟可以積極培養學生思維能力,逐步提高分析問題和解決問題的能力。
四、注重學生實驗,培養學生動手能力
在學完化學實驗基本操作后,盡量讓學生親自操作,實驗本身就是一件動手動腦的活動,學生若不親自動手,就無法體驗失敗的痛苦和成功的喜悅。只有動手做實驗,才能觀察到生動有趣的化學變化,培養實事求是的科學態度和嚴謹的學風,通過動手、動腦、動眼,發揮人體潛能,發展學生智力,培養興趣。教師可以設計一些簡單的實驗,讓學生自已動手做實驗,觀察、分析實驗現象,培養學生的動手能力和思維能力。如:在講述H2的制取時,教師可提供稀H2SO4,讓學生自備藥品Fe(鐵釘)、Zn(廢干電池外殼),讓學生做Fe和稀H2SO4反應制H2和Zn,與稀H2SO4反應制H2的實驗,觀察對比實驗現象,通過師生討論,對比得到Zn和H2SO4反應的速度比Fe和稀H2SO4反應快,而且Zn的價格比Fe便宜。因此,實驗室制取H2用Zn和H2SO4。這樣既培養了學生的動手能力和思維能力,又增強了化學與社會聯系的意識。在講完濃H2SO4稀釋的注意事項后,教師可以讓學生稀釋濃H2SO4,讓學生感受溶解時能量的變化以及培養學生嚴謹的實驗態度和安全操作意識。
在演示實驗中,也可讓學生參與,如在講述《CO2的性質、用途及制法》時,在預習中要求學生思考實驗時應如何操作,并要求學生收集一些家庭裝修時廢棄的大理石碎片。在學生熟練掌握理論知識的前提下,指導學生做CO2的性質實驗:①CO2密度比空氣大的實驗。②CO2通入紫色石蕊試液并加熱的實驗。③CO2通入澄清石灰水的實驗。實驗時要求學生一邊做實驗,一邊觀察記錄并注意規范的實驗操作、儀器組裝等,最后教師引導學生得出結論,并對實驗的成功和失敗進行分析。這樣,既提高了學生的動手能力,又培養了學生的思維能力和充分利用校內外資源的意識。
讓學生參與實驗,不僅大大增強了學生學習的興趣和積極性,同時又培養了學生的操作技能、分析問題、解決問題等能力,并能將理論知識運用于實際生活,充分發揮學生在教學中的主體性,從而提高化學教學質量,以有利于學生對知識的掌握。
五、設計探究實驗,培養學生運用知識的能力
科學探究是學習化學的重要方式之一,它包括提出問題,猜想與假設,進行實驗,收集并整理證據,作出解釋與得出結論,反思與評價,表達與交流等要素。化學實驗的探究步驟:實驗探究觀察記錄結果得出結論。化學實驗的探究,可激發學生探索知識的欲望,培養學生的思維能力、分析能力和解決問題的能力。教師可設計一些探究實驗培養學生運用知識的能力。如:
探究實驗一:啤酒瓶打開后逸出氣體的主要成份是什么?
實驗準備:用集氣瓶收集滿3~4瓶剛打開的啤酒瓶中逸出的氣體。
實驗步驟:1.將帶火星的木條放入集氣瓶口,發現木條未復燃,則說明氣體主要成分不是 。
2.將濕潤的藍色石蕊試紙放入集氣瓶中,發現試紙變紅色,則說明該氣體中含有能與水反應且生成的溶液顯?搖 性的氣體。
3.向另一瓶氣體中倒入澄清石灰水,振蕩后發現石灰水變渾濁,則可證明該氣體中一定含有大量的?搖?搖?搖?搖氣體。
探究實驗二:農民將玉米秸稈粉碎后放在密閉的沼氣池內發酵制沼氣,發酵后的殘余物可做農家肥,沼氣的主要成分是甲烷,據此同學們圍繞“玉米秸稈主要由哪些元素組成”進行探究實驗猜想與假設:根據沼氣的成分猜想玉米秸稈中主要含有碳元素、氫元素。
設計探究實驗及步驟:
結論與解釋:1.將玉米秸稈烘干的目的是: ,
。
2.玉米秸稈中一定含有 、 元素,可能含有 元素。
通過探究實驗,有助于克服思維定式,開拓學生思維,提高學生分析能力和解決問題的能力,要求學生靈活地、創造性地綜合運用所學理論知識,激勵學生的創造意識,增加求知欲。
六、重視家庭小實驗,培養學生社會實踐能力
家庭小實驗是化學實驗的補充和延伸,其儀器和藥品均可從生活中尋找,可以使學生在一個心理狀態比較寬松的環境中,反復做、反復觀察,直到滿意為止,不受時間和地點限制,有助于培養學生發現問題、解決問題的能力和動手能力。教師可設計一些家庭小實驗,讓學生親自動手去做。
家庭實驗:蠟燭及其燃燒。
學生準備儀器和藥品:一支蠟燭、兩個茶杯、一把小刀、一盒火柴、半杯水、澄清石灰水。
實驗步驟:
1.取一支蠟燭用小刀切下一小塊,把它放入水中,發現其浮在水面上。結論:石蠟的密度比水 。
2.點燃蠟燭,觀察到蠟燭的火焰分為外焰、內焰、焰心三層。把一根火柴放在蠟燭火焰中約1秒后取出可以看到火柴的 最先炭化。結論:蠟燭火焰的 溫度最高。
3.將一只冷而干燥的茶杯罩在蠟燭火焰上方,觀察到茶杯 ,片刻后取下茶杯迅速向茶杯中倒入少量澄清石灰水,振蕩,觀察到 。結論:蠟燭中一定含有 、 元素,可能含有 元素。
通過家庭小實驗,可以幫助學生發現身邊的化學,極大地誘發學生獲取化學知識的強烈欲望,從而激發學生的創新精神。
七、精心設計實驗習題,培養學生的解題能力
習題有助于鞏固已學知識,提高運用知識的能力,教師可設計一些開放性題和實踐題,以培養學生的創新精神和動手能力。
如:小明對媽媽殺魚時從魚肚內取出的鰾產生了興趣,他確定以“探究鰾內氣體體積和成分”作為探究實驗,小明通過查閱有關資料獲知,魚鰾內含O2約占四分之一,其余主要是CO2和N2。
探究實驗分兩步進行:
1.測量鰾內氣體體積,小明設計了兩種方法:A.用醫用注射器抽取鰾內氣體,測量其體積。B.在水下刺破鰾,用排水集氣法收集鰾內氣體并測量其體積。你認為這兩種方法中不合理的是 ,理由是 ,寫出與理由相關的化學方程式。
2.探究鰾內氣體的成分。請你幫助他設計實驗來驗證假設完成下表:通過習題和練習,可以充分發揮實驗的優勢,培養學生的解題能力和思維能力。
八、注重化學實驗與社會聯系,培養學生綜合運用知識的能力
化學知識與人類生活、社會生產有密切的聯系,加強化學實驗與社會的聯系,可培養學生保護環境和自然資源的意識,使學生關注社會、關注生活,激發學生興趣,培養綜合運用知識的能力,從而提高教育教學質量。
如通過實驗模擬面粉的燃燒爆炸,啟發學生思考為什么面粉廠、加油站、油庫要“嚴禁煙火”。學習化肥后,指導家長怎樣合理使用化肥。也可讓學生利用家庭廚房現有的材料做實驗,如:除去熱水瓶膽和水壺內沉積的水垢;比較白糖和食鹽的溶解性的大小;將蛋殼放入食醋中產生氣泡并檢查氣泡的成分;利用廚房中的材料來鑒別食鹽和純堿;用石灰水存放鮮雞蛋等。通過這些實驗,可以使學生感受到化學就在自己身邊,化學與生產、生活密切相關,在一定程度上增強學生關心自然、關心社會的情感,激發學生的學習興趣,培養學生的動手能力和綜合運用知識的能力。
通過化學實驗,對學生的一些錯誤操作能及時發現并糾正,規范學生的實驗操作,同時可增加學生的安全意識。在實驗過程中,向學生增加一些實驗,并恰當地提出問題,讓學生在解決問題的過程中使所學知識更加系統和深刻化,而且也能提高學生觀察問題、分析問題的能力及動手操作的技能,從而有利于學生能力的培養。
參考文獻:
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一、在分組實驗中培養學生的探究能力
如今的學生之所以缺乏實驗探究能力,主要原因就是我們沒有給學生提供經歷科學探究過程的機會,而分組實驗則是給學生提供這種機會的有效途徑。通過分組實驗,我們能為學生提供探究實驗活動,讓學生在分組實驗過程中充分發揮自身的學習主體性,同時對于學生創造能力、探究能力和實踐能力的培養也有著十分重要的促進作用。所以,作為初中化學教師,我們應該充分認識到分組實驗對于學生探究能力培養的重要性,并不斷地探索、研究和優化分組實驗,保證其能在化學實驗教學中充分發揮它應有的作用。
比如,在做“燃燒條件”這一化學實驗時,在學生初步了解了化學實驗的步驟后,我讓學生分組進行實驗,然后完成一份實驗報告,實驗報告內容為實驗步驟、實驗現象、實驗結論,而后讓每個小組成員之間交流討論:通過上述實驗,你能得出物質燃燒與哪些因素有關?待學生討論完畢后,每個小組派出一名代表說出本組所得的結論,然后我們一起進行分組實驗活動小結:燃燒需要的條件是______。這樣,我通過組織學生進行分組實驗,給學生提供了親身經歷探究的過程,鍛煉了學生的動手操作能力和團隊合作意識,更為重要的是發揮了學生的主體作用,培養了學生的科學探究能力。
二、在演示實驗中培養學生的探究能力
在當前的初中實驗教學中,大部分實驗為演示實驗,而且實驗過程是教師做、學生看,學生幾乎沒有參與實驗活動的機會,這造成的后果就是學生只是對教師所做實驗的步驟、結論等進行死記硬背,實踐能力和探究能力卻得不到有效的培養。所以,這就要求我們在演示實驗中尋找機會,如將其改為探究性實驗,讓學生有動手、動口、動腦的機會,充分發揮學生的學習主體作用,培養學生的科學探究能力。
比如,在做“氧氣的制取與性質”這一實驗時,我并沒有直接親身做實驗讓學生觀看,而是讓學生觀察高錳酸鉀制取氧氣的實驗裝置圖,讓學生思考以下問題:(1)實驗由哪些儀器組成?(2)哪部分是發生裝置?哪部分是收集裝置?(3)為何能用排水法收集氧氣?(4)收集安裝原則是什么?待學生回答完畢后,讓學生了解實驗步驟,而后讓學生自己親自動手實驗,制取兩瓶純凈的氧氣,并自選試劑驗證氧氣的氧化性,然后,讓學生分析實驗過程和現象,如說出對高錳酸鉀制取氧氣這一實驗過程的感受,分析所選用試劑是如何完成“氧氣的氧化性驗證”的。這樣,我就將演示實驗變為探究性實驗,提高了學生對化學實驗探究活動的分析問題能力和解決問題能力,培養了學生的科學探究能力。
三、在課外實驗中培養學生的探究能力
如今,隨著素質教育在我國的大力開展,課外實驗已經成為化學教學中的一個重要環節。通過開展課外實驗教學,既能使學生的個人才華得到展示,又能培養和發展學生的科學探究能力,對于學生化學科學素養的提升有著重要的推動作用。
【關鍵詞】化學實驗;教學設計;研究
初中化學是一門實踐性和應用性都很強的學科,對于初中生來說剛剛接觸這門課程,難免會有一點不適應。同時化學課程中的實驗又需要學生進行不斷的探究。化學實驗可以讓學生開闊視野,拓展思路。同時也有助于化學專業概念的理解和學習。化學中的實驗可以讓學生不斷探究,不斷提出質疑,是一種比較直觀的教學方法。所以化學實驗教學設計對初中新課標化學課程來說是十分重要的。
一、初中新課程化學實驗教學設計原則
1.科學性原則:對于初中化學實驗來說,一般實驗注重科學性,首先要有科學的理論知識作為基礎,其次要有嚴謹的實驗操作過程和步驟,最后要根據實驗步驟和操作獲得實驗結果。這個過程是非常嚴格的,都是建立在客觀事實的基礎上的,這樣是化學實驗的目的所在,化學實驗過程重點培養學生科學的思維方法和觀察能力,從而提高學生的實踐能力和科學素質。所以化學實驗教學在設計過程中需要注重實驗本身的科學性,并且實驗過程中的材料和器材必須是在能接受的范圍之內的,同時實驗的難度不能超過所學內容。不管是探究性實驗還是驗證性實驗都要保證實驗的科學嚴謹性。
2.創造性原則:初中新課標化學實驗教學需要具備一定的創新性,創新性主要體現在實驗內容和實驗步驟上,要有一定的新穎性。并且充分體現出創造性,不要照搬全收,在傳統實驗教學方法的基礎上加入新鮮的事物,提高學生的學習興趣。在符合學生學習范圍和認知程度上實現對化學實驗的創新,讓化學實驗由易到難,循序漸進,通過創新性的思維讓學生接受新的知識和理念,充分調動學生的獨立創新思維
3.可行性原則:初中化學實驗內容必須是教材上的相關實驗,或者教材實驗基礎上的升華和改革。而且化學實驗設計要和平時的日常生活和生產實踐以及先進的科學技術相結合。但是不能超越學生的知識范圍和接受能力,實驗設計必須切實可行,具備實施性,能夠保證學生能夠順利完成。
4.安全性原則:化學實驗一般都要接觸一些實驗器材和材料,有些材料和器具是存在一定危險性的。在實驗設計之前,教師要正確講解實驗材料的特點,以及實驗器材的使用方法和注意事項。盡量避免使用易燃易爆和有毒性的材料和藥品,同時盡可能的設計危險小的實驗,不要讓學生直接接觸材料和器材。一定要保證實驗設計過程中的安全性。
5.趣味性原則:單純的化學理論知識教學沒有辦法讓學生直觀清晰的理解化學知識,在學習化學知識的同時,要輔助的學習一些化學實驗。化學實驗要能夠完全調動學生的積極性和主動性,提高學生對化學的學習興趣。所以化學實驗需要具備一定的趣味性來吸引學生的注意。也只有充滿趣味性的實驗才能讓學生找到學習化學的樂趣,同時能夠緩沖緊張的學習帶來的壓力。
二、初中新課程化學實驗教學設計方法
初中化學實驗教學一般來說可以分為探究性實驗和驗證性實驗。探究性的化學實驗是指將教材提供的一些化學實驗進行延伸和升華,改變實驗中的某些條件,使其成為未知實驗結果的實驗,需要學生進一步探究和分析思考的實驗。探究性實驗一般會提出問題,學生通過學過的化學專業理論知識來探索改變實驗條件以后會得出怎樣的實驗結果。探究性實驗主要是發揮學生的主體意識,實現以教師為引導的輔助教學,全面激發學生的求知欲和探究學習能力。而驗證性的化學實驗主要是通知、驗證、運用的設計模式。學生們通過具體的化學實驗來驗證相關的化學概念和化學結論,這種方式的化學實驗比較死板,生搬硬套,沒有創新可言,步驟是提出實驗問題、實驗步驟和實驗結果,但是可以提升學生對化學知識的學習和記憶能力。
1.探究性實驗:二氧化碳與水反應可以生成碳酸,那么二氧化硫與水反應會生成什么?
設計方案:
科學性原則:基于對物質科學性分析,首先驗證水能否使藍色石蕊試紙變色,其次驗證二氧化硫氣體能否使干燥的藍色石蕊試紙變色,最后驗證二氧化硫氣體能否使濕潤的藍色石蕊試紙變紅。實驗裝置如圖:
可行性原則:二氧化硫易溶于水,酸能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅,二氧化硫不與濃硫酸反應。
安全性原則:裝置E的作用是吸收二氧化硫不污染空氣,二氧化硫有毒,能與堿溶液反應生成鹽和水。
實驗過程:
1.實驗過程中裝置C內石蕊試紙的顏色始終沒有變化,這說明二氧化硫不能使干燥的藍色石蕊試紙變色,二氧化硫不能使干燥的藍色石蕊試紙變色。
2.實驗裝置D中膠頭滴管中的蒸餾水在二氧化硫氣體生成之前滴到藍色石蕊試紙上,未見試紙顏色發生變化,當有二氧化硫氣體通過時發現濕潤的藍色石蕊試紙變紅.此現象說明水不能使干燥的藍色石蕊試紙變色。
3.二氧化硫溶與水生成酸,酸能使干燥的藍色石蕊試紙變紅色。此過程中反應的化學方程式為SO2+H2O=H2SO3
初中化學新課標對化學實驗提出比較高的要求,說明了化學實驗在化學課程教學中的重要意義。所以在今后的教學過程中,教師要加大化學實驗的學習力度,充分提高學生的實踐能力和操作能力,在適應新課標的前提下,全面提高學習學習化學的綜合能力。
【參考文獻】
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關鍵詞:高中化學;探究實驗;實驗設計;實驗細節
中圖分類號:G633.8 文獻標志碼:A 文章編號:2095-6401(2016)09-0157-01
新課程改革對高中化學教學提出了更高的要求,要求化學教學不僅要對學生的化學知識和相關技能進行培養,而且要在化學教學過程中進一步激發學生的學習興趣,促進學生動手能力、思維能力和創新能力的全面發展。探究實驗是高中化學實驗教學的重要組成部分,能夠在實驗過程中鍛煉學生主動探究、主動參與的能力,并且能夠培養學生的團隊協作能力、科學嚴謹的思維以及創新思維能力。
一、高中化學探究實驗相關內容簡述
探究實驗是以學生為主體的實驗教學活動,教師根據實驗教學內容和教學目的,設置實驗問題,學生自己或是與其他學生組成實驗小組,圍繞教師設置的問題進行假設和設想,然后通過具體的探究實驗對提出的假設和設想進行驗證,對實驗結果進行探討和評價,最終得出實驗結果。通過探究實驗的內涵可知,探究實驗的流程主要包括提出問題、假設猜想、設計方案、實驗驗證、得出結論和反思評價。在這個過程中,問題的提出至關重要,關系到學生的學習興趣和以后步驟開展是否順利。在提出問題時要注意以下兩個方面:首先,提出的問題要盡量貼近學生的生活實際,讓學生對問題有興趣、能了解。如果提一些與學生生活實際不相關的問題,學生有可能會因為陌生而失去探究的興趣。其次,提出的問題難度要適宜,不能太過簡單,要讓學生產生疑惑和探究的興趣,但是也不能太難,避免讓學生對化學實驗產生畏懼心理。
二、高中化學探究實驗的相關設計和細節問題探析
(一)探究問題的設定
高中化學探究實驗教學的問題設置主要有兩種屬性:一種是理論性的問題,一種是事實性的問題。其中,理論性的問題是學生必須掌握的,通過單純的口頭講解無法有效認知和掌握的問題,例如,實驗儀器的使用、實驗安全操作方法等,這些都需要教師對學生進行引導。而事實性的問題是指在學生實際生活中發生的,具有實際表象和具體內容的問題。這種問題能夠有效激發學生的學習積極性,并且能夠激發學生的求知欲望。例如,在學習萃取相關知識的時候,可以用常見的雞尾酒為切入點,引導學生開展探究。雞尾酒強烈的色彩分層產生強烈的視覺效果,能夠激發學生強烈的求知探究欲望。
(二)提出假設和設計實驗方案
對于教師提出的問題,學生根據自身的知識儲備對問題進行分析和探究。通過分析提出實驗假設,然后根據假設確定實驗方案。在設計實驗方案的時候要注意以下兩個方面的問題。首先,在問題提出之后,教師要組織學生對問題進行分析,明確實驗的目標,引導學生針對問題進行假設,然后對需要操作的實驗步驟進行講解,使學生初步掌握具體的實驗操作步驟。其次,由于高中化學實驗室規模有限,并且教學時間受到限制,因此,在高中階段的化學探究實驗都是以小組的形式出現的,學生單獨操作實驗的情況不多,所以,需要在實驗小組內部進行明確的分工,確定每一個小組成員在實驗過程中承擔的任務。
(三)開展實驗驗證假設
實驗方案確定好之后,教師應指導學生根據實驗步驟和實驗分工進行實驗。為了保證實驗效果,教師應當在實驗過程中不斷提醒和督促學生做好實驗數據記錄工作,并且對實驗中學生的不當操作進行糾正,保證實驗的安全性。另外,為了提高實驗效率,強化實驗效果,教師應當鼓勵學生進行合作學習,發揮集體智慧,促進實驗的順利進行。
(四)實驗評價總結
實驗結束之后,要根據之前提出的問題,對照提出的假設和實驗方案對實驗結果進行評價和分析。實驗評價的對象包括實驗內容和實驗過程兩個主要方面。在評價過程中,教師要用自身的知識儲備對學生在實驗中的表現、實驗結果進行客觀評價,指出學生存在的不足,幫助學生提升實驗能力。學生與學生之間的互相評價也十分重要。通過互相評價,學生與學生之間的協作交流更加暢通,并且能夠加深學生對實驗的記憶,有利于提升實驗探究效果。
三、結語
在高中化學教學中開展探究實驗教學,既是適應新課程改革的重要做法,也是化學實驗教學的重要內容。在實際教學中,教師要根據教學目的和教學內容,提出符合學生實際的問題,引導學生展開假設、驗證實驗,最后對實驗結果進行評價。通過探究實驗不斷提升實驗教學效果,提升高中化學實驗教學水平。
參考文獻:
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關鍵詞化學實驗實驗要素實驗探究
實驗是科學賴以產生和發展的基礎,探究是科學發展和科學教育的有效途徑。因此,實驗和探究都是中學化學課程實施的重要方式。同時也是化學教學中教與學的重要精神和理念。實驗教學能驗證知識,加深理解,但它首先應是一種探索,以培養創新意識,可見,實驗又是探究的重要載體,如何利用和開發現行教材中的實驗開展探究,實現實驗與探究的整合,是每一位化學教師力圖思考并盡力解決的問題。
作為精神和理念,實驗與探究是并存的,都是歷來已久的;但作為教學和學習的方式,實驗教學已經形成了較為完整的理論系統和實踐體系。因此,依托實驗教學的已有體系可以為實驗探究開辟更廣闊的天地。具體的化學實驗在內容和形式上不盡相同,但一個相對完整的化學實驗方案,一般包括實驗課題、目的、原理、用品及規格、步驟和操作、現象和結果處理、討論與交流[1]等基本要素。分析和研究實驗要素可以為實驗探究搭建更多的平臺。
1實驗目的:由“驗證”向“探究”轉化
實驗目的是實驗要素中的核心要素。這是因為,實驗的目不同,實驗的內容、手段和方法就不同。筆者認為,實驗目的的轉變是理念層面的轉變,即給學生充分探索答案的機會[2]。在新課程實施的今天,學生仍然使用“實驗手冊”,這大大地減輕了師生設計實驗方案的負擔,同時也抹殺了學生充分探索答案的機會,也會導致一部分教師“有而無憂”的心理,形成“飯來張口、衣來伸手”的壞習慣,磨滅了再創造的機會。倘若教師有“實驗手冊”而學生沒有,教師的再創造是完全可能的,學生探索的機會也會增大。
有些“實驗手冊”中的實驗,雖有“探究”之名,而無“探究”之實,或由于“實驗手冊”的存在而喪失了探究的可能。如一個“探究乙醇的性質”實驗的“思考與猜想”欄目中,設置了如下內容:寫出乙醇和水的結構式,請猜測金屬鈉能否跟乙醇發生化學反應?你為什么做出這樣的猜想?將一塊金屬銅片放在酒精燈火焰的外焰上灼燒,可能發生什么反應?反應中銅表現出什么性質?將灼熱的表面變黑的銅片伸入盛有氫氣的瓶中,可能發生什么反應?反應中氫氣表現出什么性質?你認為乙醇是否具有還原性?將灼熱的表面變黑的銅片立即放入無水乙醇中,可能發生什么現象?請你將你的猜想設計成一個化學實驗加以證明。這一設置表明了編者的“良苦用心”,千方百計“引導”學生設計實驗方案,但就是因為“過分的設計”和“手冊的出現”(后續問題的導向作用)導致了探究很難達到預期的效果。
該實驗的內容則是乙醇與鈉和氧化銅兩個反應,只要稍作分析:乙醇與鈉反應表現出氧化性;與氧化銅反應表現出還原性。可見,乙醇的氧化還原性是并存的,實際上,這是絕大多數物質的通性。倘若以此出發,可以設置如下問題引導學生進行猜想和方案設計:①乙醇有沒有氧化性和還原性?理由是什么?②怎樣證明乙醇有氧化性或還原性?可以選擇哪些化學試劑?通過這樣的問題設計,其開放性大,探究的可能性就更大,即使在“手冊”里預先呈現,也不會給學生以暗示。
2實驗原理:由“單一”向“發散”轉化
一般實驗中,實驗原理是事先給定的,教師也很難對實驗原理進行干預或改變,但制備物質往往有不同的途徑,不同的制備途徑所應用的原理可能有所差別。因此,在物質制備實驗中可以對實驗的原理進行探究,從而設計多種實驗方案,并進行合理的選擇。如制備Al(OH)3的各種方案是基于不同原理的:
①Al3++3OH-=Al(OH)3;
②Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3+3NH4+;
③AlO2-+H++H2O=Al(OH)3;
④2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH)3+CO32-;
⑤Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3。
通過方案的設計、對比和分析,既鞏固和拓展了知識,又使學生清晰建立Al(OH)3兩性的概念。
又如,教材采用在沸水中滴加FeCl3的方法,利用加熱促進FeCl3水解制取Fe(OH)3膠體:FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(膠體)+3HCl。然后,引導學生思考:促進FeCl3水解的方法也不僅僅是加熱,學生通過實驗證明,將少量Na2SO3固體或溶液加入FeCl3溶液中同樣也可以得到Fe(OH)3膠體,此法比教材實驗更為方便,同時給化學實驗尋找到更多的探究空間。
3實驗裝置:由“給予”向“創造”轉化
化學實驗中的實驗裝置往往是事先給予的,這不僅會導致學生對課本實驗裝置的僵化,同時也會對新的實驗裝置的解讀產生困難,從而喪失了創新和創造的機會。化學實驗裝置往往由常見的玻璃儀器拼湊而成,一種任務可由不同裝置完成。利用裝置的分析解剖或技術改進創造新的實驗裝置,為實驗探究找到了新的切入點和有效的途徑。對具體裝置的分析和研究中發現其存在的缺陷,設計新的裝置來加以改進以創造更合理的裝置。如氣體發生裝置、氣體收集裝置、尾氣處理裝置的改進和創造就是最為典型的例子。
通過對裝置的改進和創造的探究,既讓學生從原理上理解了裝置的功能優劣,又拓展了視野,還培養發散和輻合思維,發展學生的創造性思維。通過氣體收集裝置的改進和改造,學生還總結出:收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是低進高出,收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是高進低出,排水法的收集裝置實質上也是高進低出,這是由于氣體的密度小于水的密度決定的。
實驗裝置的工業化又是裝置有效探究的內容之一,如在氯堿工業裝置的改進和創造過程中,不僅加深了學生對工業裝置的理解,同時又明晰了科學技術發展的歷程。
4實驗步驟:由“指定”向“設計”轉化
實驗步驟是由實驗假設和實驗方案決定的,一個實驗目的就有多種實驗假設,會產生更多的實驗方案,從而導致多種多樣的操作步驟。而“實驗手冊”中卻以“經典”步驟,把學生“做實驗”的實踐過程禁錮在“讀實驗”的文本對話中。教材需要“讀”,實驗也要“讀”,實驗在多重因素的影響下,自覺不自覺地走上了“只讀不做”的大道。因此,有學者提出要突破和超越“讀”的觀念,強化對“做”的認識,在讀與做之間尋求動態的發展,也許可以讓科學教育走向一片更廣闊的天空。
實驗是“做”的良好機會,如果希望學生“做”,那必須給學生一定的“做”的自。例如,在探究氯水的漂白作用時,根據Cl2+H2O≒H++Cl-+HClO及H2O≒H++OH-和HClO≒H++ClO-可知氯水的成分主要有H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO,還有極少量的ClO-和OH-,因此,對氯水中起漂白作用的微粒的假設是多樣的,可能是一種微粒或多種微粒的共同作用,根據不同假設而設計的實驗的方案也應該是多樣的,學生選擇實驗的操作順序則更應該是多樣的。只有這樣,實驗的步驟才真正是學生自己親手設計的。當學生親手實踐著自己的想法和設計,那是何等的享受啊!這是學生在“閱讀”實驗步驟時所無法享受的。
筆者認為,“實驗手冊”應該隱退為教師的教學參考用書,讓學生有更大的實踐自。在學生手里,應該是一張空白的實驗報告單,這需要學生去書寫、去創造。但這會給教師批改實驗報告單帶來很大的挑戰,因為機遇與挑戰并存,教師會迎接挑戰;因為教育是為學生服務的,教師有責任迎接挑戰;因為實驗報告單是學生的作品,教師會學會欣賞。
5實驗現象:由“事實”向“問題”轉化
實驗中,實際得到的理論預測的實驗現象間存在3種關系:即完全一致,有些偏差,或截然不同。
如果實驗現象與預測的截然不同,一般認為是基于不同機理導致的,教師往往會帶領學生深入探究。如在進行Al的性質實驗時發現,用除去氧化膜的Al片分別與H+濃度相同的稀HCl和稀H2SO4反應時,發現存在明顯不同的現象:①跟稀鹽酸反應快,產生氣泡多;②跟稀硫酸反應慢,產生氣泡很少。從而提出假設:①氯離子對反應有促進作用;②硫酸根離子對反應有抑制作用。并設計兩種實驗方案進行探究:①在稀硫酸中加入固體食鹽,發現反應明顯加快;②在稀鹽酸中加入固體硫酸鈉,發現反應幾乎沒有什么影響。最后得出結論氯離子對鋁片跟H+反應有促進作用,這一探索結論與Cl-與Al3+形成配合物AlCl4-[4]從而加速致密氧化膜結構的破壞這一科學結論是一致的。:
如果實驗現象與預測現象有些偏差,一般認為化學試劑的純度原因,稍作解釋以了事。實際上,這可能涉及更為廣泛的反應機理,更有必要探究。如在盛有少量FeCl2溶液的試管中滴入數滴KSCN溶液(Fe2+不能使KSCN溶液變血紅色),再向混合液中加入一定量的新制氯水時只有一點點淺紅色,并沒有預測中的血紅色。這一探究活動中發現,滴加試劑的順序不同會導致不同的實驗結果,從而對操作步驟進行改進。
現實的問題往往是綜合性的,化學實驗中的意外現象、學生生活中遇到一些化學問題往往能開闊學生的思路,成為實驗教學中的良好素材和探究起點。即使是與理論預測完全一致的結論也可以質疑。
6實驗結論:由“確認”向“批判”轉化
一般地,現象與預測吻合,結論與所學知識一致,這是實驗成功的標志。筆者認為,這同樣有推敲的必要性和可能性。如在比較酒精燈火焰溫度的實驗中,將一根小木條迅速平放入火焰中,1~2秒鐘后取出觀察[5],發現在外焰部分的木條被燒黑了,從而得出“酒精在外焰燃燒最充分,火焰中外焰溫度最高”的結論。最新研究表明:酒精燈火焰溫度的高低順序為:內焰>外焰>焰心[6]。由此反思,小木條在酒精燈火焰中的炭化能否證明酒精燈火焰的溫度高低?木材的炭化是一個復雜的化學過程,其炭化程度是由受熱的溫度、受熱的時間和氧氣的含量等多種因素共同決定。因此,木條的炭化程度不能反映酒精燈火焰溫度的高低。從這一事例可以說明,即使是正確的結論也只能是相對正確的,科學是不斷發展的,因此也有必要質疑,從而發展學生的批判性思維。教師決不能把教材的結論作為神圣的教條,而把自己和學生淪為書本的奴隸。學習和教學都需要質疑,有必要采用不同的方法和眼光進行閱讀和思考,以免唯書本定勢[7]。
上述6轉化實現了3個層次的超越:首先,是理念層次上的超越,即實驗目的由“驗證”向“探究”轉化;其次,是思維層次上的超越,實驗原理由“單一”向“發散”轉化突出了發散思維,實驗現象由“事實”向“問題”轉化和實驗結論由“確認”向“批判”轉化則突出了逆向思維和批判性思維;第三,是實踐層面上的超越,即實驗裝置由“給予”向“創造”轉化和實驗步驟由“指定”向“設計”轉化。因此,通過對各個實驗要素進行方向性的調整都可以為實驗探究搭建有效的平臺。
然而,在實驗探究過程中會遇到各種困難,以中學生所擁有的知識水平,很難得出完全符合實際的正確的結論,但這既是實驗探究的特點,更是實驗探究的精髓——注重結果更注重過程。
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[5]課程教材研究所、化學課程教材研究開發中心.義務教育課程標準實驗教科書•化學•九年級上冊.第2版,北京:人民教育出版社,2006:21
1、深入鉆研教材,聯系實際社會生活進行備課
教材是教學的最主要的工具,是學生學習知識的主要載體。教師必須深入研究、仔細分析。但化學教師卻不能將備課活動只限制在對教材的分析上。化學是一門與人們的實際社會生活聯系緊密的學科,所以化學教師必須將備課與社會生活融合起來,做一個“有心” 的化學教師。要做“有心” 的化學教師平時必須關注社會、關注生活、關注科學技術的發展前沿,并從中捕捉信息,然后對收集的信息進行提煉,將有用的信息與自己的學科教學和學生教育聯系起來。針對教材上相關的知識點,結合實際社會生活、設計典型案例或問題,引導學生對此進行分析討論。
例如:午餐時小麗買了一份清炒菠菜和一份豆腐肉片湯,但同學們告訴她不要菠菜與豆腐同食。
【發現問題】菠菜為什么不宜與豆腐同食?
【查閱資料】 a 制作豆腐需要加入石膏(主要成分:CaSO4); b菠菜中含有草酸、草酸鹽等成分 c草酸鈣是一種即不溶于水也不溶于醋酸的白色固體,是誘發人體結石的物質之一。
【提出猜想】菠菜與豆腐同食可能會產生人體不能吸收的沉淀物。
【設計實驗】
實驗步驟 實驗現象 實驗結論
①將菠菜在少量開水中煮沸2――3分鐘,取出1――2毫升濾液于試管中,并滴加少量 溶液。 產生白色沉淀 有草酸鈣生成
②在步驟①的沉淀物中加入過量的醋酸。 沉淀部分溶解,且產生氣泡 被溶解的沉淀一定不是
【發現問題】被溶解的沉淀是什么?產生的氣體又是什么?于是她又設計了如下實驗進一步探究:
實驗步驟 實驗現象 實驗結論
③將步驟②產生的氣體通入 中
產生的氣體是
步驟②被溶解的沉淀是碳酸鈣
【反思與應用】
(1) 家庭中常常將菠菜放在開水中燙過后再烹飪,其目的是:
(2)聯想到人體胃液中含有鹽酸,請提出一個你想探究的關于食用菠菜的新問題
在教學過程中,重視用化學知識來解讀現實生活,使學生學會透過現象看本質。
2、挖掘生活中的教學資源,幫助學生打開由教材到生活的通道
生活中有關化學教學的信息資源很多,化工廠的生產流程、廢物處理方法、圖書中的實例、報紙上的圖片、報道、數據、網絡上的影像資料等等有關人們的衣食住行的化學生活教學資源很多。例如:有關燃燒、燃料、溶液、酸、堿、鹽等的教學資源都需要教師深入生活去挖掘。然后將其充實到教學中來,引導學生在化學學習過程中思考生活,在生活中運用書本上的知識,架起教材與生活之間的“橋梁”,幫助學生打開教材到生活的通道。
例如:在講完第七單元“燃料及其利用”時,我列舉了下面問題:
2003年5月13日,安徽淮北蘆嶺煤礦發生特大瓦斯爆炸事故,造成86人死亡,28人受傷。此前,貴州木沖溝煤礦,山西孟南莊煤礦,遼寧孟家溝煤礦等連續發生瓦斯爆炸事故。
⑴在煤炭的形成過程中會產生瓦斯,瓦斯的主要成分是甲烷。瓦斯爆炸后,坑道內一氧化碳氣體含量達10%以上,引起人體一氧化碳中毒。現場搶救一氧化碳中毒者,應立即采取什么措施?
⑵淮北蘆嶺礦難發生后,該礦某負責人在接受記者采訪時說,瓦斯爆炸前,探測儀器(完好)顯示瓦斯濃度正常、坑道通風正常,沒有發生爆炸的跡象。你認為該負責人的話是否有科學道理,簡要說明理由。
⑶近期國內屢屢發生礦難,你認為主要原因是什么?
通過對問題的分析,既復習了一氧化碳、可燃物等有關的化學知識,又鍛煉了學生綜合運用知識解決問題的能力,且提高了學生分析問題的能力,使學生進一步加強防范意識。
3、從學生已有的生活經驗出發,創設生活化的教學情境。
日常生活中蘊涵了大量的化學知識,教師可以從學生已有的生活經驗出發,引入新課。尋找生活與化學知識的契合點,把化學知識和問題還原到生活原型。
例如:在講常見的堿氫氧化鈣時,我是這樣引入的。
師:我們大多同學都來自于農村,在建房子時,當師傅們往生石灰堆里倒水時,可以觀察到什么現象呢?
生:產生大量的白霧,那堆里的水好像在沸騰一樣。
師:觀察很仔細。這時如果將一個生雞蛋放入里面,過一會兒取出,你把外殼去掉就可以吃了。
生:呀…。生的變成了熟的。為什么?
師:是的。為什么生雞蛋會變熟呢?這里面又發生了什么化學反應呢?原來是生石灰(氧化鈣)與水反應生成了氫氧化鈣(俗名:熟石灰、消石灰)。其化學方程式為CaO+H2O=Ca(OH)2(板書)。生的變成了熟的,說明這一反應是放熱還是吸熱呢?
讓學生在活動場景與矛盾沖突中發現問題。然后發揮他們好奇的天性,對問題進行追根究底,從而達到在不知不覺中引入到相關知識的學習中。
4、引導學生探究生活化的課題,著力培養學生的探究能力
培養學生的科學素養,培養學生的科學探究能力是化學教學的主要任務之一,在化學教學中,比較常見的是學生在課堂上進行一些化學探究性實驗。除此之外,教師還應該鼓勵學生走出課堂,深入社會和生活,借助自己已經掌握的知識技能,收集信息,進行各種社會調查、嘗試著各種簡單的探究實驗。并引導他們對結果進行分析和總結,提出他們自己對解決問題的看法。鼓勵他們將自己的調查報告或研究報告送到相關管理部門,從而參與社會的管理,培養他們社會責任感和使命感。
例如:家庭小實驗:用兩只鍋煮花生,觀察加鹽煮和不加鹽煮,先浸泡后煮和不浸泡煮的實驗現象,回答下列問題:
⑴加鹽煮和不加鹽煮的花生,在外觀上有何差異?在硬度上有何差異?
⑵ 先浸泡后煮和不浸泡煮的花生口感如何?
⑶加鹽煮和不加鹽煮的花生為什么會有區別?
⑷浸泡對花生有何影響?
這一教學的利于學生進一步認識半透膜的作用,幫助學生了解日常生活中與半透膜有關的現象。