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化学实验的四个教学功能 如何发挥化学实验的教学功能

来源:人生哲理 时间:2019-06-01 点击: 推荐访问: 功能 功能设计 功能障碍

  [摘要]化学实验是化学教学的一个重要组成部分,化学实验有其丰富独特的教育教学功能,若能充分发挥各个化学实验的教育教学功能,就能很好的培养学生的学习兴趣、探究能力、创新能力、科学方法以及非智力因素等。
  [关键词]化学教学 化学实验 教育教学 功能
  化学是一门以实验为基础的自然科学。人们对科学规律的发现是通过对自然现象的反复观察、探究和验证逐步完成的。化学实验在提高学生的科学素养、促进学生的全面发展方面有着不可替代的作用。高中化学课程标准在课程的基本理念部分指出:“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体会科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。”新的课程目标的实现离不开化学实验。在平时的教学活动中,我们往往强调了“实验”作为“认知基础”,而忽视了全面体现“化学实验”的各种教育教学功能。那么如何有效地发挥实验所特有的教学功能呢?
  一、 巧用实验,激发学生学习化学的兴趣
  新课程理念下的课堂教学提倡通过化学实验培养学生的科学态度,训练学生的科学思维,激发学生的创造性潜能。化学新课程标准界定了实验所特有的教学功能,通过化学实验探究活动,用典型实验事实认识物质变化的本质和规律,用实验史实了解化学概念及原理。因而,教师要重视实验就应该重视实验的教学功能。通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,感受科学的魅力,激发学习化学的兴趣,培养学生的创新精神和实践能力。为此,教师在设计和安排实验时应考虑:为什么在教材的这个位置,安排这个实验,最终的教学功能是什么?为了达到课标对学生某项实验能力的要求,我们需要安排哪些实验?
  案例一:将“Na与CuSO4溶液反应”演示实验转化为教学情景
  该实验操作简单、现象丰富,能活跃课堂气氛,能训练学生的观察能力和思维能力。但是这个实验所包含的化学反应很复杂,与“Na 与盐反应”没有关联。因而,这个实验不宜安排在“Na的化学性质”的新课教学环节,否则教学功能少而牵强。假如将它安排在高一学生的第一堂化学课“丰富多彩的物质世界”中,用实验创设生动活泼的教学情景,提供学习讨论的素材是适宜的。因为它不仅能激发新生学习化学的兴趣,而且,这些素材紧扣这堂课的研究主题,将化学反应类型、置换反应和复分解反应的转化条件以及氧化还原反应判断等教学内容都包含在其中,有利于学生形成“分类观”,启迪学生的科学思维,活跃师生间的互动。
  二、 增加学生实验的机会,强化科学方法的学习
  新课程突出了化学实验在化学学习中的重要作用,模糊演示实验和学生实验的界限,提倡学生多做实验。在实际的教学中,教师可以根据实验内容、学生情况和学校的实际条件选择最佳的实验方式。
  1.尽可能多的将演示实验转化为有效的学生实验
  演示实验本来是由教师在课堂上做并知道学生观察的实验,在初学时,这种演示实验必须由教师亲手去做,它对于以后学生的实验有着示范作用,到了一个阶段,就可以最大限度将一些演示实验转化为学生在教师指导下完成的演示实验。这样不仅培养了他们的观察能力,思维能力和实际操作能力,也锻炼了他们大胆、心细、勇于表现的良好品质。一些操作简单,现象不明显,可见度低的演示实验,由教师一个人在前面做,就无法集中所有学生的注意力,效果就会很不好。把这些改成边讲边实验,在教师指导下,学生亲自动手去做。这样不仅让学生注意力更集中,观察的更仔细,也有利于学生能力的全面培养,效果就很显著。
  案例二:铵盐与碱的反应
  实验安排:由学生进行实验演示,教师从学生的角度去观察实验。
  实验步骤:在两支试管中各加入少量硫酸铵固体和硝酸铵固体,分别向两支试管中滴加10%的氢氧化钠溶液,加热,并用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口。观察发生的现象。
  案例分析:这个实验看起来很简单,也没操作上的难点,完全可以让学生进行实验演示。如果老师进行演示,学生可能是被动的接受老师的一系列规范操作和最后的实验现象:湿润的红色石蕊试纸变蓝。如果让学生来演示,下面的学生的思维会活跃的多,他们一边在跟着演示同学的操作思路回忆粉末状固体的取用方法、胶头滴管的使用方法、如何给试管里的液体加热等,同时他们会结合自己头脑中的“标准”来判断台上同学的操作,从而更正自己的一些不规范操作。记得在其中一个班级进行该实验时,由于学生没有事先预料到氨气的刺激性气味,操作过程中没有与试管口保持足够的距离,当放出大量氨气时,该同学在表情上做出强烈的反应,虽然后面同学没闻到刺激性气味,但从该同学表情上也能体味到氨气的刺激性气味。下次他们自己实验的时候就会格外小心,比老师语言上强调效果要好的多。
  2.多设计综合性和微型化的实验
  化学新课程倡导“学生亲自动手完成实验”,如何在有限的课堂教学时间内设计和安排实验,同时考虑绿色化学,这是值得深思的。我们可以将相关联的实验综合起来,减少重复,提高效率。例如,气体的性质实验可以与气体的制取、净化、干燥、尾气吸收、处理等实验结合。在确保可观察的前提下,我们应该尽量将实验仪器微型化,减少学生实验带来的环境污染和大量药品的浪费。例如,用滴管代替分液漏斗,用点滴板代替试管,用试管代替烧瓶,用小试管代替大试管,用针筒代替滴管等。真正努力做到绿色化学。
  案例三:SO2与硫酸型酸雨教学实验的设计
  实验用品:集气瓶、注射器、玻璃燃烧匙、硫磺、锌粒、镁片、大理石、PH试纸、树叶、花瓣、苹果皮(表层无蜡质、深色)、石灰水(饱和)、氨水(1:10) 、3%H2O2、BaCl2稀溶液、稀盐酸。
  实验装置(见附图):
  实验步骤和现象:
  ﹡制作硫包:用纸包裹硫(约2/3火柴头大小),并压扁。
  ﹡﹡注射器针头上套一个多孔物,以模拟给花洒水。   该实验装置简单,操作简便,现象明显,试剂和材料用量少,对环境无污染,综合性强,集二氧化硫、硫酸型酸雨系列实验于一体,证实了二氧化硫的性质以及硫酸型酸雨的成因、危害和防治,是一个完全符合新课程理念的绿色化学实验。
  三、挖掘探究性实验,培养学生的创新能力
  新一轮国家基础教育课程改革的一个重要目标,就是要改变我国当前科学教育中普遍存在的学生被动接受、大量重复练习的学习方式,倡导学生主动参与、体验的探究性学习。探究性的学习方式在学生获得科学知识、掌握科学方法、体验科学过程、培养科学态度和思维习惯等方面具有其他学习方式(如授受式,指教师讲授、学生听讲)不可替代的作用。过去教材中的实验大多数为验证性实验,验证性实验强调演示和证明,注重实验的结果(事实、概念或理论),而不是实验的过程。验证性实验有利于培养学生的实验操作、数据处理和计算技能,但在验证性实验中,学生往往“照方抓药”,处于被动的接受地位。化学新课标中的科学探究,是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”
  化学探究实验是指探索研究对象的未知性质,了解它具有怎样的组成,有哪些属性和变化特征,以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的,利用已知的、外加的因素去设计实验,进行探究实验,研究实验对象,看它会发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为以下五个步骤:提出问题→实验事实→假说及其验证→归纳结论→实际应用。探究性实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论,能够激发学生的创新欲望和兴趣,能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中,主动实验,认真操作,仔细观察,积极思维,充分发挥学生的潜能,培养学生创新精神,发展学生创新能力。
  案例四、探究实验室里不同价态硫元素间的转化
  【探究过程】
  设计方案:根据氧化还原反应原理,以小组为单位经过讨论,尽可能多的设计出各转化方案。
  学生设计的可能方案预测:
  ① 的转化
  方案1 向酸性KMnO4溶液中滴加Na2SO3溶液。
  方案2 向氯水中滴加Na2SO3溶液。
  ② 的转化
  方案1向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液。
  方案2向盛有铜片的试管中加入Na2SO3溶液。
  ③ 的转化
  方案1 向盛有铜片的试管中加入浓硫酸。
  方案2 向浓硫酸中加入Na2S溶液。
  等等。
  确定方案:讨论各方案的可行性,确定实验方案。
  同学们以上各方案是利用氧化还原反应原理来讨论和设计的,就像酸碱中和反应一样,有水生成,你能不能判断是否发生了反应?那么要想真正判断转化发生了,就要有什么呢?当然了,还要注意原理和操作上的可行性。(引导学生确定可行性的方案)下面就共同讨论并确定各转化的具体实验方案。
  ① 的转化
  方案1: 向酸性KMnO4溶液中滴加Na2SO3溶液, 通过颜色变化来确定是否发生转化,操作简单,现象明显。(知识支持:KMnO4一般被还原为接近无色的Mn2+)方案2:向氯水中滴加Na2SO3溶液,通过向溶液中滴加酸化的BaCl2溶液来判断是否转化。(知识支持:BaSO3难溶于水,但可以溶于强酸)
  ② 转化
  方案1:向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液后。首先确定方案可行性,再指出需向混合溶液中滴加几滴盐酸使得反应进行。方案2,向盛有铜片的试管中加入Na2SO3溶液,指出反应难以进行。
  ③ 转化
  首先确定两个方案的可行性。但从实验条件和实验针对性等方面考虑,选择铜与浓硫酸反应作为转化③的实施方案。实验方案为:向盛有铜片的试管中加入少量的浓硫酸,加热。(知识支持:二氧化硫具有使品红溶液褪色,加热后又恢复红色的特性)由于二氧化硫对空气有污染,多余气体怎么办呢?(用NaOH溶液来吸收)。
  实施方案:各小组按实验设计实施实验,观察并记录实验现象,写出可写出的化学方程式,同时归纳整理得出实验结论。教师要提醒学生注意操作事项并指导实验,规范学生操作,指导学生填表,随时为学生解答问题。
  注意事项:
  1.分工协作:实验员、观察员、记录员
  2.注意节约药品:液体试剂要取少量,先加的试剂为1滴管,后加的试剂逐滴滴入,有现象产生即可;方案2中Na2SO3溶液和Na2S溶液各1滴管,最后逐滴滴加盐酸,有现象出现即可,防止盐酸过量产生污染性气体。
  3.操作的规范性、正确性和安全问题
  4.现象的判断要准确
  (实验完毕后)
  【提问】下面是最激动人心的时刻——成果展示!哪一组先表述一下本组的实验现象和结论?(举手回答)
  【探究之收获】
  问题一:通过实验,有没有验证你的预测?
  问题二:在实验过程中,你遇到了哪些问题?是如何解决的?
  问题三:通过本次实验探究,你认为能否实现其他含有不同价态硫元素间的相互转化吗?
  (归纳二氧化硫与浓硫酸的化学性质)
  【概括整合】
  【教后反思】我国进行的基础教育改革中,要求教育要面向全体学生。传统的化学教学往往注重教师的主导作用,忽略了学生的主体作用。实施探究式教学,可以把“两个作用”有机地结合起来,在教师的引导下,全体学生立足知识需要,亲身体验,积极思考,实现积极的个性发展。
  实验探究模式开展的阻力是探究主题的难度与探究时的过于开放,使研究性教学过程难以控制,学生失误较多,延时耗时。所以,不必追求高难的探究主题,我们认为,探究的目的是使学生从中获得科学方法上的认识提高和训练,应充分考虑学生的情况,选择探究主题。并注意此种教学模式与其它教学方法的合理配合。
  在实验探究中,教师的作用主要体现为确立教学目标,创设教育情境,引导学生对探究活动的兴趣,对学生的自主活动给予必要的支持和帮助,以伙伴身份参与学生的调查、发表、分享、交流等一系列活动。这使习惯于传统角色的教师面临挑战,教师需要适应实验探究模式对他们提出的要求。
  (1)转变教学观念。教师要走下讲台到学生中去,重新调整自己的角色和与学生的关系,尊重学生的想法,与学生平等合作,为学生创造宽松、自由的活动空间,引导他们对化学问题产生兴趣,井围绕这些问题去观察、思考,这是取得良好学习效果的保证。
  (2)在实验探究中,教师面对的不仅仅是依靠本门学科就能解答的问题,对教师在知识方面的要求是多学科的。这需要教师不断丰富、提高自己,更新自己的知识结构。
  3.探究性实验固然强调学生亲手做实验,但是学生亲手做实验却不一定就是探究性实验。我们认为进行探究性实验教学,就要引导学生进入实验探究性活动的情景中(如多媒体实验课型或演示实验)去了解、体验探究活动过程,成为探究创造性活动主体的学习者,以培养自己的探究精神和创造方法;或是投身探究创造性活动,尽可能参与、体验其实践过程,成为探究创造性活动主体本身,以增长探究创造才能。因此教学中的探究性实验应该是一种注重科学过程、重点培养学生的探究创新能力和科学态度、强调学生亲手做实验而不唯求学生亲手做实验的一种实验。
  总之,化学实验在教学中作用非常重要,重视化学实验,充分认识和发挥化学实验的教学功能,对于培养学生科学的实验素养,树立科学的人生观,全面提高教学质量,具有重要的意义。
  [参考文献]
  [1]徐玲玲,关注实验的有效性,提升实验的教学功能,中学化学教学参考。
  [2]中华人民共和国教育部制订,普通高中化学课程标准,人民教育出版社,2003:10-30.
  [3]人民教育出版社,普通高中课程标准实验教科书,2004。
  [4]贾玉江,利子慧,林晶,SO2与硫酸型酸雨教学实验的设计与探究,中学化学教学参考,2007.
  (作者单位:河南省商丘市第一高级中学)

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