淺析二期課改下的化學實驗教學

摘要   隨著二期課改的全面推開,新教材在教學內(nèi)容和編排體系上顛覆性地提高了實驗在化學教學中的地位，順應了實驗在化學學科中的核心地位。本文從巧設開放性問題、增設探究性實驗等幾個方面探討如何引導學生主動參與實驗設計，激發(fā)學生的探索精神,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,從而提高化學實驗教學效果。
 關鍵詞  二期課改  化學實驗教學  探究性實驗  實驗設計   改進實驗
 
 隨著“二期課改”的全面推開,二期課改的理念也在不斷地貫徹在日常的教學活動中:只傳授化學知識和技術的化學教育是片面的，全面的化學教學要求既傳授化學知識和技術，更要訓練科學方法和思維，還要培養(yǎng)科學精神和品德。
 在化學教學中,化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式。化學實驗以其豐富的內(nèi)涵在化學教學培養(yǎng)學生的素質(zhì)中發(fā)揮獨特的功能。在中學化學教學中充分發(fā)揮化學實驗教學的作用，不但能鞏固學生的化學知識和實驗技能，而且培養(yǎng)學生觀察問題和解決問題的能力，激發(fā)學生的探索和創(chuàng)新精神。
 二期課改的新教材在教學內(nèi)容和編排體系上顛覆性地提高了實驗在化學教學中的地位，順應了實驗在化學學科中的核心地位。新教材高一化學第1章《從葡萄干面包模型到原子結(jié)構(gòu)的行星模型》中，就明確提出了由化學實驗而得出化學理論的思想方法以及根據(jù)實驗的結(jié)果提出模型的思想。高二化學第10章《學習幾種定量測定方法》，高二化學第13章《檢驗一些無機化合物》，用兩章的篇幅來安排實驗的內(nèi)容，新中國成立以來人民教育出版社的各版本和各省市教育出版社的各版本上沒見先例；與上海原教材，一期課改的兩個版本教材比對，也屬首創(chuàng)。
 新教材中定量實驗內(nèi)容產(chǎn)生重大變化。定量實驗作為實證思想的重要內(nèi)容走進課堂。不準確的中和熱測定被刪除，準確地測定一摩爾氣體體積成為對每個學生的要求。并且使用了化學工作者特別研制的專用組合測量儀器。對實驗的誤差可以進行精確的矯正與分析。第13章《檢驗一些無機化合物——混合物檢驗的實驗設計》中明確把實驗設計的準備、要求、方案設計寫入教材。
 新教材對化學實驗給予了足夠的重視，增加了許多學生實驗及教師課堂演示實驗, 但是,仍有不少化學實驗在教學過程中很容易成為驗證性實驗,使學生在化學實驗過程中形成了一成不變的思維定勢，做實驗目的變成了化學原理的簡單驗證，或者是書本上實驗的簡單、枯燥的再現(xiàn),致使學生缺乏做實驗的積極性，不會主動思考問題，不能將實驗過程與所學的知識理論有機聯(lián)系起來. 因此，為了培養(yǎng)學生思考與探究的主動性，提高學生對事物的應變能力，更好地實現(xiàn)二期課改目標，在實驗教學中,我們要做到以下幾點,不斷深化實驗改革，“授人以魚，不如授人以漁”,讓學生參與實驗的設計和改進，從而增強學生的實驗興趣，培養(yǎng)學生靈活的觀察能力、思維能力和創(chuàng)新能力，提高他們的思考、探究能力。
 一、積極引導，培養(yǎng)學生的觀察能力
 化學作為一門實驗性很強的學科，化學實驗是化學教學的基礎，它的直觀性、形象性為學生提供了豐富的感官信息，通過實驗演示，并讓學生親自動手、仔細觀察、認真分析實驗現(xiàn)象和積極總結(jié)實驗成果，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新求異能力具有獨到的效果和作用。而實驗觀察能力的培養(yǎng)則是化學實驗教學中首要的任務。觀察能力的強弱不僅直接影響學生的學習成績和學習興趣，而且是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎和前提。
 在化學教學實驗中，教師要善于培養(yǎng)學生的觀察力，注意引導學生觀察實驗現(xiàn)象，避免學生在實驗過程中僅僅停留在“有趣”的層面上，要及時提醒學生觀察那些不明顯或稍縱即逝但卻反映變化本質(zhì)的實驗現(xiàn)象，以培養(yǎng)學生敏銳的觀察能力。
 例如：鎂在空氣中的燃燒實驗結(jié)束后，學生往往只能觀察到“耀眼的白光”這一明顯、“有趣”但卻是次要的現(xiàn)象，而對于“大量白煙”、“生成不同于鎂的白色固體”這些重要的現(xiàn)象卻毫無知覺。
 許多化學實驗現(xiàn)象很復雜，如果只是籠統(tǒng)的要學生看實驗，而不引導學生有方向、有目的性地觀察，學生往往會忽略對那些相對較為隱秘但又十分重要現(xiàn)象的觀察，而將次要的、非本質(zhì)的現(xiàn)象當成主要的、本質(zhì)的現(xiàn)象。
 例如，在講氫氣性質(zhì)時，課本中講到“氫氣在空氣中燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰”。在做實驗時要提醒學生注意氫氣在空氣中燃燒發(fā)出的是黃色火焰，讓學生思考為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢?
 在實驗教學中，教師對一個將要進行的實驗，應當引導學生用已有的知識去分析可能會出現(xiàn)的現(xiàn)象，并從中設法抓住最主要的觀察內(nèi)容，應使學生明確“觀察什么”，“注意什么”。要注意引導學生全面、仔細地觀察實驗，及時糾正學生的片面性，特別是對學生進行實驗觀察方法的指導等。學生掌握了正確的觀察方法，就會充分調(diào)動各種感覺器官，對實驗進行全面細致的觀察，從而養(yǎng)成良好的觀察習慣并進而提高觀察能力。
 如“氣體制備實驗”的觀察重點是“裝置”、“試劑”及“操作”，而“元素性質(zhì)實驗”的觀察重點是“條件”和“現(xiàn)象”等等。應當讓學生熟悉這些化學實驗基本觀察范圍，并在此范圍內(nèi)選擇重點觀察現(xiàn)象。如：做鎂條燃燒的實驗，燃燒時發(fā)出耀眼的強光學生觀察到了，同時也要引導學生觀察有光澤的金屬變成白色固態(tài)物質(zhì)。又如：做原電池原理的實驗，鋅片和銅片用導線連接后，插入稀硫酸中，引導學生不僅觀察鋅片上有氣泡而且注意銅片上也有不少氣泡冒出，達到這個實驗的目的。
 二、巧設開放性問題，培養(yǎng)學生的發(fā)散型思維
 “照方抓藥”型的實驗雖然能夠提高學生的操作技能，但不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，會導致學生形成一種思維定勢，從而限制了學生的思路，阻礙對新問題的解決。在實驗化學實驗教學中，無論是課堂演示實驗還是課后學生的自主探究實驗，老師可以通過精心設計一些“開放性”的實驗，促使學生去積極思考，培養(yǎng)學生的探索興趣，使學生認識到同一實驗可以有不同的實驗方法，注意引導學生養(yǎng)成發(fā)散型思維的習慣，從而提高對事物的應變能力。
 案例：“你能用多少種方法鑒別氯化氫氣體和空氣？”
 在學習氯化氫的性質(zhì)時，教材上直接講解氯化氫的性質(zhì)，我想何不把它改為“你能用多少種方法鑒別氯化氫氣體和空氣？”。結(jié)果在課堂上學生議論紛紛，氣氛非常活躍，學生給出的答案也很多，例如：用鼻子聞一聞，用藍色石蕊試紙，用pH試紙，用水做噴泉實驗，用氨氣鑒別，用硝酸銀，用氫氧化鈉，用綠色植物，用金屬鐵，用大理石等，先后研究出10種不同的辦法，其中有些方案，理論上可行，但實際操作可能存在問題。于是，課堂上就選做了幾個方案，例如，用鼻子聞，用藍色石蕊試紙，用pH試紙等，還有噴泉實驗等，當看到氯化氫氣體形成美麗的噴泉時，學生激動萬分。引導學生進一步思考，為什么會形成噴泉，還有什么氣體可以形成噴泉，使學生通過積極的思考，自己得出結(jié)論，獲得極大的成就感，也極大地開闊了學生的學習思路。
 再如，在課堂上制備Fe(OH)2時 ,因為Fe(OH)2極易被氧化，所以看不到Fe(OH)2的白色沉淀，得到的往往是墨綠色的沉淀，隨后又會轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色的沉淀。根據(jù)這種情況，可以引導學生進一步探究，怎樣才能得到白色的Fe(OH)2沉淀？通過學生的思考與探究，只要使反應隔絕氧氣，避免被氧化，就能看到白色的Fe(OH)2，學生想出很多種方法來隔絕氧氣，避免氧化Fe(OH)2，例如：使用蒸餾水配置溶液，在溶液的上方用液體石蠟覆蓋隔絕空氣，用長膠頭滴管把FeSO4注入到NaOH溶液內(nèi)部等，取得很好的效果。
 在此實驗中，很好地體現(xiàn)了學生是學習的主體，使學生學會觀察、學會思考、學會探究，使學生掌握實驗的科學方法。
 又如，如何證明某黑色粉末是氧化銅和木炭粉的混合物，可以讓學生設計各種不同的實驗方案，讓其分析推理得出合理的結(jié)論。在探索實驗的操作過程中，學生思維的流暢性、變通性、靈活性、能動性、獨特性、多維性能得到充分發(fā)展。因此對培養(yǎng)其創(chuàng)新思維，提高其創(chuàng)新能力有著積極的作用。
增設和改進實驗,激發(fā)學生的探索興趣
 由于驗證性實驗的現(xiàn)象和結(jié)果都是學生已知的，學生做實驗只是被動地驗證、機械地重復，缺乏主動性、能動性，因此，過多的驗證性實驗不僅不能激發(fā)學生的學習興趣反而會挫傷其學習積極性，也不利于學生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。相對于驗證性實驗，探究性實驗的現(xiàn)象和結(jié)果則是未知的，學生必須通過仔細觀察、認真分析，經(jīng)過多次實驗才可能得出正確結(jié)論。因此，教師在實驗教學過程中，可以和學生一起發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，讓學生參與到課堂實驗的設計中來，不斷改進和設計實驗，加強實驗的設計性和探究性，使學生在實驗過程中變被動為主動，這樣不僅可以培養(yǎng)學生的批判精神和創(chuàng)新能力，而且能有效激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)造性，體會到創(chuàng)造的樂趣，使學生在實驗技能、知識應用、分析問題和解決問題等方面的能力得到全面訓練。
 例如，在“鈉的化合物”教學中，教材中只有過氧化鈉與二氧化碳反應的知識點，而沒有相關的實驗，為了使學生獲得高級知識，激發(fā)他們的探究意識，打破思維定勢，可以和學生共同設計實驗，經(jīng)過多次探索和實踐，特設計如下實驗裝置：
 實驗步驟及現(xiàn)象：①用疏松的棉花將約0. 2g Na2 O2粉末包住，放在石棉網(wǎng)上;②把玻璃管的一端直接與棉花團接觸，用口對著長玻璃管另一端慢慢地吹氣，片刻可觀察到棉花團劇烈燃燒，最后留在石棉網(wǎng)上為白色粉末(進一步實驗檢驗為碳酸鹽)。
    實驗原理：人呼出的氣體中含較高濃度的二氧化碳，該氣體通過長玻璃管與棉花中的Na202接觸時，便迅速反應產(chǎn)生高純度的02。依靠反應放出的熱量使疏松的棉花溫度升高，當達到棉花的著火點時，在氧氣的助燃下，棉花劇烈燃燒。
    實驗結(jié)論：2Na2 02 + 2CO2 → 2Na2 C03 + 02
    在實驗的設計與操作時，學生會積極動腦，想出各種各樣的方法，極大地激發(fā)了他們學習的興趣，并提高了他們設計實驗、探究實驗的能力。
 又如，在講原電池的正負極時，學生根據(jù)銅鋅與NaOH形成原電池的實驗很容易總結(jié)出活潑的金屬做負極，不活潑的金屬做正極，這時老師可以出示鎂鋁與NaOH形成的原電池，電表的指針卻顯示鋁做負極，而鎂是正極，這個問題引起學生極大的興趣，并通過討論與探究得出結(jié)論：鎂的表面不斷生成的Mg(OH)2并沒有形成沉淀，而是緊密覆蓋于鎂條的表面形成膜層，使鎂條表面很快發(fā)生了鈍化。鋁極轉(zhuǎn)變?yōu)樨摌O，表面鈍化的鎂條為正極，電子從鋁片流向鎂條。
  通過增設和改進實驗，可以極大地調(diào)動學生的積極性，使他們成為學習的主體，學生親自完成的實驗的設計與改進，是學生獲取知識、形成技能、發(fā)展智能和個性品質(zhì)的最佳途徑。從中學化學教學實際來看，具有調(diào)動學生學習積極性、鞏固和運用雙基、發(fā)展智力和培養(yǎng)能力、培養(yǎng)學生優(yōu)良個性品質(zhì)等功能。
優(yōu)化實驗內(nèi)容，實現(xiàn)課程習的綜合化、生活化、社會化
 當今，現(xiàn)代化學正在幫助人類更好地解決能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療、交通等方面的重大問題。作為化學教學重要部分的化學實驗是化學理論應用于實踐的橋梁，其功能不僅在于幫助人們把握化學的理論知識，還在于通過它能將知識反作用于科學探究和社會實踐中，從而將對知識技能的培養(yǎng)與創(chuàng)新精神和社會責任感的培養(yǎng)有機結(jié)合起來，使化學實驗教學在全面提高學生素質(zhì)教育中發(fā)揮更大的作用。化學教學要挖掘教學內(nèi)容與材料、能源、環(huán)保、生命、農(nóng)業(yè)等科學的聯(lián)系，
 近年來，“課程綜合化、生活化、社會化”已成為國際課程改革的一種趨勢。隨著課程改革，化學實驗的改革也正朝著生活化的方向發(fā)展，教師通過恰當?shù)芈?lián)系生產(chǎn)生活實際，讓學生解決一些生活中的實際問題，這樣既能做到理論聯(lián)系實際，使學生感到生活中處處有化學，又能鞏固課本知識，提高學習興趣，培養(yǎng)動手能力，達到提高教學效果的目的。例如，通過讓學生設計實驗方案除去熱水瓶中的水垢，除去饅頭中的澀味等實際生活中的實驗，激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學生學習化學的積極性，促使學生養(yǎng)成利用化學知識和已掌握的實驗技能探索身邊的化學奧妙的主動性。再如，讓學生尋找消除“白色污染”的方法，調(diào)查農(nóng)業(yè)生產(chǎn)濫施農(nóng)藥、化肥產(chǎn)生的不良后果，將探索性實驗與生產(chǎn)生活實際問題緊密結(jié)合，使學生學到的知識用到實踐中去，讓學生感到化學知識在生活中重要性，培養(yǎng)學生的探索精神，鍛煉了學生的創(chuàng)造思維能力，展示學生的創(chuàng)新才華，達到素質(zhì)教育的目的。
 在《社會中的化學》一書中，牛奶的分析、維生素C的分析、食物中含鐵量的測定等的實驗與實際生活息息相關，很容易引起學生的興趣。如果在教學中能重視教學內(nèi)容與材料、能源、環(huán)保、生命、農(nóng)業(yè)等科學的聯(lián)系，就會促使學生生活中處處有化學，讓學生形成一種理念：在科學技術和物質(zhì)生產(chǎn)高度發(fā)展的今天，必須掌握一定的化學知識，從而激發(fā)他們熱愛化學的情感和努力學習的動機.
 例如，在學習乙醇時，可以先讓學生聯(lián)系實際生活中哪里用到酒精，學生會根據(jù)自己的生活經(jīng)驗回答出很多答案，例如：白酒、固體酒精、燒菜時用的料酒，警察用酒精分析器測酒后駕車，乙醇汽油等等，結(jié)合生活中的例子，引導學生查閱資料如何制作固體酒精、酒精測定儀的工作原理是什么，學生非常感興趣。于是，我又增加了一節(jié)實驗課，制作固體酒精和重現(xiàn)酒精測定儀的工作原理。由學生根據(jù)自己查的資料，設計實驗，操作實驗，取得了很好的效果，不僅調(diào)動了學生的積極性，同時也培養(yǎng)了學生查閱資料、整理資料、設計實驗、動手的能力。
 在學習高分子化合物時，也可以通過讓學生區(qū)分他們身上的衣服布料是屬于合成纖維，還是羊毛纖維或棉纖維？學生從各種不同的角度來思考，找到好幾種方法來區(qū)分，并讓學生回去查資料來研究這些高分子化合物的組成及性質(zhì)等。
 五、善于學習，加強交流，調(diào)動學生學習的積極性
 為適應教學改革的需要，教師要針對教材內(nèi)容以及自己的知識結(jié)構(gòu)，有目的、有計劃地進行學習，密切關注學科的新成就，認真研究實踐中的新課題，更新知識、充實自己，將實驗內(nèi)容與社會進步、科技發(fā)展有機結(jié)合起來，將教學工作與教師的科研工作有機結(jié)合起來，使教學內(nèi)容更符合實際需要。
 另外，筆者認為在今后的教研活動中，還可以通過多組織一些實驗改進比賽，加強交流與學習，調(diào)動老師和學生改進實驗的積極性。同時，教師還要多參加觀摩課，及時了解到許多實驗的改良，學習和借鑒先進的實驗教學經(jīng)驗，從而可以更好的應用于教學中。

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