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        如何有效開展化學(xué)實驗教學(xué)

        2014-09-23 23:29:37陳美釵
        化學(xué)教與學(xué) 2014年8期

        摘要:基于“中和反應(yīng)”實驗教學(xué)技能比賽的評審,對參賽選手暴露的相關(guān)問題及剖析,闡述加強規(guī)范化學(xué)實驗操作、加強對化學(xué)實驗教學(xué)功能的認(rèn)識、加強對教材欄目設(shè)計意圖的理解、加強對實驗教學(xué)演譯的研究四個方面,談如何有效開展化學(xué)實驗教學(xué)。

        關(guān)鍵詞:中和反應(yīng);有效實驗教學(xué);實驗教學(xué)演譯

        文章編號:1008-0546(2014)08-0094-03中圖分類號:G633.8文獻標(biāo)識碼:B

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.08.034

        化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),化學(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中占有重要地位。戴安邦院士認(rèn)為:所謂“講演”,就是要有“講”有“演”。一個化學(xué)教師,光用嘴講和手寫是不行的。實驗?zāi)耸菍W(xué)習(xí)化學(xué)最有效的一種方法,是讓學(xué)生建立基本概念的重要途徑。然而,在具體的化學(xué)課堂中,仔細(xì)分析其中部分教師實驗教學(xué)存在的問題,筆者認(rèn)為化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀。下面結(jié)合筆者參加一次龍巖市“中和反應(yīng)”實驗教學(xué)技能比賽的評審,就參賽選手暴露的相關(guān)問題,談?wù)勅绾斡行ч_展化學(xué)實驗教學(xué)。

        一、技能比賽實驗課題

        探究酸和堿發(fā)生的中和反應(yīng)(滬教版九年級《化學(xué)》,下冊)教材“活動與探究”欄目設(shè)置如下三個實驗:

        [實驗1]在盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中滴加2~3滴酚酞試液,插入一支溫度計,測量溶液的溫度。用膠頭滴管吸取稀鹽酸逐滴加入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中。邊滴邊用玻璃棒攪拌,當(dāng)燒杯中溶液剛好變成無色時,停止加入鹽酸。在實驗過程中,溶液的堿性發(fā)生什么變化?溶液的溫度有什么變化?

        [實驗2]取實驗1所得的少量溶液于一支試管中,另取一根膠頭滴管,向試管中加入一滴氫氧化鈉溶液,溶液的顏色又發(fā)生什么變化?這說明什么?

        [實驗3]取實驗1所得的少量溶液于蒸發(fā)皿中,加熱蒸干,觀察到什么現(xiàn)象?這說明了什么?

        本次技能比賽的考評內(nèi)容涉及三個方面:教學(xué)設(shè)計、片段教學(xué)及演示技能(其中,演示技能融入片段教學(xué)中進行考核)。

        關(guān)于本實驗內(nèi)容的考評,有教學(xué)內(nèi)容和實驗技能兩個方面。

        二、技能比賽中選手暴露的相關(guān)問題與剖析

        1. 實驗功能的理解與演示方面

        (1)實驗與觀察、結(jié)論相脫節(jié)?;瘜W(xué)實驗與觀察到的現(xiàn)象及結(jié)論之間有某種必然聯(lián)系,通過科學(xué)的操作積極引導(dǎo)得出正確的結(jié)論是實驗教學(xué)的重要作用之一。然而,相當(dāng)部分參賽選手只關(guān)注實驗操作要求,或在演示操作過程中過多地講解儀器的選擇與使用、操作的注意事項,或者單純描述實驗現(xiàn)象,不能將化學(xué)實驗與教學(xué)內(nèi)容形成融合。

        (2)大多數(shù)參賽選手對“活動與探究”欄目中三個實驗的設(shè)置意圖不明確。體現(xiàn)在沒有領(lǐng)會三個實驗的邏輯線索,特別的對于為何開展實驗2和實驗3的意圖多數(shù)不明確,或出現(xiàn)認(rèn)識偏差,因此不能有效地幫助學(xué)生依據(jù)化學(xué)實驗,通過分析、推理、概括建立中和反應(yīng)概念。

        (3)部分選手在教學(xué)素材選擇方面,超出了學(xué)生的接受實際。如通過溶液pH的變化與滴加稀鹽酸的曲線圖,分析鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的酸堿性變化。

        (4)部分選手在演示實驗之前,沒有引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)教學(xué)目的,引導(dǎo)學(xué)生明確觀察的關(guān)鍵點。

        2. 實驗操作技能方面

        (1)不規(guī)范實驗操作

        滴管使用后平放于桌上,或拿滴管的姿勢錯誤;利用蒸發(fā)皿加熱時墊上石棉網(wǎng)并進行預(yù)熱;玻璃棒攪拌時持續(xù)碰到燒杯壁; 將溫度計碰到燒杯壁進行讀數(shù);在振蕩試管或燒杯中的溶液時使用的是手臂,而不是手腕,動作僵硬等。

        (2)實驗技巧方面

        絕大部分的選手在“用膠頭滴管吸取鹽酸,逐滴加入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中,邊滴邊用玻棒攪拌”,為獲得“燒杯中的溶液恰好變成無色”這一現(xiàn)象,在滴加鹽酸的過程中“小心翼翼”。而此次比賽所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液的摩爾濃度都是1mol/L。如此 “小心翼翼”的滴加,耗時過多。(甚至出現(xiàn)了懷疑)如果能夠養(yǎng)成觀察溶液標(biāo)簽濃度的意識,同時對教材中“逐滴加入”進行靈活處理,因并不要求定量滴定,只要獲得粗略的現(xiàn)象即可,因此,可以先快滴,甚至傾倒也行,溶液顏色變淡至接近“終點”時,改為膠頭滴管滴加。

        有些選手為測量實驗過程中的溫度變化,一手抓溫度計、一手抓玻璃棒,又要滴加鹽酸,當(dāng)時真想還有第三只手或手忙腳亂的。而有的選手則機智地將溫度計懸掛在鐵架臺上,從而能夠方便地持續(xù)完成相關(guān)實驗操作。

        觀看比賽暴露的這些現(xiàn)象,給了我很大的觸動:據(jù)于初三化學(xué)教師的教學(xué)現(xiàn)狀——年年重復(fù)昨天的故事,實驗技巧的研究意識淡化。然而,許多化學(xué)實驗要獲得順利開展,需要一定的實驗技巧。

        三、有效開展化學(xué)實驗教學(xué)策略

        1. 加強規(guī)范化學(xué)實驗操作

        規(guī)范的化學(xué)實驗操作是獲得實驗成功和安全進行實驗的重要保證。同時,在實驗教學(xué)中,通過教師的規(guī)范操作,使化學(xué)實驗?zāi)軌驗閷W(xué)生由感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識提供鋪墊、支架。對學(xué)生的實驗技能、習(xí)慣作風(fēng)的培養(yǎng)、創(chuàng)造能力的提高,以及周密思考、認(rèn)真實踐、勤于探索等良好的個性特征的形成都將產(chǎn)生重大影響。

        2. 加強化學(xué)實驗教學(xué)功能的認(rèn)識

        (1)化學(xué)教師應(yīng)形成較強的化學(xué)實驗意識,認(rèn)識化學(xué)實驗是激發(fā)學(xué)生興趣、獲知感性認(rèn)識的源泉、幫助學(xué)生形成化學(xué)概念、理解化學(xué)基礎(chǔ)理論、掌握化學(xué)基本思想、基本方法,幫助學(xué)生發(fā)展思維能力和創(chuàng)新能力等的重要手段。

        (2)將化學(xué)實驗與化學(xué)概念、原理的建立相聯(lián)系的實例分析

        宏觀-微觀-符號三重表征是化學(xué)學(xué)科的思想方法。通過化學(xué)實驗手段可獲得豐富的、生動的宏觀事實的認(rèn)識,還應(yīng)進一步引導(dǎo)從原子分子的角度進行實例分析,并將研究結(jié)果通過化學(xué)用語表達出來。

        案例1:置換反應(yīng)概念的建立

        通過實驗探究獲得鋁、鐵與稀鹽酸 、稀硫酸反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生,鋁鐵溶解、溶液變色等為置換反應(yīng)的概念獲得了感性認(rèn)識;從分子原子的角度分析生成物化學(xué)式,即鋁溶解形成鋁離子與溶液中的氯離子形成氯化鋁,由于鋁+3價、氯-1價,因此一個鋁離子與三個氯離子形成AlCl3,氫的化合價為+1價,鋁的化合價為+3價,一個鋁能夠置換出三個氫原子。同理,鐵溶解成亞鐵離子,與硫酸根離子形成FeSO4;再引導(dǎo)學(xué)生從生成物物質(zhì)類別、怎么置換等角度關(guān)注置換反應(yīng)概念的形成過程,幫助學(xué)生形成按化合價置換的意識[2],同時完成相關(guān)化學(xué)方程式的書寫。

        3. 加強對教材欄目設(shè)計意圖的理解

        深刻理解、準(zhǔn)確領(lǐng)會教材中設(shè)置這些實驗的作用,能夠較準(zhǔn)確的把握“教什么”“怎么教”?有效發(fā)揮教材中[觀察與思考][活動與探究]欄目的功能。

        案例2:中和反應(yīng)探究(滬教版下冊P48“活動與探究”)

        “活動與探究”通過三項實驗的開展,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷以下認(rèn)識過程,從而逐步獲得對中和反應(yīng)的全面認(rèn)識:酸與堿溶液混合有熱現(xiàn)象、堿的特性消失,說明混合能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)結(jié)果酸和堿的特性都消失了;酸和堿都參加了反應(yīng),反應(yīng)后溶液中有新物質(zhì)(鹽)出現(xiàn)。從中和反應(yīng)概念的形成看,教學(xué)要注意幫助學(xué)生從以下三個方面全面認(rèn)識中和反應(yīng):從宏觀上看,反應(yīng)物和生成物是什么?從微觀上看,反應(yīng)實質(zhì)是什么?從反應(yīng)的形式上看發(fā)生了怎樣的變化?

        4. 加強化學(xué)實驗教學(xué)演繹的研究

        教材欄目功能的實現(xiàn),依賴于科學(xué)施教。

        (1)師生必須明確實驗的目的和任務(wù)

        要認(rèn)真分析通過實驗會給學(xué)生形成哪些知識,為了獲得這些知識應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察哪些現(xiàn)象,通過這個實驗要給學(xué)生示范哪些基本操作、培養(yǎng)哪些方面的能力。即要從知識、現(xiàn)象、操作、能力四個方面去全面分析每一個實驗的教學(xué)目的。例如: “中和反應(yīng)”的演示實驗,可以從四方面進行分析:

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        ①知識:中和反應(yīng)是酸和堿生成鹽和水、中和反應(yīng)放出熱量效應(yīng)、中和反應(yīng)的結(jié)果酸和堿的特性消失、中和反應(yīng)的物質(zhì)變化形式是復(fù)分解反應(yīng)。

        ②現(xiàn)象:氫氧化鈉溶液滴加酚酞試液,溶液變紅,往變紅的溶液中滴加鹽酸,溶液逐漸由紅色褪成無色,往無色溶液滴一滴氫氧化鈉,溶液由無色變成紅色;溫度計讀數(shù)升高;將少量溶液于蒸發(fā)皿中,加熱蒸干,有氯化鈉析出。

        ③操作:實驗方案的設(shè)計、液體藥品的取用,膠頭滴管的使用、溫度計的使用、加熱蒸發(fā)操作、實驗現(xiàn)象的觀察與記錄等技能。

        ④能力:觀察能力;思維能力,對有關(guān)中和反應(yīng)的3項實驗結(jié)果作分析、推理,抽象、概括,建立中和反應(yīng)的概念。

        研究表明,學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣分為對實驗現(xiàn)象的直覺興趣、操作興趣、探究興趣和概括興趣四種類型。學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象時,其觀察對象和重點往往是不相同的,容易忽視那些揭示事物本質(zhì)規(guī)律起關(guān)鍵作用的現(xiàn)象,從而影響了對知識的深刻理解和掌握。因此,在開展化學(xué)實驗之前,教師必須通過啟發(fā)式講授,使學(xué)生明確實驗的目的和任務(wù),明確觀察的重點和步驟,把學(xué)生的興趣引向認(rèn)識事物的本質(zhì)規(guī)律,使學(xué)生全面、準(zhǔn)確地觀察與思維化學(xué)實驗。

        (2)圍繞實驗提出符合理性思維的問題

        理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理的基礎(chǔ)上的思維方式。通過真實的實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生進行邏輯分析得出結(jié)論,以揭示現(xiàn)象的本質(zhì)原因,培養(yǎng)學(xué)生據(jù)于證據(jù)的推理,發(fā)展學(xué)生的思維能力。實驗3中學(xué)生觀察到有白色固體殘留,會脫口說出該白色固體為氯化鈉,若教師追問“如何根據(jù)實驗推理該白色固體是氯化鈉”?這是需要理性思維的。學(xué)生將依據(jù)實驗分析氫氧化鈉和鹽酸混合的結(jié)果,酸堿的特性消失,說明氫氧化鈉不會有剩余則可排除氫氧化鈉、鹽酸因有揮發(fā)性經(jīng)過加熱蒸干則不會有殘留物、混合后酸和堿的特性消失說明H+和OH-結(jié)合成水,再根據(jù)化學(xué)變化規(guī)律推理殘留的白色固體為氫氧化鈉。

        (3)重視實驗后的歸納與整合

        整合環(huán)節(jié)對教學(xué)效果有很大的影響。在完成主要學(xué)習(xí)任務(wù)后引導(dǎo)學(xué)生通過對學(xué)習(xí)過程進行回憶、分析、整合,能擴展學(xué)習(xí)結(jié)果,強化學(xué)生對學(xué)習(xí)結(jié)果的體驗,使學(xué)生的邏輯的體驗從朦朧狀態(tài)變成自覺狀態(tài) 、更加清晰,更加深刻,更加主動的學(xué)習(xí),并在適當(dāng)?shù)碾A段進一步升華。

        案例3:金屬活動性探究(滬教版P196“活動與探究”)

        探究活動后,需要進行全面的概括整合活動。歸納不僅要對核心知識進行歸納,而且要對實驗過程中的核心技能和思想方法進行歸納。

        核心知識歸納:不同金屬的活動順序。

        核心技能歸納:固體、液體藥品的取用。

        核心思想方法:控制變量法;比較金屬活動性的實驗思路。

        參考文獻

        [1]盧魏.論化學(xué)智慧教學(xué)[M].山東:山東教育出版社,2010:38-39

        [2]陳美釵,王云生.常見金屬的化學(xué)性質(zhì)課堂實錄與點評[J].福建教育,2012,(7、8):100

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