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        擇機改進的化學實驗案例研究

        2016-10-13 19:41:18沈偉云
        教學與管理(中學版) 2016年7期
        關鍵詞:選擇

        沈偉云

        摘 要為了提高化學教學效果,改進實驗已成為一種教學常態(tài),為使實驗改進效果最大化,提出了實驗有效改進的五個時機,即突破教學難點之時、現(xiàn)象不明顯之時、學生提出質疑之時、學生萌生興趣之時、基于問題解決之時。

        關鍵詞改進時機 選擇 實驗案例

        實驗是化學教學的基礎,是化學教學的重要內容、方法和手段,結合教材實驗和生情實際積極改進實驗,是化學教學的一項重要任務。專家在編制教材實驗時,給教師和學生留有較大的創(chuàng)造空間,教師可根據(jù)教學需要,引導學生對實驗進行優(yōu)化或增補,從而達到培養(yǎng)學生的環(huán)保意識、創(chuàng)新精神、實踐能力等教育目的。

        在實際教學中,許多教師熱衷于化學實驗改進,一味追求實驗改進的數(shù)量,卻忽視了實驗改進的有效性原則,即沒有很好地選擇合適時機來有效改進實驗。教的時機,是指在教的過程中可以獲得最佳效能的一段時間的契機和這段時機的創(chuàng)設、捕捉與利用。

        一、突破教學難點之時,及時增補實驗

        教學實踐表明,教材中的某些教學難點,僅僅依賴講述很難使學生理解,如果在此時增補一些與之相適切的實驗,就能使學生在感知物質及其變化現(xiàn)象的基礎上獲得化學實驗事實、形成化學概念、理解化學變化規(guī)律,進而達到突破教學難點的目的。

        例如,CO2與NaOH反應教材中沒有專門闡述,學生大多通過CO2與Ca(OH)2等反應,歸納得出非金屬氧化物能與堿反應,從而演繹得出CO2與NaOH能反應,或者從大量的試題練習中加深印象,卻從未觀察到相應的實驗事實,這對知識的形成無疑是不利的。為此,筆者引導學生圍繞“如何來收集CO2與NaOH反應的證據(jù)”開展探究,讓學生通過交流討論來設計實驗方案:1.用試管取適量NaOH溶液,通入CO2,然后滴加CaCl2溶液,若有白色沉淀產生,則說明了NaOH與CO2反應生成Na2CO3,有的學生用滴加稀鹽酸的方法,若有氣泡產生,則說明NaOH與CO2反應。2.如圖1所示,在集滿CO2的兩只軟塑料瓶中分別加入20mlNaOH溶液和水,迅速蓋嚴瓶蓋,振蕩,發(fā)現(xiàn)加入NaOH溶液的軟塑料瓶變癟程度嚴重,以此分析對比說明NaOH與CO2發(fā)生了反應。

        在學生設計實驗方案的基礎上,讓學生親自動手操作,有利于加深對知識的理解,也有助于學生探究能力的培養(yǎng)。當學生遇到疑難時,教師可通過改進、增補實驗引導學生思考、交流,自主設計實驗方案,捕捉稍縱即逝的現(xiàn)象,對比分析不同現(xiàn)象的成因,在最近發(fā)展區(qū)基礎上構建新的知識結構。

        二、現(xiàn)象不明顯之時,提高實驗的可見度

        在化學教學中,教師往往通過實驗的操作,使學生在感知的基礎上認識事物的本質,形成正確的概念,因此實驗的可見度直接影響到實驗效果。當現(xiàn)象不明顯之時,是實驗改進尤為必要的時機。

        例如,在氫氧化鋇與氯化銨反應時能量變化的實驗中,由于實際藥品變質或量不夠、外界環(huán)境氣溫過高、底下的水太多、玻璃棒沒有迅速攪拌、不能在短時間里使反應物充分接觸、實驗過程中燒杯一直在移動等原因,造成燒杯下的水不能結冰。筆者根據(jù)氣體的熱脹冷縮原理對該實驗進行改進(如圖2)。由于Ba(OH)2與NH4Cl反應后吸熱,故錐形瓶中氣壓減小,紅墨水液柱向左移動,大大提高了實驗的“可見度”。

        對于一些觀察范圍較小的,如鈉與水反應實驗可借助投影儀展現(xiàn),以提高可見度,也可通過改變試劑用量、濃度、顆粒大小或狀態(tài)使實驗現(xiàn)象清楚明顯。可見度高的化學實驗,能有效激發(fā)學生學習興趣,吸引全體學生的眼球,把學生思維引導到所研究物質上來,促使學生仔細觀察、認真思考。

        三、學生提出質疑之時,發(fā)展學生批判性思維

        古人云:“學貴有疑,學始于思,思源于疑?!敝挥猩伞①|疑,才能促進學生積極思維,發(fā)展學生的思維能力。因此,質疑是思維的開始,更是創(chuàng)新的動力。實驗教學不能拘泥于預設,更應注重于創(chuàng)新和動態(tài)生成。當學生發(fā)出質疑時,教師要積極催生、熱情接納,對其中有價值的內容,應作為動態(tài)生成資源運用于探究教學。

        例如,在組織學生學習鹽酸的性質時,通過鹽酸能使紫色石蕊試液變紅的實驗,得出H+能使紫色石蕊試液變紅,有學生提出質疑,為什么一定是H+使紫色石蕊試液變紅呢?還可能是水分子、Cl-???為此,筆者專門組織學生開展了探究,方案如下:如圖3在白色點滴板上進行實驗,在第1孔中加蒸餾水,滴加紫色石蕊試液,發(fā)現(xiàn)孔中溶液仍為紫色,則說明水分子不能使紫色石蕊試液變紅;在加有氯化鈉溶液的第2孔滴加紫色石蕊試液,仍為紫色,則說明Cl-不能使紫色石蕊試液變紅;在裝有稀硫酸的第3孔,裝有稀鹽酸的第4孔,滴加的紫色石蕊試液變紅,則說明H+能使紫色石蕊試液變紅。

        科學課程標準要求學生求真務實、堅持真理,敢于根據(jù)客觀事實提出和堅持自己的見解。在實驗中注重引導學生質疑,有助于發(fā)展學生批判性思維品質。教師不應告訴學生現(xiàn)成答案,而應使學習過程始終處于質疑、釋疑和生疑的動態(tài)循環(huán)中,引導他們在真實問題的體驗中開展探究,進而培養(yǎng)學生的批判性思維能力。

        四、學生萌生興趣之時,拓展課外探究

        科學課程標準指出,學生探究自然的興趣是學習科學最直接和最持久的內在動力,科學探究的教學僅憑課堂教學是不夠的,應將其延伸到課外綜合實踐活動中去,科學教材中許多實驗由于受知識的階段性和實驗目的限制,或者僅僅為了說明某一原理、現(xiàn)象或方法,未能進一步探討,留有較大的發(fā)揮空間,當學生對所學實驗萌生興趣之時,教師可根據(jù)學校條件和教學實際,進行教材實驗的二次開發(fā),適度延伸。

        例如,在用H2O2制取O2時,學生發(fā)現(xiàn)反應開始時速度較快后來逐漸變慢,于是學生們饒有興趣地提出了幾個問題:1.為什么開始較快后來會變慢?2.除了MnO2,還有哪些物質可作催化劑?3.用H2O2制取O2反應速度能定量表示嗎?于是教師引導學生對該實驗進行了改進,分別探究了反應速度與H2O2質量分數(shù)的關系,探究了新鮮的豬肝、煮熱的馬鈴薯、紅磚粉等都可用作催化劑,并如圖4設計了定量表示H2O2制O2快慢的反應裝置。

        教師要善于創(chuàng)造性地使用教材,挖掘實驗教學的探究點,契合學生萌發(fā)興趣時機,通過教材實驗的拓展研究,使學生經歷有意義的學習,讓學生體驗拓展探究成功的喜悅,在拓展課外探究中學習、成長,進而培養(yǎng)實踐能力,優(yōu)化思維品質。

        五、基于問題解決之時,加強化學與生活的聯(lián)系

        現(xiàn)代教育心理學研究認為,學生的學習過程不僅是一個接受知識的過程,還是一個發(fā)現(xiàn)問題、認識問題、解決問題的內化與建構的過程。課程改革的最終目的是讓學生成為教學的主體,將知識運用到實際生活中,當學生需要解決問題時,可聯(lián)系生活積極創(chuàng)設實驗。

        例如,對某品牌潔廁靈所含成分進行探究,首先通過查閱資料,了解到廁所污垢主要成分包括尿堿(由鈣、鎂離子形成的難溶性碳酸鹽或堿等)、水銹(主要成分為三氧化二鐵)和油污。在此基礎上對潔廁靈成分建立猜想:1.可能含有H+,2.可能含有Cu2+,3.可能含有CO32-,4.可能含有Cl-。接著開展實驗探究,把樣品置于燒杯中,加適量水使其溶解,用4支試管分別取少量樣品溶液,在1號試管中滴加碳酸鈉溶液,有大量氣泡產生,則猜想1正確;在2號試管中滴加NaOH溶液,有藍色絮狀沉淀生成,則猜想2正確;在3號試管中加入過量鐵粉,有大量氣泡產生,有紅色固體生成,則說明有H+和Cu2+;在4號試管中滴加過量硝酸鋇溶液,靜置,有白色沉淀,猜想3正確,取4號試管中上層清液,滴加AgNO3溶液,有白色沉淀,猜想4正確。在實驗基礎上,通過各小組討論,得出潔廁靈所含有的成分,并指出其使用時要避免與堿性物質混用。

        教師應積極引導學生關注日常生活中發(fā)生的與化學有關的事件,收集各類諸如食品、日常生活用品、環(huán)境保護、能源與資源利用等熱點知識。運用生活用品開展實驗探究活動,既達到運用化學知識解決問題的目的,又踐行“生活走進化學,化學走向社會”的理念。

        教材中的化學實驗,是編者經過深思熟慮、精心設計的,比較經典,具有可驗證性。為此,作為教師要以慎重態(tài)度對待改進,要把握時機予以改進,從而達到事半功倍的效果,進而培養(yǎng)學生的思維能力、激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、提升學生的科學素養(yǎng)。

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        參考文獻

        [1] 中華人民共和國教育部.科學課程標準[S].北京:北京師范大學出版社,2011.

        [2] 周改英.基于化學探究性教學資源生成的研究[J].實驗教學與儀器,2013(12).

        [3] 楊志華.把握實驗教學時機啟迪學生創(chuàng)新思維[J].教學月刊:中學版,2011(12).

        [4] 梁杏娟.例談高中化學實驗探究教學的切入點[J].教學月刊:中學版,2014(10).

        [5] 龔虎.增補初中化學課堂實驗的探索[J].化學教學,2011(4).

        [6] 曾懋華,原惠娟.利用化學知識解決生活問題能力的調查[J].化學教育,2012(1).

        【責任編輯 郭振玲】

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