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(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力,提高他們的科學(xué)素養(yǎng)也有重要意義。首先,它可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識,獨(dú)立地或在教師啟發(fā)下,設(shè)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)方案,成功地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題,從而產(chǎn)生成功后的喜悅,激發(fā)起更大的學(xué)習(xí)熱情,成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的強(qiáng)勁動力。其次,設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案需要學(xué)生靈活地和創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)基礎(chǔ)知識和化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能,可以發(fā)展他們解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的能力和創(chuàng)造能力。另外,進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還需要學(xué)生掌握各種科學(xué)方法,如實(shí)驗(yàn)、測定、實(shí)驗(yàn)條件的控制、假說等,具有嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和敢于創(chuàng)新的精神,有利于學(xué)生認(rèn)識和掌握科學(xué)過程與科學(xué)方法,形成正確的化學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度、情感與價(jià)值觀。
(2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則。明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則是進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的前提。進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則:
1.科學(xué)性??茖W(xué)性是化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的首要原則。它是指所設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理、操作程序和方法等,都必須與化學(xué)理論知識和實(shí)驗(yàn)方法論相一致。例如:制CO2最好用稀HCl,不能用濃HCl或H2SO4,因?yàn)闈釮Cl具有揮發(fā)性,而H2SO4和CaCO3反應(yīng)生成的CaSO4反而會阻礙反應(yīng)的進(jìn)行,若要用H2SO4,則大理石必須研磨成粉末。
2.安全性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和進(jìn)行具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作。如果必須使用,首先應(yīng)注意有毒物品的吸收處理,以防造成環(huán)境污染和人身傷害。其次,要了解可采取哪些措施消除不安全因素,并詳細(xì)說明操作中應(yīng)注意的事項(xiàng)。再次,還必須注意實(shí)驗(yàn)操作要規(guī)范。有些實(shí)驗(yàn)雖然具有一定危險(xiǎn)性,但只要按操作規(guī)程進(jìn)行,是不會發(fā)生危險(xiǎn)的。
3.可行性。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案要切實(shí)可行,所選用的藥品、儀器、設(shè)備和方法在現(xiàn)有的條件下能得到滿足。例如,制取CO2時(shí)就不能用C和CuO高溫加熱來制取,因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)條件要求較高,有一定的危險(xiǎn)性,而且會有CO生成。
4.簡約性。簡約性是指設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要盡可能采用簡單的裝置或方法,用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和藥品,能在較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)且能觀察到明顯的現(xiàn)象。例如,盡量采用隨用隨取裝置,像啟普發(fā)生器或裝有分液漏斗的制取裝置;物質(zhì)的鑒別可先通過顏色、氣味、水溶性、密度等物理性質(zhì)加以區(qū)別。
5.經(jīng)濟(jì)性。綜合考慮原料的用量與價(jià)格。只要能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,藥品盡量少用,能做微型實(shí)驗(yàn)的盡量做微型實(shí)驗(yàn)等。
(2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
一個(gè)相對完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案一般包括下述內(nèi)容:
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。要明確做實(shí)驗(yàn)的目的是什么,為什么要這樣去做,通過實(shí)驗(yàn)要想得到怎樣的效果。
2.實(shí)驗(yàn)原理。對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)來說,實(shí)驗(yàn)的原理一般是化學(xué)反應(yīng)方程式。對實(shí)驗(yàn)所涉及的化學(xué)反應(yīng)要清楚明了。只有知道實(shí)驗(yàn)的原理,才能對實(shí)驗(yàn)所需的藥品、器材、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等明了。
3.實(shí)驗(yàn)用品。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)用品,如,藥品、儀器、裝置、設(shè)備及規(guī)格等。
4.實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法。根據(jù)原理、用品等確定實(shí)驗(yàn)裝置,先畫一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置圖,做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候根據(jù)圖連接實(shí)驗(yàn)儀器。對實(shí)驗(yàn)步驟、操作方法也要明確,實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)候要預(yù)先寫好,不要到做實(shí)驗(yàn)時(shí)才去臨時(shí)決定。
一、結(jié)合課本實(shí)驗(yàn),理解實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識,形成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思維導(dǎo)向
化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),不可能一蹴而就,所謂“冰凍三尺,非一日之寒”,必須潛移默化,由量變促成質(zhì)變,應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,由淺入深,由簡到繁,循序漸進(jìn)。在教學(xué)實(shí)踐中,筆者結(jié)合教材中的典型實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃恚莆諏?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)。
【案例1】離子檢驗(yàn)或物質(zhì)檢驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)必修1》第21頁“活動與探究”欄目:氯化銨、硫酸銨、氯化鉀、硫酸鉀均可用作化肥,它們都是白色可溶于水的固體,探究這幾種鹽中所含離子的檢驗(yàn)方法。
教學(xué)過程:
問題1:這些物質(zhì)中有哪幾種離子?
問題2:■、Cl- 、■選用什么試劑檢驗(yàn)?有什么現(xiàn)象?如何把實(shí)驗(yàn)過程用文字描述出來?
問題3:K+用什么方法檢驗(yàn)?具體操作如何?
問題4:檢驗(yàn)離子應(yīng)從哪幾個(gè)方面分析?
拓展:四種鹽如何區(qū)分?請畫出流程圖。
[方案]
延伸:如何驗(yàn)證白色固體是NH4Cl?請寫出實(shí)驗(yàn)方案。
離子檢驗(yàn)或物質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),要根據(jù)各種離子或物質(zhì)的某些特性對離子或物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn),熟練把握各種離子或物質(zhì)的性質(zhì),并把握實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的技巧,進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的方案。
【案例2】物質(zhì)制備型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)選修6:實(shí)驗(yàn)化學(xué)》硫酸亞鐵銨的制備
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)流程如下:鐵屑的凈化制取硫酸亞鐵溶液制備硫酸亞鐵銨晶體計(jì)算產(chǎn)率。
設(shè)計(jì)這類實(shí)驗(yàn)的整體思路:從原料出發(fā),通過控制反應(yīng)條件,如對溫度的控制,先得到目標(biāo)產(chǎn)物,即粗產(chǎn)品,接著對粗產(chǎn)品進(jìn)行分離提純,是這類實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)所在。尋找分離提純的最佳方案,使所得產(chǎn)品純度高,產(chǎn)率大。
【案例3】原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)選修6:實(shí)驗(yàn)化學(xué)》硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)速率的影響因素
設(shè)計(jì)方案見表1。
這類原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),是在明確反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,通過控制一定的實(shí)驗(yàn)條件,控制單因子變量,最終設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。
從以上這些典例中,我們不難發(fā)現(xiàn),化學(xué)教材中蘊(yùn)含著豐富的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想方面的素材,教師應(yīng)深入挖掘,在日常教學(xué)中不斷滲透實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思想。每一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)其設(shè)計(jì)思想總是包含著對已有知識的靈活應(yīng)用與創(chuàng)造性的科學(xué)構(gòu)想。
二、結(jié)合課本實(shí)驗(yàn),了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般流程和基本原則
化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的流程包括:知識鋪墊提出問題小組討論形成方案方案優(yōu)化規(guī)范表達(dá)。“以鋁為原料制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)”,通過小組討論,各小組形成的方案大致可以分為以下兩種類型。
第一類制備方法:酸堿法
第二類制備方案:電化學(xué)法
方案8:電解法――Al為陽極,Cu為陰極,電解氯化鈉溶液。
方案9:原電池法――Al、Cu為電極,浸沒在通入空氣的NaCl溶液中。
各小組在個(gè)人意見的基礎(chǔ)上,對各自的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價(jià),對比方案1~7,從制備1mol氫氧化鋁消耗酸堿量來看,方案7消耗酸堿量最少,從實(shí)驗(yàn)室操作的便利性看,通入氣體的操作較為煩瑣。對比方案8、方案9,從反應(yīng)速率來看:方案8>方案9,從能源消耗來看,方案8>方案9。綜合以上這些因素,方案7為最佳方案。
由此看出實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下基本原則:
三、充分挖掘課本中的實(shí)驗(yàn)素材,加以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和訓(xùn)練,提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
1.變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是用以驗(yàn)證已學(xué)過知識的正確性,學(xué)生處于被動接受知識的狀態(tài),而探究性實(shí)驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過科學(xué)的分析、綜合等思維來獲取知識,學(xué)生處于一種主動探索知識的狀態(tài),對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有利。因此,教師應(yīng)精心安排,積極鉆研,變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn),通過探究實(shí)驗(yàn)來獲取新知識。
在一次優(yōu)質(zhì)課評比中,有位教師很巧妙地將課本中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn),收到了很好的課堂效果。當(dāng)時(shí)的課題是“影響鹽類水解的因素”,給我印象深刻的是這位教師在處理書本中“活動與探究”這個(gè)欄目時(shí)設(shè)計(jì)了這樣一張實(shí)驗(yàn)報(bào)告單:
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄坑绊扄}類水解的因素
實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
這位教師充分利用課本資源,很巧妙地處理了“活動與探究”這個(gè)欄目的教學(xué)。既可以有效地改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,又能起到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的作用,對學(xué)生適應(yīng)新課程教學(xué)活動起到很好的引領(lǐng)作用,達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
2.將課本中相關(guān)結(jié)論轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
實(shí)驗(yàn)是人們認(rèn)識和研究物質(zhì)變化規(guī)律或驗(yàn)證某一結(jié)論的常用科學(xué)方法。書本上的知識凡是能夠通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證或探究的,都應(yīng)啟發(fā)學(xué)生思維,認(rèn)真引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),甚至還可嘗試讓學(xué)生親自動手做實(shí)驗(yàn),從而提高學(xué)生的探究和設(shè)計(jì)能力。
【案例】第三周期元素性質(zhì)變化規(guī)律
【實(shí)驗(yàn)一】Na、Mg、Al和水的反應(yīng):分別取一小段鈉、鎂、鋁,用砂紙磨掉表面的氧化膜,放入三支小試管中,加入2~3 mL水,并滴入兩滴酚酞溶液。觀察現(xiàn)象。
過一會兒,分別用酒精燈給三支試管加熱至沸騰,并移開酒精燈,再觀察現(xiàn)象。
【實(shí)驗(yàn)二】 Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)比較
總結(jié):Na、Mg、Al與水反應(yīng)越來越 ,對應(yīng)氧化物水化物的堿性越來越 ,金屬性逐漸 。
關(guān)鍵詞:高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課;傳統(tǒng)教學(xué);實(shí)踐;措施
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課程的關(guān)鍵內(nèi)容,以實(shí)驗(yàn)的方式幫助學(xué)生掌握化學(xué)理論常識和實(shí)踐動手能力?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的基本組成部分?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)課的直觀、形象和生動可以為學(xué)生提供最鮮活的材料,為老師提供形式多樣的教學(xué)手段,創(chuàng)造出更加豐富生動的化學(xué)課堂,從而調(diào)動學(xué)生的好奇心和探索精神。目前,化學(xué)教學(xué)中存在課時(shí)少、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后的不足,使得教學(xué)質(zhì)量長期在低水平徘徊,很多實(shí)驗(yàn)課不能正常開展,在很大程度上制約了學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的動手實(shí)踐能力和探索創(chuàng)新精神。
一、目前,高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足
1.教學(xué)目標(biāo)的缺失。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上傳統(tǒng)教學(xué)方式中,大多數(shù)的老師與學(xué)生均以化學(xué)教材為教學(xué)核心,按照教材內(nèi)容開展實(shí)驗(yàn),簡單的對教材內(nèi)容進(jìn)行照本宣科的教授,不能調(diào)動師生的創(chuàng)新精神。不能有效培養(yǎng)學(xué)生的動腦和動手能力,化學(xué)實(shí)驗(yàn)課所擁有的直觀形象的優(yōu)勢也不能得到有效利用,使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思維空間受到局限,不利于高中學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。
2.教學(xué)內(nèi)容的淺顯?,F(xiàn)行的《全日制普通高級中學(xué)化學(xué)課本》里面所安排的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本內(nèi)容是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)。這些內(nèi)容大多操作簡單,有固定的步驟,缺乏實(shí)際的操作動手意義。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間短,在很大程度上局限了學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)的思維能力,打消了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,使得教學(xué)目標(biāo)難以完成。
3.教學(xué)方式的單調(diào)。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式與物理實(shí)驗(yàn)課完全一樣,學(xué)生們必須按照老師的操作方法和教材的實(shí)驗(yàn)步驟展開實(shí)驗(yàn),以老師所教授的課堂知識掌握實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)涵,最終看到和得出的操作過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)也和老師所教的完全一致。這就使得學(xué)生們不能體會化學(xué)知識的本質(zhì),對于理解實(shí)驗(yàn)操作的意義和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都會有所限制。
二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的改善和進(jìn)步
1.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的創(chuàng)新?!度罩破胀ǜ呒壷袑W(xué)化學(xué)課本》對以前的教學(xué)內(nèi)容中墨守陳規(guī)、單調(diào)、無趣的問題進(jìn)行了改良,新內(nèi)容要求用全新的教學(xué)方法和全新的教學(xué)理念教育學(xué)生,從而激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)探究培訓(xùn)都是新的基本教學(xué)內(nèi)容。通過這些新內(nèi)容,可以更好的引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)展開探究。就拿甲烷實(shí)驗(yàn)室制備方法來說,教材中的內(nèi)容是采用無水醋酸鈉與堿石灰通過加熱所形成,但這并不是最優(yōu)方法;筆者通過親自實(shí)驗(yàn)比對,發(fā)現(xiàn)利用氯化鈣作為催化劑進(jìn)行甲烷制備的方法最好(見表1)。通過嘗試不同方法獲得更多實(shí)踐理論,這極大的提升了教學(xué)內(nèi)容的豐富性。
2.采用最普通的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)設(shè)施?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)步驟應(yīng)該是最簡化的,以最少的實(shí)驗(yàn)設(shè)施得到最好的實(shí)驗(yàn)成果,這是新課程的基本原則,也是開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的主要途徑,與此同時(shí)也順應(yīng)了綠色節(jié)能的時(shí)代潮流。筆者以甲烷實(shí)驗(yàn)為例,采用氧化鈣、氧化鎂、二氧化錳等生活中的常用物質(zhì)和最簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,通過排水集氣法展開實(shí)驗(yàn),再把實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)降至最低的情況下,獲得了同樣的實(shí)驗(yàn)成果。
3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法的改進(jìn)與提高。要徹底改變傳統(tǒng)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容,就必須突破原有的、單調(diào)的教學(xué)方法和教學(xué)模式,追求科學(xué)教育的最高目標(biāo),在教學(xué)過程中充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新精神。與此同時(shí),新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,更注重學(xué)生的思維能力和團(tuán)隊(duì)間的協(xié)作,使得實(shí)驗(yàn)課的主體轉(zhuǎn)變到學(xué)生身上,這才是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的終極目標(biāo)。同時(shí),在傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,往往會發(fā)生不能準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)本身的好壞的現(xiàn)象。就拿甲烷實(shí)驗(yàn)室制備方法來說,傳統(tǒng)教學(xué)中側(cè)重的是對甲烷產(chǎn)率的多少的觀察,而將更加重要的反應(yīng)速率、試管的破裂等實(shí)驗(yàn)因素給忽略掉了,但事實(shí)上,這些實(shí)驗(yàn)因素對選擇何種催化劑、怎樣進(jìn)行反應(yīng)物配比、催化劑的添加量等多種都會產(chǎn)生極大的影響。
實(shí)驗(yàn)思路和程序是:第一,在試管中加入1.5g氫氧化鈉、3g無水醋酸鈉、1.5g催化劑,進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn),分別在產(chǎn)生氣體達(dá)到50mL、100mL、150mL、200mL、250mL、300mL、350mL、400mL和500mL的時(shí)候?qū)γ糠N催化劑所耗時(shí)間進(jìn)行記錄,用圖形找出趨勢最明顯的那種催化劑的曲線,于此同時(shí),要綜合考慮表1中試管的損壞程度對實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性的影響。第二,在確定最優(yōu)催化劑后對催化劑反應(yīng)物進(jìn)行適宜的比例調(diào)配,氫氧化鈉與醋酸鈉的質(zhì)量配比為1:6、1:3、1:2、2:3和5:6,利用相同時(shí)間產(chǎn)生的甲烷量的不同,最終決定最佳的比例配置。第三,在確定了反應(yīng)物的最優(yōu)比例后,選擇最合適的催化劑用量,分別是0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g和3.0g,對在一定時(shí)間內(nèi)甲烷氣體的生成量變化情況進(jìn)行記錄,按照反應(yīng)速度與溫和性決定此種催化劑的添加量。
三、小結(jié)
綜上,高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)理念應(yīng)該是:以教材知識為基礎(chǔ),改變傳統(tǒng)的思維方式,通常對知識原理的運(yùn)用、研究和突破,用創(chuàng)新的思維提高實(shí)驗(yàn)的主觀能動性,激發(fā)學(xué)生好奇心,調(diào)動學(xué)生實(shí)踐動手能力,培養(yǎng)學(xué)生成為具有科學(xué)思維的人。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:拓展式;中學(xué)化學(xué);實(shí)驗(yàn)題講評
文章編號:1008-0546(2012)07-0019-02
中圖分類號:G632.41
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.07.008
學(xué)習(xí)是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程,教師在課堂上的作用更重要的是學(xué)生問題意識的形成和培養(yǎng),首先在學(xué)生心里形成一種懸而未決但又必須解決的求知狀態(tài),激發(fā)強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望,從而積極主動地投入到學(xué)習(xí)活動中?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)包含鞏固學(xué)生基礎(chǔ)知識以及形成系統(tǒng)的思維網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)重要內(nèi)容。為了提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)題講評的有效性,我們在實(shí)踐中探索出一種新的、具有較強(qiáng)的可操作性的實(shí)驗(yàn)題講評方式:“拓展式問題設(shè)計(jì)”。
一、“拓展式問題設(shè)計(jì)”的基本思想
“拓展式問題設(shè)計(jì)”是依據(jù)探究式學(xué)習(xí)理論而設(shè)計(jì)的一種教學(xué)方式。它主張以學(xué)生為中心,以探索為手段,促進(jìn)學(xué)生的主動參與,積極體驗(yàn),最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)題解題能力的目的?!巴卣故絾栴}設(shè)計(jì)”的核心思想是“拓展”,在拓展中創(chuàng)新,在拓展中發(fā)展,在拓展中升華。具體的操作方法就是通過對各個(gè)環(huán)節(jié)的全面創(chuàng)新拓展,來培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。
對于綜合實(shí)驗(yàn)題而言,不可能對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識和基本技能考查的面面俱到,教師在實(shí)驗(yàn)題講評時(shí)如果只是就題講解,必然會造成學(xué)生知識點(diǎn)的零亂、不系統(tǒng)?!巴卣故絾栴}設(shè)計(jì)”是教師系統(tǒng)研究教材、領(lǐng)會命題意圖、體會學(xué)科思想的過程,是提高課堂教學(xué)有效性的前提。通過“拓展式問題設(shè)計(jì)”促進(jìn)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識和基本技能系統(tǒng)化、認(rèn)知能力的科學(xué)化。
通過“拓展式問題設(shè)計(jì)”,讓學(xué)生體會由實(shí)驗(yàn)探究知識的研究方法,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地分析、解決問題的能力,并初步學(xué)會對自己的化學(xué)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思和評價(jià),提高自主學(xué)習(xí)的能力。
二、“拓展式問題設(shè)計(jì)”的基本原則
1.整體性原則
在全面研究課程標(biāo)準(zhǔn)和考試說明的前提下,結(jié)合教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)問題,保證復(fù)習(xí)內(nèi)容的完整性。如:當(dāng)考查“灼燒這一操作中所用儀器”時(shí),許多同學(xué)是因?yàn)榛卮鸩煌暾騼x器名稱書寫錯(cuò)誤而導(dǎo)致扣分,沒有答完整主要是因?yàn)閷Σ僮鬟^程不熟悉,如果引導(dǎo)學(xué)生回顧一下所做過的灼燒實(shí)驗(yàn)(如海帶的灼燒),按照由下而上的裝置順序就不難得到“酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝和坩堝鉗”這一完整的答案。對于一項(xiàng)基本操作而言,往往還要關(guān)注其操作注意事項(xiàng),進(jìn)而拓展到灼燒這一基本操作的注意事項(xiàng)是“實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)用坩堝鉗取坩堝,并放在石棉網(wǎng)上冷卻”。而實(shí)驗(yàn)中通常是利用灼燒后稱重來進(jìn)行定量分析,可以設(shè)計(jì)問題“在取用最終數(shù)據(jù)時(shí)又要注意什么”?讓學(xué)生掌握“取灼燒至恒重時(shí)的數(shù)據(jù)”這一要點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步讓學(xué)生回顧過濾、分液、蒸發(fā)、蒸餾等基本操作,引導(dǎo)學(xué)生注意到回答此類問題關(guān)鍵在于回憶實(shí)驗(yàn)裝置圖,掌握操作過程及其注意事項(xiàng)。
2.系統(tǒng)性原則
“拓展式問題設(shè)計(jì)”要符合化學(xué)科學(xué)的思想和知識體系,能夠幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò),培養(yǎng)思維能力。如“用沉淀法進(jìn)行定量試驗(yàn),測定Na2SO4、MgSO4溶液中SO42-離子的量”時(shí),問題設(shè)計(jì)應(yīng)著眼于“沉淀劑選擇”、“沉淀完全的判斷”、“沉淀的洗滌”等方面。筆者在教學(xué)中首先設(shè)計(jì)了“選擇氯化鋇、氫氧化鋇還是氯化鈣作為沉淀劑”這一問題,引導(dǎo)學(xué)生在選擇沉淀劑時(shí)首先應(yīng)避免其它沉淀的干擾以及沉淀完全(硫酸鈣微溶會導(dǎo)致結(jié)果偏小)。進(jìn)而拓展到“通過沉淀法定量測定溶液中CO32-的量,沉淀劑應(yīng)選氯化鋇還是氯化鈣?”通過學(xué)生的分析、討論總結(jié)出在沉淀劑的選擇上應(yīng)注意:無其它沉淀干擾、沉淀物的溶解度小及相對分子質(zhì)量大等要求,故應(yīng)該選擇氯化鋇溶液作為沉淀劑。在“沉淀完全”的判斷上往往學(xué)生只關(guān)注沉淀劑是否“足量”,而對于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證相對掌握不好。為此,在檢驗(yàn)SO42-離子是否沉淀完全時(shí)筆者設(shè)計(jì)了“靜置后,向上層清液中加入氯化鋇溶液還是硫酸溶液?”,指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)完整的重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程,分析得出“若加入硫酸溶液會增加硫酸根的量,從而使結(jié)果偏大”,一方面使這一問題得到解決,進(jìn)而通過“誤差”這一橋梁和向“沉淀的洗滌”過渡?!俺陨蟽蓚€(gè)原因會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差外,是否會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作導(dǎo)致誤差?”,從而指導(dǎo)學(xué)生在用沉淀法進(jìn)行定量試驗(yàn)時(shí),對沉淀的洗滌及其操作進(jìn)行復(fù)習(xí)與鞏固。設(shè)計(jì)問題:①“如何選擇洗滌劑?或者說洗滌劑選擇要考慮哪些方面?”②“洗滌后如何檢驗(yàn)洗滌是否干凈呢?請聯(lián)系硫酸鋇的洗滌進(jìn)行描述”。進(jìn)而分析、討論得出結(jié)論:①“洗滌劑應(yīng)該是能夠溶解雜質(zhì),但同時(shí)沉淀晶體在洗滌劑中的溶解性要小?!雹凇叭∽詈笠淮蜗礈煲海渭恿蛩崛芤?,若無白色沉淀生成則說明已經(jīng)洗滌干凈,反之要繼續(xù)洗滌?!?/p>
3.科學(xué)性原則
化學(xué)教學(xué)還要求學(xué)科發(fā)展邏輯與學(xué)生認(rèn)識發(fā)展邏輯的一致,在教學(xué)設(shè)計(jì)和方法選擇上應(yīng)處理好化學(xué)知識、技能與學(xué)生接受能力的關(guān)系,理論知識與應(yīng)用知識的關(guān)系。如對于“在硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸銅溶液中加入氧化銅以除去溶液中的鋁離子和鐵離子,氧化銅的作用是什么?”這一問題,學(xué)生的回答往往都比較片面:“調(diào)節(jié)pH”、“與多余的硫酸反應(yīng)”、“促進(jìn)鋁離子、鐵離子水解”、“使鋁離子、鐵離子沉淀”等,原因在于學(xué)生對此所涉及的化學(xué)知識沒有科學(xué)的認(rèn)識,為此筆者首先讓學(xué)生寫出Al3+、Fe3+、Cu2+的水解方程式并查閱資料得出Al(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2開始沉淀及完全沉淀時(shí)的pH,進(jìn)行問題設(shè)計(jì):①“如何使平衡向右(水電離的方向)移動?”、②“向溶液中加入哪些物質(zhì)平衡會向右移動?”③“為什么選擇氧化銅而非氫氧化鈉?”。通過一系列的問題讓學(xué)生對“鹽類的水解”、“水解平衡的移動”以及“不同離子存在的酸堿性條件”進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)與回顧,進(jìn)而達(dá)到問題解決的目的。
三、“拓展式問題設(shè)計(jì)”應(yīng)注意的問題
1.避免把“對話”變成“問答”
“是不是”、“對不對”、“怎么樣”、“好不好”之類的毫無啟發(fā)性的語言在課堂上不宜多出現(xiàn),問題的設(shè)計(jì)要有一定的目的性和引導(dǎo)性,教師要努力使自己的課堂的語言更加的精練。
2.避免探究過程“泛化”
對于有些問題學(xué)生通過已學(xué)知識能夠清楚的理解,而再人為的“討論”、“探究”就顯得流于形式;教師應(yīng)在充分了解學(xué)生的基礎(chǔ)上認(rèn)真設(shè)計(jì)切實(shí)可行的問題讓學(xué)生進(jìn)行探究,從而使學(xué)生在探究中體驗(yàn)、在體驗(yàn)中發(fā)展。
3.教師要不斷積累活動體驗(yàn)
學(xué)生活動是動腦的過程,若教師對活動中對學(xué)生的認(rèn)識不深,將導(dǎo)致啟發(fā)的力度把握不夠準(zhǔn)確;教師課前要盡可能的對學(xué)生的解題思路進(jìn)行預(yù)測,加強(qiáng)自己駕馭課堂的能力。
參考文獻(xiàn)
一、在實(shí)驗(yàn)中傳達(dá)綠色化學(xué)的理念,引入綠色實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)以消除污染為基本原則。目前在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),很少人會考慮實(shí)驗(yàn)帶來的一系列污染問題,不少人會有這樣的想法:實(shí)驗(yàn)室規(guī)模小,沒必要大驚小怪的,能有多大的環(huán)境污染?事實(shí)并非這類人所想,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一旦設(shè)計(jì)不當(dāng),不僅會給實(shí)驗(yàn)者帶來身體上的傷害,而且學(xué)生會想有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)的化工產(chǎn)業(yè)同樣是高毒、高污染的。
其實(shí)一說到化學(xué)或化工,人們就會與“環(huán)境污染嚴(yán)重”等字眼自然地聯(lián)系到一塊。在我們學(xué)習(xí)化工專業(yè)的同學(xué)中也存在這種言論,如果不能引導(dǎo)化工或化學(xué)專業(yè)的學(xué)生正確認(rèn)識化工行業(yè)所帶來的環(huán)境污染問題,就會導(dǎo)致整個(gè)社會對化工行業(yè)的抵觸。近幾年,人們對“PX”項(xiàng)目的爭議就是因?yàn)閷Α皩Χ妆健闭J(rèn)識不足所引起的,而且不僅在二甲苯行業(yè),在社會中也引起了不同反響。所以在今后的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置中,首先應(yīng)考慮如何讓學(xué)生對化學(xué)學(xué)科形成正確的價(jià)值觀,意識到不只是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn),乃至從化工行業(yè)源頭減少或消除環(huán)境問題的重要性,目前化工行業(yè)所引起的不良影響是化學(xué)技術(shù)發(fā)展落后造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對綠色化學(xué)理念的深入,傳統(tǒng)化工行業(yè)的前景必將煥然一新。
二、將常規(guī)性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合
“六多”(多走動、多觀察、多提問、多糾正、多記錄、多總結(jié)),是指導(dǎo)老師在常規(guī)實(shí)踐中應(yīng)該做到的。課后,指導(dǎo)老師要通過課上遇到的問題進(jìn)行認(rèn)真分析,并撰寫教學(xué)日志,總結(jié)實(shí)驗(yàn)情況和實(shí)驗(yàn)小結(jié),便于在下次實(shí)驗(yàn)中及時(shí)提醒,發(fā)現(xiàn)問題,正確引導(dǎo)。除了讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能,還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力,從學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際出發(fā),合理地開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
做設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí),教師先布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生查閱相關(guān)資料,并交上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案;然后教師進(jìn)行審核,學(xué)生根據(jù)要求進(jìn)一步調(diào)整方案;最后教師提供基礎(chǔ)試劑和儀器,學(xué)生動手操作實(shí)驗(yàn),老師進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo),學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的過程,是一個(gè)教學(xué)相長的過程。通過查閱文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)方案,提高了學(xué)生的自學(xué)理解力,此外,在教師審核學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的同時(shí),要花費(fèi)大量的時(shí)間查閱文獻(xiàn)勘正誤,對于老師來說也是一個(gè)再學(xué)習(xí)補(bǔ)充知識的過程,教師和學(xué)生都能在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中得到能力的提高。
作為一名高校教師,我們不能只在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中盡量避免產(chǎn)生有機(jī)廢液等副產(chǎn)物,還應(yīng)在原料使用、反應(yīng)溶劑的選擇環(huán)境上,都采取無溶劑的化學(xué)反應(yīng)。這樣做既減少了學(xué)生接觸有毒有機(jī)溶劑的機(jī)會,也杜絕了有毒有機(jī)溶劑的排放,以免造成不良的社會影響。
三、嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告的質(zhì)量
“編筐編簍全在收口”,實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告不但能夠加強(qiáng)學(xué)生對所做實(shí)驗(yàn)的掌握,而且科學(xué)地評價(jià)了學(xué)生思維的縝密性和清晰度。實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告的內(nèi)容分別是:最終的實(shí)驗(yàn)方案(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟等)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論(與預(yù)期效果的比較、分析產(chǎn)率以及如何進(jìn)一步改進(jìn)等問題)、對實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的問題展開分析并提出如何改進(jìn)的建議。教師在認(rèn)真批閱報(bào)告的過程中,能夠了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題,可以在下次實(shí)驗(yàn)時(shí)再與學(xué)生進(jìn)一步地探討。
四、改革實(shí)驗(yàn)考核體系,實(shí)現(xiàn)客觀全面評價(jià)
1.實(shí)驗(yàn)室要在考前開放,以便給學(xué)生良好的復(fù)習(xí)環(huán)境。整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)儀器都擺放好,學(xué)生可按計(jì)劃來實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù)習(xí),并由老師進(jìn)行指導(dǎo)。
2.擬定考核題目,制定統(tǒng)一的評分標(biāo)準(zhǔn)。命題原則是以大綱為依據(jù),既不偏離所學(xué)的基本內(nèi)容,又要考核學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的知識和技能;既要反應(yīng)基本要求,又要有綜合試題,使考核真正能夠起到對學(xué)生的全面檢查,并利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
3.以組為單位,現(xiàn)場觀摩,單兵考核。每班學(xué)生分成四組,每組7~8人,以小組為單位分批進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場考核。抽簽決定考核內(nèi)容,同時(shí)學(xué)生現(xiàn)場觀摩?,F(xiàn)場抽簽,使學(xué)生無法猜題,這就促使學(xué)生必須對本學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行全面的復(fù)習(xí)?,F(xiàn)場觀摩,受益面大、效果好,學(xué)生雖只抽一個(gè)考題,但實(shí)地觀摩了7個(gè)學(xué)生的考試,可以進(jìn)行自我對比考核。
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