[摘 要] 化学是一门以实验为基础的学科,化学实验在提高教学质量和学生能力方面具有不可替代的作用。本文从实验内容的选择与呈现、注重验证性实验转向探究性实验、注重实验设计与评价、注重对比性实验的分析、克服思维定势的束缚、组织协同实验等方面来培养学生综合能力。
关键词 实验教学 培养 能力
学习化学离不开实验,化学实验即是化学教学的手段,也是化学学习的一个重要内容,它是体现新课程三维目标中“过程与方法”维度的最好的一种方式。为了充分开发和挖掘实验的各种教学功能,在教学中我们要根据教学内容的需要和学生的知识水平,将教材中的实验内容或与实验有关的某些内容作改进来培养学生综合能力。下面我就自己在化学实验教学中一些做法来谈一谈自己的体会。
一、实验内容的选择与呈现尽可能生活化和趣味化,培养学习兴趣
化学作为一门应用性和实践性很强的科学,它与日常生活和工农业生产的联系非常密切。从学生的经验出发,引导学生进行化学实验,有利于激发学生的好奇心和学习兴趣,培养学生运用知识的能力,形成学生主动发现问题、思考问题、反思问题的良好习惯,有利于迁移能力的培养。例如在原电池的教学中用铜片、锌片、西红柿、电流表和导线设计一个西红柿原电池装置。当学生看到西红柿能发出电时,欣喜若狂。然后教师及时要求学生画出西红柿电池的装置图,并标出电极名称、电极反应式及电流方向。这样不仅掌握知识,而且学生学习的兴趣得到培养。
另外,新课程中创设了趣味实验、家庭实验等新的化学实验形式,都可以作为化学实验内容选取的素材。例如铁钉锈蚀、鸡蛋白性质实验、酸雨的形成、魔棒点火、神蜡自然、烧不坏的手帕、滴水点灯等等。教师在实验教学设计过程中只要重视挖掘,创造性加工这些实验素材,就能让学生感受到化学就在自己的身边,在自己的生活中。从而激起学生主动学习,积极探索的强烈欲望。
二、注重由验证性实验转向探究性实验,培养学生探究能力
新课改倡导学生是发展的中心,着眼于学生终身发展和科学素养的全面提高。我们在教学方法上,要以教师为中心、以教材为中心的验证性演示实验中走出来,提倡以学生为中心、以问题为中心,进行探究性实验。这就要求我们将教材中的绝大多数演示实验改为探索性实验,变换演示实验与化学知识教学的先后顺序实现演示实验的探究化,增加教学内容的探究性,让学生亲自进行实验设计、操作、观察及实验结果的分析与推理、总结与讨论。例如
《化学反应原理?选修》(苏教版)针对"什么条件下才能实现沉淀的转化",设计了如下:
实验Ⅰ:2mL AgNO3 NaCl溶液 Kl溶液 Na2S溶液
为了使学生更好地理解沉淀的转化条件,我对此实验进行挖掘,创设下列实验Ⅱ、实验Ⅲ两个探究过程,引导学生在完成探究的基础上,得出结论。
实验Ⅱ:2mL AgNO3Kl溶液NaCl溶液
Na2S溶液
实验Ⅲ:2mL AgNO3Na2S溶液Kl溶液
NaCl溶液
通过实验Ⅱ、实验Ⅲ两个探究环境的优化和创设,丰富了探究内容,在此基础上,学生对“实现沉淀转化的条件”认识会更加深刻。又如在“探究铁及其化合物的氧化性还原性”的实验中,FeC12中加稀硝酸是否有Fe3+?教师启发、引导学生向反应后的溶液中加KSCN溶液进行检验;又如铜与FeC13溶液反应的现象,引导学生将反应后的溶液与FeC13溶液进行对比等。
在这样的探究性实验中,学生动手做、用脑思,做得积极,学得主动,能力得以提升,思维得以激活,智慧得以彰显。使同学们像科学家一样研究问题、解决问题的程序和方法。
三、注重实验设计与评价,培养学生分析与评价能力
以往教学中的实验教学多属于注入式,实验教材将实验原理、实验步骤等都写得一清二楚,学生做实验只是被动的验证、机械地重复、缺乏主动性、能动性,在一定程度上影响着学生观察、分析和解决问题能力的培养。因此,我们要充分挖掘教材中理论与实验的结合点、在学生已有的知识基础上,加强实验的设计与评价,使学生在实验过程中变被动为主动,使实验方面的能力得到全面提高。
例如探究“醋酸是弱电角质”时,学生可根据弱电解质是在水中部分电离这一定义,抓住H+的浓度与醋酸的浓度是否一致或两者浓度的变化情况,进行讨论,可设计出多种实验方案。
方案一:测定相同浓度的盐酸和醋酸的pH,比较pH的大小。
方案二:小烧杯中分别放入同体积的盐酸和醋酸,连接导电装置,比较其导电情况。
方案三:用形状相同的锌片分别与盐酸和醋酸反应,观察产生氢气的快慢。
方案四:测定钠盐溶液的pH,比较pH大小。
方案五:分别取两种钠盐溶液,滴加酚酞指示剂,比较两种溶液的颜色变化。
方案六:各取5mL盐酸和醋酸,分别稀释100倍,测其pH变化,并绘制曲线。
方案七:取pH相同某体积的盐酸和醋酸分别与锌粒(足量)反应,测产生H2的体积。
方案八:取pH相同某体积的盐酸和醋酸,分别用相同浓度的NaOH溶液滴定,比较所用的NaOH溶液的体积。
在实验方案的分析过程中,可行性分析较复杂,这里面牵涉到实验现象是否明显、观察是否容易和实验操作是否正确等诸多问题。事实上,实验条件不同,同一方案的可行性也不同。例如上述方案中,同浓度的醋酸和盐酸与相同的锌粒反应,其产生H2的快慢用肉眼是难以观察的,一般条件下,此方案是不可行的。
由于开展学生探究性实验要受主观因素和客观因素的制约,主观因素有学生自身的探究能力,客观因素有时间、空间、人力和物力等。所以,并非所有遇到的化学问题都可以设计成探究性实验进行论证或探究。因此,教师在组织学生进行探究性实验设计时,要从科学性、安全性、可行性和时效性等方面进行调控。例如:探究未知溶液中是否含SO42-,在设计实验原理时若只考虑CO32-的干扰显然不全面,还应该要考虑Ag+和SO32-的干扰。
四、注重对比性实验的分析,培养学生创新思维的类比性
比较是创新思维的基础。通过比较,有助于发现和揭示事物的内在联系与本质。在实验教学中,比较方法的应用较为广泛。如:比较化学现象在一定时间内前后变化,比较几个化学现象的异同点,比较研究对象随条件变化等。在这些比较中,有的要静态下进行,有的要在动态下进行。例如为了说明苯及苯的同系物的化学性质不同:向苯、甲苯、二甲苯中滴加酸性高锰酸钾溶液,甲苯、二甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而苯不行。又如在学习SO2具有漂白性的实验时,我做5个相类似的实验:
①SO2通入品红中,褪色,加热恢复红色
②Cl2通入品红中,褪色,加热不恢复红色
③Na2O2加入到品红中,褪色,加热不恢复红色
④H2O2加入品红中,褪色,加热不恢复红色
⑤活性炭加入到品红中,褪色,加热恢复红色
这5个实验,形式相似,有相同的现象,但也有不同的现象,更主要的是5个实验的化学原理有些是有区别的,有些是相同。总之,在实验教学中,有意识地运用一些比较性实验,是培养学生思维类比性的有效途径。
五、克服思维定势的束缚,培养学生思维的灵活性
思维的灵活性是指能够根据客观条件的变化及时调整思维方向。在设计实验中思维灵活性的突出表现是善于发现新的条件和新的因素,在思维受阻时能及时改变原定策略,及时修正思考方式,探索出解决问题的有效方法。思维的灵活性越强,就越容易实现知识的迁移。特别是在学生实验中学生往往会依据课本和实验册的步骤一步一步地做,在思维上受到定势。例如在《实验化学》中电化学问题研究专题1中吸氧腐蚀:取一片铁片,用砂纸擦去铁锈,在铁片上滴1滴含酚酞的食盐水,静置1-2min,观察现象。这个实验的要求是要学生观察在哪边先变红。但很难观察,当时有个学生提出是否可以用下图装置,并滴加酚酞和铁氰化钾溶液。效果非常明显。
另外,在比较卤素元素单质的氧化性强弱,请学生根据实验原理自行设计了不同的实验。当时大多数学生一步一步进行实验。其中有一位学生设计的实验方案是:在一张滤纸上滴一滴饱和溴化钠溶液,待湿润后,再滴一滴氯水,滤纸呈现黄色斑点;在呈黄色的斑点处,再滴一滴碘化钠溶液,滤纸的斑点颜色又变成浅褐色;在浅褐色的斑点处,再滴一滴淀粉溶液,滤纸上的斑点变为蓝色。整个实验过程用滤纸代替了常规的试管,变间断式实验为连续性实验,既节约了时间,又使实验现象明显、有趣。从而突出学生思维的灵活性。
六、组织协同实验,培养学生的思维能力和合作精神
协同实验是综合演示实验和学生实验的优点而形成的一类过渡型课堂实验,是教学过程中师生合作共同开展的化学实验,它常用于新课的学习,是学生最喜欢的一种实验教学形式。例如在原电池原理的学习中屏幕投影:请同学们两人一组做下列实验。①同样的两锌片插入稀硫酸,观察并记录现象;将锌、铜上端连接,观察现象。②锌片和铜片同时插入无水酒精中,观察并记录现象;将锌、铜上端连接,观察现象。③锌片和铜片同时插入稀硫酸中,观察并记录现象;将锌、铜上端连接,观察现象。④在以上锌片和锌片、锌片和铜片之间连接一电流表,观察并记录现象。⑤用干电池判断电流方向,与上述实验④作比较,观察并记录现象。这样生生合作、师生合作并做交流讨论。这样在无形中培养了学生的思维能力和合作精神。
总之,在化学实验教学中教师不仅要给学生提供生动鲜明、引人入胜的实验现象,帮助学生掌握好基础知识和基本技能,而且要利用实验对学生思维进行启迪,对学生能力进行挖掘,培养学生事实求是的科学态度,力求达到全面提高学生素质的目的。
参考文献
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