时间:2022-06-20 06:59:01
序论:在您撰写高中化学实验时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
一、优化实验设备和环境
1.有效利用实验资源
现在很多的高中学校并没有很完善的化学实验设备和环境,要想提高化学实验教学的效果,推动实验课的快速优化,就必须要合理开发利用可利用的实验课程资源,包括校内和校外的可用资源.首先,校方要加大在化学实验设备方面的投资力度,优化整合各类相关的实验教学设施,置办实验要用到的仪器设备.学校还要注重经常开办化学实验活动,可以以实验能力竞赛等活动形式提高学生对化学实验的兴趣和能力.化学教师要学会拓展延伸教材中的内容,使得学生深化对化学知识的理解,明白实验原理,便于在做实验时有理可循.理论教师要与实验室管理者经常合作,根据教材对实验的要求,布置好实验室的设备,并使得实验管理规范.要紧密结合当地的实际情况,因地制宜地开发和利用有地方特色的实验课程资源,使学生在现实生活的背景下学习化学,加强与现实世界的联系.
2.注重实际操作
现代化教学里多媒体的使用使得教学更加方便,但正由于它的使用,校方和教师就忽略了学生亲自操作实验的重要性.如果有化学实验具备条件可以真实进行,就一定要真实地去实验而不是用辅助作用较大的多媒体代替.教师要尽量允许学生加入实验前的实验室准备工作,使得他们更明确实验道理.
二、优化理论教学
1.理论上强化实验仪器的使用和实验的基本操作
当前在高中化学实验教学中普遍存在的一个问题是学生对基本实验仪器的使用以及实验的基本操作不够了解,以至于常导致实验失败.
例如,高中化学里有一个实验,是要学生利用氨气完成喷泉实验,观察实验现象.而在实验完成后,只有少部分的实验者观察到了实验前的预期效果,看到了喷泉现象.经事后分析,实验失败的原因无非有几种:事先没有检查实验装置的气密性,实验进行时没有将集气瓶里收集满氨气体,或者是进行实验前没有将烧瓶充分干燥.这些都是由于实验的不规范操作引起的,由此例子可见,教师要对学生的规范实验操作教育足以重视,在理论课上细致讲解实验仪器的正确使用以及实验的基本操作.
2.引导学生整理化学实验知识网络
教师要引导学生用综合性思维对化学实验知识进行归纳整理.
例如,高中化学中有一个物质的分离和提纯的实验,即利用物质的物理或化学性质将混合物质变成纯净物质.其方法包括过滤、蒸发结晶、萃取、升华、渗析、分液等.为了使学生明确某种混合物应该用哪种方法进行提纯,教师就需要引导学生自主构建一个实验框架.当氯化钠溶液里混有碳酸钡时,是属于固液不溶的混合物,这时只需采用过滤就好了.当分离蒸馏水与苯时,属于两种互不相溶的液体混合物,这时需要采取分液的方法进行分离.当分离碘化钾和碘时,采用的实验原理是固态混合物中的某成分受热时会容易升华,这时就需要采用升华法来进行分离.因此,学生对实验的原理进行整理是非常有必要的,它可以提高对相关实验的驾驭能力.
三、优化实验选材
为了优化高中化学实验,使其具有更大的可操作性,在实验时要用普通的实验药品和简易的实验仪器,这样也可以方便学生在非实验室的环境下进行自主实验.在保证实验安全性的前提下,积极选用课本中常见的物质,简化步骤,用最少的实验仪器达到最佳的实验效果,不仅能培养学生的创新意识和探究能力,还可以培养学生的环保意识.
在新课标中,对于高中化学试探的改进提出了明确的要求,以高中化学涉及到的实验为例子,并对其进行改进。在“碳酸钠的性质与应用”一课原有的试验中,主要存在以下几点问题:首先是用玻璃管口难以固定气球,并且很容易漏气;其次是选用广口瓶,体积过大,吹气球时耗费试剂过多,尤其是当没有加入足够的浓盐酸时,中途无法补充。对于以上两点问题,改进的方式为:用试管代替原来装置中使用的广口瓶,不但如此,因制作单孔胶塞相对于双口胶塞要简单很多,就可以尝试将双孔胶塞变为两个单孔胶塞,然后将气球与支管处相连,使用单孔胶塞进行气球与支管连接的过渡。经过这样的改进,这项实验克服原有实验中气球易脱落以及漏气的不足之处,并且在环保的基础上节约了化学试剂,达到了预期的效果,也遵循了化学实验教学中安全性以及简讯性的原则。
2高中化学实验教学改进策略的探究
在新课改的理念下,教师应做到引导并帮助学生科学的进行有效学习,在问题情境中,让学生学会质疑,学会思考。能够自行在素材以及多媒体中搜集信息、获取知识;根据不同的任务设计出有效的学习策略,进行有效的方案设计;调整学习过程,学会反思学习。
2.1实验教学手段的改进随着我国飞速发展,过媒体教学以及被高中各个学科广泛应用,在化学的课堂教学中,使用也非常普遍。在这里,我们可以在化学实验教学中应用现代的多媒体设备,利用多媒体的投影技术,将课堂化学实验的过程进行放大,让学生能够更加直观的观察到实验效果呈现的现象和过程,增加实验教学的直观性,提升实验教学的科学性。不但如此,对于部分不宜在实验室或者课堂上进行现场演示的实验,也可以采用多媒体设备记性播放教学视频,有效的进行课堂实验教学,让学生能够了解规范的实验操作方式,增强并实现化学教学的有效性。随着我国对于化学实验改革的不断深入,微型化以及传感器在化学实验中的使用也越加普遍,有效的增强了化学实验中的简约性、安全性、科学性、直观性以及趣味性[3]。
2.2实验教学方式的改进现今,探究式的教学方式已经被引入化学教学中,这是一种新的教学方式,这种教学方式改变了我国传统的讲授式教学,成功的将化学中的验证性实验转变为现今的探究式实验,有效的培养学生对于实验的探究能力;成功的将传统的演示实验变为了学生进行分组实验,有效的加强了学生的操作实践能力。高中化学实验教学实现了内容上的整合,教师应良好的定位自身,适当新式课堂中的身份,优化实验方案,让实验拥有探究性、趣味性以及启发性,有效的调动学生学习的积极性。
3结束语
关键词:初中化学实验;高中化学实验;衔接
化学是以实验为基础的自然科学。人们通过实验认识物质世界,研究物质间的变化规律,并形成理论,再把这些理论和实践知识运用于探究未知的领域。这就要求教师引导学生进行探究式学习,改变学生的学习方式,从单一被动的学习方式转化为多样化的学习方式。通过改变学生的学习方式使学生的学习过程不再是被动接受课本的结论,而是亲自参与丰富生动的化学实验,经历实践和创新的过程,真正成为学习的主人。化学实验不仅要求重视实验结果,而且要重视实验流程的设计、实验技能的培养、实验现象的本质分析。
本文通过对初中、高中实验的对比,探讨初中生升入高中后如何顺利与高中实验课程衔接,并不断提高学生的实验能力的措施和方法。
一、初中学段与高中学段化学实验的差异
1.中学化学实验的内容大致分为下列六种类型
(1)化学基本操作练习的实验
(2)阐明化学基本概念和基础理论的验证和探究实验
(3)物质的制备和性质的实验
(4)测定物质的含量和物理常数的定量实验
(5)联系工农业生产的实验
(6)解决一些综合性的简单问题的设计实验
初中学生刚刚接触化学,虽然他们的理论知识、实践经验都很少。但是初中学生对自然变化和化学实验有着天然的好奇心和强烈的兴趣。因此初中阶段的实验的重点集中在实验基础操作学习,如“药品的取用”“配制一定溶质质量分数的溶液”“重结晶法提纯粗盐”等;密切结合生活体验的实验,如“探究影响蜡烛燃烧时间的因素”“净化黄泥水”;简单的物质制备实验,如“实验室制氧气”“二氧化碳的制取”等;一些物质的性质验证实验,如“蛋白质的性质”以及“影响固体物质在水中的溶解度的因素”这样的涉及基础理论的探究实验等。
初中化学实验所使用的仪器比较少,实验的流程、操作简单,突出探究的特点。在学习基本操作的基础之上逐步深入到物质性质验证、物质的制备、基本概念和理论的学习,同时与生活经验结合紧密有利于学生的接受,符合学生的认知规律。
2.高中实验在初中基础之上有较大提升,表现在以下几个方面
(1)实验的基本操作,使用的仪器比初中更复杂
高中阶段要学习更加复杂的一些操作,如萃取操作、趁热过滤、蒸馏操作、移液、滴定操作等。
实验的精度要求更高,要求学生的操作更准确。初中和高中具体的仪器使用与实验操作要求见表1和表2。
伴随着技术和经济的发展,数字式传感器实验越来越多地走入中学课堂。该系统包括了传感器、数据采集器、计算机分析软件三大部分。传感器精度高、使用方便、采样速度快,常见的传感器有pH传感器、温度传感器、压力传感器、电导率传感器、滴数传感器等。利用传感器可以更加直观地感受到化学变化过程的物理量的变化,并数字化、图形化;有利于学生开展化学反应基本原理的探究实验,完成研究性学习过程中的很多定量分析实验。
(2)学习的内容更加丰富,实验环境更加复杂
高中学习的内容远比初中丰富,典型的金属、非金属单质及其重要化合物的性质,常见的有机化合物的性质,各种离子反应、氧化还原反应、有机反应及其副反应。学生在实验过程中除了要去验证所学的物质的性质,还要注重观察不同于课本描述的各种现象,深入探究其原因。实验中学生遇到的有毒有害危险物质更多。需要学生在进行实验时高度地重视实验安全,掌握各种突况的处理方法。
(3)实验现象的记录更加全面系统,实验数据的处理更复杂
初中时要求学生记录好实验现象即可,而高中阶段除了要记录实验现象,还要记录好实验的数据。例如反应中温度的变化、溶液pH的变化等等。其差别见表3:
(4)实验从定性延伸到定量,掌握误差分析的方法
高中实验中涉及测定物质的含量、物理常数等定量实验。要从微观的、定量的、推理的角度来研究物质的结构和变化的规律,发挥理论在教学中的指导作用。这些实验对操作技能的要求比较高,要求所得的结果与理论数值相接近,但因受设备条件的限制,采用的实验方法一般都比较简单,加上学生操作技能和其他因素的影响,实验结果会有一定的误差,这就要实事求是地分析产生误差的原因。
二、初中到高中化学实验衔接要注意的问题
1.加强实验基本操作的训练和培养
由于初三面临中考,许多学校并没有开出足够的学生实验。而是以讲实验替代学生做实验,造成很多初中毕业生的实验基本操作技能非常薄弱。例如,不会正确地使用酒精灯、不能正确地使用试管夹、不会振荡试管、不清楚试管夹和坩埚钳的用途差别,甚至不知道什么是泥三角。笔者甚至见过学生做完镁与热水的反应实验后,因镁片粘在试管内壁上无法取出而束手无策。因此在学生进入高中后很有必要用一到两节课的时间强化实验基本操作的练习,防止在以后的实验中出现意外。
2.培养良好的实验习惯
在高中由于实验使用的药品、仪器越来越多,因此教师应指导学生养成良好的实验习惯。例如,药品分类摆放要整齐,标签向外,仪器使用前后要彻底清洗,及时地记录实验现象、实验数据。教师要严格要求,认真管理。
3.教育学生注意实验安全
由于高中实验中会用到一些有毒有害的药品、易燃易爆药品、强腐蚀性的药品。因此教师要加强对学生的安全教育,细化安全规范,防止出现由于学生不清楚其危险而造成安全事故。
4.延续初中实验的探究要求,更好地与高中所学理论知识相结合,培养学生的观察、分析、设计实验的能力
一、教材第14章酸、碱和pH中的《家用酸和碱》实验
1.实验内容。
(1)导语
通常用指示剂估计溶液的大致pH。在本实验中,你将制作红色卷心菜汁指示剂,并用它测试各种家用液体的pH。卷心菜汁指示剂中含有的花青素分子,是使颜色变化的原因。
(2)问题探究
不同种类家用液体的pH大致是多少?
(3)实验目标
测定并比较各种家用液体的pH。
根据各种液体的化学组成比较它们的用途。
(4)实验准备
实验器材:红色卷心菜、电炉、烧杯钳、100mL烧杯(2只)、蒸馏水、吸液管(9支)、96孔点滴板、白纸片、100mL量筒、牙签。
待测溶液:滴眼液、柠檬汁、白醋、食盐、肥皂、发酵粉、硼砂、洁净剂。
安全警示图标如下:
穿上实验服并戴上护目镜,用烧杯钳夹热的烧杯。某些待测溶液有腐蚀性,避免与皮肤和眼睛接触,如果不慎沾到,则立即用大量水清洗,并及时告知老师。
2.实验步骤。
(1)把一片红色卷心菜叶子撕成碎片后,放在100mL的烧杯中,加入30mL的蒸馏水。
(2)在电炉上加热烧杯中水至沸腾,得到深紫色溶液。用烧杯钳取下热烧杯,冷却后把自制的指示剂倒入洁净烧杯中。
(3)在白纸上放置洁净96孔板,依次各用一支洁净的吸液管各滴入5滴滴眼液、柠檬汁、白醋、食盐、肥皂、发酵粉、硼砂、洁净剂于孔板中。
(4)用洁净洗液管吸取卷心菜汁,在上述孔板中分别加入5滴,用洁净牙签搅拌使溶液混合均匀。
(5)观察每种溶液的颜色,将结果在数据表中,如下表。利用颜色柱形图(略),将每种溶液大致的pH记录在数据表中。
3.分析与讨论。
(1)解释数据:食物类溶液,如柠檬汁或醋,是酸性还是碱性?这些溶液不是酸的就是辣的,用什么离子可以解释这种特征?
(2)解释数据:洁净剂溶液是酸性还是碱性?清洁过程中涉及什么离子?
(3)观察:你如何解释柠檬汁(柠檬酸溶液)和滴眼液(硼砂溶液)之间pH的差别?
(4)运用变量、常量和控制手段:假定在待测溶液中增加纯蒸馏水这一项,这一测试有何目的?
4.应用与评估。
(1)指示剂能否很好测定番茄酱的pH?说明理由。
(2)你可能已发现,某些洗发露指明是平衡pH的,制造商这么说有何意图?为什么对肥皂或洗涤剂也要作此说明?
(3)分析其他家用溶液与卷心菜汁指示剂反应情况,并说明理由。
5.实验数据与现象观察。
二、对我国高中化学实验教学的启示
酸、碱和pH知识贯穿中学化学教学的全过程。在我国化学教材及化学教学中,学生对酸、碱和pH的感性认识通常是教师通过测定实验室的盐酸、硫酸、氢氧化钠等溶液pH获得的,学生普遍感到酸、碱和pH的知识离现实生活很遥远,不敢轻易动手实验,害怕被腐蚀;而美国教材中“家用酸和碱”学生实验,内容均来自常见的生活日用品(包括指示剂),见实验数据一览表(略)。学生的实验不仅很好地将化学知识与生活有机结合,而且减少了在实验过程中不必要的意外伤害,降低了实验的危险性,学生自然学得安全、轻松、愉悦。
1.关注生命,玩得安全。
虽然中学生喜爱化学实验,但总担心化学实验不安全。虽然2012年9月14日教育部公布《中学教师专业标准(试行)》指出:把学生生命安全放在特别重要位置,实验安全是学校安全工作的专业组成部分。但从目前我国的化学实验教学来看,几乎没有穿实验服和戴护目镜的要求,安全知识手册只是挂在墙上而已。而美国教材中每个实验安全的内容都关注到学生个体的身心健康发展,以警示图标呈现给学生,特别注重保障学生在实验过程中的人身安全,实验设计体现了人性化、形象化的理念,无疑给学生安全知识的学习带来了极大帮助,克服了学生害怕做化学实验的心理,杜绝了实验中伤害学生事件的发生。美国教材中采用微型化、绿色化的实验操作,实验安全、环境保护的理念与做法值得我们反思、借鉴,也希望同行结合校情进行合理的移植使用。
2.贴近生活,玩得有趣。
美国心理学家布卢姆说:“学习的最大动力,是对学习材料的兴趣。”美国教材中的实验内容在选择上体现与学生身边生活和社会密切联系,如《家用酸和碱》实验用品和材料来自学生的家庭和日常生活中,实验内容是学生熟悉、感兴趣的东西,避免了复杂和偏难的现象,激发了学生实验和探究的兴趣。学生通过对身边的事物的探究,不仅产生了对熟悉的事物的好奇心,而且加强了课程与社会的密切联系,体现了STS观念。教学中只有把化学与身边的世界相结合,让学生在一个更加广阔的知识平台上获得对化学多维度、多层面的认识,才能形成良好的化学科学素养。
3.注重方法,玩得科学。
教材中的实验探究过程按“问题—目标—准备—步骤—分析和讨论(或结论)—应用与评估”思路。其一,实验设计过程注重从宏观与微观的角度构建酸碱知识,尤其在感性认识的基础上,进一步从微观的角度理解酸或碱的微观特征,在实验中树立物质的微粒观念。其二,通过比较柠檬汁(柠檬酸溶液)和滴眼液(硼砂溶液)之间pH的差别,从定性酸或碱强度的比较顺利过渡到定量pH的学习,大大降低了学习的难度。其三,实验中指导学生运用变量、常量和控制手段的科学探究的方法,培养学生的理性思维。在我国,学生对酸、碱和pH知识是通过“照方抓药”实验的方式认识的。目前我们的实验教学基本停留在让学生知道是什么,但不知道为什么,对生活的化学问题不会解释,更不能很好应用所学知识说明理由。实验教学在应用与评估方面的空白或缺失,体现在学生考试时实验试题得分率极低、实验综合能力极薄弱。而美国教材实验设计的综合性不仅使学生掌握了知识目标,而且实现了多维教学目标,尤其在实验过程中更体现在满足学生终身发展的需求上,在学习化学的同时获得对其他学科的真正理解,发展综合素质。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[M].北京:人民教育出版社,2003.
一、金属钠与氧气反应实验的改进
1、实验出处和原因
此实验来源于人教版高中化学第二章第一节钠,钠在石棉网上燃烧,往往会把石棉网烧破,以至不能再用,尤其做学生分组实验时,一个年级一次就能烧破石棉网几十个到几百个,造成很大浪费;再者钠在石棉网上燃烧,最后都有少量黑色物质生成,对学生观察过氧化钠的淡黄色产生干扰,有时甚至观察不到淡黄色。对此,笔者对该实验进行了改进。
2、实验用品
破试管 试管夹 酒精灯 火柴 镊子 小刀 滤纸 钠
3、实验改进
用镊子取一块金属钠用滤纸吸干表面的煤油,用刀切去外皮,再切下一小块,放到已用试管夹夹好的破试管的一端用酒精灯加热(试管要平行与桌面)。这样我们就能很容易看到淡黄色的过氧化钠了。
4、改进后装置的优点
(1)玻璃传热快,加热时间短,适合学生课堂探究
(2)原料破试管就用学生做实验炸裂的,这也是废旧物品的有效利用,可以节约实验耗材。
(3)金属钠燃烧后无黑色物质生成,有利于学生更好的观察过氧化钠的颜色,实验效果非常好。
二、蔗糖与浓硫酸脱水反应实验的改进
1、实验出处与原因
此实验来源于人教版高中化学第一册第六章第三节硫酸,该实验操作简单,现象明显,易成功,但在实验过程中产生大量的有刺激性气味的有毒气体二氧化硫,直接排到空气中,不利于师生的健康,不符合环保要求。为了消除二氧化硫的污染,并进一步增强实验的趣味性,笔者将此实验进行了改进,效果很好。
2、实验用品
烧杯(200ml) 表面皿 玻璃棒 色拉油 桶 镊子 胶头 滴管 蔗糖 浓硫酸 氢氧化钠 棉花 品红溶液(1%)
3、实验改进
将色拉油桶去掉底部去掉盖子,做成塑料罩,在表面皿中滴15~20滴品红溶液,置于烧杯旁。在200ml的烧杯中放入20克蔗糖,加入几滴水,用玻璃棒搅拌均匀,然后再加入15ml溶质质量分数为98%的浓硫酸,用玻璃棒迅速搅拌,待蔗糖变黑体积开始膨胀时,插好玻璃棒,迅速罩上塑料罩,将表面皿也罩上,在瓶口放上一团蘸有浓氢氧化钠的棉花。当海绵状的炭体积不在膨胀时,打开罩子观察疏松多孔的海绵状物质,同时看到品红已经褪色。
4、改进后装置的优点
(1)氢氧化钠能吸收产生的二氧化硫 ,二氧化碳,减少其对环境的污染,增强学生的环保意识。
(2)品红褪色激发学生的学习兴趣,而且也可以就此复氧化硫的性质,巩固以前所学知识。
三、苯酚钠与二氧化碳的反应
1、实验出处与原因
此实验来源于人教版高中化学第二册第六章第四节苯酚,其中苯酚钠与二氧化碳反应的实验叙述简单,没有说明二氧化碳的来源。可能好多老师直接用碳酸钙和盐酸反应制取,这就存在一个问题,二氧化碳中肯定混有少量氯化氢,而导致学生有疑问:是盐酸与苯酚钠反应使现象出现浑浊呢?还是二氧化碳呢?如果除掉盐酸又须用到洗气装置,仪器繁琐。基于这一点,笔者对此实验也进行改进。
2、实验用品
试管 导气管 药匙 胶头滴管 苯酚 氢氧化钠溶液
3、实验改进
取少量苯酚固体放入一只洁净的试管中,加入少量水振荡,液体成浑浊,再用胶头滴管加入氢氧化钠溶液至液体变澄清,接着把导气管插入液体内,向里边吹气。不久会看到液体由澄清又变浑浊,说明苯酚酸性比碳酸弱。
4、改进后的优点
(1)实验简单,现象明显,易于操作。
(2)可以激发学生的兴趣。
一、实验现象异常的成因
1. 药品变质造成的实验异常现象
案例:用新制的FeSO4与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2时,结果未能观察到白色絮状沉淀,而看到的却是灰绿色沉淀,并逐渐变成红褐色.这种情况是学生可以自己分析得出原因的,操作的关键:1.为什么要用新制备的FeSO4溶液?2.为何将滴管插入试管里溶液的底部,慢慢挤出NaOH溶液?最佳的改进方案:可以在溶液表面封一层苯或封油层以隔绝空气,氢氧化钠溶液事先煮沸以赶出里面的氧气.
2. 滴加与反滴加的顺序不同造成的结果不同
教师或学生在实验中,若将化学试剂的加入顺序变更以后,有可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果.
如Cu(OH)2的制备是高一的一个学生实验.若按教材要求的方法和步骤,向盛有CuSO4溶液的烧杯中滴加NaOH溶液,可以产生大量的絮状沉淀,但是对该沉淀进行加热时有时就是看不到黑色CuO.实际上,按如上操作一般生成的沉淀只能是绿色的碱式硫酸铜,致使观察不到Cu(OH)2的受热分解现象.所以,建议将步骤改为“向盛有NaOH溶液的烧杯中滴加几滴CuSO4溶液”,确保生成Cu(OH)2过程中NaOH始终是过量的.
3. 药品长期存放变质造成的实验结果异常
实验室中某些药品由于长时间放置因氧化等原因变质,如我们检验Na2SO3溶液中的亚硫酸根离子时可以先加入盐酸,产生气体能使石蕊试剂褪色,但长时间放置的亚硫酸钠会被空气中的氧气氧化成硫酸钠而不能与盐酸反应.这样的实验在操作之前教师要先检验药品是否变质.
4. 药品的量的用量不一定越多越好
实验过程中,特别是在学生做实验时由于实验习惯的问题,在取用药品时用量很随意,很容易出现出乎意料的现象.
例如在做银镜反应时,在一洗净的试管里注入1 ml AgNO3溶液,然后加氨水到完全溶解,再滴几滴新配的乙醛溶液后水浴加热几分钟却始终得不到光亮的银镜.分析原因,应该是银氨溶液配制时氨水量未控制好引起的.在向AgNO3溶液中滴加氨水不可过量,教材描述为“氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止”.实践经验证明,氨水过量越多,银镜反应的效果越差.所以我个人建议,加氨水时直到最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊(不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清)为止,这种银氨溶液氧化能力最强,实验效果非常好.
5. 因实验温度控制不当引起的实验异常
温度是影响化学反应速率和反应趋势的一个重要方面.温度的高低往往决定了一个反应能否发生、向什么方向发生等问题.所以,温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要.
例如在做乙醇的氧化实验时,将螺旋状的铜丝加热变黑后,如不迅速插入乙醇,反复几次,并不会看到铜丝变红亮,也不会闻到有刺激性气味.因为铜丝插入速度太慢,使铜丝温度下降后反应就不能发生了.
在实际的实验教学中,除了上述原因以外,所用试剂的浓度大小,试剂选用的恰当与否,酸碱介质环境,仪器的选用及装置是否合理,以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象.
二、实验现象异常的改进与利用
1 .通过异常现象的分析促进学生培养严谨的治学态度
严谨的科学态度是高质量地完成化学实验的前提条件.学生实验中出现的异常现象,大多是由于实验态度不严谨而引起的.如:试管没洗干净就进行银镜反应的实验,结果看不到银镜出现;用不干燥的集气瓶收集氯化氢或者氨气,长时间收集不满;使用滴管时,一管多用,或者滴加试剂时随意碰到试管壁,导致试剂交叉污染;不按规定的用量取用药品,造成反应现象不明显或不正常等等.如果查明异常现象是由于上述主观原因而产生的,应该借此机会强调良好的实验习惯和规范的操作方法的必要性,使学生养成严肃认真、一丝不苟的科学态度.
2.利用异常现象进行知识点的转化学习,达到拓展知识的目的
当学生在实验中出现的实验失败或误差较大时,要合理的利用失败的原因将知识点转化到相关知识的应用上,往往学生会对异常的实验现象更加关注,合理巧妙地利用这种心理调动学生的学习积极性会达到事半功倍的效果,我们教师在这方面可以多加注意这也是教学艺术的一种升华!
3.利用实验异常现象,培养学生观察现象、分析问题的能力,从而提高学生探究的水平和解决问题的能力
在化学教学中,只要学生留心观察实验过程,注意捕捉奇特的变化,就可以发现许多实验异常现象,对这些异常现象进行探究会得到很多重要的发现.教师应根据教学内容,指导学生对见怪不怪的现象着手探究、发现问题.中学化学中异常现象很多,其中很多异常现象都可以成为学生进行探究的极好材料.
通过对各种实验现象的分析、探究,唤起了学生的强烈的求知欲,进而培养学生的学习兴趣,激发学习动机,将“苦学”变为“好学”、“乐学”,这正是当前教育改革所追求的教学理念.只要我们一线教师善于处理异常现象,因势利导,不但可以化解课堂失误,更会增加学生对我们的信服力,增加我们教师自身的人格魅力.这对于我们教育事业的发展反而提供了一个难得的契机.
关键词:化学实验;探究;高中;培养策略
一、问题的提出
实施新课程以来,由于多媒体技术引进课堂,不少教师在教学中将实验视频替代学生实验,致使中学化学实验存在学生动手实验机会减少、学生动手实验能力下降的现象,这一现象在高中学段体现更为明显。虽然教学要求培养高中生的实验设计能力和实验探究能力,教师在有限的实验课中也尽力让学生的实验设计能力和探究实验能力得到提高,但高中学生往往停留在“照方抓药”的层面,实验的设计和结论的得出基本依赖教师的指导,或者是学生虽有思考和设计实验的热情,但常常因为没有相应的化学实验基本观念的支持而无从下手。因此,在探究实验中,教师如何引导、培养学生形成化学实验观念,应用基本观念解决探究实验的问题,则是解决上述问题的关键。
二、中学化学实验的基本观念
化学实验基本观念是指学生通过化学实验,在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学实验的概括性的认识。诺贝尔物理学奖获得者冯•劳厄曾经说过,“教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所留下来的东西”。教师在培养学生实验技能的同时,更重要的是培养学生的化学实验基本观念,中学实验中主要的实验基本观念有:
1.对比实验观念。对比实验是指设置两个或两个以上的实验组,通过对比结果的比较分析,来探究各种因素与实验对象的关系。如要探究浓度对Zn和HCl酸反应速率的影响,我们可以取相同质量相同表面积的两份Zn粒分别投入同温度、同体积但浓度分别为1mol•l-1和0.1mol•l-1的两份盐酸中,对比观察产生气泡的快慢。
2.空白实验观念。空白实验是在不加样品的情况下,用测定样品相同的方法、步骤进行定量分析,把所得结果作为空白值,从样品的分析结果中扣除。如在探究乙酸乙酯的水解实验时,可以设计三个实验,一个是加稀硫酸,一个加氢氧化钠溶液,一个不加作为空白值,对比实验结果。
3.控制变量实验观念(单一变量实验法)。控制变量是指每次只改变其中一个因素,通过控制其他因素不变,从而研究被改变的因素对事物的影响。如比较Mg和Al的金属活动性,可以用等质量等表面积的镁条和铝片分别投入等浓度等体积等温度的盐酸中,观察反应产生的气泡快慢。这里只控制了一个变量,即镁条和铝片两个不同物质,其它条件完全相同。
4.重复实验观念(平行实验观念)。一个科学结论的得出,必须经过多次重复的实验才能得到确切的结论,比如探究浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响,只通过一次实验显然无法得出提高浓度一定可以促进化学反应速率的结论,只有在重复实验中发现和总结的规律才具有较高的可信度。
5.定量实验观念。比如配制一定物质的量浓度的溶液、酸碱中和滴定等,每一步都要求非常精确,至始至终都要让学生感觉到操作时的“吝啬”。
6.绿色化学观念。绿色化学观念是指设计没有污染或者尽可能小污染的实验方案,并且该方案能实现原子利用率的最大化。例如实验室制硫酸铜有多种实验方案:(方案1)Cu与浓硫酸共热;(方案2)Cu先与O2反应,生成CuO再与稀硫酸反应。显然,方案2更符合绿色化学观念,不仅生产过程无污染,且制备相同质量的硫酸铜所耗药品较少。在中学化学实验中,也可以将不少教材中的实验改为微型实验,如探究影响化学反应速率的因素有关实验,为了节约药品,可以将试管实验改为点滴板的实验。教师在高中化学教学中,如果能够及时抓住教育时机,在平时教学中有意识渗透观念教学,高中生的化学实验观念和严谨求实的科学精神自然而然就形成了。
三、通过探究实验形成高中生的基本实验观念
1.教师要在言传身教中形成化学实验基本观念
(1)教师自身要有相应的化学实验基本观念。由于教学时间限制及题海战术的固有思维,不少教师的化学实验基本观念比较淡薄。比如许多教师在演示溶液中Ba2+的检验时,只取一定量待测液,先往其中加入盐酸,后加入BaCl2溶液,看到白色沉淀就得出结论,然而在整个演示实验过程中并没有采用蒸馏水作空白实验。化学教师自身没有基本的实验观念,就不可能让学生形成实验观念。我市与高校合作,利用暑假对一线化学教师开展实验培训,提高教师的化学实验技能,重塑教师的化学实验基本观念,是一种非常及时、非常有益的尝试。(2)教师要捕捉时机渗透化学实验基本观念。只有教师在教学中具有化学实验基本观念的意识,善于在教学中捕捉教学时机、设计教学情境,才能逐步培养学生的实验观念。以鲁科版高一必修2第二章第2节《化学反应的快慢与限度》第1课时为例,本节课的知识与技能目标是了解化学反应速率的概念和影响化学反应速率的因素。学生在学习本节教材之前已接触较多的化学反应并积累一定的生活经验,能感受到化学反应有快慢之分,容易理解影响化学反应速率的因素。本节课如果只是简单传授知识,可以花较少的时间把知识传授完,然后再配上大量练习来巩固知识点,短时间内学生的考试成绩会不错。如果把这节课设计成探究实验课,则是培养学生化学实验观念的一个非常好的机会。教师可以通过学生设计实验方案,探究影响化学反应速率的因素。提供的试剂是:表面积大致相同的镁条和锌粒、过氧化氢溶液(3%)、盐酸(0.5mol•l-1,3mol•l-1)、氯化铁溶液、块状碳酸钙、碳酸钙粉末、二氧化锰;提供的仪器有:试管、钥匙、镊子、胶头滴管、酒精灯、试管夹、导管、水槽、量筒。上课前一天可以让学生设计好实验方案,形成书面实验报告,并提醒学生注意对比实验、空白实验、控制单一变量、重复实验等观念在实验方案中的应用(学生在之前的实验课中已初步形成这些观念,但实际应用还不熟练),学生带着这份实验报告才能进实验室做分组实验。在实验过程中,教师根据学生们的实验报告书写情况和探究实验过程中出现的问题进行指导,学生及时进行修正,在设计实验方案修正实验方案实施实验中,化学实验基本观念再一次得到强化。
2.学生要在探究实验中形成化学实验基本观念
“听的不如看了,看了不如做了。”这是蒙台梭利对幼儿教育的一句经典名言,它同样适用于高中生。要形成化学实验基本观念,仅靠教师知识的传授和练习的强化巩固效果不明显,更重要的是通过教师潜移默化的启发引导和学生的亲身体验逐步实现。它不是一天两天能形成的,而是需要一定量时间和一定量活动的积累。教学中要让学生积极参与到探究实验中来,多参与实验方案的设计和评价,在实验过程中及时发现自己的不足并加以修正,这样对化学实验基本观念的形成会有很大帮助。以鲁科版高一必修2第二章第2节《化学反应的快慢与限度》第1课时为例。教师可以让学生将设计好的实验方案带到实验室,在实验前教师先用实物投影仪展示学习小组的实验方案,再让学生代表说一说这样设计的理由,最后让全班同学对该实验方案的优劣进行点评。比如某学生设计的实验方案是:取表面积大致相同的两份镁条分别放置于两根试管中,再分别加入0.5mol•l-1和3mol•l-1盐酸,观察产生气泡的快慢,探究浓度对化学反应速率的影响。该同学阐述设计理由后,教师让全班同学对该方案进行点评,有的同学指出两份盐酸的体积未知,没有控制单一变量,实验结果可信度不够,最后在学生的争论中,确定正确的实验方案。其它探究化学反应速率影响因素的实验方案也是这样让学生互相评价,最后选出最优方案。新课程强调多元评价,在学生和学生互相评价,甚至是学生对教师的评价中,学生的思维得到启发,参与热情得到提升,大大提高课堂听课效率。
3.学校要努力创设开放实验室教学环境
我校化学组近年来尝试开展开放式实验教学,这种教学模式又叫“开放实验室”,指将实验室或相关仪器等资源有目的、有组织地全部或部分对外开放,学生在老师的指导下,利用下午自习课时间或周末进入实验室做实验。学生做实验之前,必须先确定实验课题,填写《探究实验申请表》,内容主要包括探究实验内容、实验目的、实验原理、实验仪器与药品、实验主要步骤简述等,指导教师对申请实验的科学性、安全性、可行性、简约性进行评估,实验员审核通过后方可实施实验。在做实验时,指导教师和实验员在旁指导,但学生为实验主体,这时教师与学生关系是平等、和谐、融洽的,教师只是辅助学生完成实验。学生实验完成后及时填写《探究实验学生活动记录表》,记录实验过程、小组自我评价和反思,指导教师最后进行点评并填写《探究实验学生活动定量评价表》,及时对学生的表现进行评价,对不按实验规范要求操作的学生提出警告或者禁止参与开放实验室活动,保证开放实验室的安全。通过开放实验室,教师可以和学生面对面的沟通交流,就实验过程中出现的失误进行剖析,及时地对学生进行化学实验基本观念的渗透。学生设计实验的灵感很多来自于平时的习题,在习题中发现的问题可以通过实验解决。例如,某学生欲探究“滴入酚酞的氢氧化钠溶液变红后,再加入氯水褪色,褪色的原因是什么”这一实验课题,他设计的实验过程和结论如下:第一步:取无色酚酞溶液、甲基橙溶液、石蕊试液、蒸馏水各1mL,分别加入1号、2号、3号、4号试管中。第二步:用胶头滴管取NaOH溶液约3mL依次滴入四份溶液当中。第三步:用胶头滴管取氯水逐滴滴入1号试管中,当加到溶液褪色时停止。第四步:用胶头滴管取氯水滴入2号试管,充分振荡,发现了溶液由原来的橙黄色变为无色。第五步:用胶头滴管取氯水滴入3号试管,充分振荡,发现了溶液由原来的黑色也变成了无色。第六步:用胶头滴管取氯水滴入4号试管,充分振荡,发现了溶液由原来的无色变为浅黄绿色。第七步:再往已经变色的1号试管中加入适量的NaOH溶液,随着NaOH的逐滴滴加,溶液并没有变成红色。结论:实验证明了含有酚酞的NaOH溶液加入氯水后褪色的原因是HClO将其漂白,而不是氯水中的酸与氢氧化钠溶液中和使OH-减少引起的。通过以上案例不难发现,该探究实验的设计与实施运用了空白实验、对比实验、控制单一变量等化学实验基本观念。实际上由于“开放实验室”教学模式比传统的教学模式更加开放,学生从寻找实验课题、确立实验课题到实施实验课题,探究实验的自主性大大提高,实践能力、学习能力、创新能力得到培养,化学实验观念自然而然就形成了。在我校开展的“开放实验室”的实验教学中,大部分学生学习化学的热情被激发出来,不少学生利用家庭已有的药品和仪器进行简易实验,甚至自购一些仪器药品在家中进行探究实验,在设计、实施、反思实验的过程中,学生的思维能力、创造能力、实验操作能力得到充分培养。
四、结语
新课程已经实施多年,探究性教学已被广大一线教师接受,但在化学实验教学中渗透实验观念还远远没有得到充分重视,观念教学依然任重道远。在中学化学教学中,许多探究性实验可以渗透化学实验基本观念。教师应树立观念意识,努力挖掘教材中潜藏的化学实验观念,身体力行,在中学化学教学中做到“润物细无声”,让学生在不知不觉中养成化学实验基本观念。
参考文献:
[1]周成勇.树立绿色化学观念,改革化学实验教学[J].长治学院学报,2008(5).