新课标下高中化学教学如何培养实验意识
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摘要:介绍了化学实验教学中培养学生实验意识的重要作用,并举例分析了实验意识培养的途径及方法。
文章编号:1005-6629(2010)09-0020-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
随着新课程标准的实施,高中化学实验的数量大量增多,实验教学已经成为高中化学教学内容中一个非常重要的组成部分,同时也是高考的重点和热点。在化学教学中培养学生的实验意识,对于提高学生的实验能力、科学素养和造就创新人才都具有十分重要的意义。
1 实验意识
实验意识是实验思维的逻辑性内容的总和,包括实验者对问题的感知与判断、对解决问题策略的谋划与手段、对实验结果的预见与确认、对实验结论的构想与表达等。实验意识在实验建立和发展中起着主导作用,它是科学发现必备的智慧技能。
2 实验意识的培养
2.1在知识传授中培养实验意识
化学作为自然科学的重要组成部分,十分强调科学实验在认识形成中的作用。因而,在化学知识传授中,必须注意科学方法论的教育。教师在传授化学知识的过程中,不仅要讲清知识是什么,更重要的是讲清知识是怎么来的,知识有什么作用。如苏教版选修课本《化学反应原理》专题1第二单元“化学能与电能的转化”中,就原电池的工作原理这一重点概念,首先安排探究活动“锌和硫酸铜溶液反应及发生的能量转化”让学生实验探究,然后再分析和讲述电极反应、电子移动方向、离子移动方向以及半电池的组成;有的章节是按照“提出问题、讲述研究的过程和方法、得出结论、提出新问题、讲述新的研究过程和方法、得出新结论”这一思路编写的,如“金属的电化学腐蚀”、“金属的电化学防护”等。新教材这样的编排为教师在知识传授中培养学生的实验意识创造了条件。只要教师认真备课。充分挖掘教材中化学实验内容,精心设计教学程序,突出以学生为主体、以实验为中心的原则,就能达到教学目的。例如,我在化学史教学中,运用经典实验原理来加强学生实验意识的培养,增强了教学的趣味性,受到学生的普遍欢迎。以教材关于“空气组成”介绍为例,可以通过展现拉瓦锡的科学探究过程和探究方法,引导学生深入体会、理解其实验原理和方法,在此基础上自行设计实验测定空气中氧气的含量。以历史发现过程为题材设计为学生自主探究的学习内容,能使学生体验到设计实验方案、控制实验条件、观察记录实验、分析解释实验数据等的过程和方法,学生能够体验到像科学家一样地进行探究,体现知识的认知价值和情意价值。
2.2在实验课教学中培养实验意识
高中化学新教材中实验数量远比传统教材的实验数量多,不仅有验证性实验,还有探索性实验和实验设计。实际教学中教师要改变原来化学实验课的教学策略,在提高学生观察和操作技能的同时,更要重视实验意识的培养。课本中的学生实验或教师的演示实验一般是根据教材设计好的方案进行的,但由于季节性、地域性、各地实际条件的限制以及部分实验设计方案本身的不严密等,课本上的实验经常需在材料、方法或使用器材等方面进行替换或修改后才能进行,教师可以鼓励学生一起改进实验,改进实验的过程能激发学生的创造性思维,充分培养学生的实验意识和创新能力。例如,苏教版化学1(必修)(2004年8月第1版)专题4 讲到了铜和浓、稀硝酸的反应,教学时是要做演示实验的。许多教师习惯用全日制普通高级中学教科书(试验修订本・选修)第二册第12页铜与稀、浓硝酸反应的演示实验,在试管中加入硝酸后再用无色塑料袋将试管口罩上并系紧。该实验设计方案的缺点是时间间隔短,气体易外泄污染教室空气,且实验完成后处理袋内的气体时仍可能造成污染。针对这个问题我和学生一起对实验装置进行了改进,设计了如图1所示的装置。图中A、B分别为大小相同的具支试管和普通试管,C为20 mL塑料注射器,内装10 mL饱和氢氧化钠溶液,D为20 mL玻璃注射器,内装10 mL空气,E为铜丝。实验时可以向具支试管中加入1 mL～2 mL浓硝酸,当红棕色二氧化氮气体升至将近支管口2 cm处时将铜丝向上刚好提离浓硝酸液面,此时,铜丝上沾的少许浓硝酸继续与之反应,当产生的二氧化氮刚好充满具支试管时, 立即关闭止水夹;再向上拉动注射器C的手柄,部分二氧化氮被氢氧化钠溶液所吸收,使具支试管产生负压,打开止水夹,试管B中的水被倒吸人具支试管中形成稀硝酸(应注意浓硝酸的浓度约为16 mol・L-1,普通试管中的玻璃管插入水面下约是具支试管中加入的浓硝酸的体积的4倍左右,因为要考虑玻璃管部分倒吸后充满的水的体积,使吸入的水的体积约为浓硝酸体积的2倍～3倍左右,此时稀硝酸的浓度约为4 mol・L-1～8 mol・L-1)。具支试管中的二氧化氮被水吸收,红棕色褪去,同时可观察到具支试管中的稀硝酸与铜反应产生无色的一氧化氮,一氧化氮缓缓向上通过针头进入装有空气的玻璃注射器,注射器内的气体呈红棕色;先后将氢氧化钠溶液和玻璃针筒中的气体推入具支试管中,一氧化氮和二氧化氮都能与氢氧化钠溶液反应生成亚硝酸钠,废气被吸收,反应被终止,硝酸铜也被转化成氢氧化铜。整个装置改进后将铜与稀、浓硝酸反应的两个实验于一个密闭容器中完成,既易于教师或学生演示操作,又避免了教师或学生在演示时手忙脚乱导致气体外泄,污染空气,同时还便于观察到一氧化氮被氧气氧化的过程。
2.3在研究性学习中培养实验意识
“研究性学习”是《基础教育课程改革纲要(试行)》所规定的重要内容,也是新课程标准所大力提倡的一种学习方式。研究性学习特别强调学生学习的自主性,教师是学生学习的促进者、组织者和指导者。现行条件下,教师利用课题探究的研究性学习活动来培养学生实验意识具有更现实的意义。研究性学习的方法很多,我认为选择运用实验法研究的课题对培养学生实验意识更加适合。例如,我曾指导学生进行了“本地区向阳河河水污染状况调查及其治理”的研究性学习。向阳河是一条位于本地区城市中心的人工河,至今已有三十多年的历史。由于生活污水的大量排放和各种垃圾的乱丢乱抛,曾经清澈见底的小河,如今已面目全非,河水浑浊变质,气味难闻,严重影响了居民日常生活,损坏了市容市貌。能否有比较好的办法进行治理?我和学生一起尝试着用化学生物技术治理河水污染。我们用2000 mL的烧杯取向阳河水两杯,并向水中各放入两条小鱼及一根水草以模拟河水中的环境。向其中一杯水中加入从环境监测站购买的生物菌剂“WT-12”,利用高效微生物菌群(每克中含有10亿-60亿个微生物)治理污水,另一杯水做对比。第一次,生物菌剂用量控制得不好,同学们加了1 mL左右,生物菌剂加入过多,水中出现了许多絮状物并逐渐沉淀下来,上层水清澈透明,但小鱼在20 min左右死去。同学们上网查资料并请教专家,得知投菌浓度应控制在50 mg・L-1左右,污染严重的也不应该超过100 mg・L-1,就烧杯中的水而言,只能加入2滴左右的生物菌剂,第一次加入量超标10倍左右了。第二次实验时,同学们怕控制不好,先将生物菌剂稀释了40倍然后再投放,并搅拌均匀。投菌一天后的水质明显好转,透明度上升,色度明显降低,以后的几天水质也在持续好转中。为了确保安全,同学们又平行测试了两次,结果都较为理想,且水中的小鱼也很健康。活动结束后同学们感觉自己得到了锻炼,实验意识进一步加强,解决问题的能力得到了提高。
知识传授、实验课教学和研究性学习是现行高中化学教学的三种形态,也是学生获得知识和能力的三种层次,如果我们教师能将实验意识的培养贯穿于其中,必将取得良好的效果。
参考文献:
[1]于浩.中学化学创新教法.45分钟优化设计[M].北京:学苑出版社,1999:45～50.
[2]施良方.学习论[M].北京:人民教育出版社,2001:5.
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