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一、探究性化学实验教学的方法
1.演示实验。化学课本中安排了大量的演示实验,其目的主要是让学生在观察的基础上接受化学知识,为理解提供直观材料。传统的化学演示实验是由教师先讲解、再演示,然后把观察到的现象、结论总结出来,这样的实验教学学生处于被动地位,缺乏对实验的热情和探究的欲望。根据探究性实验教学的设计原则,在演示實验中,要通过增加演示实验的创造成分,给学生提供更大的思考空间,把部分有探究价值的演示实验改为学生的探究实验。比如:“铜和浓、稀硝酸的反应”都可以转化为学生的探究性实验,这样做不仅可以使学生体验规律得出的过程,加深对知识的理解,提高学习的兴趣,而且也结合了实验的内容,加强了学生的环保意识。即使是教师的演示实验,也要增加学生的参与程度,如“醛的性质”、“溶液的导电实验”等。这样做的目的是给学生提供探索的空间,使学生体会这种将定量研究转化为定性研究的办法,即实验转化法。以上实验方法为学生提供了新的教学环境,在新环境下,学生独立自主思考、探索问题,避免因教师先讲或预习教材造成的“先入为主”的影响,要让学生人人有自己的猜想、观点、看法,并努力形成各自的实验设计。
2.学生分组实验。传统的学生分组实验教学,通常先由教师就实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据采集及处理办法清清楚楚地讲一遍,然后学生实验,教学时间一般为两课时。实验中学生只是“照方抓药”,难以激发他们的实验积极性,许多学生只是应付完了事。因此,在学生分组实验中,通过增加实验的未知性,可以激发学生探究的欲望如果某些实验所验证的规律符合学生认知水平、思维水平,这类实验可改为探究性实验,实验时间可放在知识教学之前。比如:“配制一定物质的量浓度溶液”可以直接在教学“物质的量浓度”一节内容加入作为探究性实验,让学生在亲身体验、经历探究的过程中,得出物质的量浓度的概念,从而也解决了配制的仪器、步骤和可能产生的误差的问题。
二、探究性化学实验教学的案例——制取氯气
下面以实验室制取氯气为例进行分析,实施过程如下:
1创设问题情境。1915年4月22日,在第一次世界大战中,德军与英、法军在比利时伊普尔对峙。黎明时分,英、法军前线战场的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐向前袭来,很快大群大群的士兵被熏得东倒西歪,眼睛睁不开,鼻子被刺激得喘不过气来,法军阵地一片恐怖气氛,几分种之内,长达几千米的阵地被一片恐怖所笼罩。协约国全线溃退,德军乘胜前进,向前推进了几千米,这就是震惊世界的首次毒气战。同学们想知道这是什么毒气吗?它能在我们的实验室里怎样来制取呢?这样,教师为学生创造了一个可供探索的问题情景。
2提出猜想与假设。制氯气的过程可能是: Cl- →Cl 2Cl=Cl2 要使Cl-变成Cl,必须使其失去电子,欲使其失电子必须加入得电子能力比Cl强的微粒,学生经过查找收集资料可知Mn7+、Mn4+有这个能力。KMnO4、MnO2中可能有Mn7+和Mn4+离子,但必须加入H+离子与O原子结合,游离出Mn7+和Mn4+,综合以上可知:只要有H+、Cl-、KMnO4或MnO2三种微粒却可得到氯气。也就是盐酸与MnO2反应能得到氯气。
3设计实验方案。要实现在实验室里制取纯净干燥的Cl2,必须选择合适的发生装置,还要考虑如何除去Cl2气中混有的杂质? Cl2的收集和有毒Cl2的尾气处理问题为主要任务,教师可组织学生以小组展开探究,引导学生设计实验室制取的反应装置和设计出最佳实验方案。
4实施实验方案。学生根据制氯气的反应原理,分几个小组从试管、烧杯、试管夹、酒精灯、火柴、胶塞、导管和浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、MnO2固体、KMnO4固体、NaOH溶液,探究完成实验室制取Cl2的反应原理、净化、收集和尾气处理的过程。
5得出实验结论。学生在教师的指导下完成上述两种制取Cl2实验,结果都有Cl2生成。
即反应原理:MnO2+4HCl(浓)= MnCl2+Cl2↑+2H2O或
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
6交流反思。
1.演示实验。化学课本中安排了大量的演示实验,其目的主要是让学生在观察的基础上接受化学知识,为理解提供直观材料。传统的化学演示实验是由教师先讲解、再演示,然后把观察到的现象、结论总结出来,这样的实验教学学生处于被动地位,缺乏对实验的热情和探究的欲望。根据探究性实验教学的设计原则,在演示實验中,要通过增加演示实验的创造成分,给学生提供更大的思考空间,把部分有探究价值的演示实验改为学生的探究实验。比如:“铜和浓、稀硝酸的反应”都可以转化为学生的探究性实验,这样做不仅可以使学生体验规律得出的过程,加深对知识的理解,提高学习的兴趣,而且也结合了实验的内容,加强了学生的环保意识。即使是教师的演示实验,也要增加学生的参与程度,如“醛的性质”、“溶液的导电实验”等。这样做的目的是给学生提供探索的空间,使学生体会这种将定量研究转化为定性研究的办法,即实验转化法。以上实验方法为学生提供了新的教学环境,在新环境下,学生独立自主思考、探索问题,避免因教师先讲或预习教材造成的“先入为主”的影响,要让学生人人有自己的猜想、观点、看法,并努力形成各自的实验设计。
2.学生分组实验。传统的学生分组实验教学,通常先由教师就实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据采集及处理办法清清楚楚地讲一遍,然后学生实验,教学时间一般为两课时。实验中学生只是“照方抓药”,难以激发他们的实验积极性,许多学生只是应付完了事。因此,在学生分组实验中,通过增加实验的未知性,可以激发学生探究的欲望如果某些实验所验证的规律符合学生认知水平、思维水平,这类实验可改为探究性实验,实验时间可放在知识教学之前。比如:“配制一定物质的量浓度溶液”可以直接在教学“物质的量浓度”一节内容加入作为探究性实验,让学生在亲身体验、经历探究的过程中,得出物质的量浓度的概念,从而也解决了配制的仪器、步骤和可能产生的误差的问题。
二、探究性化学实验教学的案例——制取氯气
下面以实验室制取氯气为例进行分析,实施过程如下:
1创设问题情境。1915年4月22日,在第一次世界大战中,德军与英、法军在比利时伊普尔对峙。黎明时分,英、法军前线战场的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐向前袭来,很快大群大群的士兵被熏得东倒西歪,眼睛睁不开,鼻子被刺激得喘不过气来,法军阵地一片恐怖气氛,几分种之内,长达几千米的阵地被一片恐怖所笼罩。协约国全线溃退,德军乘胜前进,向前推进了几千米,这就是震惊世界的首次毒气战。同学们想知道这是什么毒气吗?它能在我们的实验室里怎样来制取呢?这样,教师为学生创造了一个可供探索的问题情景。
2提出猜想与假设。制氯气的过程可能是: Cl- →Cl 2Cl=Cl2 要使Cl-变成Cl,必须使其失去电子,欲使其失电子必须加入得电子能力比Cl强的微粒,学生经过查找收集资料可知Mn7+、Mn4+有这个能力。KMnO4、MnO2中可能有Mn7+和Mn4+离子,但必须加入H+离子与O原子结合,游离出Mn7+和Mn4+,综合以上可知:只要有H+、Cl-、KMnO4或MnO2三种微粒却可得到氯气。也就是盐酸与MnO2反应能得到氯气。
3设计实验方案。要实现在实验室里制取纯净干燥的Cl2,必须选择合适的发生装置,还要考虑如何除去Cl2气中混有的杂质? Cl2的收集和有毒Cl2的尾气处理问题为主要任务,教师可组织学生以小组展开探究,引导学生设计实验室制取的反应装置和设计出最佳实验方案。
4实施实验方案。学生根据制氯气的反应原理,分几个小组从试管、烧杯、试管夹、酒精灯、火柴、胶塞、导管和浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、MnO2固体、KMnO4固体、NaOH溶液,探究完成实验室制取Cl2的反应原理、净化、收集和尾气处理的过程。
5得出实验结论。学生在教师的指导下完成上述两种制取Cl2实验,结果都有Cl2生成。
即反应原理:MnO2+4HCl(浓)= MnCl2+Cl2↑+2H2O或
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
6交流反思。