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化学是以实验为基础的学科,实验是学生获取知识、进行知识创新的重要的手段,是培养学生的科学兴趣、科学态度、提高学生科学能力的重要途径。用化学实验的方法学习化学,既符合化学的学科特点也符合学生学习化学的认识特点,是化学教学实施素质教育的基本手段。新课程改革将科学探究作为突破口,科学探究不但是一种重要的学习方式,同时也是中学化学课程的重要内容,它对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。而化学实验是科学探究的重要形式。
新课程标准提倡学生独立进行或合作开展化学实验研究。通过化学实验能激发学生的学习兴趣,帮助学生通过使用探究形成化学概念、理解化学基础理论、掌握化学知识和技能,培养学生的科学态度和价值观,帮助学生发展思维能力和训练实验技能,从而达到全面提高学生的科学素养,发展学生的综合素质,使学生全面发展。
一、对新课程标准下的中学化学实验的认识
《普通高中化学课程标准》明确了高中化学课程的基本理念:立足于学生适应现代生活和未来发展的需要,着眼于提高21世纪公民的科学素养,构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程目标体系。新的课程理念的核心是“让学生在知识探索的过程中,在知识、学法、人文等方面得到发展。”其中第5条特别强调:“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。”高中化学课程由2个必修模块和6个选修模块组成,其中“化学实验”是作为一个独立的模块有别于以往教材的处理,突出其重要的地位。
1、化学实验能够激发学生的化学学习兴趣
知识模块中的化学实验,更多的是培养学生的感知兴趣和操作兴趣。由于教材编写的原因和实际教学的需要,多数都是在教材或教师给出原理和实验方案、甚至在已经知道实验结果的情况下,进行的演示实验或学生实验,停留在感知和操作层面的兴趣上,缺少真正意义上的探究。 实验化学模块以问题解决、实验探究为主要课堂活动方式,很多实验只提出活动任务,要求学生能够运用正确的实验原理并独立完成实验方案的设计。有些综合性实验还要求学生能够运用知识、实验技能创造性地解决问题。因此更有利于培养学生的探究兴趣、创造兴趣,激发学生内在的学习动机。
2、化学实验能够创设生动活泼的化学教学情景
情景创设的方法很多,如化学实验、化学问题、科学史实等,而通过化学实验创设的教学情景具有直观、生动的特征,是化学教学中最常用的一种形式。化学实验以课题任务的形式驱动学生提出假设、设计方案、进行实验探究。将问题情景与实验情景融为一体,任务贯穿于整个实验活动过程,并随着活动的进行提出新的问题,强化并调控学生的实验探究活动。
3、实验探究是转变学生学习方式和发展科学探究能力的重要途径
实验探究是通过以实验方法为主进行的一种探究活动,实验探究具有问题性、活动性和体验性,能够有效地改变学生的学习方式和教师的教学方式,使化学教学从当前的“学化学”、“听化学”向“做化学”、“探究化学”转变。
4、化学实验是落实“情感态度与价值观”目标的重要手段
化学实验以其体验、经历的特征让学生在实验探究的过程中,培养热爱科学实验的积极情感,体验化学实验在生产、生活中的巨大价值。化学实验可以围绕某一个课题,广泛地选择与生活、生产联系最密切的、学生最感兴趣的日常生活和社会问题作为实验内容,培养学生积极的化学情感,感受化学实验在解决环境、生活和社会问题中的重要作用。
二、新课程高考对化学实验教学的启示
2009年新课改进入高考的第一年,高考化学试题成为化学教师、学生关注的热点。分析2009年福建高考理综化学实验试题的特点,给中学化学实验的教学带来有益启示。
1、高考试题覆盖面广,题型多样
2009年福建理综试卷中,与化学实验相关的题目总分达40分,实验涉及的内容包括典型仪器的使用、实验原理的理解、实验条件的控制、数据处理、实验评价、实验误差的分析等,试题以推断、信息迁移、数据分析、实验探究等综合题型的方式考查学生接受化学信息能力,解答化学问题能力,化学实验探究的能力。试题涉及环境、社会生活、生产等个方面,充分说明实验在化学学科中的重要地位。
2、立足课本双基,突出能力的考查
高考实验试题都是源于课本,又高于课本、活于课本。高考化学实验试题重基础、重操作、重原理、重分析,弃死记硬背,更加注重对学生实验综合能力的考查,“讲实验”、“背试验”将很难在高考实验中得高分。
3、学生对实验题答题失分多
从改卷结果分析,学生普遍感觉实验题目难、不知如何分析、不知道怎么答题。学生的失分主要表现为语言表达不严谨;实验操作不规范;不注重实验细节;灵活运用反应原理分析解决问题能力薄弱等。因此,教师应更加注重对学生实验过程的指导、实验结果的规范表达,提高学生解答实验题的能力。
三、开展化学实验教学的点滴经验
1、创设学生实验环境,提高学生能力
(1)利用“活动与探究”,让学生自主实验
传统的化学实验大多数是为验证概念、原理和元素化合物性质等提供“证明”或“依据”的实验,教师往往是在“讲实验”,学生则是在“背实验”,忽视了化学实验所蕴涵的思想性、探究性和发展性的功能。新教材设计了 “活动与探究”,这些探究性实验不仅给学生增加了活动的机会,让学生亲历操作过程,而且更加侧重于探索和研究。这样的实验不是单纯地以理解知识和培养兴趣为目的,而是以实验为活动的载体,通过学生的亲身体验来完成科学的探究活动。因此,我们在使用“新教材”的过程中,要积极创造条件,以教材中的“活动与探究”为载体,积极引导学生开展自主性实验活动。这样,学生才能在亲身经历的过程中体会到知识的产生和发展过程;在亲手操作的过程中培养出娴熟的实验技能;在小组合作中培养团队精神;在独立思考中提高分析归纳能力,从而加深对相关知识的认识和理解。
(2)改“演示实验”为“学生实验”
由于实验条件等因素的限制,教科书中的实验主要以教师的演示为主,学生实验也多是重复一些演示实验的内容,不利于培养学生的动手实验能力,更谈不上对学生创新能力的培养。因此,我们在实际教学过程中可以将这部分实验进行精心分类,将现有教学素材进行重组,凡是那些操作不过于繁琐、装置不过于复杂、安全性比较大的演示实验,只要条件允许,均可设计成探究性的学生实验。通过这样的改进让学生更直接地面对实验事实,更清晰地看到实验现象,往往学生亲自动手得出的结论,会比教师演示实验的结论更具有说服力,同时进一步加强了学生基本操作能力的训练,培养了学生的观察能力,提高了学习化学的兴趣。
(3)重视化学实验与社会生产生活的关系
新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,通过化学实验拉进学生与化学的科学间的距离,让学生体验到知识的实用性和价值性,化学与社会生产息息相关。比如化学实验的内容选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,这样可使学生有一种亲切感,感到化学并不神秘,就在我们身边,有利于调动学生学习的积极性和激发他们对实验探究的兴趣。在新课程的教材中就有很多这样的实验素材。诸如必修2中“用生活中的材料制作简易电池”实验;选修1中“鲜果中维生素C的还原性”实验;选修2中“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”;选修4中“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”实验;选修5中“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”实验;选修6中“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中化学耗氧量”实验等等。在教学中注意引导学生关心我们身边的事物,观察和探究身边的常见现象,从中发现问题、解释问题,不断增强学生对化学的好奇心和探究欲望。带领学生走出学校,走向社会,亲身感受化学知识的作用,结合实际开展一些必要的实验设计活动。
(4)重视绿色化学思想与可持续发展观念
高中化学新课程在设计上十分注重“体现绿色化学思想”。例如:选修6(实验化学课程模块)中,将“形成绿色化学的观念”作为一项重要目标;将“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”单独作为一条“内容标准”;将“查阅资料:符合‘绿色化学’思想的化工产品的生产” 作为“活动与探究建议”中的一项学习活动。尽量开展微型化学实验探究活动,微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行,用尽可能少的试剂获取所需化学信息的一种化学实验方法和技术。其教育功能主要体现在有助于树立绿色化学观念、给学生更多的亲自动手实验的机会,增强实验动手能力、培养学生的创新精神。这种仪器与操作简单,省试剂,省时间,但又能达到大型仪器的效果的实验活动的开展,改变过去那种“一人做、大家看”的局面。使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式,变为“主动”和“探索式”的学习方式,极大地培养了学生学习化学的兴趣,又提高了动手能力和用实践去解决问题的能力,大大增强了化学实验教学中的探究性,增加了学生的实验参与程度。
2、构建合作的教学模式,调动学生学习积极性
化学新课程的实施过程中,教师应从过去知识的传授者转变为学生学习的组织者, 教师与学生、学生与学生就教学内容进行平等的交流,真诚的沟通,互相借鉴,取长补短,在合作的氛围中各自构建自己的知识和认识。实验设计是一个动手动脑并可培养学生各方面能力的过程。通过学生自己思考设计实验,既可以培养学生的动手动脑解决问题的能力,又可以培养学生发散思维能力和创新设计能力。教师在组织学生开展实验设计时,可引导学生阅读、查找一些实验的小窍门、实验药品及仪器的代用品、实验装置的改进等有关资料,启迪学生进行创造性思维,让学生在活动中迸发出创造的火花。教师应充分发挥组织者的作用,首先将学生分组,一般5～7人一组,动手能力与理论能力互补搭配为佳。先分小组讨论出不同的方案,然后教师将每一组设计方案列在一起,再让学生分析、比较,在积极商讨的过程中,学生自由发表了自己的意见,向他人的主张挑战,勇敢地修正自己的观点,加深了对自身经验的理解,这种讨论对话式的学习方式有利于提高学生的建构能力,有利于学生今后的学习和发展。
3、构建合理评价体系,让学生体会成功的喜悦
促进每一名学生在科学素养的各个方面得到主动发展,是化学新课程价值的最重要体现。化学实验教学应将有效的促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等科学素养的各个方面得到主动、全面的发展,作为评价目的的最高追求。
(1)正确评价学生的探究过程
新课程的实施过程中,学生应是知识意义主动建构者,要求学生主动去搜集并分析有关的信息和资料,对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证。教师在指导学生时,应充分注意让学生通过多种媒体来获取知识,鼓励学生走进社会,通过体会社会生活中的各种化学知识,多渠道获取、验证探究实验的假设,最终得到合理的结论。学生只要在探究过程中实施了科学的方法,即使不完善,也应充分肯定其所做的努力,鼓励他们。
(2)正确评价学生合作情况
对于每一个探究实验,实验的过程设计、理论推测、动手实践等每一个环节都必须科学、严谨,这种工作对于中学生来说是有一定难度的。学生在合作时必须发扬团结合作的精神,以形成积极向上的学风。如果不齐心协力,会出现消极后果。这样不利于学生个人品质和科学素养的培养,也不利于学生以后的发展。
(3)正确评价学生的探究结果
衡量成败与否并不能仅仅根据结论来定,关键是看结论是否尊重客观事实,方法是否科学。探究结论应以一个书面实验报告来完成。完成实验报告不仅能够锻炼学生表达能力,还能反映学生的探究成果,通过完成实验报告,锻炼学生的表达能力,避免出现常见的表述问题。通过教学实验报告的评价,为改进实验教学,加强实验能力的培养提供重要信息与依据。
总之,化学实验教学是一项繁重而复杂的教学过程,教师要引导学生积极参与实验教学,在传授知识的同时培养动手能力,重视学生的发展,充分发挥化学实验的优越性,构建合理评价体系,培养学生的创新精神和实践能力,以促进学生科学素养全面发展。
新课程标准提倡学生独立进行或合作开展化学实验研究。通过化学实验能激发学生的学习兴趣,帮助学生通过使用探究形成化学概念、理解化学基础理论、掌握化学知识和技能,培养学生的科学态度和价值观,帮助学生发展思维能力和训练实验技能,从而达到全面提高学生的科学素养,发展学生的综合素质,使学生全面发展。
一、对新课程标准下的中学化学实验的认识
《普通高中化学课程标准》明确了高中化学课程的基本理念:立足于学生适应现代生活和未来发展的需要,着眼于提高21世纪公民的科学素养,构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程目标体系。新的课程理念的核心是“让学生在知识探索的过程中,在知识、学法、人文等方面得到发展。”其中第5条特别强调:“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。”高中化学课程由2个必修模块和6个选修模块组成,其中“化学实验”是作为一个独立的模块有别于以往教材的处理,突出其重要的地位。
1、化学实验能够激发学生的化学学习兴趣
知识模块中的化学实验,更多的是培养学生的感知兴趣和操作兴趣。由于教材编写的原因和实际教学的需要,多数都是在教材或教师给出原理和实验方案、甚至在已经知道实验结果的情况下,进行的演示实验或学生实验,停留在感知和操作层面的兴趣上,缺少真正意义上的探究。 实验化学模块以问题解决、实验探究为主要课堂活动方式,很多实验只提出活动任务,要求学生能够运用正确的实验原理并独立完成实验方案的设计。有些综合性实验还要求学生能够运用知识、实验技能创造性地解决问题。因此更有利于培养学生的探究兴趣、创造兴趣,激发学生内在的学习动机。
2、化学实验能够创设生动活泼的化学教学情景
情景创设的方法很多,如化学实验、化学问题、科学史实等,而通过化学实验创设的教学情景具有直观、生动的特征,是化学教学中最常用的一种形式。化学实验以课题任务的形式驱动学生提出假设、设计方案、进行实验探究。将问题情景与实验情景融为一体,任务贯穿于整个实验活动过程,并随着活动的进行提出新的问题,强化并调控学生的实验探究活动。
3、实验探究是转变学生学习方式和发展科学探究能力的重要途径
实验探究是通过以实验方法为主进行的一种探究活动,实验探究具有问题性、活动性和体验性,能够有效地改变学生的学习方式和教师的教学方式,使化学教学从当前的“学化学”、“听化学”向“做化学”、“探究化学”转变。
4、化学实验是落实“情感态度与价值观”目标的重要手段
化学实验以其体验、经历的特征让学生在实验探究的过程中,培养热爱科学实验的积极情感,体验化学实验在生产、生活中的巨大价值。化学实验可以围绕某一个课题,广泛地选择与生活、生产联系最密切的、学生最感兴趣的日常生活和社会问题作为实验内容,培养学生积极的化学情感,感受化学实验在解决环境、生活和社会问题中的重要作用。
二、新课程高考对化学实验教学的启示
2009年新课改进入高考的第一年,高考化学试题成为化学教师、学生关注的热点。分析2009年福建高考理综化学实验试题的特点,给中学化学实验的教学带来有益启示。
1、高考试题覆盖面广,题型多样
2009年福建理综试卷中,与化学实验相关的题目总分达40分,实验涉及的内容包括典型仪器的使用、实验原理的理解、实验条件的控制、数据处理、实验评价、实验误差的分析等,试题以推断、信息迁移、数据分析、实验探究等综合题型的方式考查学生接受化学信息能力,解答化学问题能力,化学实验探究的能力。试题涉及环境、社会生活、生产等个方面,充分说明实验在化学学科中的重要地位。
2、立足课本双基,突出能力的考查
高考实验试题都是源于课本,又高于课本、活于课本。高考化学实验试题重基础、重操作、重原理、重分析,弃死记硬背,更加注重对学生实验综合能力的考查,“讲实验”、“背试验”将很难在高考实验中得高分。
3、学生对实验题答题失分多
从改卷结果分析,学生普遍感觉实验题目难、不知如何分析、不知道怎么答题。学生的失分主要表现为语言表达不严谨;实验操作不规范;不注重实验细节;灵活运用反应原理分析解决问题能力薄弱等。因此,教师应更加注重对学生实验过程的指导、实验结果的规范表达,提高学生解答实验题的能力。
三、开展化学实验教学的点滴经验
1、创设学生实验环境,提高学生能力
(1)利用“活动与探究”,让学生自主实验
传统的化学实验大多数是为验证概念、原理和元素化合物性质等提供“证明”或“依据”的实验,教师往往是在“讲实验”,学生则是在“背实验”,忽视了化学实验所蕴涵的思想性、探究性和发展性的功能。新教材设计了 “活动与探究”,这些探究性实验不仅给学生增加了活动的机会,让学生亲历操作过程,而且更加侧重于探索和研究。这样的实验不是单纯地以理解知识和培养兴趣为目的,而是以实验为活动的载体,通过学生的亲身体验来完成科学的探究活动。因此,我们在使用“新教材”的过程中,要积极创造条件,以教材中的“活动与探究”为载体,积极引导学生开展自主性实验活动。这样,学生才能在亲身经历的过程中体会到知识的产生和发展过程;在亲手操作的过程中培养出娴熟的实验技能;在小组合作中培养团队精神;在独立思考中提高分析归纳能力,从而加深对相关知识的认识和理解。
(2)改“演示实验”为“学生实验”
由于实验条件等因素的限制,教科书中的实验主要以教师的演示为主,学生实验也多是重复一些演示实验的内容,不利于培养学生的动手实验能力,更谈不上对学生创新能力的培养。因此,我们在实际教学过程中可以将这部分实验进行精心分类,将现有教学素材进行重组,凡是那些操作不过于繁琐、装置不过于复杂、安全性比较大的演示实验,只要条件允许,均可设计成探究性的学生实验。通过这样的改进让学生更直接地面对实验事实,更清晰地看到实验现象,往往学生亲自动手得出的结论,会比教师演示实验的结论更具有说服力,同时进一步加强了学生基本操作能力的训练,培养了学生的观察能力,提高了学习化学的兴趣。
(3)重视化学实验与社会生产生活的关系
新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,通过化学实验拉进学生与化学的科学间的距离,让学生体验到知识的实用性和价值性,化学与社会生产息息相关。比如化学实验的内容选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,这样可使学生有一种亲切感,感到化学并不神秘,就在我们身边,有利于调动学生学习的积极性和激发他们对实验探究的兴趣。在新课程的教材中就有很多这样的实验素材。诸如必修2中“用生活中的材料制作简易电池”实验;选修1中“鲜果中维生素C的还原性”实验;选修2中“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”;选修4中“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”实验;选修5中“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”实验;选修6中“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中化学耗氧量”实验等等。在教学中注意引导学生关心我们身边的事物,观察和探究身边的常见现象,从中发现问题、解释问题,不断增强学生对化学的好奇心和探究欲望。带领学生走出学校,走向社会,亲身感受化学知识的作用,结合实际开展一些必要的实验设计活动。
(4)重视绿色化学思想与可持续发展观念
高中化学新课程在设计上十分注重“体现绿色化学思想”。例如:选修6(实验化学课程模块)中,将“形成绿色化学的观念”作为一项重要目标;将“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”单独作为一条“内容标准”;将“查阅资料:符合‘绿色化学’思想的化工产品的生产” 作为“活动与探究建议”中的一项学习活动。尽量开展微型化学实验探究活动,微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行,用尽可能少的试剂获取所需化学信息的一种化学实验方法和技术。其教育功能主要体现在有助于树立绿色化学观念、给学生更多的亲自动手实验的机会,增强实验动手能力、培养学生的创新精神。这种仪器与操作简单,省试剂,省时间,但又能达到大型仪器的效果的实验活动的开展,改变过去那种“一人做、大家看”的局面。使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式,变为“主动”和“探索式”的学习方式,极大地培养了学生学习化学的兴趣,又提高了动手能力和用实践去解决问题的能力,大大增强了化学实验教学中的探究性,增加了学生的实验参与程度。
2、构建合作的教学模式,调动学生学习积极性
化学新课程的实施过程中,教师应从过去知识的传授者转变为学生学习的组织者, 教师与学生、学生与学生就教学内容进行平等的交流,真诚的沟通,互相借鉴,取长补短,在合作的氛围中各自构建自己的知识和认识。实验设计是一个动手动脑并可培养学生各方面能力的过程。通过学生自己思考设计实验,既可以培养学生的动手动脑解决问题的能力,又可以培养学生发散思维能力和创新设计能力。教师在组织学生开展实验设计时,可引导学生阅读、查找一些实验的小窍门、实验药品及仪器的代用品、实验装置的改进等有关资料,启迪学生进行创造性思维,让学生在活动中迸发出创造的火花。教师应充分发挥组织者的作用,首先将学生分组,一般5～7人一组,动手能力与理论能力互补搭配为佳。先分小组讨论出不同的方案,然后教师将每一组设计方案列在一起,再让学生分析、比较,在积极商讨的过程中,学生自由发表了自己的意见,向他人的主张挑战,勇敢地修正自己的观点,加深了对自身经验的理解,这种讨论对话式的学习方式有利于提高学生的建构能力,有利于学生今后的学习和发展。
3、构建合理评价体系,让学生体会成功的喜悦
促进每一名学生在科学素养的各个方面得到主动发展,是化学新课程价值的最重要体现。化学实验教学应将有效的促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等科学素养的各个方面得到主动、全面的发展,作为评价目的的最高追求。
(1)正确评价学生的探究过程
新课程的实施过程中,学生应是知识意义主动建构者,要求学生主动去搜集并分析有关的信息和资料,对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证。教师在指导学生时,应充分注意让学生通过多种媒体来获取知识,鼓励学生走进社会,通过体会社会生活中的各种化学知识,多渠道获取、验证探究实验的假设,最终得到合理的结论。学生只要在探究过程中实施了科学的方法,即使不完善,也应充分肯定其所做的努力,鼓励他们。
(2)正确评价学生合作情况
对于每一个探究实验,实验的过程设计、理论推测、动手实践等每一个环节都必须科学、严谨,这种工作对于中学生来说是有一定难度的。学生在合作时必须发扬团结合作的精神,以形成积极向上的学风。如果不齐心协力,会出现消极后果。这样不利于学生个人品质和科学素养的培养,也不利于学生以后的发展。
(3)正确评价学生的探究结果
衡量成败与否并不能仅仅根据结论来定,关键是看结论是否尊重客观事实,方法是否科学。探究结论应以一个书面实验报告来完成。完成实验报告不仅能够锻炼学生表达能力,还能反映学生的探究成果,通过完成实验报告,锻炼学生的表达能力,避免出现常见的表述问题。通过教学实验报告的评价,为改进实验教学,加强实验能力的培养提供重要信息与依据。
总之,化学实验教学是一项繁重而复杂的教学过程,教师要引导学生积极参与实验教学,在传授知识的同时培养动手能力,重视学生的发展,充分发挥化学实验的优越性,构建合理评价体系,培养学生的创新精神和实践能力,以促进学生科学素养全面发展。