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所谓“拓展性实验”,我认为就是以课本知识为依据,突破课本中基础实验的束缚,具有开放性、实践性、安全性、探索性、创造性等特点的实验。
1 以人为本,注重拓展实验的趣味性
人的创新能力的形成和发展,在一定程度上取决于他的心理动因,即以需要为核心,以兴趣、情感等为内容的心理动因。兴趣是一个人力求认识、研究、获得某种事物或进行某种活动的倾向,它能推动人去寻求知识或从事某种活动,开阔眼界,使人的积极性和主动性得到充分的发挥。由于兴趣不是与生俱来而是后天学来的,因此,增强化学实验的趣味性就显得尤为重要。例如在“蜡烛燃烧的探究”过程中,引导同学们进行下列拓展性探究:
1.1 问题情境。点燃蜡烛,将短玻璃导管插入焰心,发现另一端也可以点燃,说明导管中一定有可燃性气体,气体的成分可能是什么呢?
1.2 作出大胆猜想与假设。学生们经过讨论,认为这种气体:①可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳;②可能是蜡烛受热后产生的蒸气;③可能上述两种情况都有。
1.3 设计实验方案。学生们设计出各种实验方案,经讨论后,认为下列这个方案既巧妙,又简单:换一根较长的玻璃管,用湿毛巾包住导管,然后一端插入焰心,在另一端点燃。若导管口有火焰,拿掉湿毛巾,导管内无冷凝固体,则证明它是一氧化碳;若导管口不能点燃,拿掉湿毛巾,有冷凝的固体,则证明它是石蜡蒸气;若气管口有火焰,火焰较小,拿掉毛巾,导管内有冷凝的固体,则证明气体中既有一氧化碳,又有石蜡蒸气。
1.4 观察与思考相结合,完成实验,给出合理的解释与结论。通过实验,学生得出第二种可能性成立,玻璃管中的可燃性气体是石蜡蒸气。而另两种可能性被排除了。
1.5 反思与评价,交流与分享。通过探究活动,部分学生发现自己设计的实验方案与上述实验方案相比,设计得不够合理、简单,存在着差距,认识到在今后的学习中,要不断培养自身的自主探究的能力。学生以各种方式将自己的收获、体会、感想表达出来,如写成小论文、写成实验报告、制作出PowerPoint、上传到网页上等等。
2 源于生活,注重拓展实验的生活性
化学与实际生活的联系非常密切,化学知识渗透在实际生活的各个方面。在中学阶段,接触社会的机会有限,通过实验来了解化学在实际生活中的应用,可以说是一条很好的途径。
2.1 实验内容的生活化。结合生活情境,鼓励学生发现化学问题,提出自己的观点和猜想,并设计探究实验来验证猜想,对实验进行反思和评价。例如,在生活中,对真假红葡萄酒的鉴别,有一个巧妙、简单的方法:在两杯酒中分别加入适量食用的纯碱,如果酒的颜色加深,变成深蓝色了,则是真的葡萄酒,如果酒的颜色没有明显变化,就说明是假酒。这个实验,直观明了地体现出了指示剂在生活中的灵活运用。
2.2 实验用品的生活化。实验的生活化还体现在,在实验用品上使用一些生活中的物品。如家里厨房中的食醋、食盐、纯碱、鸡蛋壳等等都是实用的化学试剂,塑料吸管可代替胶头滴管、导管,家中的玻璃杯,可作为反应容器等。例如用蛋壳和白醋反应制取二氧化碳,用干电池中的金属与稀硫酸反应制取氢气等。通过这些实验的开发、设计,能使学生利用现有的材料开展实验学习,也能启发学生随时利用生活中的物品进行一些简单的实验探索。学生体会到生活离不开化学,了解了化学对个人生活和对社会的重要作用,同时提高了他们学习化学的兴趣。
3 尊重自然,注重拓展实验的绿色性
近年来,人们提出了“绿色化学”这一新的概念。简单的说,绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。绿色化学的着眼点是使污染消灭在生产的源头,使整个生产过程对环境友好,这是从根本上消除污染的对策。
3.1 节约实验药品,减少环境污染。许多拓展性实验可设计为微型实验。所谓微型化学实验,就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一,但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。
3.2 改进实验装置,减少环境污染。对中学化学中一些有毒物质参加或生成的实验进行改进,使操作更合理有效,又能控制或避免污染,提高环境保护意识,培养学生相应的素质。例如,在开展拓展性实验“空气中氧气含量的测定”的教学时,我让学生自己设计实验来进行测定。学生设计了红磷燃烧法,铁丝生锈法,铜丝加热氧化法等许多方法,然后引导学生从实验操作的简便性、测定值的精确性以及对环境的影响等多个方面来选择最佳实验方案进行实验。结果同学一致认为采用铜丝加热氧化法,既简便又精确,而且实验过程中不会产生污染,属于绿色化学实验。而传统的实验用红磷燃烧来测定,燃烧时有大量白烟产生且有毒,既影响实验的精确度,又给环境带来了严重的污染。
1 以人为本,注重拓展实验的趣味性
人的创新能力的形成和发展,在一定程度上取决于他的心理动因,即以需要为核心,以兴趣、情感等为内容的心理动因。兴趣是一个人力求认识、研究、获得某种事物或进行某种活动的倾向,它能推动人去寻求知识或从事某种活动,开阔眼界,使人的积极性和主动性得到充分的发挥。由于兴趣不是与生俱来而是后天学来的,因此,增强化学实验的趣味性就显得尤为重要。例如在“蜡烛燃烧的探究”过程中,引导同学们进行下列拓展性探究:
1.1 问题情境。点燃蜡烛,将短玻璃导管插入焰心,发现另一端也可以点燃,说明导管中一定有可燃性气体,气体的成分可能是什么呢?
1.2 作出大胆猜想与假设。学生们经过讨论,认为这种气体:①可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳;②可能是蜡烛受热后产生的蒸气;③可能上述两种情况都有。
1.3 设计实验方案。学生们设计出各种实验方案,经讨论后,认为下列这个方案既巧妙,又简单:换一根较长的玻璃管,用湿毛巾包住导管,然后一端插入焰心,在另一端点燃。若导管口有火焰,拿掉湿毛巾,导管内无冷凝固体,则证明它是一氧化碳;若导管口不能点燃,拿掉湿毛巾,有冷凝的固体,则证明它是石蜡蒸气;若气管口有火焰,火焰较小,拿掉毛巾,导管内有冷凝的固体,则证明气体中既有一氧化碳,又有石蜡蒸气。
1.4 观察与思考相结合,完成实验,给出合理的解释与结论。通过实验,学生得出第二种可能性成立,玻璃管中的可燃性气体是石蜡蒸气。而另两种可能性被排除了。
1.5 反思与评价,交流与分享。通过探究活动,部分学生发现自己设计的实验方案与上述实验方案相比,设计得不够合理、简单,存在着差距,认识到在今后的学习中,要不断培养自身的自主探究的能力。学生以各种方式将自己的收获、体会、感想表达出来,如写成小论文、写成实验报告、制作出PowerPoint、上传到网页上等等。
2 源于生活,注重拓展实验的生活性
化学与实际生活的联系非常密切,化学知识渗透在实际生活的各个方面。在中学阶段,接触社会的机会有限,通过实验来了解化学在实际生活中的应用,可以说是一条很好的途径。
2.1 实验内容的生活化。结合生活情境,鼓励学生发现化学问题,提出自己的观点和猜想,并设计探究实验来验证猜想,对实验进行反思和评价。例如,在生活中,对真假红葡萄酒的鉴别,有一个巧妙、简单的方法:在两杯酒中分别加入适量食用的纯碱,如果酒的颜色加深,变成深蓝色了,则是真的葡萄酒,如果酒的颜色没有明显变化,就说明是假酒。这个实验,直观明了地体现出了指示剂在生活中的灵活运用。
2.2 实验用品的生活化。实验的生活化还体现在,在实验用品上使用一些生活中的物品。如家里厨房中的食醋、食盐、纯碱、鸡蛋壳等等都是实用的化学试剂,塑料吸管可代替胶头滴管、导管,家中的玻璃杯,可作为反应容器等。例如用蛋壳和白醋反应制取二氧化碳,用干电池中的金属与稀硫酸反应制取氢气等。通过这些实验的开发、设计,能使学生利用现有的材料开展实验学习,也能启发学生随时利用生活中的物品进行一些简单的实验探索。学生体会到生活离不开化学,了解了化学对个人生活和对社会的重要作用,同时提高了他们学习化学的兴趣。
3 尊重自然,注重拓展实验的绿色性
近年来,人们提出了“绿色化学”这一新的概念。简单的说,绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。绿色化学的着眼点是使污染消灭在生产的源头,使整个生产过程对环境友好,这是从根本上消除污染的对策。
3.1 节约实验药品,减少环境污染。许多拓展性实验可设计为微型实验。所谓微型化学实验,就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一,但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。
3.2 改进实验装置,减少环境污染。对中学化学中一些有毒物质参加或生成的实验进行改进,使操作更合理有效,又能控制或避免污染,提高环境保护意识,培养学生相应的素质。例如,在开展拓展性实验“空气中氧气含量的测定”的教学时,我让学生自己设计实验来进行测定。学生设计了红磷燃烧法,铁丝生锈法,铜丝加热氧化法等许多方法,然后引导学生从实验操作的简便性、测定值的精确性以及对环境的影响等多个方面来选择最佳实验方案进行实验。结果同学一致认为采用铜丝加热氧化法,既简便又精确,而且实验过程中不会产生污染,属于绿色化学实验。而传统的实验用红磷燃烧来测定,燃烧时有大量白烟产生且有毒,既影响实验的精确度,又给环境带来了严重的污染。