论文部分内容阅读
摘要:化学是一门以实验为基础的科学。化学离不开化学实验。教师将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观熔为一炉,将验证性实验改为探索性实验,引导学生在实验探索中从直观、具体、鲜明、形象的实验现象入手,用眼看、动脑想、亲手做等感官密切配合,使学生更好地从感性认识到理性认识,从形象思维到抽象思维,更好地理解书本知识,将前人认识成果转化为自己的精神财富,从而完成认识的飞跃过程,使自己的思维能力得到更高程度的提升。
关键字:方案设计;探索性实验;验证性实验
文章编号:1008-0546(2010)06-0065-03中图分类号:G632.41文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.06.026
一、开展探索性实验的理论背景
教育学认为,教学过程中要遵循间接经验与直接经验相结合的规律,学生学习间接经验,必须以学生亲身获得的直接经验为基础,才能把书本知识转化为自己的知识。在初中化学教学中将验证性实验改为探索性实验是化学实验教学的重要改革。通过做探索性实验进行教学,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,充分调动学生的积极性,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,更有助于学生形成化学概念、理解和巩固化学知识,并且能提高学生的逻辑思维、独立操作和自学能力,使学生获得比较熟练的实验技能,培养学生实事求是、严肃认真的科学态度,还使学生初步学会用实验手段研究化学问题的方法。加强实验探索性,教师在教学中能消除重概念学习轻动手实验操作、重定义结论、轻科学方法、重强化训练、轻兴趣激发、重知识传授、轻能力培养等种种弊端。因此,将验证性实验改为探索性实验是教师在教学中对学生实施素质教育的重要途径。
二、探索性实验的基本原则
在把“注入式”教学变为“启发式”教学的前提下,将“验证性”实验变为“探索性”实验。实验过程中要注重科学操作,实验现象要明显,成功率要高,实验要具有探索性和启发性。把学生的被动学习变为主动学习,从而使学生能够积极地自觉地掌握知识和技能,并培养能力。整个探索性实验的流程应遵循“设定探究问题→提出实验可行性方案改进原验证性实验→选择具体实验方法→进行实验操作→得出结论→应用”的基本思路展开。
三、探究性教学的具体方法
从实验在化学教学中的作用来分,可将其分为探索性实验、验证性实验和设计性实验三类。对于不同类型的实验,在教学中加强其探索性或改为探索性实验,有不同的方法。下面对不同类型的实验分别进行探讨。
1.对探索性实验进行改进,加强实验的探索性
初中化学教材中有些实验本身就具有探索性,但由于其探索性不强,达不到很好的效果。
例如初中化学教材第七单元课题1演示实验1,此实验要探讨可燃物燃烧的条件。在实验演示中,学生观察到铜片上的白磷产生白烟开始燃烧时,而水中的白磷和铜片上的红磷却没有燃烧,学生对此实验现象虽然产生极大兴趣,但由于其探索性不强,没有充分的说服力,学生根据此现象并不很容易得出结论。此时,教师可启发学生思维,当杯中温度已达到80℃时(超过了白磷的着火点)水中还有氧气吗?再联系已学过的知识,氧气不易溶于水,可见水中的白磷不能与足够的氧气接触,是不能燃烧的。这时我们可以给水中的白磷创造一个和氧气充分接触的条件,教师可补充如下实验:将双氧水与二氧化锰混合产生的氧气,通过导气管直接通入水中白磷的上方,使足够氧气和水中的白磷充分接触,结果水中的白磷因燃烧而出现火花,现象非常直观。学生在获得鲜明、丰富的感性认识基础上,很容易归纳总结出可燃物燃烧必须同时满足两个条件:一是可燃物要和氧气充分接触;二是要使可燃物的温度达到着火点,知道可燃物燃烧条件后,在实际应用上就不难理解灭火的原理了。
通过上面的例子可看出,对于本身具有探索性的实验,我们可以改进实验方法,补充实验内容,增强其探索性,在课堂教学中会达到更好的效果。
2.将验证性实验改为探索性实验
初中化学教材中的演示实验大多为验证性实验,教师应该对这些实验进行不同程度的改进,使其变为探索性实验。
例如,实验室制取氢气的演示实验,课本上只说明实验室常用锌和稀硫酸或盐酸反应来制取氢气,然后用实验进行验证,学生并不知其所以然。我们对实验做了如下改进:将镁片、锌片、铁片分别放在三个培养皿中,上课时,将三个培养皿同时放在实物投影仪上,分别加入稀硫酸或盐酸,把反应产生的现象借助于投影仪投影到银幕上,学生能清楚地观察到三种金属表面都有气泡产生,但反应的剧烈程度不同。镁片很快反应完,速度最快;铁片上只有少量气泡产生,速度很慢;锌片放出气泡的速度介于镁与铁之间。这样的演示实验现象直观,可见度大,效果好,通过观察后,学生很容易理解为什么实验室用锌和稀硫酸或盐酸反应来制取氢气而不用镁和铁,是因为锌和稀硫酸或盐酸反应速度适中,便于收集氢气。
在做物质性质的验证性实验时,教师可设置一些探索性问题。如在讲CO还原性时,播放CO还原CuO的实验FLASH动画,边讲边放,可提出如下问题:为什么要通入一会儿CO才能加热CuO,前面有无类同?通过回忆、讨论,可知氢气还原CuO与此实验有类同, 由于CO和H2均可在一定条件下与空气混合产生爆炸,先通一会儿氢气再加热CuO是防止此事故的发生。还可得出综合性结论:任何可燃性气体混入一定量空气,点燃就会爆鸣或爆炸。学生通过回答具有探索性的问题,既可训练其抽象思维,还可扩充知识面,训练发散思维,提高了学生的能力。在对验证实验的改进中,有很多有效可行的方法,教师在课堂教学中,要发掘实验的潜力,力求把实验的验证性改为探索性,学生易于理解、接受知识,并更好地掌握知识,最终达到培养、提高学生能力的目的。
3.学生独立设计探索性实验
学生学习知识,最终还是要运用知识解决实际问题,为社会服务。学生设计探索性实验是学生把学到的知识运用到实际中的一个重要方法,能培养学生的创造性思维。在设计探索性实验时,教师不要一包到底,把实验方案、步骤、结论以及实验所需仪器、药品都交待给学生,学生只按老师所讲的去做,验证一下而已。教师应该只提出探索性问题(即实验习题),其他工作放手让学生去做。
例如如何设计实验粗略测定空气中氧气的体积分数?前后4个同学为一组,相互讨论,几分钟后,每组派一名代表发表本组的见解。学生从生活经验和以往的探究活动中,知道了空气中含有氧气、二氧化碳和水蒸气,设计出许多实验。例如,利用蜡烛燃烧消耗氧气来测定体积分数。教师也参与学生讨论,一起探讨实验的可行性,并适时给予引导,及时评价学生设计方案中闪光点,激励学生大胆参与,再引导发现方案中的不足,发动学生完善方案。教师明确提出探究任务和目的,直奔主题,进行分组讨论,让学生相互交流与借鉴,体验合作式学习,并在学习化学知识的过程中培养团队合作精神。根据学生的讨论结果,选定一个实验方案即“利用蜡烛燃烧消耗氧气来测定体积分数”,教师提供实验仪器和药品,让学生进行实验。学生观察并汇报实验结果:氧气约占空气体积的1/10与科学家的1/5的结论相差甚远。此时,学生必然感到困惑。带着学生的困惑,开始介绍科学家测定空气中氧气含量的实验,并启发学生探讨实验失败原因。在教师的引导下,学生最终分析出实验失败原因在于可燃物的选择。结论:由于蜡烛本身燃烧的产物之一是二氧化碳气体,会影响实验装置内的气体压强,影响到实验的结果。所以应选择燃烧产物都是固体的可燃物。并让学生根据讨论中发现的问题与得到的结论继续改善实验方案。这样设计可以让学生学会用实验来检验方案的可行性,正确对待实验的失败,学会分析实验失败的原因。同时,也将大大激发学生探究新问题的欲望。最后,进行书上实验2-1 的演示。让学生观察、描述现象,并讨论后从不同的角度得出多个结论。例如:通过分析实验结果,推测氮气的性质等等。把思考的对象由氧气转向氮气等,培养学生从不同角度思考问题从而得出不同结论的能力,提高学生思维的发散性。
又一个实验习题:怎样用三种最好的方法制取CaCl2溶液?我们提出这个问题后,把全班学生分成四人一组,先让学生小组讨论,提出制取CaCl2溶液的可能方法,要求学生对每种方法都要设计实验方案,然后学生四人一组分头进行实验,对每种实验方案都要进行实验验证。学生在实验探索中自然要舍弃实验步骤复杂的、原料成本高的、产率小的方案,最后找出最好的三种方法:CaO、CaCO3、Ca(OH)2分别与稀盐酸反应制取CaCl2溶液,这三种方法实验步骤最少,原料成本最低,产率最大。
学生通过设计探索性实验,做探索性实验,学会了用实验研究化学问题的方法,掌握了实验基本操作和技能,激发了学生学习的兴趣,并培养了学生分析问题,独立操作,解决问题的能力,提高了学生的思维能力,为学生在高中的进一步学习打下了坚实的基础。
四、开展探索性实验的反思
设计探索性实验,让学生获得化学知识的同时,培养了能力,也培养了良好的意志和品质和实事求是、勇于探索的精神,同时使学生受到科学研究方法的训练,对他们以后的学习和工作都打下了一定的基础。探索性实验是应试教育向素质教育转轨的一个重要途径。通过探索性实验的问题情境刺激学生的思维兴奋点,学生会不由自主的带着问题追根寻源,主动进入探究角色。有利于培养学生严谨的科学态度。学生在实验中探索,尝试成功的喜悦,吸取失败的教训,从而掌握科学探索的正确方法,养成良好的科学探索习惯,有利于培养学生创新精神和实践能力。鼓励学生实验探索和实验创新,放手让学生自己设计实验,在开放的实验里探索自己要了解的问题,能充分发挥学生的个性和创造性。学生在实验探索中获得知识,摒弃了以往教学中的“填鸭式”,改变了学生“死”学“死”记知识的倾向,教师在教学中以发展学生智力、培养学生能力为目的,使学生素质得到全面提高。可见,在初中化学教学中将验证性实验改为探索性实验,是提高化学课堂教学的有效途径,更重要的是对学生实施素质教育的重要途径,我们应予以重视、研究和发展。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制定.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001
[2]白月桥著.素质教育课程构建研究[M].北京:教育科学出版社,2001
[3]查有良著.教育建模[M].南宁:广西教育出版社,1998
[4]阎承利著.素质教育课堂优化模式[M].北京:教育科学出版社,2001
[5]苗深花,闫立泽. 探究性化学实验的设计[J].中学化学教与学,2004,(4):25～27
[6]王占清.浅谈化学探索性实验教学[J].新课程改革与实践,2009,(7):115
关键字:方案设计;探索性实验;验证性实验
文章编号:1008-0546(2010)06-0065-03中图分类号:G632.41文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.06.026
一、开展探索性实验的理论背景
教育学认为,教学过程中要遵循间接经验与直接经验相结合的规律,学生学习间接经验,必须以学生亲身获得的直接经验为基础,才能把书本知识转化为自己的知识。在初中化学教学中将验证性实验改为探索性实验是化学实验教学的重要改革。通过做探索性实验进行教学,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,充分调动学生的积极性,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,更有助于学生形成化学概念、理解和巩固化学知识,并且能提高学生的逻辑思维、独立操作和自学能力,使学生获得比较熟练的实验技能,培养学生实事求是、严肃认真的科学态度,还使学生初步学会用实验手段研究化学问题的方法。加强实验探索性,教师在教学中能消除重概念学习轻动手实验操作、重定义结论、轻科学方法、重强化训练、轻兴趣激发、重知识传授、轻能力培养等种种弊端。因此,将验证性实验改为探索性实验是教师在教学中对学生实施素质教育的重要途径。
二、探索性实验的基本原则
在把“注入式”教学变为“启发式”教学的前提下,将“验证性”实验变为“探索性”实验。实验过程中要注重科学操作,实验现象要明显,成功率要高,实验要具有探索性和启发性。把学生的被动学习变为主动学习,从而使学生能够积极地自觉地掌握知识和技能,并培养能力。整个探索性实验的流程应遵循“设定探究问题→提出实验可行性方案改进原验证性实验→选择具体实验方法→进行实验操作→得出结论→应用”的基本思路展开。
三、探究性教学的具体方法
从实验在化学教学中的作用来分,可将其分为探索性实验、验证性实验和设计性实验三类。对于不同类型的实验,在教学中加强其探索性或改为探索性实验,有不同的方法。下面对不同类型的实验分别进行探讨。
1.对探索性实验进行改进,加强实验的探索性
初中化学教材中有些实验本身就具有探索性,但由于其探索性不强,达不到很好的效果。
例如初中化学教材第七单元课题1演示实验1,此实验要探讨可燃物燃烧的条件。在实验演示中,学生观察到铜片上的白磷产生白烟开始燃烧时,而水中的白磷和铜片上的红磷却没有燃烧,学生对此实验现象虽然产生极大兴趣,但由于其探索性不强,没有充分的说服力,学生根据此现象并不很容易得出结论。此时,教师可启发学生思维,当杯中温度已达到80℃时(超过了白磷的着火点)水中还有氧气吗?再联系已学过的知识,氧气不易溶于水,可见水中的白磷不能与足够的氧气接触,是不能燃烧的。这时我们可以给水中的白磷创造一个和氧气充分接触的条件,教师可补充如下实验:将双氧水与二氧化锰混合产生的氧气,通过导气管直接通入水中白磷的上方,使足够氧气和水中的白磷充分接触,结果水中的白磷因燃烧而出现火花,现象非常直观。学生在获得鲜明、丰富的感性认识基础上,很容易归纳总结出可燃物燃烧必须同时满足两个条件:一是可燃物要和氧气充分接触;二是要使可燃物的温度达到着火点,知道可燃物燃烧条件后,在实际应用上就不难理解灭火的原理了。
通过上面的例子可看出,对于本身具有探索性的实验,我们可以改进实验方法,补充实验内容,增强其探索性,在课堂教学中会达到更好的效果。
2.将验证性实验改为探索性实验
初中化学教材中的演示实验大多为验证性实验,教师应该对这些实验进行不同程度的改进,使其变为探索性实验。
例如,实验室制取氢气的演示实验,课本上只说明实验室常用锌和稀硫酸或盐酸反应来制取氢气,然后用实验进行验证,学生并不知其所以然。我们对实验做了如下改进:将镁片、锌片、铁片分别放在三个培养皿中,上课时,将三个培养皿同时放在实物投影仪上,分别加入稀硫酸或盐酸,把反应产生的现象借助于投影仪投影到银幕上,学生能清楚地观察到三种金属表面都有气泡产生,但反应的剧烈程度不同。镁片很快反应完,速度最快;铁片上只有少量气泡产生,速度很慢;锌片放出气泡的速度介于镁与铁之间。这样的演示实验现象直观,可见度大,效果好,通过观察后,学生很容易理解为什么实验室用锌和稀硫酸或盐酸反应来制取氢气而不用镁和铁,是因为锌和稀硫酸或盐酸反应速度适中,便于收集氢气。
在做物质性质的验证性实验时,教师可设置一些探索性问题。如在讲CO还原性时,播放CO还原CuO的实验FLASH动画,边讲边放,可提出如下问题:为什么要通入一会儿CO才能加热CuO,前面有无类同?通过回忆、讨论,可知氢气还原CuO与此实验有类同, 由于CO和H2均可在一定条件下与空气混合产生爆炸,先通一会儿氢气再加热CuO是防止此事故的发生。还可得出综合性结论:任何可燃性气体混入一定量空气,点燃就会爆鸣或爆炸。学生通过回答具有探索性的问题,既可训练其抽象思维,还可扩充知识面,训练发散思维,提高了学生的能力。在对验证实验的改进中,有很多有效可行的方法,教师在课堂教学中,要发掘实验的潜力,力求把实验的验证性改为探索性,学生易于理解、接受知识,并更好地掌握知识,最终达到培养、提高学生能力的目的。
3.学生独立设计探索性实验
学生学习知识,最终还是要运用知识解决实际问题,为社会服务。学生设计探索性实验是学生把学到的知识运用到实际中的一个重要方法,能培养学生的创造性思维。在设计探索性实验时,教师不要一包到底,把实验方案、步骤、结论以及实验所需仪器、药品都交待给学生,学生只按老师所讲的去做,验证一下而已。教师应该只提出探索性问题(即实验习题),其他工作放手让学生去做。
例如如何设计实验粗略测定空气中氧气的体积分数?前后4个同学为一组,相互讨论,几分钟后,每组派一名代表发表本组的见解。学生从生活经验和以往的探究活动中,知道了空气中含有氧气、二氧化碳和水蒸气,设计出许多实验。例如,利用蜡烛燃烧消耗氧气来测定体积分数。教师也参与学生讨论,一起探讨实验的可行性,并适时给予引导,及时评价学生设计方案中闪光点,激励学生大胆参与,再引导发现方案中的不足,发动学生完善方案。教师明确提出探究任务和目的,直奔主题,进行分组讨论,让学生相互交流与借鉴,体验合作式学习,并在学习化学知识的过程中培养团队合作精神。根据学生的讨论结果,选定一个实验方案即“利用蜡烛燃烧消耗氧气来测定体积分数”,教师提供实验仪器和药品,让学生进行实验。学生观察并汇报实验结果:氧气约占空气体积的1/10与科学家的1/5的结论相差甚远。此时,学生必然感到困惑。带着学生的困惑,开始介绍科学家测定空气中氧气含量的实验,并启发学生探讨实验失败原因。在教师的引导下,学生最终分析出实验失败原因在于可燃物的选择。结论:由于蜡烛本身燃烧的产物之一是二氧化碳气体,会影响实验装置内的气体压强,影响到实验的结果。所以应选择燃烧产物都是固体的可燃物。并让学生根据讨论中发现的问题与得到的结论继续改善实验方案。这样设计可以让学生学会用实验来检验方案的可行性,正确对待实验的失败,学会分析实验失败的原因。同时,也将大大激发学生探究新问题的欲望。最后,进行书上实验2-1 的演示。让学生观察、描述现象,并讨论后从不同的角度得出多个结论。例如:通过分析实验结果,推测氮气的性质等等。把思考的对象由氧气转向氮气等,培养学生从不同角度思考问题从而得出不同结论的能力,提高学生思维的发散性。
又一个实验习题:怎样用三种最好的方法制取CaCl2溶液?我们提出这个问题后,把全班学生分成四人一组,先让学生小组讨论,提出制取CaCl2溶液的可能方法,要求学生对每种方法都要设计实验方案,然后学生四人一组分头进行实验,对每种实验方案都要进行实验验证。学生在实验探索中自然要舍弃实验步骤复杂的、原料成本高的、产率小的方案,最后找出最好的三种方法:CaO、CaCO3、Ca(OH)2分别与稀盐酸反应制取CaCl2溶液,这三种方法实验步骤最少,原料成本最低,产率最大。
学生通过设计探索性实验,做探索性实验,学会了用实验研究化学问题的方法,掌握了实验基本操作和技能,激发了学生学习的兴趣,并培养了学生分析问题,独立操作,解决问题的能力,提高了学生的思维能力,为学生在高中的进一步学习打下了坚实的基础。
四、开展探索性实验的反思
设计探索性实验,让学生获得化学知识的同时,培养了能力,也培养了良好的意志和品质和实事求是、勇于探索的精神,同时使学生受到科学研究方法的训练,对他们以后的学习和工作都打下了一定的基础。探索性实验是应试教育向素质教育转轨的一个重要途径。通过探索性实验的问题情境刺激学生的思维兴奋点,学生会不由自主的带着问题追根寻源,主动进入探究角色。有利于培养学生严谨的科学态度。学生在实验中探索,尝试成功的喜悦,吸取失败的教训,从而掌握科学探索的正确方法,养成良好的科学探索习惯,有利于培养学生创新精神和实践能力。鼓励学生实验探索和实验创新,放手让学生自己设计实验,在开放的实验里探索自己要了解的问题,能充分发挥学生的个性和创造性。学生在实验探索中获得知识,摒弃了以往教学中的“填鸭式”,改变了学生“死”学“死”记知识的倾向,教师在教学中以发展学生智力、培养学生能力为目的,使学生素质得到全面提高。可见,在初中化学教学中将验证性实验改为探索性实验,是提高化学课堂教学的有效途径,更重要的是对学生实施素质教育的重要途径,我们应予以重视、研究和发展。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制定.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001
[2]白月桥著.素质教育课程构建研究[M].北京:教育科学出版社,2001
[3]查有良著.教育建模[M].南宁:广西教育出版社,1998
[4]阎承利著.素质教育课堂优化模式[M].北京:教育科学出版社,2001
[5]苗深花,闫立泽. 探究性化学实验的设计[J].中学化学教与学,2004,(4):25～27
[6]王占清.浅谈化学探索性实验教学[J].新课程改革与实践,2009,(7):115