趣味化学实验在中学化学教学中的研究.doc

黄山学院2015届本科毕业论文趣味化学实验在中学化学教学中的应用研究摘要：化学是一门以实验为基础的学科，化学实验本身的探究性和方法性，可以让学生体会科学探究的过程和化学学科中所蕴含的解决问题的方法，使其成为化学素质教育、化学创新教育的良好载体、措施与手段。本文进行了趣味化学实验在中学化学教学中的应用研究。通过查阅相关资料，并结合趣味实验及一些学校的调查研究，研究结果表明：利用趣味实验，对于激发学习兴趣、启发思维、活跃气氛、培养能力力等方面都有帮助。关键词：化学实验；化学教学；趣味性The Application Research of Interesting Chemistry Experiment in Middle School Chemistry Teaching Abstract: Chemistry is a subject based on experiment, inquiry and experiment method itself, can let the students experience the process of scientific inquiry and the methods contained in the chemistry problem solving, make it become the chemical quality education, innovation education of chemistry good carrier, measures and methods. The application of interesting chemistry experiment in middle school chemistry teaching. Through access to relevant information, and combined with some of the interesting experimental research, the results show that: the use of interesting experiments, will help to stimulate interest in learning, inspire thinking, active atmosphere, cultivating ability etc.Key Words: chemistry experiment ; chemistry teaching ; interesting1 前言当大多数中学生刚接触化学这一陌生而新鲜、但是极具魅力的课程，开始还有着强烈浓厚的兴趣，但随着时间的推移，不少学生对学习化学感到困难，逐渐由主动变成被动，甚至许多学生失去了学习化学的兴趣。其原因是多方面的。但我们知道化学是一个基于实验的自然科学，化学实验在化学教学中是最具吸引力的，尤其是趣味性实验，它对激发学生的学习兴趣，提升学生的学术能力，培养学生的科学素养和提高教学质量有着极其重要的作用。如果教师能将趣味性化学实验恰当、有效的引入课堂教学中3，则能充分调动学生的积极性，挖掘学生的潜在能力，使教学取得事半功倍的效果。1.1 研究背景化学实验是化学科学赖以产生和发展的基础，大致经过了早期化学实验、近代化学实验和现代化学实验等三个发展时期。从远古时代到17世纪之前，人类对火的利用，然后制陶、冶金、酿酒等化学工艺和中国古代的炼制“仙丹”、医药的产生，为后人建立化学科学实验奠定了基础。17-19世纪，是近代化学实验时期，通过波义耳、拉瓦锡等一批科学家的研究总结，使近代化学实验得以蓬勃发展，化学科学研究的领域得到了广泛的拓展，促进了许多的化学理论的建立和发展。19-20世纪初，以电子、X射线和放射性等三大科学发现为标志，化学实验进入了现代发展阶段。化学是一门不同于其他科学而又充满魔幻色彩的科学，它通过研究微观粒子的性质和结构，使人们在微观方面从新认识物质世界。随着化学新课程改革的全面实施，很多传统课堂上的缺点得到了改善。通过改革，使教师的角色由传统的教授教科书上的现成知识转变为指导学生如何去获取新知识，教师成为了学生学习的辅助者，课程的开发者和建设者，教育教学过程中的研究者4。在教学中，教师教授学生更多的是方法，注重学生的德智体全面发展，而不再是单纯的知识传授，学生通过教师的启发，自主学习从而获得知识。化学新课程标准的实施，对化学课程的基本理念、目标要求和内容体系做出了新的标准，力求实现“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”的三维目标体系，倡导学生积极参与、主动探索、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、积极主动地获取新知识的能力、归纳分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。新课程的全面实施弥补了传统课程的不足之处，然而，在很多地区的学校，在实际教学中由于时间和经济等因素的限制，使得化学实验并不能像理想中的情况那样进行开展。学生在学习化学方面也因此出现了各种问题，这些问题的存在，已经影响到教师教学工作的顺利进行和阻碍了学生的学习热情和兴趣。针对上述问题，为了提高学生对化学学习的兴趣和学习热情，现在越来越多的化学教师在实验教学的基础上开展趣味化学实验5。与基础的化学教学实验相比，趣味化学实验是在学生已有知识的基础上，以生活中常见的物质为实验材料，具有操作简单、现象奇特、方法新颖等特点吸引学生的注意力，活跃课堂气氛，能使学生在操作和观察中积极思考，主动去获取知识，提高科学探究的意识，促进学习方式的转变。趣味性实验如“魔术”般带有瑰丽多变的色彩，吸引学生的注意力，使学生全身心融入到实验中，引导学生思考如何用化学的知识来解决实验中的化学变 化；通过趣味性实验可以更好地帮助学生形成化学概念、巩固和理解化学知识，培养学生勤于观察实验现象、分析问题、归纳和解决问题的能力以及培养学生实事求是、严谨的科学方法和科学态度。 1.2 研究意义 随着新型科技的发展，网络文化的普及，使得人类获得知识的途径增多，许多新奇和新鲜的事物以不同的方式吸引学生的注意。因此，要保持化学实验对学生的吸引力和引导力，就要恰当的引入趣味性实验，并且不断的开发和改进趣味性实验。若恰当的在化学教学中穿插趣味性实验，则能充分调动学生的各种感官，加深学生对化学知识的理解与掌握，从而对学习化学产生浓厚的兴趣6，提高学生的化学科学素养和实际动手操作能力，在愉快轻松的氛围中学习化学，克服对学习化学的畏惧感，使学生在实验过程中培养适合自己的独特的科学方法，而且趣味化学实验更接近生活，更能让学生体会到生活中无处不有化学的存在。通过实验，能培养和发展学生的思维能力与对知识的探索欲；使学生不再认为学习化学是单纯的枯燥无味，转变学生的思维和学习方式7，发展学生的探究精神和培养创新意识及创新能力；学生学习成绩的提高，不仅在现阶段能用到，而且主要的方法及为人处世在以后的生活工作中都受益无穷，教师在课堂上所教授的知识，是学生知识的一个重要来源，更能使学生深刻记忆，一生受用无穷。趣味实验的开发与应用，可以使更多的经济落后的地区不因经济等原因使学生失去对学习化学以及探索化学奥秘的兴趣。1.3 研究思路通过本课题的研究，查找以及探究出更多的趣味性化学实验、化学教学以及学生学习化学的方法8，提高自己的知识能力，在以后的教学过程中更好地服务于学生。在化学教学过程中，尽可能的用带有趣味性的实验来作为演示实验，这样既能激发学生的好奇心理，引导他们积极思考、分析实验现象，又能将学生的注意力集中，使学生处于积极的思考状态，在轻松愉快中学好化学，促进学生主动学习，愿意学习，最后达到喜欢学习，增强学生与教师之间的互动，更能提高课堂的效率，使学习达到事半功倍的效果。 1.4 研究理论基础 1.4.1 兴趣的概念兴趣是一种带有情感色彩的认识倾向，它以认识和探索某种事物需要为基础，是推动一个人去认识事物、探求事物的一种重要动机，是一个人学习和生活中最重要的因素10。当人们对某种事物感兴趣时，就会激发他们的大脑去组织加工，从而产生对其进一步探索的欲望。兴趣是最好的老师，爱因斯坦认为兴趣是对所学内容的最佳动力。当学生对学习产生兴趣之后，思维会在潜意识中让他们产生对学习的热情11，这样就会对学生的学习产生事半功倍的效果。对于我自己来说，我当初选择化学这一专业，就是对其化学反应中带有神秘的“魔术”色彩产生了浓厚的兴趣。1.4.2 兴趣的品质兴趣有三个方面的品质，包括：兴趣的广度与兴趣中心、兴趣的稳定性与兴趣迁移、兴趣效能。1.4.2.1 兴趣的广度与兴趣中心兴趣的广度是指兴趣的范围大小。兴趣的广度因人而异，我们根据定义将兴趣范围大的称之为兴趣广泛，将兴趣范围小的称之为兴趣狭窄。兴趣广泛的人为使自己得到全面的发展，会主动关注和学习多方面的知识。中国伟大的领袖毛泽东就是一个拥有很多兴趣的人，他不仅是一位伟大的马克思主义者、无产阶级革命家、战略家和理论家，还是一位具有杰出才能的诗人和书法家。兴趣中心是指一个人在兴趣广泛的基础上突出某一个兴趣，与其他兴趣相结合，共同支配人的行动。这种品质有利于挑选具有专业性的人才，使他们成为专业人才。如果一个人对什么都感兴趣，缺乏执着性，持久性，那么他的感兴趣，仅仅是一种习惯，不会取得太大的成就！ 所以，教师作为引路人，要主动引导学生把广泛兴趣和中心兴趣结合起来，以中心兴趣为指引，发展其他兴趣为中心兴趣服务。1.4.2.2 兴趣的稳定性与兴趣迁移兴趣的稳定性是指中心兴趣持续的时间或巩固的程度。一个人只有在兴趣稳定的情况下，在兴趣广泛的基础上发展中心兴趣，才能使兴趣获得更深的深度。兴趣的转移是指对某种事物的兴趣降低，转而对其他事物感兴趣，它分为两种形式：一种是积极的深层次的，它对人的发展有提高用处，另一种是消极的低层次的转移，它对人们有阻碍作用，转移后也是不稳定的，很容易受到外界的干扰，产生新的迁移。教师要培养学生养成深层次的兴趣，朝三暮四、见异思迁的人将一事无成。同时，教师也要引导学生将低层次的兴趣转移到深层次的兴趣，帮助他们取得更高的成就。1.4.2.3 兴趣效能兴趣效能是指兴趣对活动产生的作用的大小。根据兴趣对人的行动的动力作用分为积极兴趣和消极兴趣。积极性去能推动学生学习，促进学生能力的发展；消极兴趣不能产生实际效果，使人处于静观状态。1.4.3 学习兴趣1.4.3.1 学习兴趣的概念学习兴趣是兴趣的一种，是学习动机的重要心理成分，其特点是在从事学习活动或探求知识过程中伴随有愉悦的情绪体验，从而产生进一步学习的需要，当学生的学习兴趣与他的理想、目标相一致时，就能促进学习兴趣不断地深入发展。1.4.3.2 学习兴趣的培养兴趣不是天生的，可以在学习活动中逐步培养。培养兴趣，首先要丰富自己的生活，对生活中的事物激发兴趣，然后转化为学习兴趣。其次，要树立远大的理想，建立高层次的兴趣。第三，培养学生的学习兴趣时，要合理的利用兴趣转移规律。1.4.4 趣味性实验趣味性实验是化学教学方式的一种，即通过以实验的形式将所学的知识进行复习巩固，然后运用。趣味性实验不同于普通的教学实验，它具有生活化，简单易操作，且具有知识的运用，能广泛用于各种中学，并能取得很好的效果。通过趣味性实验，教师可以很容易得使学生对学习化学充满兴趣，从而使学生不断的深入学习化学。2 实验部分中学化学实验基本上都是化学教材安排的验证性实验，比较单纯枯燥，不具有引导学生主动去思考的特点，而且由于教育教学的不完善性和目前只注重考试成绩的情况下，很多地区连基本的教学实验都无法安排，只能凭借教师的讲授和学生的想像来完成教学任务。很多学生也因此失去了学习化学的兴趣。若是在教学中能设计一些“现象课本外，原理课本内”的化学实验，则能调动学生的注意力，激发学习化学的兴趣，开发学生主动学习的潜能。2.1 趣味实验一【实验名称】魔棒点灯【实验原理】浓硫酸与高锰酸钾反应生成氧化性很强的七氧化二锰，它和易燃物如乙醇等剧烈反应放出大量热，可将乙醇等点燃。【实验用品】酒精灯、玻璃棒（一圈带有橡胶圈）、小烧杯、蒸发皿、钥匙、滴管、98%浓硫酸、高锰酸钾（事先轻轻研细）【实验步骤】（1） 取少量研得很细的高锰酸钾细末放入蒸发皿中。（2） 用胶头滴管吸取适量浓硫酸，滴于高锰酸钾粉末上，用玻璃棒无橡胶圈的一头迅速而又小心的搅合成稠糊状。（3） 摘下酒精灯帽，用蘸有糊状混合物的玻璃棒在灯芯上轻轻摩擦，直到酒精灯燃着。 图2-1 趣味实验一2.2 趣味实验二【实验名称】黑龙攀住【实验原理】（1） 浓硫酸有强烈的脱水性、氧化性，可使糖类碳化、氧化。（2） 脱水氧化过程中放出热量，使产生的气体膨胀，将碳糊壮大。实验用品:小烧杯，玻璃棒，钥匙，滴管。蔗糖（纯白糖）、98%的浓硫酸、蒸馏水。【实验步骤】（1） 用钥匙把纯白糖取到小烧杯中，直到占小烧杯容积的1/3时止。（2） 用滴管吸取蒸馏水将纯白糖湿润稠糊状。（3） 沿玻璃棒向小烧杯糖糊中缓慢加入98%的浓硫酸，并迅速搅拌至开始发热变黄。（4） 待糖液明显变色后立即停止加酸和搅拌并将玻璃棒直立于烧杯正中，扶好并上下提动玻璃棒。（5） 糖糊很快变黑并沿玻璃棒“扶摇直上”，可达烧杯高度的12倍。 图2-2 趣味实验二2.3 趣味实验三【实验名称】淀粉中碳元素的测定【实验原理】将氧化铜与食物供热 2CuO(s) + C(s) 2Cu(s) +CO2(g) CO2(g) + Ca(OH)2(aq) CaCO3(s) +H2O(l)【实验用品】酒精灯、铁架台、试管、研钵。澄清石灰水、馒头、氧化铜【实验步骤及现象】将一小块馒头加热至变黑，剩下碳渣，用研钵研细，与氧化铜充分混合后，装入硬质试管中，在酒精灯上加热，用导管将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，石灰水变浑浊，证明气体产物是二氧化碳，同时试管中有红色的铜生成。 图2-3 趣味实验三2.4 趣味实验四【实验名称】自制酸碱指示剂【实验原理】许多植物的花、果、茎、叶中都含有色素，这些色素在酸性溶液或碱性溶液里显示不同的颜色，可以作为酸碱指示剂。【实验用品】试管、量筒、玻璃棒、研钵、胶头滴管、点滴板、漏斗、纱布。花瓣（如牵牛花）、植物叶子（如紫罗兰）、胡萝卜、酒精溶液（乙醇与水的体积比为1:1）、稀盐酸、稀氢氧化钠溶液。【实验步骤】（1）取一些花瓣、植物叶子、萝卜等，分别在研钵中研碎，各加入5ml酒精溶液，搅拌，再分别用4层纱布过滤，所得滤液分别是花瓣色素、植物叶子色素和胡萝卜色素等的酒精溶液，然后分别装在3支试管中。（2）在白色点滴版的孔穴中分别滴入一些稀盐酸、稀氢氧化钠溶液、蒸馏水，然后各滴入3滴花瓣色素的酒精溶液，观察现象。（3）用植物叶子色素的酒精溶液、萝卜色素的酒精溶液等代替花瓣色素的酒精溶液做上述实验，观察现象。 图2-4 趣味实验四2.5 趣味实验五【实验名称】自制化学“冰袋”【实验原理】几种特殊的铵盐如硝酸铵、氯化铵等，溶于水时具有强烈吸热降温的性质，它们还可以从与其相接触的晶体盐中夺取结晶水而溶解吸热利用这种性质，就可简单的混合两种盐而制冷，制成化学“冰袋”。【实验用品】硝酸铵（化肥）（NH4NO3或NH4Cl）、结晶碳酸钠（Na2CO310H2O)、聚乙烯薄膜小袋、蒸发皿、铁架台、玻璃棒、酒精灯、钥匙、研钵、温度计、电子托盘天平、细绳、封口机（或锯条与酒精灯）【实验步骤】（1） 称取无水碳酸钠20g加少量水，蒸发结晶得到若干碳酸钠结晶水合物。（2） 称取23g硝酸铵晶体并研细。（3） 先将制得的碳酸钠晶体装入小塑料袋底部，压紧后，用细绳系住塑料袋，将碳酸钠封在袋子下半部；然后将研细的硝酸铵装在袋子上半部，再用封口机将塑料袋封闭，即制作成“冰袋”。（4） 使用时，只要将细绳解开，用手使塑料袋内两种固体粉末充分混合，便可立即产生低温，袋子最低温度可达到0。将饮料瓶等用化学冰袋裹住降温，便可凉爽可口。 图2-5 趣味实验五3 研究结论3.1 利用趣味实验，引入新课，激发兴趣化学是一门以实验为基础的学科，它对全面提高学生的科学素养有着极其重要的作用。而趣味化学实验则是其中的一种类型，具有“魔术”性的色彩。如化学“魔术”，可以吸引学生的好奇心、吊起学生探究谜底的胃口，并能给学生留下深刻的印象，从而营造一个轻松地课堂氛围。尤其是那些对化学厌恶或基础不好的学生来说，趣味化学实验则能很好地吸引他们的好奇心，同那些对化学有兴趣的学生一样，引导他们主动去观察、分析实验现象，对实验进行归纳与总结，不断地积累与深化这种情绪体验，从而逐步产生对学习化学的需求12。3.2 利用趣味实验，攻克难点，启发思维趣味实验的适时引入，能很好地吸引学生的注意力，使学生全神贯注的投入到学习，尤其是知识点比较难理解时，趣味化学实验（如淀粉中碳元素的测定）则能以现象明显，情景生动，强烈的视觉刺激，给同学留下深刻的印象，使学生对探索现象的奥秘产生浓厚的兴趣，若老师再恰当的提问，就能更好的突破知识的重难点，启迪学生的思维13。3.3 利用趣味实验，调节节奏，活跃气氛美国著名的哲学家和教育家约翰杜威说:“兴趣是生长中的能力的信号和象征。兴趣显示着最初出现的能力，因此经常而细心地观察学生的兴趣，对于教育者是十分重要的。”在课堂教学的过程中，本质上体现的是教与学的互动过程。要使这种过程保持一种和蔼的、积极地、互动、有效地状态，科学的把握教学的节奏是至关重要的。“一张一弛，相得益彰”。在课堂上，根据教学内容和学生的学习状态，能适当的引入趣味性实验，有助于缓解单纯枯燥的课堂气氛，使学生处于一种积极思考的状态，让学生饱满的学习兴趣得到释放，更能让学生在紧张的学习氛围中释放压力，从而提高学生的学习效率，也是教师教学的机制和经验的体现。3.4 利用趣味实验，学生动手，培养能力 我国化学家傅鹰先生曾说，只有实验才是化学的“最高法庭”。化学趣味实验能以简单的操作、鲜明的现象对学生产生极大的吸引力，易被学生掌握。在课堂教学中，可在讲明实验原理的基础上，让学生独立操作，让他们亲自感受一下“化学魔术”的魅力。为了培养全体学生学习化学的积极性，可采取对学习态度端正、上课积极思考、发言踊跃的同学“奖励一个趣味实验”的方法去激励学生学好化学。由于是趣味性实验，学生能亲身参与其中，不仅能培养学生的兴趣，更能锻炼学生的动手操作能力。学生自己动手做趣味实验的好处在于：一是培养了学生临场的实验操作能力，使其熟练实验过程；二是有助于发展学生的创造性思维，学生经常接触趣味实验，可以从中摸索出一些有规律性的东西，帮助学生学习课本知识，也有助于学生在自己知识的基础上试着设计出了一些有新意的趣味实验14。 3.5 利用趣味实验，拓展延伸，扩大知识面 教师可结合具体的教学内容，通过采用一些趣味性实验，能使学生体会到化学学科与社会生产生活有着密切的联系，即“化学源于生活，生活离不开化学”的道理。如用深红色的花瓣、植物叶子、萝卜皮等为原料制酸碱指示剂，来探究日常生活中的醋，柠檬汁，苏打水，肥皂水，食盐水等溶液的酸碱性问题15。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