浅谈初中化学探究性实验教学中.doc

浅谈初中化学探究性实验教学中培养学生观察能力的策略内容摘要：化学是一门以实验、观察为基础的学科。在新课程倡导的探究性实验学习中，实验观察能力是整个化学实验能力的基础和起点。教师在教学过程中运用恰当而适时的指导策略，将会对学生的观察起到积极的引导点拨作用，使学生的实验观察能力得到逐步提高。关键词：初中化学探究性实验 观察能力 培养策略一、背景：化学是一门以实验、观察为基础的学科，著名化学家戴安邦先生说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式”。著名的科学家门捷列夫曾说；“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有接踵而来的前进”。现在，新的化学课程标准更提出了“科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容”。初中化学探究性实验包括以下几个基本环节：发现问题、提出问题根据已有知识和经验提出猜想设计实验方案进行探究实验观察、分析实验否定或证实猜想，得出结论。因此，如何通过化学探究性实验教学，来培养学生的化学实验能力，是许多一线教师思考和研究的问题。而化学实验能力包括实验观察能力、动手操作能力、思维分析能力、实践创新能力等。其中，实验观察能力是整个化学实验能力的基础和起点。我校化学课题组从2005年开始对“初中化学探究性实验指导策略”进行研究。在立足于课堂教学的研究过程中，我们发现学生对探究性实验观察能力的差异，直接影响着对化学原理、化学知识的理解。观察能力强的学生，一般对实验现象感知迅速、准确、完整。而观察能力弱的学生，往往对应该观察的事物感知迟缓，有的甚至视而不见、听而不闻。同时在研究过程中发现，学生的观察能力虽然受先天心理素质的影响与制约，但主要还是在后天实践中形成与发展起来的。教师在教学过程中运用恰当而适时的指导策略，将会对学生的观察起到积极的引导点拨作用，使学生的实验观察能力得到逐步提高。二、关于观察能力的内涵观察是人们获得感性认识的重要途径，观察是获得一切知识的首要步骤。能力是指顺利地完成某种活动必不可少的个性心理特征的综合。观察能力就是人们在这种知觉过程中表现出来的获得信息资料的能力。化学实验中学生的观察能力是指学生通过观察实验过程及现象，获得生动的感性知识，然后进行积极思维，把观察到的感性材料进行分析、综合、概括、归纳，上升为理性认识，形成正确概念。良好的观察能力包括观察的全面性、准确性、选择性、敏捷性和创造性等。三、在探究性实验教学中培养观察能力的策略 在研究过程中，我们立足于课堂，针对学生在探究性实验观察中暴露出的问题，通过具体的案例研究，不断寻找解决问题的方法。对不同的探究内容、不同的观察要求，教师采用相应的指导策略，使大多数学生在探究性实验的学习中观察能力得到不断发展。以下这些案例的教学内容，有的来自于教材，有的来源于生活。借此把我们研究过程中的一些探索与思考和大家分享。策略一 激发学生的兴趣，是培养观察能力的第一步美国心理学家布鲁纳说：“最好的学习动因是学员对所学材料有内在兴趣。”在探究性实验学习中，学生如果对其观察的对象有浓厚的兴趣，在观察过程中，就能积极主动地投入，从而成功地迈开观察的第一步。而创设熟悉的、对生活有意义的问题，是激发学生观察动机和兴趣的有效方法。案例：观察二氧化碳与水反应是否生成了碳酸教师（展示一瓶可乐）：很多同学都喜欢喝“可乐”“雪碧”。但大家注意过没有，在这些饮料瓶的标签上为什么标有“配料：碳酸水（二氧化碳，水）”呢？同学们能设计并观察到怎样的实验现象，从而寻找问题的答案呢？这样的问题一抛出，课堂上一下子炸开了锅。同学们七嘴八舌的议论开了：“为什么叫碳酸水这么怪的名字呢？”“雪碧饮料应该是二氧化碳气体在加压后溶解在水中的吧。但为什么又称为碳酸水呢？”“是不是二氧化碳溶解在水中的同时又与水反应生成了一种叫碳酸的新物质呢？”“我们怎么知道“可乐”“雪碧”里有碳酸呢？从学生熟悉并喜欢喝的“可乐”“雪碧”饮料入手，并提出了一个学生常见但易忽视的问题。一下子调动起同学们的探究兴趣。让我们再来看看同学们如何开展探究实验并仔细观察的吧。生1：倒少量雪碧饮料在试管中，滴入紫色石蕊试液，观察发现紫色石蕊试液变红了。生2：试管里的雪碧饮料中不断地有气泡往外冒。把试管放在酒精灯上加热，气泡冒得更快，并且发现红色慢慢又变成了紫色。生3：难怪我们喝了“可乐”“雪碧”饮料后，感觉到有气体从胃里冲出来。生4：我是在试管中先加入少量水，滴入紫色石蕊试液，不变色。再通入二氧化碳气体，看到紫色也会变成红色。师生共同对观察到的实验现象进行分析，寻找出问题的答案：能使紫色石蕊试液变红，说明有酸生成。二氧化碳与水反应生成了一种酸，就叫碳酸。并且这种碳酸不稳定，受热很容易分解。在这个探究性实验中，由于同学们有着很大的好奇心，对问题探究兴趣很高。因此在实验和观察现象的时候积极主动，不仅能把实验现象观察得仔细，而且能根据观察的现象与生活中的经验相联系，产生丰富的想象，提高了观察的效果和观察能力。策略二 明确观察目的，培养学生观察的全面性瓦托斯基说：“观察并不是漫不经心的扫描，而是一种受观念支配的寻找证据的活动。” 初中学生普遍喜欢化学实验，主要原因是觉得化学变化的现象新奇、好看。但是喜欢看并不等于会观察。化学实验过程中伴随的现象多种多样。有的绚烂多姿、夺人眼球；有的默默无闻、不易察觉。因此，学生只有明确了观察的目的，在实验观察中才能集中精力、有选择地进行观察，才能进行系统而层次分明的观察，才能发现不易发现的事物特征，不遗漏有关的实验细节。案例：观察蜡烛燃烧过程中的变化“对蜡烛及其燃烧的探究”是学生接触的第一个探究性实验，是初中化学探究性学习的开篇。蜡烛燃烧是学生身边熟知的生活现象，平时学生对点燃蜡烛时的变化可以说是熟视无睹。当提出了这个实验观察内容后，大家甚至觉得第一次的化学探究实验学习是不是太简单了。纷纷动手点燃蜡烛，很快就提出了观察到的现象：有黄色的火焰；发出亮光。显然，大家的观察是不全面的，只是停留于生活经验。此时，老师进一步强调观察的目的：蜡烛在燃烧过程中发生哪些变化？因此，在实验过程中要注意蜡烛原来的状态；变化过程中产生的现象，比如状态的变化、是否发光、放热等；变化后生成物质的颜色、状态等。在明确了观察的目的要求后，大家重新点燃蜡烛，仔细观察起来，有些同学还拿起笔边观察边记录。一段时间后，同学们发现了这么多的实验现象。生1：蜡烛点燃前是白色的固体状，用小刀很容易就能切下一小块白色的石蜡。中间有一根棉线做成的芯。 生2：刚点燃蜡烛时，火焰比较小，是黄色的，慢慢火焰逐渐变大。并发出黄光。把手放在火焰边，感觉到热。 火焰上方还有一缕黑烟往上飘。 在燃烧过程中，烛芯处的固态石蜡变成液态沿蜡烛外层淌下来。生3：把蜡烛吹灭后，液态的石蜡会慢慢变成固态。生4：我要补充：在蜡烛吹灭后的瞬间，烛芯上方有一缕白色的烟。在蜡烛燃烧和吹灭时，我都闻到一种特殊的气味。同学们在明确观察的目的和要求后，同样对蜡烛的燃烧，观察到的现象就全面多了。有些同学还能用自己的嗅觉，观察到眼睛看不到的气味的变化。接下来，我又引导同学们用点燃的火柴去接触吹灭时产生的那缕白烟，大家惊奇地发现，白烟能被点燃，并又重新引燃了蜡烛。随着探究的不断深入，同学们观察到的现象越来越全面，对蜡烛在燃烧过程中发生的变化了解得也越来越多。在老师的进一步演示实验中还观察到集气瓶内壁有水雾出现，倒入的澄清石灰水变浑浊了。并认识到蜡烛燃烧变短，是因为生成了二氧化碳和水跑到空气中了。策略三 运用动画模拟实验，培养学生观察的准确性教材中的有些实验具有一定的危险性，有些实验现象稍纵即逝，这都会给学生观察实验现象带来影响。 通过运用计算机动画模拟实验，能让学生抓住这些实验中观察对象的主要特征和变化过程。案例：铁的冶炼模拟实验“铁的冶炼”模拟实验是用Fe2O3粉末和CO气体反应，反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，这是一个教师演示实验。当老师在演示过程中强调“开始时先通CO气体一会儿，排尽装置中的空气后，再点燃酒精灯加热。如果先后顺序颠倒后，在加热混有空气的CO气体时，可能会发生爆炸的危险！”可是，学生半信半疑，因为他们只是根据老师的描述再发挥想象，并没有亲眼所见啊。但此时，不管让学生动手实验还是教师演示实验显然都是危险的、不恰当的。于是，我们采用flash动画模拟演示的手段，使学生直观地观察到了操作不当引起的爆炸现象，学生从中体验到了科学实验操作的重要性。下面，我们截取flash动画课件中的几个画面说明之。如果先加热装有Fe2O3粉末的硬质玻璃管（图一），再通入CO气体（图二），结果会怎样呢？话音刚落，随着一道刺眼的火光和刺耳的玻璃破碎声（图三），同学们看到了整套装置爆炸的现象（图四）。（图一） （图二） （图三） （图四）虽然学生只是观察了一个动画模拟的演示实验，但学生的视觉、听觉受到的冲击力是教师的多遍讲述无法实现的。充分借助于多媒体模拟演示，可以让难以观察的现象展示在学生眼前，大大提高了观察的准确性，更好地帮助了学生认识这些化学反应。策略四 观察与思维结合，培养观察的创造性“观”是看的意思，“察”是想的意思。只看不想，不经过思维加工，就不是完全意义上的观察。在实验观察过程中，只有对获取的大量感性材料进行分析、比较、综合、抽象、概括等思维活动，才能真正认识事物的本质属性及内在联系，才能在观察中发现新的问题，提出创新的见解和思路。案例：探究食品保鲜中“脱氧剂”的主要成分教师从“阳光”海苔的包装袋中取出一包脱氧剂，提问：“这脱氧剂的成分会是什么呢”？课前同学们也收集了一些食品包装中的脱氧剂，大家可以根据它的用途、也可以通过观察颜色状态提出你的猜想。或者利用老师提供的实验仪器、药品，在实验观察的基础上进行猜测。学生活动：有的同学独自观察、思考，有的同学小组合作讨论、实验。一段时间后，同学们各自提出自己观察后的猜想。学生1：我观察到袋中的物质呈粉末状，主要是黑色的，我觉得可能是炭粉。学生2：我反对！“脱氧剂”的主要成分不会是炭粉，因为炭粉与氧气反应的条件要点燃或加热。学生3：我认为黑色粉末是铁粉。因为铁粉能与氧气在常温下发生缓慢氧化反应，从而除去氧气。而且铁元素是人体必须的微量元素，用于食品包装中对人体无毒害作用。学生4：我也猜是铁粉。而且我还用磁铁吸引，观察到黑色粉末能被磁铁吸引。学生5：我取少量粉末放入试管，加入稀盐酸。看到有气泡产生。所以我根据观察到的现象判断是“铁粉”。众生点头赞同！但此时又有一位学生举手，看来他还有不同的看法。学生6：我刚开始对“脱氧剂包装中的黑色粉末是铁粉”是赞同的。但我在仔细观察后发现，粉末中除了有黑色的，还有一部分红色的粉末混杂在里面。所以我认为“脱氧剂”的主要成分是铁粉不全面。这红色的粉末是什么呢？学生们（七嘴八舌）：是啊！除了黑色粉末，的确有一些红色粉末混在里面。教师：大家继续进行实验，观察现象来揭开这红色粉末神秘的面纱好吗？（同学们又忙开了。有的在皱着眉头思考。有的在低低的与小组同学商量、讨论。有的在独立地做着实验。约10分钟后）学生甲：我觉得其中的红色粉末应该是黑色的铁粉在吸收氧气后缓慢氧化成的氧化铁。可是当我们取粉末加入稀盐酸后，却没能观察到预想中黄色的氯化铁溶液。学生乙：我觉得甲实验失败的原因是粉末中红色的氧化铁只占少量，因此实验现象不明显。我手里的这包“脱氧剂”也许使用的时间较长，应该已失去保鲜作用了吧，其中的红色粉末很多了。我在粉末中加入稀盐酸，看到溶液变成了黄色。（高高举起了做实验后的试管）所以我得出的结论是：这包脱氧剂的主要成分是铁粉，但在使用的过程中，一部分铁粉变质生成了氧化铁。一包小小的脱氧剂，激发起了每一位同学的探究热情！对于它的主要成分，每个人都能提出自己的一些猜想。但是，不同的学生提出猜想的全面性、准确性是不一样的。只有那些以“观”促“察”，在观察中把每一步的观察活动与思维活动紧密地结合起来的同学，才能在实验观察过程中不断发现新的问题，提出新的解决办法，使观察具有创造性，达到最佳的观察效果。四 结束语在每一节探究性实验教学的课堂上，总能看到一张张兴奋的、激动的脸庞。在初三紧张的学习中，化学是学生们非常向往的一门学科。因为，化学实验总能带给他们意外和欣喜，有时甚至是惊奇和震撼。但热闹、激动过后，学生观察到了什么、思考并懂得了多少却由于观察能力的高低而各有差