高中化学中的“十八个”科学探究

浅谈高中化学必修教材中的科学探究教学浅谈高中化学必修教材中的科学探究教学 摘要 本文通过对高中化学必修教材中科学探究教学模式的研究 充分阐述了科学探究的教 学价值和教学思路 结合实例研究了科学探究教学活动的方式 科学探究活动从探究物质的性质 实验的条件 实验的装置 化学基本理论等等方面进行了一系列的分析 对锻炼学生的实验技能 培养学生的自主探究 自主创新能力和完善学生的思维品质有着积极的促进作用 关键词 科学探究 实验 教学设计 一 科学探究的概念及其指导思想 科学探究是以探究为目的 具有思考性 探索性的学生活动 是体现知识获得的过程和方法 通常指探索研究对象的未知性质 了解它具有怎样的组成 有哪些属性和变化特征 以及与其他对 象或现象的联系等的一种实验探究 其特征是实验在前结论在后 一般在中学阶段是由教师给出实 验课题 提供实验器材 提出探究要求 让学生自己根据探究的目的 利用已知的 外加的因素去 干扰或扰动研究对象 看它会发生什么样的变化 出现什么样的现象 产生怎样的结果 从而发现 新 的化学现象 总结出他们原来并不知道其规律性认识的探究 科学探究的设计指导思想应该是新颖的 适度的 科学探究要创设一个良好的问题情境 引 起学生认知结构上不平衡 造成学生心理上的悬念 从而唤起学生的求知愿望 激发起学生的学习 兴趣 而要达到这种目的 就要求科学探究设计首先要足够 新颖 正是这种 新颖 的刺激 才 会激发学生对探索的兴趣 才能引起学生探索的欲望 才使得它与主体原有的 定势 相矛盾 相对立 才能产生认识上的不协调和冲突 二 高中化学必修教材中科学探究的内容设计 在新课标的高中化学必修教材中创设了多种积极探究的教学情境 激发了学生的探究欲望 引导学生积极参与和体验探究的过程 教科书中涉及的多种不同类型的科学探究过程 蕴涵了多种 科学的方法 有助与提高学生适应未来社会生存和发展所必备的科学素养 三 高中化学必修教材中科学探究教学建议 1 对化学基本理论的探究 重大的发现可能就来自于平时的生活中 只要你勤于发现 勇于探究 在对所研究事物或现 象的原因未知情况下 根据已有的认识 在观察和实验的基础上 通过对化学事实和现象的归纳 类比 作出判断性解释或说明 这就是化学中的假说 事实上 在化学发展史上 化学理论的形成 和发展就是化学假说不断被提出 证实和证伪的过程 例如在了解气体的体积与物质的量之间的关 系时 首先让学生计算 1mol 固体或液体物质的体积 1molFe 的体积为 7 106cm3 1molAl 的体积为 9 993cm3 1molH2O 的体积为 18 036cm3 1molH2SO4的体积为 55 552cm3 分析 1mol 固体和液体物质体积差异之后 再让学生在初中 已经学习过的电解水实验的基础上 再次对此实验进行观测 使学生从生成物气体体积的感性认识 出发 结合计算和理论推算 进行思考和讨论 引导学生从反应物和生成物的质量及摩尔质量推算 出氧气和氢气的物质的量之比 从而得出影响物质体积的因素和探究一定条件下相同物质的量的气 体物质的体积特点等 这种探究更重要的是对化学事实和现象进行归纳 做出合理的判断性的解释 2 对实验装置或方案的探究 对实验方案的探究 首先要明确实验目的和要求 然后结合问题运用有关化学知识和实验技能 对实验的仪器 步骤 方法进行逐步的分析研究 其中 有关方案的设计要特别明确 首先原理要 具有科学性 不能凭空捏造 最后实验装置要简易 操作必须安全可行 效果要明显 例如在必修 1 人教版 P50 铁与水蒸气的反应探究中 首先让学生用生活中的事例铁块 铁片不能与冷水或热 水反应 再提出若继续提高温度能否进行反应等问题展开讨论 逐渐引入到铁粉与水蒸气在高温下 反应的主题上 学生很容易接受应从水蒸气的产生 铁粉与水蒸气反应 反应产物的检验的环节讨 论反应装置的设计 在此基础上学生再提出如何改进反应装置 总结改进后的方案 讨论各种装置 各部分的作用和装置的优缺点 最后进行实验的演示与体会 3 对物质性质的探究 对物质性质进行探究 必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上 大胆猜想 细心论证 脱 离了元素化合物知识孤立的看探究问题是不科学的 只有灵活运用已有的元素化合物知识 就能变 科学探究性实验为验证性性质实验 使复杂问题简单化 例如在亚铁离子和三价铁离子的性质和转 化探究中 人教版必修 1 第 61 页 首先让学生在已知化合价知识的基础上进行猜想 Fe3 只有氧化 性 Fe2 既有氧化性又有还原性 更主要的表现出还原性 然后思考常见的还原剂和氧化剂有哪些物 质 再设计简单的验证性实验 这样拓展了学生的思维空间 让学生有更多更好的鉴别 Fe3 Fe2 的 方法 又如 在讲解高一化学 人教版必修 1 第 82 页 富集在海水中的元素 氯 一节时 可 以设计 新制氯水中各成分的检验 的科学探究 要求学生自己设计方案 步骤 观察现象 得出 结论 具体过程如下 观察氯水的颜色 小心闻其气味 推测 1 氯水中含有 Cl2分子 实验 将氯水滴入 KI 淀粉溶液中 出现特殊的蓝色 教师提示 有 I2析出 用 PH 试纸或蓝色石蕊试纸测氯水的酸碱性 推测 2 氯水呈酸性可能有盐酸生成 实验 在氯水中滴加 AgNO3溶液 析出白色沉淀 再滴入数滴稀 HNO3 白色沉淀不溶解 发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白 推测 3 氯水可能有漂白作用 氯水具有氧化性 实验 a 将红色布条投入干燥的氯气中 无明显变化 氯水滴在红色布条上 布条褪色 b 将氯水慢慢滴入少量含酚酞的 NaOH 溶液中至 pH 7 溶液褪色 上述溶液中反滴 NaOH 至过量 溶液不变红 说明氯水的漂白是氧化作用 按氯水的组成和已有 HCl 生成的事实推测 有可能生成了具有氧化性的 HClO 日光照射盛满氯水的倒置的圆底烧瓶 有气体生成 推测 4 HClO 在光照条件下分解 放出难溶于水的 O2 实验 取漂白粉 Ca ClO 2 或其它次氯酸盐适量 加稀盐酸 生成 HClO 溶液 继而做光照实 验 与氯水比较 氯水加入 NaOH 溶液 做漂白性试验 结论 氯水中含 Cl2分子 具有氧化性 氯气溶于水发生化学反应 生成 HCl 和 HClO 在物质性质的探究过程中往往可以通过对比实验 即设置几组平行实验来对照 比较 从而能更好的研究和揭示某种规律 解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理 四 结束语 教科书中科学探究的呈现 能更好的让学生体验知识获得的过程与方法 有助于提高学生适 应未来社会生存和发展所必备的科学素养 基于科学探究教学的特点 要求教师首先改变教学观念 和教学策略 重新调整自己与学生的关系 充分考虑学生的选择和意见 与学生进行平等的合作与 探究 提