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本科生毕业论文 设计 题目 中学化学教学中化学实验问题设置的设计研究中学化学教学中化学实验问题设置的设计研究 系 部 化学化工系 学科门类 理学 专 业 化学师范 学 号 姓 名 指导教师 2012年 5月 18日 装 订 线 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 中学化学教学中化学实验问题设置的设计研究 摘 要 化学实验问题的建立是实验教学的起始阶段 对整个实验过程有决定性的作用 尤 其是一些具有探究价值的实验问题 因此 研究如何去设计具有探究价值的化学实验问 题 对目前的化学教学工作来说具有重要的现实意义和价值 本文仅就中学化学教学中 如何设计具有探究价值的实验问题进行探讨 在研究的过程中 采用了文献阅读和教学 实践相结合的方法 结合实习学校化学教学的实际 并通过与有丰富教学经验的实习学 校化学教师的讨论 进一步明确了化学实验和化学实验问题的定义 提出了进行问题设 计的策略 并在教学中进行了探索 研究获知恰当和适时的问题设置会有效提高化学实 验教学的效率 好的问题设置 会激发学生的学习兴趣 使学生既动手又动脑 而且提 高了学生的思维能力 同时通过化学实验过程中的问题设置 还可以提高学生提出问题 的能力 培养了学生的问题意识 关键词 化学教学 实验问题 设置 科学探究 装 订 线 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 The Middle School Chemistry Teaching in Chemistry Experiment Set Design Research Problems ABSTRACT The establishment of the chemical experiment problem is the starting point of experiment teaching which has a decisive role in the whole experiment process Especially with some inquiring chemical questions Therefore it is of great importance and value to the present chemistry instructions how to design the inquiring chemical questions In this paper we will discuss how to design inquiring questions in the chemistry instructions of high school In the research process we employed the combination of instruction practice and literature learning taking the practice school of chemistry instruction practice into account having rich teaching experience of chemistry teachers practice school discussed and further specify the definition of the chemical experiment and chemical experimental questions The tactics of question design have been proposed as well as the experiment research Learning that appropriate and timely questions setting will effectively improve the chemical experimental teaching efficiency Good questions setting can stimulate students interests that make them learning from practice and thought moreover it has improved their thinking ability And at the same time through chemical experimental questions during the process of setting still have strengthened the ability of proposing questions and trained the question consciousness of students Key words Chemistry teaching Experimental questions Setting up Scientific exploration 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 目 录 一 前言 1 1 1 研究的目的 1 1 2 研究的意义 1 1 3 国内外研究现状 2 1 3 1 国外研究现状 2 1 3 2 国内研究现状 2 二 课题相关概念的界定 3 2 1 化学实验的界定 3 2 2 对化学实验问题进行定义 3 三 课题研究的实施 5 3 1 中学化学实验中问题设计的途径 5 3 1 1 仔细研究化学教材以及教学实际设置问题 5 3 1 2 联系我们实际生活设置实验问题 5 3 1 3 查阅大量相关文献资料从中设置问题 5 3 1 4 创设课堂讨论情境引导学生提出问题 6 3 2 中学化学实验中问题设计的原则 6 3 2 1 提出的问题要目的明确 6 3 2 2 提出的问题要难易适中 6 3 2 3 提出的问题要有一定的开放性 6 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 3 2 4 提出的问题要有诱导性 7 3 3 化学实验问题的设计和实施 7 四 课题研究结果与反思 10 4 1 研究结果及分析 10 4 2 反思与展望 11 参考文献 12 致谢 13 附录 14 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 1 一 前言 实验教学是化学教学中的重要组成部分 我们在学校教育中对素质教育的要求越来 越高 同样对实验教学的要求也越来越高 但是 在实际操作过程中 却不能得到理想 的效果 存在的问题主要有 只是一味的大量的做实验 却不注重实验的质量 只满足 于实验的操作或演示 却忽视了实验过程中的问题设置 化学实验教学中由于长期存在 上述问题而不能得到很好的解决 实验教学就显得无新意 使多数学生感到 实验只是 简单的看看 做做而已 领悟不到实验教学对化学学习所起的特有功能 学生的思维 能力也就得不到提高 因此 在实际的化学实验教学中 教师应当以实验为载体 以问 题为线索展开教学 使学生始终处于不断探索的情境之中 这样既提高了实验教学的效 率 体现了化学学科自身的魅力 又符合素质教育对化学教学的要求 另外 教师对所 设计提出的问题要以学生为主体 以提升学生的能力为目的 以能够引起学生的思考为 价值导取向 同时最好还要能够启发学生想到亲身去做家庭实验或者课外实验 1 1研究的目的 通过本课题的研究达到通过化学实验问题的设置和分析 提高教师的专业教学水平 同时使教师在教学中能够更好的引导学生思考和解决问题 通过具体实验及设置的问题 的研究更好的让学生获取化学学科专业知识和技能 1 2研究的意义 首先这是让学生形成问题意识的一个重要途径 1 在化学实验教学中 一个有难 度但又足以引发学生思考的问题 可以激发学生学习化学的兴趣 并能拓展学生的想象 力 对实验过程中出现意外的实验现象的原因进行提问 这要求教师在日常的化学教 学中 尽力考虑到为学生营造发现 提出问题的氛围 恰当和适时的实验问题的设置直 接影响到一个化学教学活动成功与否 2 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 2 其次能够提高学生潜在的思维能力 因为问题是思维的源泉 也是思维的动力 在 化学教学过程中 不断的引导学生去解决一些具有探究价值的化学实验问题 学生的思 维能力在原来的基础上将会得到进一步提高 1 3国内外研究现状 1 3 1国外研究现状 20世纪70年代 认知心理学就开始对人类一般问题解决的心理机制进行基础性研 究 在教学中注重学生的问题解决能力的培养就是认知心理学中关于问题和问题解决的 研究成果对学科教学领域的积极支撑和发展 在教学中开展科学探究这一教与学的方 式 是在 20 世纪 50 年代美国掀起的 教育现代文化运动中 由美国芝加哥大学教授施瓦 Schwab 1962 倡导的 目前 这一方式备受世界各国教育改革者的青睐 也出现了不少 有关科学探究方面的书籍 文章和案例 但真正涉及具有探究价值的问题的设计方面的 却不多 3 1 3 2国内研究现状 在由王磊等老师翻译的 中小学科学教学 基于项目的方法与策略 一书第三章中 对 什么是驱动性问题 和 怎样设计驱动性问题 做了详细的叙述 这本书重点提到 要满足一个好的问题必须具备 可行性 有价值 情景化 有意义 道德的和可持续 性 这些观点为我们在如何设计出有探究价值的问题这一方面提供了很好的参考 4 郑长 龙老师在 化学实验新视野 一书中对化学实验问题的含义 什么是有探究价值的化学 实验问题 化学实验问题的类型等方面作了较为详细的叙述 但没有涉及到具体的教学 案例 刘儒德老师在其 探究学习与课堂教学 一书中指出了 教师在实际的课堂教学 中设置的问题应该符合难度适合学生接受范围 又具有一定的拓展性等 即目前我国对 一些具有探究价值的化学实验问题的设计的研究还是很少的 这很不利于化学科学探究 活动的广泛进行 5 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 3 二 课题相关概念的界定 2 1化学实验的界定 化学实验是人们以化学事物为作用对象的试验活动 6 根据实验主体和实验目的的 差异 可以将化学实验划分为两大类型 科研类化学实验和教学类化学实验 科研类化 学实验的实验主体是化学学科的科学研究人员 目的是为了研究和认识人类未知的化学 事物及其规律 其大部分的研究结果不仅对于研究者本人而言具有创新性 而且对于整 个人类而言都具有创新性的贡献 教学类化学实验的实验主体是各级各类化学教育教学 中的教师和学生 是为化学教学目的服务的 向下一代传递人类已有化学知识和经验 其大部分的实验过程和结果是巩固或者拓展学生的认知结构 对学生而言可能是崭新 的 但对人类社会而言基本不具有创新性贡献 是一种简约的 高效的 重复的再现或 模拟 当实验内容为中学化学教学内容时 这种教学类化学实验也就是人们通常所称的 中学化学教学实验 7 本研究中的 化学实验问题 中的 化学实验 就属于上述的教学 类化学实验 即中学化学教学实验 2 2对化学实验问题进行定义 目前国内对 化学实验问题 的界定 主要只有一种 认为化学实验问题就是化学 实验主体在某个化学实验中的当前状态与所要达到的目标状态之间存在的差距 并认为 当前状态 是指实验主体目前已知的知识或理论 目标状态 是指实验主体目前未 知但准备去探索的新知识或新理论 8 这个定义是从认知心理学的角度对化学实验问题进 行界定的 但由于教学资源等各方面的原因 目前中学生化学学习中有很多与化学实验 相关的问题的解决并不需要在 化学实验中 进行 还有许多与化学实验相关的化学问 题并不是一定要学生亲自进行实验操作来完成 有的是通过观察教师的演示实验 有的 是观看实验的相关录像等收集证据 由此 我们认为化学实验问题应该这样界定 学 生在某个特定的化学实验情境中的现在的状况与最终所要达到的结果之间的差距 同 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 4 样 当前状态 是指学生目前已有的化学原理与知识 实验技能和方法等 目标状 态 是指学生目前未知但可用化学实验方法探索的化学新知识或新规律等 学生需要付 出一定的心智劳动才能克服 当前状态 与 目标状态 之间的障碍 逐步减小两者之 间的差距 最后达到 目标状态 9 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 5 三 课题研究的实施 3 1中学化学实验中问题设计的途径 建立一个有价值的化学实验问题 要比解决一个化学实验问题更重要 也对教师提 出了更高的要求 10 在以实验为基础的现代化学教学中 可以从下面几条途径来设置实 验问题 3 1 1仔细研究化学教材以及教学实际设置问题 实验在化学教学中的作用是无法用言语和文字所能替代的 而教材毕竟只是以文字 的形式呈现化学概念和化学反应 把所要教学的内容呈现在实验问题中 交给学生去解 决 使学生在问题解决的思维过程和操作过程中 既直观形象地接受了新知识 又培养 了问题解决能力 如在燃烧与灭火教学时 建立起 燃烧需要哪些条件 如果缺少某个 条件还能不能燃烧 这样的问题 所以说这时老师的价值便是体现的时候 教材都是一 样的 问题不会自然生成 必须是老师经过认真的钻研探索之后 提出不脱离教学主题 的实验问题 3 1 2联系我们实际生活设置实验问题 在我们的日常生活中 实际上存在很多与化学有关的问题 如香烟中的毒性问题 如 何鉴别假冒黄金 空气及水源污染等问题等都是与生活息息相关 我们把以上生活中遇到 的这些问题当作实验课的实验问题来解决 巧妙的把化学与我们的日常生活联系在一 起 既体现了化学学科的神奇又体现了化学对我们的正常生活影响之大 同时学生的 学习化学思想也得到了转变 他们会认识到化学并不是一些枯燥无味 繁琐的概念和化 学方程式 现在环境污染已经开始渐渐的蔓延到农村 主要就是水污染 教师应该带着 学生去水污染比较严重的沟渠去观看一下 这是离我们生活最近的地方 观看之后说出 自己内心的想法 在课堂里谈谈如何控制生活区水污染的恶化以及提出自己的解决方 案 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 6 3 1 3查阅大量相关文献资料从中设置问题 虽然化学实验教学的参考资料通常都是前人研究成果的总结 但就某个问题而言 不 同的研究者可能从不同的角度考虑 研究的侧重点也不尽相同 许多问题仍有进一步研究 的价值 也可以就问题的某一点进行拓展研究 或从中得到启发 通过联想 类比等方法建 立类似的 有教学价值的拓展性实验问题 3 1 4创设课堂讨论情境引导学生提出问题 在化学教学中最绝妙的教学艺术就是让学生提出问题 在课堂上当学生对一个化学 问题产生不同的看法时 或在实验过程中出现意外的现象时 都可以引导学生将其作为实 验问题进行研究 这比教师直接加以解释更富有说服力和吸引力 学生也更乐于接受 这 比老师去刻意提问学生所上的内容更有意义 价值 例如 一氧化碳还原氧化铜实验为 什么要安装尾气处理装置 这个问题 因为一氧化碳有毒 为避免其造成空气污染对人 体产生伤害 所以要有尾气处理 这是很有研究价值的实验问题 3 2中学化学实验中问题设计的原则 3 2 1提出的问题要目的明确 所设置的实验问题要目的明确 研究对象明确 以及对应答域要有明确的指向 不能 让学生在漫无边际的范围内寻找问题解决的途径与结论 所谓应答域是指 在问题的表述 中对问题答案的存在范围所作的一种预设 11 例如 氧气是否与金属铁反应 这个问 题 提出这个问题的目的是要确定氧气和铁是否发生反应 学生只要在认真思考之后回答 是 与 不是 又如 氧气能与哪些物质反应 这个问题的回答的范围就很大 也 就是提出的问题目的不明确 最终导致学生很难去回答 所以这样目的不明确的问题的 设置就没有实在的意义 3 2 2提出的问题要难易适中 化学教师必须在围绕教材和教学目标 再结合学生已掌握的化学专业知识 在这个 基础上去设置问题 但是要强调的是问题不能太简单 也不能太复杂 如果设置的问题 太简单 学生根本不需要思考就可以给出答案 这会使学生养成不善于思考的习惯 相 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 7 反问题太难的话 在学生已掌握的知识水平上很难回答 这会打击学生的自信心 使得 学生不能大胆的去思考 3 2 3提出的问题要有一定的开放性 开放性的问题强调答案的多样性 能够调动学生对各种自主学习策略的运用 对已 有的知识和经验进行迁移 促进学生的讨论和师生的交流 使不同能力水平的学生可以 从不同角度 不同侧面 不同层次 不同范围得出各种结论 往往在中考和高考题中 一些专家会巧妙的设置一些开放性的实验题以及实验问题 他们这是间接的培养学生的 思维能力 让学生凭借已有学科知识合理的去作答 评分标准也会放的很开 只要合理 即可 所以在课堂或者是在课下 师生之间 同学之间应该在开放性的题型上多做研 究 会有意外的收获 比如我们曾在课堂上对学生说 这里有两瓶无色溶液 一瓶是浓 硫酸 一瓶是水 请设计实验把它们区分开来 这个问题就具有这样的特点 或者让 学生自己设计改进课本的实验 3 2 4提出的问题要有诱导性 化学实验问题的设置是实验教学的首要环节 问题要建立在学生原有知识能力水平的 基础上 同时离目标要求有一定的差距 正是这种差距的存在才能够引起学生的认知冲突 使学生产生解决问题的欲望 这种欲望又会激发学生强烈的问题解决兴趣 问题的诱发性 一方面要诱导不同的学生以不同的思维方式和解决途径去寻求问题的结论 另一方面要诱 导所有的学生都可以在各自的能力水平上有所为 而不只是针对班级里部分尖子生 例如 根据金属活动性顺序 铜的活泼性不如氢元素 所以不能与稀硫酸反应 那么铜可以与浓 硫酸或者浓硝酸反应吗 这个问题就是要把学生的思维引到铜与强氧化性酸反应的方向 上 当然这个问题是在以后高中阶段研究 但是对学生具有很强诱发性 3 3化学实验问题的设计和实施 案例 在化学新课程中 提出的问题在科学探究中受到高度重视 化学新课程中所倡导的 化学实验问题 应有探究价值 12 下面我以初三化学第六单元课题2二氧化碳的实验室制 法 演示实验为例谈谈中学化学实验教学中实验问题设计的实施 在进行演示实验之 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 8 前 教师的工作任务是首先仔细研究教材以及习题 然后提炼出有价值的实验问题 我 在上二氧化碳的实验室制取探究实验之前 与实习学校经验丰富的化学教师进行了交 流 一致同意实验演示课并不是让学生简单看看实验现象 和表面的简单的认识实验操 作 更重要的是思考 也就是带着问题去观察教师做演示实验 所以在和实习指导老师 探讨之后 设计了如下几个问题 1 为什么选用石灰石与稀盐酸作为实验室制取二氧化碳的反应物 2 此实验采用石灰石能不能用纯净的碳酸钙粉末 碳酸钠粉末代替 稀盐酸能用稀硫 酸代替吗 3 该实验采用什么实验装置进行呢 问题的设置已经完成 接下来老师就要进行实验演示课 为了调动学生的积极性和 学习化学的兴趣 教师找若干同学到讲台协助完成实验 而其他同学在座位上一边观察 实验 一边积极思考问题 等到实验结束时 首先找学生回答一下对问题思考后的答 案 学生的答案不唯一 从这一点可以看出学生去积极思考了 思维得到打开 最后 老师再对几个问题进行了一一分析 案例分析 问题1 学生会觉得问题很难 不过教师再提示学生以前学习过哪些产物有二氧化碳的化学 反应 学生开始积极思考回忆学过的方程式 教师让学生总结出如下反应 碳酸经加热 分解后生成二氧化碳 木炭在空气或氧气中在点燃的条件下生成二氧化碳 蜡烛在点燃 燃烧的过程中也有二氧化碳生成还有即将学习的工业上在高温条件下煅烧石灰石或者大 理石制取二氧化碳 学生会认为它们都行 但在教师的引导下一一排除 碳酸本身不稳 定 木炭和蜡烛的燃烧产物一定混有杂质 煅烧石灰石制取二氧化碳需要高温条件 在 普通的实验室不能完成 相比之下用石灰石与稀盐酸反应 不需加热 室温反应 反应 前没有气体 产物的气体只是二氧化碳 容易净化 问题2 对于问题2教师选择找若干学生进行实验验证 每人发一只试管 分别把等量少量的 块状的石灰石 粉末状的碳酸钙 碳酸钠固体 碳酸钠粉末放入各自的试管中 再同时 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 9 滴入稀盐酸 学生亲自操作观察现象 其他学生也全神贯注 看到只有石灰石固体反应 速率较适中 容易控制 其它的反应太剧烈无法控制反应速率 甚至溶液会溢出试管 每人再发一只试管 按如上操作在药品中同时滴入稀硫酸 同样看到碳酸钠固体 碳酸 钠粉末反应剧烈无法控制 但石灰石固体反应表面生成许多白色固体 一段时间后反应 中止 学生感到困惑不解 两种酸与同一种固体反应 为什么一个顺利进行 另一个反 应中止呢 老师可在黑板上画个解释的草图 前者生成一种难溶的化合物硫酸钙糊在大 理石表面 内部的石灰石跟外部的稀硫酸隔绝 故反应中止 由此得出反应物应当采用 块状儿石灰石固体与稀盐酸 问题3 此反应在常温下进行 接着第三个问题便得来 到底选用什么实验装置呢 教师引 导让学生回忆实验室制氧气和制氢气的装置有哪些区别 教师也可在前边挂出两者的装 置图以示区别 学生能答出制取氧气时 反应物都是固体 需加热 采用大试管和酒精 灯 而制氢气时 反应物有固体和溶液 不需加热 采用启普发生器或带长颈漏斗的大 试管 对比发现实验室制取二氧化碳的装置和制氢气的装置雷同 因为都是块状固体与 酸反应 生成气体 教师还应在此基础上说明反应不能生成沉淀 否则反应可能中止 气体也不能极易溶于水 否则收集不到气体 然后 请一名学生在前台选择仪器并连接 成制二氧化碳装置 结合实验特点 让学生思考除此之外 还有哪些可行的替代装置方 案 集思广益 根据学生的回答 归纳几种方案 教师也可展示教参上的几种方案 大 开学生的视野 以激发学生的兴趣和求知欲 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 10 四 课题研究结果与反思 4 1研究结果及分析 经过三个月的理论学习和实验研究 通过我实习学校 滁州赤镇中学初三 1 班55 名学生在实验前后课堂上的表现和对化学课的认识和兴趣变化的调查得出以下结论 表1 1 三 1 班学生课堂上的行为表现 学生课堂 表现 人 数百分 比 较活泼的自己思考问题 并提出问题 与教师同学交 流 跟着教师思路 走的 认真听讲埋头 记笔记 实验前9 8 5 5 25 32 5 28 2 实验后10 3 20 5 40 13 8 15 4 表1 2 三 1 班学生对化学课的认识 兴趣和认真程度的变化 学生对化学课 的认识和兴趣 的变化 没有变化有一点变化较大变化很大变化 人数38395 占总人数的百 分比 6 15 70 9 1 初三 1 班的学生对化学学习的感受较之以前有了明显的改观 在实验中问题的 设置使学生既动手又动脑 学生的思维能力得到了一定的提高 在化学教学的课堂上 教师创设生动活泼的问题情景 唤起学生发现问题 解决问题的欲望和热情 引导学生 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 11 对问题进行深入思考 引发学生之间 师生之间的交流与讨论 2 初三 1 班的学生提出问题的能力和学生的问题意识得到了提高 大多数学生不 再是紧紧听老师在讲台上说 然后在下面埋头记笔记 刚刚来到这所学校接手这个班级 的学生之后 我发现大多数学生的问题意识薄弱 在课堂上 他们几乎就没有什么问 题 老师讲什么他们就记什么 对老师提出的问题 也很少有同学会主动回答 课堂气 氛略显沉闷 是不是他们都理解了所学内容呢 通过课下访谈调查 我发现其实有很大 一部分同学还是有疑问的 只是他们不愿提出问题 原因有两个方面 一个是怕老师或 同学笑话 再一个就是不敢 还有一部分同学确实是不善于提出问题 但是 在经过三 个月的实验之后 现在 学生的问题意识有了明显的提高 他们在学习的过程中 变得 善于发问了 在课堂以及课下许多同学总是能提出一些我意想不到的问题 课堂气氛也 有了明显的改善 3 通过案例中二氧化碳制取的探究这节课的设计 学生对化学课的认识和兴趣有一些 变化 有94 的学生有变化 这节实验教学设计的实验探究模式使学生的主动性 积极性 发挥的较好 4 2反思与展望 由于本课题进行的时间比较短 只是经过三个月的实习获得的经验 而且课题中只 涉及初三化学中的实验 涉及面太窄 所以本课题的研究的实用性还有待进一步完善 如果想要研究的很完善 这是一项长期的工作 作为在一线工作的化学教师来说 我认 为这项研究非常有意义 如果还有幸在教师的岗位上奋斗的话 我准备继续进行这方面 的研究 相信通过自己不懈的努力 一定会有突破性的进展 合肥师范学院2012届本科生毕业论文 设计 12 参考文献 1 陈炳伟 中学生问题意识的现状及缺失归因 J 教育科学研究 2005