教材中化学实验资源的再开发策略VIP

教材中化学实验资源的再开发策略扬州大学附属中学 严济良 225009在新课程理念下，以化学实验为基础的科学探究，既是一种重要的学习方式，也是化学课程的重要内容。但对教材中的化学实验资源，不能作为一次性教学资源使用，可以向深度和广度研发，开发成新的探究性学习情景或教学资源。这种再生的教学资源，对增强学生对化学实验的兴趣，提高学生分析问题和求证能力将起到事半功倍的作用。下面主要以人教版义务教育课程标准实验教科书化学(2001年6月版)为例，说明运用教材中的实验资源创设新的学习情景的策略。一、对原探究性实验进行深化探究根据课程标准编写的教材将探究活动作为学习的主要方式，活动的一般形式是实验、问题、讨论、归纳。在新授课时，实验讨论一般不易深化，在阶段性复习时教师可利用这些实验资源创设深层次的探究情景。例1 广口瓶内水平面上升值为何与1/5体积有明显偏差？问题情景在课题“空气”的教学中，教师在课堂上根据教材中图23进行实验，以测定空气里氧气含量。在复习巩固时，教师可设计成下列教学情景：播放用相同装置进行的三个对比实验的录像，最后广口瓶内水平面上升分别为：约等于1/5体积，明显小于1/5体积，明显大于1/5体积。请对后两种现象做出合理的解释。提出假设学生对广口瓶内水平面明显小于1/5体积，可能提出如下解释：1、红磷不足量，氧气没有消耗完；2、没有冷却到室温就打开止水夹；3、塞子未塞紧，使外界空气进入瓶内；从而使进入集气瓶内的水的体积减小。活动与探究燃烧匙内加足量红磷，塞紧瓶塞，充分燃烧、冷却至室温（水进入广口瓶后充分振荡，冷却效果更好），观察，实验误差基本消除。观察分析学生对“广口瓶内水平面上升明显大于1/5体积”可能做不出合理解释，教师可重复播放录像，让学生通过观察操作中的细微差异发现问题。观察的结果是，将点燃红磷的燃烧匙迅速插入集气瓶，最后水平面约上升1/5体积；燃烧匙慢慢插入集气瓶，最后水平面上升明显大于1/5体积。合理的解释是：燃烧匙插入慢，瓶口就不能及时盖紧，瓶内空气受热膨胀就会逸出一些空气，使得进入集气瓶的水的体积量增大，导致实验误差。这类对熟悉情境的深化探究，有助于学生养成关注细节、勤于深思的习惯。 二、对教材中实验进行改造探究教材中的少数实验设计，虽然能说明问题，但可能存在不够环保、操作不便、现象不明显等问题。教师应该先对这些实验作改进，然后可用两种方式呈现问题情境：一是，教师直接演示改进后的实验，然后让学生思考有何改进，猜想改进意图。二是，教师按教材中的实验步骤进行实验，然后让学生发现实验中存在什么问题，并提出改进方案；最后呈现教师的设计方案。例2 如何消除五氧化二磷对室内的污染？问题情境在课题“燃烧和灭火”的教学中，教师若根据教课书中图7-4进行实验，需在通风橱中进行，但由于独立初中的实验室很少有通风橱，实验时五氧化二磷弥漫在室内，产生一定的污染。教学中，教师可改为播放实验录像，以避免污染；同时，教师应提出“怎样改进使其成为室内零污染实验？”这样的追问。提出设想对于这一问题学生的思路是很广的，但不一定可行。学生的设想可能有：1、在烧杯上方罩一个大的玻璃罩。2、在火焰上方放一张大的吸附纸。氧气白磷图1教师可以组织学生对这些有代表性的设想进行可行性论证，着重考虑现有实验条件下的可操性。讨论后，教师可以展示自己的设计方案和装置，让学生共同分享创新设计的成果和快乐。实验展示下面是教师的一种改进方案。实验装置见图1实验内容实验一：在冷水中进行实验二：在热水中进行实验现象实验一：在冷水中通氧气后，氧气将水排开，白磷与氧气接触，并无明显现象。 实验二：在热水中通氧气后，氧气将水排开，白磷与氧气接触后立即燃烧，漏斗内有黄色火焰，并充满白烟。改进效果改进后的实验，操作简便、现象明显。比较实验一、实验二即可归纳出燃烧的条件，推理简捷，跟教材中的设计相比可减少一个实验。生成的五氧化二磷被密封在水中，最后被吸收，不会散发到空气中，室内无污染。这样的实验探究有助于学生培养创新思维、增强环保意识。三、对推理性结论进行实验探究类比是一种重要的思维方法，但通过类比推理出的结论可能成立，也可能是错误的。在教学中，有的推理结论可以通过实验来验证是否正确，从而增进学生对知识的理解。例3 如何证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应？问题情境在课题“常见的酸碱”中，有下列活动与探究内容：通过让学生回忆CO2与氢氧化钙的现象和反应，导出二氧化碳与氢氧化钠发生的反应是2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。但学生对这种由甲推知乙的简单类比普遍存疑，可能会提出问题“怎样证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应？”这一问题也可以由教师导问，或在学习了“生活中常见的盐”后再追问，目的是培养学生对知识的应用能力、思维发散能力和问题求证能力。实验设想对初学者来说，这是一个思考性、开放性很强的问题，学生的实验设想可能正确，也可能不合理。学生可在教师的引导下围绕“验证有新物质生成”这一切入点展开思考，可能提出的设想有：1、向氢氧化钠溶液中加入酚酞，根据溶液颜色是否由红色变成无色来判断。2、在通入足量二氧化碳后，向溶液中加入盐酸，根据有无气体生成来判断。3、在通入二氧化碳后，向溶液中加入澄清石灰水，根据有无沉淀生成来判断。以上设想不一定成立，可以通过讨论来论证其合理性，也可以让学生根据实验探究中出乎预料的现象来反思。实验探究与结论1、按第1种方法实验，最终酚酞仍呈红色。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液没有发生反应。2、按第2种方法实验，有沉淀生成。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成了碳酸钠。3、按第3种方法实验，有气体生成。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成了碳酸钠。第2、第3种方法的结论是一致的，需要反思的是第1种设想中的问题。设想1的支撑点是“碳酸钠溶液不能使酚酞变红”，对学生来说这不是经验，而是一种主观点论断，现在成了怀疑点，需要实验验证。 实验验证向碳酸钠溶液中加入几滴酚酞，溶液呈红色。这一实验结果不仅彻底推翻了第1种设想的理论依据，还可以让学生生成“盐溶液不一定呈中性”的结论。四、运用实验总结进行反思探究学习实验基本技能是学生进行探究活动的基础。实验操作是否规范可能会影响实验结果的精确度，甚至决定实验的成败。在活动与探究中，教师应注意引导学生分析实验操作对实验结果产生的影响，对实验结果进行可靠性评价，并反思实验操作中可能存在的问题，从而提高学生采集实验数据和论证实验结果可靠性的能力。例4：精盐产量为何有这么大的差异？问题情境“粗盐的提纯”原是化学全一册中的学生实验，现在是普通高中课程标准实验教科书化学1（人教版）中的化学实验基本操作。操作要求：称5g粗盐并逐渐加到10mL水中，到粗盐不再溶解为止；过滤、蒸发、结晶、称量，将精盐质量填写在黑板上的表格内。下面是我校某班的实验记录表。组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12精盐质量/g 3.0 3.4 2.5 4.0 3.6 3.2 3.5 3.6 3.9 3.8 2.6 3.1组别 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24精盐质量/g 3.2 3.4 3.6 2.4 3.7 3.5 3.4 3.4 2.8 3.6 3.1 4.2由于不同实验组之间产量差异较大，这张表当即就引起了学生高度注意，并引发了一场对实验结果的理性分析和热烈讨论。比较分析学生自发的讨论往往只关注差异、注重表象，甚至于还片面认为产量最高的就是最好的。教师可对学生的思路进行指导，将学生的思维由感性引向理性。通过查溶解度、计算、分析、讨论等一系列活动，将实验数据处理成下列结果：1、理论产量=3.6g。2、全班平均精盐产量=3.4g。3、全班的精盐产率=94.4%。4、各组的精盐产率。第1小组为83.3%解释与结论1、对全班精盐产率的分析。全班平均精盐产率为94.4%，小于100%，原因有：实验中存在合理损耗，如滤纸吸附食盐、器皿上残留少量食盐等。不规范操作的影响。如，氯化钠未达到饱和就进行过滤，使溶液中氯化钠的质量减少。2、对各组精盐产率的分析。有3个若实验小组的精盐产率大于100%，实验中一定存在操作不当的问题，可能有：量的水多于10mL，溶解的氯化钠多于3.6g；蒸发时氯化钠晶体不干燥等。有3个小组的精盐产率等于100%，实验操作相对规范，可能不存在问题。其余24个小组的精盐产率小于100%，产率最低的仅有66.6%，可能原因是：产率接近100%的属于合理损耗，产率过低的存在氯化钠未达到饱和是主要原因，蒸发过程中有溶液或晶体溅出也是重要原因。总之，操作规范性对实验结果有影响。操作越规范，实际产量与理论产量误差越小。 在新课程理念指导下，活动与探究已成为重要的学习形式，教师只要将课前预设和实验中产生的各种有效信息加以整合，就能创设成鲜活、深刻的问题情境。对这些问题的解决过程，是提高学生思维能力、养成科学态度、提升科学精神、规范基本操