议中学化学实验设计能力的培养.doc

议中学化学实验设计能力的培养佛山市惠景中学 林健辉化学是一门以实验为基础的自然科学。在所有的自然科学中，化学涉及实验面之大，内容之广博是其他学科所不能比拟的。因此实验在化学教学中起着举足轻重的作用。然而，实验设计能力又是较高水平的实验能力，是学生进行创造活动所必须具备的，也是中学化学教学的培养目标之一。近年来的中考试题中也出现了有关设计性实验的考查内容，解答此类试题学生必须具有一定的实验设计能力，在化学教学中培养学生的实验设计能力是势在必行的。以最近几年化学新教材实施情况作分析，通常情况下，学生实验都是安排在讲完新课后进行的，而且大多是让学生重复教师课堂上演示过的实验。这样的实验只是起到巩固书本知识和训练操作技能的作用，属于验证性实验。验证性实验不利于调动学生的积极性，甚至挫伤了学生的探索积极性；不利于发展智力、培养能力。与验证性实验相反，“探索性”实验具有明显的优越性。学生没有受教材的原有模式所限制，充分发挥自己的实验设计能力，不断在探究中获取真理，通过宏观现象，认识到微观世界的本质变化，把感性认识上升到理性高度。根据我一学年里对学生实验情况的统计，我发现把验证性实验改为“探索性”实验，对提高学生实验设计能力有很大的帮助。过往实验的操作思路，一般都是按照既定的步骤，要求学生严格按照规则进行，没有半点多余的空间让学生发挥，然而这样的实验模式往往就是缺乏了留给学生实验设计能力提高的空间，埋没了原本学生对化学实验的兴趣和所拥有的创造力，扼杀了学生的设计思维发展。所以我利用了化学实验课，指导学生将一些验证性实验设计成探索性、研究型实验，例如，新教材中的二氧化碳的制取、燃烧的条件、酸碱指示剂等实验作出了修改，增加了许多实验设计元素，让学生充分发挥，为学生探索和创新提供广阔的活动空间和思维空间，让学生在探索过程中不断地发现问题，重新提出假说，调整式重新设计实验方案，使自己的探索过程不断趋向合理，从而使学生充分体验“探索性”实验的魅力，提高实验设计能力。具体来说，要培养学生的实验设计能力，主要在实验课堂教学上进行，一般分为：一、 灵活变通各种实验，加强实验教学化学实验是最直观的教学手段，它模拟人类认识事物的实践过程，符合人类认识客观事物的自然规律，因而最大限度地利用实验教学是化学教学最成功的教学手段。另一方面，让学生自己动手做实验则是培养学生能力的最有效的途径。为了更有效地加强实验教学，我把教材规定的实验做了如下的改进和变通。（一）演示实验本来是由教师在课堂上做并指导学生观察的实验，在初学时，这种演示实验必须由教师亲手去做，它对于以后的学生实验有着示范的作用。到了一定阶段，在学生们做了几个分组实验之后，就可以最大限度地将演示实验转化为学生在教师指导下完成的演示实验。初三学生的好奇心强，富有参与精神，很乐于自己动手做实验，而且每次实验的成功都给他们带来无比的欣喜。一些学生在前面做实验，下面的同学也仿佛自己在做实验，全部注意力都集中在一起，使得整个课堂的教与学融为一体。动手做实验的学生由于是在全体同学面前做实验，注意力特别集中，收效特别好。这不仅创造和培养了他们的观察能力、思维能力和实际操作能力，也锻炼了他们大胆、心细、勇于表现的良好品质。（二）将演示实验改为边讲边实验。一些演示实验的现象不明显，尽管操作较简单，但如果由教师在前面做，学生们在下面观察，效果就会很不好。而把它改成边讲边实验，效果就很显著，由不受学生欢迎到很受学生欢迎。（三）将分组实验改为单人实验。这样做使每个学生都能亲自动手操作而且独立进行。它有利于培养良好的学习习惯，使学生们懂得：办任何事情都要有目的、有计划，还要有坚持到底的决心。最重要的是有利于培养独立工作的能力，这也是教育本身所急需培养的一种能力。二、 分析实验设计方法，开阔学生实验设计思路要培养学生的化学实验设计能力，在实验教学过程中，教师必须引导学生认真分析实验设计方法，使学生从中体会实验设计思想，掌握实验设计方法，从而达到培养实验设计能力的目的，如：“二氧化碳气体制取”的实验教学中，如果按照过往的课本要求，就是提供了特定的装置给学生选用，另外，药品也是一般指定选用大理石与稀盐酸的反应，这样做限制了学生的实验设计能力的发挥，不利于对该知识点的完全掌握。所以，在本学年的二氧化碳实验室制法的教学中，我事先准备了如下几组实验：（一）碳酸钠与稀盐酸反应；（二）纯碳酸钙粉末与稀盐酸反应；（三）石灰石与稀盐酸反应；（四）石灰石与浓盐酸反应；（五）石灰石与稀硫酸反应。让五名学生到前面来依次分别做这五个实验，然后让同学们共同讨论：在实验室条件下制取二氧化碳选用哪组实验最合适？为什么？在经过讨论和争论之后，同学们得出共同的结论：实验室应用石灰石（或大理石）跟稀盐酸反应制取二氧化碳最适合。从而不仅使学生们牢固地掌握了二氧化碳的实验室制法，而且也使学生们学会了对比实验和优化实验的方法。至于在装置的选取方面，为了适应新教材的“探究式”教学需要，我在材料方面做了充分的准备，把有关制取二氧化碳气体的装置基本准备好，以备在课堂上提供给学生选用，也在课前发动学生自己构思，自己发掘新的材料来合成发生装置，我发现学生在设计时，首先是通过模仿、移植现有的实验方案，然后通过独立思考、探索逐渐在设计中体现自己的个性，具有一定的创造性。我在组织学生开展课外活动时，也经常引导学生阅读、查找一些实验小窍门、实验药品及仪器的代用品、实验装置的改进等有关资料，以开阔学生的视野，启迪学生进行创造性思维。同时也应经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题，尽量给学生一些动手的机会，让学生在手脑并用的活动中迸发出创造的火花。我经过两年的对比性分析，得出了一些数据，以一个普通班人数为50人作参考，04届学生在二氧化碳气体的制取实验里没有应用探究式实验设计进行教学，在该单元的测试中，能正确答出二氧化碳制取装置选取的题目的同学为60%。同样的题目，05届的学生接受过探究性实验设计能力的培养，他们所答的正确率就上升到75%。从这里，我们发现用了“探究式”实验教学的学生与没有使用的学生作对比，在实验能力设计与运用等方面有着明显的差距，通过对化学实验作出探索、创造等的过程，使学生的理论知识得到巩固，逐步使学生掌握设计实验的要领和规律，提高设计实验的能力。三、 学生之间相互交流，培养实验设计评价能力评价是一种价值判断过程，是在测量的基础上对事物的好与差、对与错、优与劣的判断。具有定向功能、鉴定功能、诊断功能、调节功能、激励功能、教学功能、交流功能。化学实验设计题没有标准的答案，教学中充分发挥学生的主动性，给学生主动探究的空间，互相交流、评判、质疑的时间，选择最佳的实验方案。在实际课堂教学进行中，本学期我作出了相对的调整，将原来时间分配得较少的学生之间交流的环节增加，在充裕的时间里面，学生之间的交流得到了充分的发挥，达到了最佳的效果。而教师对实验设计的方案应从科学性（即实验原理、操作程序和方法必须正确）；安全性（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）；可行性（要满足中学现有的实验条件）；简约性（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）四个方面进行正确的评价。例如：在本学年的“燃烧的条件”实验教学中，我做了一些适当的改变。“燃烧的条件”的化学实验，需要燃烧白磷来观察现象的，这探究实验历年来在实验教学环境和室内条件一般的情况下，在教学上基本上是采用教师演示实验为主，学生观察现象为辅的。但现在通过对实验的改良，对学生的引导，让学生在课堂中对此实验的安全问题进行分析研究。如何才能达到既能自己操作实验，又能保证安全地在课堂上进行实验呢？通过学生之间的相互思考和讨论，基本上得出了几种比较实际可行的建议：第一，白磷在铁片上受热燃烧时放出大量有毒白烟，可以通过用比较大的透明水槽将其盖着，这样既可使其白烟不渗漏，亦能清楚见到燃烧现象；第二，不使用大的水槽，用500mL的烧杯代替；第三，用烧杯代替，而且在烧杯盖住的时候，在底层再放一层水，更有效果防止气体从间隙中渗漏。从以上的三种构思当中，我没有直接给出指引，而是提供实验仪器让学生自己研究实验，到实验结束后，学生也从相互的评价中得出了相同的结论，发现用第三种方法是最理想的，因为如果用水槽，虽然体积大，但由于是塑料的材料容易受热损坏，另外，不用水垫底又容易另气体泄漏。学生从这种自己设计的实验当中深刻地体会到实际研究、设计、操作、评价的意义，对知识的掌握起到很好的作用。在实验教学中引入课堂互动评价策略，利用课堂评价引导和激励学生关注教师关心的各种教学问题，在实验探究的过程中，充分发挥认识的能动作用，突破固定的逻辑通道，不断以新颖的方式和多角度的思维转化来寻求获得新成果的活动，在实验设计、实验操作和实验讨论等环节中促进学生的创造性思维的发展。如：在二氧化碳制取装置选用的教学中，很多学生都发挥了自己的创造性思维，使用了日常生活中的物品去制作，基本上能够抓住实验室制二氧化碳的一些特点，比如在气密性、反应速度的控制、药品反应时的利用率，装置外部的稳定性等都作出了设计，让自己自制的装置达到了预期的效果，另外，课堂上学生在实验结束后，都对自己和他人的装置进行分析评价，取长补短，使自己的装置和实验设计方案能在评价中不断完善，学生通过这样的“探究式”实验设计的参与，从不同侧面对实验加以研究，敏锐地探究问题，构建许多既紧密又疏松的联想，勇敢自信地构思新思想，向已经定型的实验提出不同的见解，提出尽可能多的解决问题的新方法，这种实验能力设计有利于学生灵活地看待貌似相同的化学问题，可以提高创造性思维的发散性。总之，通过加强实验设计能力的培养，可以既激发学生学习化学基础概念和基础知识的兴趣，充分发挥学生的主体作用，同时又利于培养学生的思维能力、创新设计能力