摘要化学是一门以实验为基础的自然科学.doc

教学论文 u 马月波摘要：化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学学科教学的一大特色。通过在化学教学中大力开展化学实验，学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面均可获得提高。但是在实验教学中，演示实验有时不成功、实验现象和理论现象不一致、虚拟实验替代真实实验、学生动手实验少等问题时有发生，这些都在削弱着化学实验的教学功能。针对教学中出现的问题，笔者对如何提高演示实验的成功率、怎样正确发挥虚拟实验的作用、从何处开发学生动手实验的时间等问题进行了认真思考和积极实践，旨在以实验教学为抓手，有效促进化学教学。关键词：高中化学 实验 有效性 一、实验在化学教学中的重要功能上海市中学化学课程标准（试行稿）中的实施意见提出：“要充分重视化学实验，发挥随堂实验和学生实验的教学功能，特别是要重视发挥实验的探究功能。积极创造条件使学生在实验实践中获得体验和知识，从中培养学生的科学精神，并能把获得的知识用于实践。”1、化学实验的三点教育价值化学作为一门以实验为基础的自然科学，实验不仅是中学化学的重要教学内容，也是落实化学课程改革、体现化学探究性学习的重要手段。化学实验的教育价值在于：一、化学实验为学生提供了一个感性渠道，通过实验认识化学科学知识；二、科学发现的一般途径是：提出问题实验验证提出新问题，学生通过化学实验可以训练这样的科学方法；三、学生通过化学实验养成科学态度，如酸碱中和滴定实验对终点的控制和数据的处理，均可培养学生严谨的作风和实事求是的态度。2、精彩实验现象是调动学生学习主动性的因素之一笔者做过多次口头调查，问到刚刚进入高中学校学习的新生：“初中化学留给你印象最深的是什么？”绝大多数学生都回答：“化学实验。”可见丰富、刺激的实验现象深深吸引着学生的目光，这是其它学科无法替代超越的。天生好奇心促使学生专注于现象背后隐藏的原因，而围绕实验现象展开的教学更有利于活跃课堂气氛，学生学习积极性得以激发。二、化学实验教学存在的常见问题1、实验现象看不见，摸不着，影响学生学习热情受教学内容的制约，不是每一节化学课都会安排实验。所以只要老师端着试剂盒走进教室，学生们都期待着这节课有精彩的实验。可是由于学生人数多、操作空间大，使得特别是座位靠后的学生常常看不清实验现象，只能在老师和其他同学“有气泡产生”、“指针偏转”、“有沉淀生成”、“反应剧烈”等描述中完成现象“观察”。这种实验教学中教育的不公平，无形中影响了部分学生学习的热情，作为教育工作者应该引起重视。2、实验现象不明显，影响课堂教学效果用于教师演示实验的试剂取量少、仪器微型化，加上部分实验本身的特点，使得实验现象不明显。例如：铵盐的受热分解实验，密封玻璃管中盛有少量白色氯化铵晶体，用酒精灯加热玻璃管内晶体，观察现象。有的教师演示该实验时，只有前排学生能观察到此实验现象，这与教师的教学设计初衷不符，使课堂教学效果大打折扣。3 、实验现象与理论现象不一致教师组织教学过程中，有一些实验现象与理论现象明显不一致。这时候教师不能一律以实验失败含糊解释，应该找到导致异常现象发生的原因和解决方法。淀粉溶液遇碘不变蓝。碘能使淀粉溶液变蓝色是碘的一大特性，教材不仅对该知识进行介绍，而且引用方志敏同志狱中冒险给鲁迅先生写密信的故事加以强调。实验时，在淀粉溶液中加入碘酒后有时却发现并不是变蓝色，而是变成紫色或褐色。原因是淀粉跟碘分子作用显蓝色的灵敏度极高，对药品的温度、酸度、加入量有严格要求。只要淀粉溶液温度控制在50左右，酸度保持酸性或中性（pH = 4时最好），采取将少量碘酒加入较多量淀粉溶液中的操作，就不会出现紫色或褐色现象。4 、用虚拟实验代替真实实验，缺乏真实感利用常见仪器试剂和教具进行演示实验是一种最基本的手段；而利用多媒体教学则是教学现代化的重要标志。随着信息科技的发展，用flash动画演示某一实验已经被越来越多的老师所接受。学生根据教师已经设计好的实验现象进行分析研究、得出结论，体现了这种虚拟实验的创造情境、节约能源、避免污染、方便高效的优点。虚拟实验虽有自身优点，但是不能一味追求将课堂演示实验用虚拟实验来代替。虚拟实验无法带给学生亲手做实验的真实感，削弱了学生在动手做实验和观察现象过程中产生新问题的能力，限制了学生的思维发散。应该结合实验实际特点有选择地进行虚拟实验教学，适合虚拟实验教学的实验一般具有以下特点：学校现有设备和技术无法完成的实验，如：a粒子轰击金箔实验、大气固氮实验；反映微观世界变化的实验，如：物质结构、溶解平衡状态；实验反应慢、时间长的实验，如：石油的分馏、甲烷与氯气的取代反应。三、促进实验教学有效性的措施1、对常见实验进行改进，增强实验效果对常见实验进行改进，从三方面入手：（1）放大实验现象，使用实物投影。以试管、烧杯为主要反应仪器的实验，应考虑采取将小试管换作大试管、适当增加试剂量、使用实物投影的方法，放大实验现象，增强实验效果。（2）课前认真检查实验仪器和试剂。实验不成功，可能由于试剂过期、装置气密性不好、溶液浓度不适合导致。教师应做个细心人，备课后预先做一做实验，上课前再次检查实验所需仪器试剂是否齐全，及时发现问题。（3）对实验装置进行改进。高一第二学期教材中，浓度对反应速率快慢的影响实验：配制四个不同浓度的硫代硫酸钠溶液各20mL；另取四支试管，分别放入20mL相同浓度的盐酸。分别将盐酸和不同浓度的硫代硫酸钠溶液倒入烧杯，烧杯底部垫有黑色的“”纸，并开始计时，直到看不见“”时，停止计时，把时间填入下表。编号 ABCD时间该实验在操作中存在几点不足：需要分别进行四次盐酸和硫代硫酸钠的反应，耗时长；既要计时，又要控制反应，一人难以独立完成，影响实验结果判断；反应物各取20mL，产生大量SO2污染物。若选择井穴板作为实验反应容器，既节约时间，又减少污染，学生通过实物投影观察现象也很明显。具体操作：取3孔井穴板A（便于观察，3孔底部分别垫上黑色“”纸），各加入5滴不同浓度的硫代硫酸钠溶液；另取3孔井穴板B，各加入10滴同浓度盐酸；将井穴板B中3孔溶液同时倒入A中3孔对应溶液，观察“”消失所需时间，时间越短，反应速率越快。2、备课备细实验，引进创新实验高一第一学期教材化学变化中的能量变化，通过盐酸和氢氧化钠溶液反应前后存在温差证明化学变化中存在能量变化。实验可观察到溶液混合后温度明显上升的现象，但是该演示实验未能带给学生更多收获。讲授这节课时，教师可先完成一个创新实验引起学生思考：在一个小烧杯中加入约20g粉末状氢氧化钡晶体，将小烧杯放在事先滴上几滴水的木块上，继续向小烧杯中加入10g左右氯化铵晶体，立即用玻璃棒迅速搅拌，使晶体充分混合反应。片刻后学生会发现烧杯壁变凉，小烧杯和木块紧紧地粘在一起，即使用手掰都掰不开。说明两种晶体反应过程存在着热量变化，由于吸热，小烧杯和木块间的水滴迅速结成冰。3、适当变演示实验为学生实验高一第二学期教材中，有课堂实验铵盐的受热分解和铵盐与碱的反应。教师演示该实验时学生观察到的现象不明显，笔者将其变为学生实验。学生分成8组，每组准备一套实验仪器试剂，教师提出问题：观察到什么现象？给铵盐加热和给碘单质加热都有气体产生，原理是否一样？铵盐与碱反应的本质是什么？学生边实验边观察，发现白色晶体经加热后消失但在另一端又生成和湿润的红色石蕊试纸变蓝色的现象。除实验效果明显外，学生实验加深了对知识的理解，调动了学生学习积极性和主动性，养成了动手、动眼、动脑、动口的习惯。4、配合教材，呈现精彩实验钾与水反应。高一教材中，钠、镁分别与水的反应，旨在比较金属活泼性差异，说明决定反应速率快慢的主要因素是物质本身性质。实验1：在两支试管中分别加入少量的水，取一小块金属钠，放入其中一支试管中，可以看到 。实验2：取一小条镁带，放入另一支试管中，可以看到 ，将该试管在酒精灯火焰上加热，可以看到 。在该教学环节基本完成时，教师问学生：“在大家现有的知识储备中，最活泼的金属是什么？想不想看看它与水的反应现象？”由于钠与水剧烈反应的现象正使学生兴奋不已，现演示金属活泼性更强的钾与水反应，几乎所有的学生都发出了惊呼。钾与水反应比钠与水反应剧烈，不仅具备“浮”、“游”、“熔”、“红”的特点，而且有火星产生，很是精彩。酒精雾化燃烧。高一第二学期教材中块状和粉末状大理石与同浓度盐酸反应实验，说明其他条件不变的情况下，反应物颗粒大小对反应速率有影响。由于大理石和盐酸反应的现象学生很熟悉，笔者设计酒精灯燃烧和酒精雾化燃烧两个对比实验说明相同原理。将溶解适量某金属离子的酒精装入带有喷嘴的瓶中，备用（共准备2-3个瓶子）。点燃酒精灯，酒精灯安静燃烧、火焰呈黄色。将准备好的瓶子逐一对准酒精灯，挤压喷嘴，瓶中酒精喷出、火焰迅速窜高、颜色各不相同。精彩实验增强学科趣味性，促进学生掌握实验背后隐藏的化学学科知识，“焰色反应”在此亦埋下伏笔。5、开放实验室，鼓励学生主动动手实验许多科学家的发现都诞生在实验室，所以学校应该最大限度地开放实验室，保证大纲要求的学生实验正常进行，鼓励学生利用课余时间走进实验室，进行自主实验。学生自主实验，教师可以做指导，一般可以将学生自主实验分为两大类型：（1）进行探究型实验。探究型实验相对于验证性实验而言更具挑战性，提倡学生在实验设计上下功夫，对学生科学情感的体验、科学态度的养成以及正确价值观的树立都有很大的帮助。今年笔者指导学生课题小组进行市售橙汁饮料中维生素C含量的测定研究。研究课题：市售橙汁饮料中维生素C含量的测定研究测定原理：C6H8O6 + I2 C6H6O6 + 2H+ + 2I- ，淀粉溶液作指示剂实验药品：几种橙汁饮料样品、一定浓度碘溶液、淀粉溶液等实验过程：a、滴定管中装入一定浓度碘溶液，读取初读数； b、锥形瓶中移入20.00mL新购橙汁，并滴入2滴淀粉溶液； c、一手控制滴定管活塞，一手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化，发现变蓝色即到达滴定终点，读取末读数；d、另取20.00mL新购橙汁再测一次，取两次平均值。该课题研究过程中，学生遇到难题：一定浓度碘溶液很难配成。由于已掌握碘在水中溶解度小这一特点，学生查找资料后认为可以配成2.5010-3mol/L浓度的碘溶液，但在实际操作中仍无法成功。实验室老师的建议，配制碘溶液时加入少量KI固体增大碘单质的溶解度。“为什么加入少量KI固体就可以增大碘单质的溶解度？”学生经过发现问题展开研究解决问题的实践，学科水平和思维能力发生了质的飞跃。进行兴趣实验。高中年龄段的学生对周围的事物充满好奇心和探索欲，这使他们更热衷于接受新鲜事物，教师应尽可能创造条件满足学生这种积极的求知欲望。带学生走进实验室完成课外兴趣实验，拓宽了教学空间，弥补了课堂实验有限性，贴合了学生的好奇心。教师可以对兴趣实验进行筛选，去除反应慢、难度大、有危险的实验，推荐现象明显、操作可行、危险小、无污染的实验。比如：死灰复燃、火龙写字、烧不断的棉线、玻璃棒点灯、手指点灯、魔壶等。 火龙写字 玻璃棒点灯 魔壶四、成效与思考面对高中阶段理论性越来越强的化学知识，教师有必要思考如何使枯燥的知识形象起来，如何使乏味的课堂有趣起来。让每一个演示实验成功，让每一位学生参与实验，让每一次精彩创新的实验丰满课堂，这些是笔者一直努力实现的目标。经过一段时间实践，目前所教班级学生化学学习热情高，学生主动请求演示实验，也积极参与问题的讨论，课堂学习氛围浓厚。每年上海市高中生实验操作等级考试中，学生会出现装置搭配不规范、现象描述不准确等问题。