李 琦
(南京市九中震旦校區(qū) 江蘇 南京 210000)
化學(xué)實驗是學(xué)生認(rèn)識和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具和載體,對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著極其重要的作用。但由于受高考模式、課時安排的限制,化學(xué)實驗教學(xué)的效果仍不十分理想。雖然現(xiàn)行教材中并不明顯區(qū)分演示實驗與探究實驗,但在實際的化學(xué)教學(xué)中仍根據(jù)實際的教學(xué)需要,將實驗教學(xué)主要分為演示實驗及探究實驗。如何在有限的時間,進(jìn)一步提高實驗教學(xué)的有效性,這就要我們?nèi)ゲ粩嗨伎寂c實踐,探索出更加有效的策略指導(dǎo)實驗教學(xué)。
演示實驗是學(xué)生實驗的啟蒙,是培養(yǎng)學(xué)生觀察與分析能力的基礎(chǔ),是學(xué)生效仿操作與模擬思維的標(biāo)尺。提高演示實驗教學(xué)有效性的策略有:
實驗原理是實驗的靈魂,包括物質(zhì)變化的物理、化學(xué)原理;儀器的構(gòu)造與使用原理;根據(jù)物質(zhì)變化的過程特點選擇儀器配置及組合的基本原理等。學(xué)生只有理解了實驗原理,才能對實驗有深刻的領(lǐng)會。
平時在做演示實驗時,教師更多關(guān)注的是實驗?zāi)芊癯晒?、現(xiàn)象是否明顯,而恰恰忽視了對實驗原理的透徹剖析,致使學(xué)生對實驗一知半解。而高考中越來強(qiáng)調(diào)的對實驗設(shè)計與探究能力考察的綜合性實驗題的得分率低,也恰恰說明了這點。
教師只有在課前對課本研讀深刻、理解透徹,精心準(zhǔn)備。在演示實驗的過程中,才可能引示、點撥學(xué)生,并從不同角度進(jìn)行思路拓展,提高學(xué)生的發(fā)散性思維,提高演示實驗教學(xué)的有效性。
科學(xué)史上,許多科學(xué)家由于重視細(xì)節(jié)、注重分析細(xì)微變化的原因而最終取得了成功。同樣,我們在做演示實驗時,實驗成敗的原因往往也在于一些細(xì)節(jié)。
例如,在乙醇與濃硫酸制乙醇的實驗時,在寒冷的冬天完成該實驗時,溫度總是停留在140℃,很難制得乙烯。若給酒精燈加個燈罩,減少熱量散失,該實驗就成功了;又如,在進(jìn)行氨氣的噴泉實驗時,擠壓膠頭滴管擠出水的量不不宜太少,否則噴泉產(chǎn)生的速度將會非常緩慢。這些實例都充分說明了實驗細(xì)節(jié)對演示實驗是否成功起著直接的影響,而演示實驗的成功與否則直接影響著實驗教學(xué)的有效性。
演示實驗的現(xiàn)象要明顯,要能給學(xué)生以感官上的刺激,要能給學(xué)生留下深刻的印象。在現(xiàn)行的高中化學(xué)教材中的一些實驗設(shè)計并不很完善,這就需要我們?nèi)ジ倪M(jìn)。在改進(jìn)實驗時應(yīng)該遵循明顯性、簡約性、安全性等原則。
例如,在現(xiàn)行的高中人教版必修教材中,在處理鋁與氧氣的演示實驗時,用砂紙打磨鋁箔后再在氧氣中燃燒,通過觀察現(xiàn)象來說明鋁與氧氣反應(yīng)的情況。由于鋁箔在空氣中生成氧化膜的速度很快,因此該演示實驗的現(xiàn)象并不明顯??蓪⒃撗菔緦嶒炞鲞@樣的改進(jìn):在一張濾紙上涂上膠水,并均勻撒上一些鋁粉,等膠水陰干后將該濾紙剪成若干小條,做實驗時,可用坩堝鉗夾住一小條,點燃后在充滿氧氣的集氣瓶中可觀察到火星四射,反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯。學(xué)生對鋁在點燃條件下與氧氣的實驗結(jié)果更有認(rèn)同感,對實驗的印象也更深刻。
又如:在進(jìn)行苯的同系物能使KMnO4酸性溶液褪色的實驗時,由于這些有機(jī)物不溶于水,而該反應(yīng)又是在液體界面處反應(yīng),所以短時間內(nèi)現(xiàn)象并不明顯。對該實驗可進(jìn)行如此改進(jìn):實驗時在滴入KMnO4溶液前,先往苯的同系物中加入1-2滴洗潔精等表面活性劑,增大兩相的接觸面,這樣褪色的速率明顯加快,反應(yīng)現(xiàn)象更加明顯。
作為化學(xué)教師,我們在平時的教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)教科研意識,有意識地對實驗進(jìn)行改進(jìn)、完善,不斷提升實驗教學(xué)的有效性。
做實驗本身具有一定的偶然性,有時也會失敗或出現(xiàn)一些意外的現(xiàn)象,而這樣的失敗往往蘊含著意想不到的教育價值,我們應(yīng)該和學(xué)生共同剖析實驗失敗的原因,提升學(xué)生對實驗現(xiàn)象的分析能力。
例如:在進(jìn)行淀粉水解產(chǎn)物的檢驗時,由于加入的NaOH溶液的量不足,結(jié)果用銀鏡實驗檢驗未能得出明顯的現(xiàn)象,導(dǎo)致實驗失敗。課堂上我沒有簡單地立刻重做實驗,而是和學(xué)生共同分析討論實驗失敗的原因。學(xué)生們積極性很高,最終將原因找出來了。通過這次經(jīng)歷,學(xué)生們對在進(jìn)行淀粉水解產(chǎn)物的檢驗時,一定要加入足量NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液酸堿性這一步驟留下了深刻的印象,該演示實驗收到了意想不到的效果。
面對與此相類似的失敗實驗、突發(fā)事件,學(xué)生表現(xiàn)出來的強(qiáng)烈的求知欲望,更是難得的教學(xué)契機(jī)。而這些教學(xué)契機(jī)資源往往是非預(yù)設(shè)性的,是彌足珍貴可遇不可求的,更值得去深入發(fā)掘與好好利用。
探究性實驗在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,提高科學(xué)素養(yǎng)方面起著關(guān)鍵的作用。在實際教學(xué)中,可從以下三方面加以改進(jìn)、提升教學(xué)的有效性。
提出問題是學(xué)生進(jìn)行探究活動的核心,解決實驗中遇到的困惑和問題是學(xué)生在進(jìn)行探究活動中最感興趣的事。例如,學(xué)生在進(jìn)行“從海帶中提取碘”的實驗時,提出了這樣一些問題:(1)是不是因為海帶中的含碘量高而選擇海帶進(jìn)行實驗,可否用其它的海產(chǎn)品做提取碘的實驗?(2)實驗中為什么選用H2O2作氧化碘離子的氧化劑,其他氧化劑是否也可以用?(3)如何將得到的碘進(jìn)行濃縮,讓實驗現(xiàn)象更明顯?
顯然,學(xué)生提出的問題正是本實驗重點要解決的問題,引導(dǎo)學(xué)生在實驗探究中解決提出的問題,也就實現(xiàn)了本實驗探究的方向和內(nèi)容。當(dāng)然,在引導(dǎo)學(xué)生對所提出的問題進(jìn)行具體分析時,教師可采用不同的教學(xué)策略,以提高教學(xué)的針對性。例如,在引導(dǎo)學(xué)生解決學(xué)生提出的第一個問題時,可引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查資料獲得解決;第二個問題可通過學(xué)生在課堂上的相互合作進(jìn)行探究解決;而第三個問題則需要反復(fù)實驗,可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案,并在課后進(jìn)實驗室進(jìn)行探究。學(xué)生在探究實驗中大膽提出了問題,并得到了很好的解決,學(xué)生探究的熱情不斷被激發(fā)。
在對上面提到的“從海帶中提取碘”的實驗中學(xué)生提出的為什么要選H2O2作氧化劑的問題進(jìn)行探究時,先讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的氧化還原反應(yīng)的知識,從已熟知的強(qiáng)氧化劑入手,提出可能選取的替代H2O2溶液的氧化劑種類,在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生對所提出的氧化劑從多方面進(jìn)行實驗的分析比較。
實驗前,學(xué)生對如何具體從各因素角度具體進(jìn)行選擇比較并不很清楚,經(jīng)過老師的引導(dǎo)對如何進(jìn)行科學(xué)探究有了了解。通過對實驗現(xiàn)象的分析、實驗結(jié)果的整理、分析后得出結(jié)論:新制氯水、濃硝酸等其它氧化劑的氧化性較強(qiáng),用量不易把握,一旦過量會將氧化所得的碘單質(zhì)繼續(xù)氧化為更高價態(tài)的含碘離子,而用H2O2作氧化劑則可避免用量不易把握的問題。同時,由于H2O2本身無色不干擾實驗的觀察,反應(yīng)后的產(chǎn)物是水,對環(huán)境不產(chǎn)生污染,價格又不貴,綜合這些因素,最終學(xué)生確定選用H2O2作為本實驗的氧化劑是一個很好的選擇。
在整個探究過程中,師生根據(jù)探究目標(biāo),分層精心設(shè)計探究方案,在探究中,學(xué)生的思維不斷得到鍛煉,這樣的探究收到了很好的效果。
在進(jìn)行實際的探究實驗教學(xué)中,學(xué)生往往只是對整個實驗的某一部分進(jìn)行探究,如此的探究實驗教學(xué)的結(jié)果會使學(xué)生只見樹木、不見森林,因此,僅僅完成實驗得到相關(guān)的實驗結(jié)果并不是探究實驗的最終目的,而應(yīng)讓學(xué)生及時總結(jié)在探究過程中的科學(xué)探究方法,以便最大程度地讓學(xué)生從實驗探究中發(fā)展思維、提高能力。
這就要求教師在進(jìn)行了上述實驗探究的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生很好地進(jìn)行總結(jié)、歸納出實驗探究的一般方法,即:明確實驗任務(wù)—設(shè)計實驗方案—原理解析—實施實驗方案—交流分析—總結(jié)評價。學(xué)生了解了科學(xué)探究的方法,不斷養(yǎng)成了科學(xué)探究的思維習(xí)慣,自主探究的能力才會不斷提高。
傅鷹教授說過:“實驗是最高法庭”,這充分說明了實驗教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中無可替代的地位和價值。而要提升化學(xué)實驗教學(xué)的有效性,就需要我們不斷進(jìn)行實踐,探索出更多有效的教學(xué)策略指導(dǎo)教學(xué),以期更大限度地發(fā)揮實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用。
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