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在探究中體驗(yàn)在體驗(yàn)中發(fā)展

2016-05-14 15:53趙曉峰王海紅
中國教育技術(shù)裝備 2016年9期
關(guān)鍵詞:原電池實(shí)驗(yàn)探究科學(xué)素養(yǎng)

趙曉峰 王海紅

摘 要 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)探究活動(dòng),在具體實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一些探索性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng),去切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,形成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和努力進(jìn)取的品質(zhì),從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,以提高科學(xué)素養(yǎng)來促進(jìn)個(gè)人的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 化學(xué);實(shí)驗(yàn)探究;探索性實(shí)驗(yàn);科學(xué)素養(yǎng);原電池

中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1671-489X(2016)09-0141-02

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求通過化學(xué)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),常常是教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟細(xì)致而周密地安排好,甚至連結(jié)論也預(yù)先告訴學(xué)生,學(xué)生只需“照方抓藥”被動(dòng)實(shí)驗(yàn),缺乏主動(dòng)性和能動(dòng)性,在一定程度上影響了觀察、分析和解決問題能力的培養(yǎng),缺乏創(chuàng)新。教師應(yīng)該挖掘教材中理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的結(jié)合點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)一些探索性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生參與設(shè)計(jì),使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中變被動(dòng)為主動(dòng),去切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程,形成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和努力進(jìn)取的品質(zhì),從而培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新,最終全面提高科學(xué)素養(yǎng)來促進(jìn)個(gè)人的發(fā)展。

本文將以“原電池的工作原理”為例,談?wù)勗诮虒W(xué)過程中如何開展實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)。

1 探究設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)科學(xué)研究的最基本方法,而原電池理論是高中化學(xué)“反應(yīng)原理”部分的重難點(diǎn)。本節(jié)課以原電池模型為理論基礎(chǔ),開展實(shí)驗(yàn)探究,圍繞原電池展開討論,在真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境中通過數(shù)據(jù)分析,自主發(fā)現(xiàn)問題,大膽假設(shè),有利于教學(xué)中重難點(diǎn)知識(shí)的深化理解。通過問題驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并歸納可能影響原電池電流強(qiáng)度的因素,從而確立本節(jié)課的探究課題,再讓學(xué)生自主討論,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并實(shí)施實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,完整展現(xiàn)自主實(shí)驗(yàn)探究的全過程。通過自主實(shí)踐探究,體會(huì)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的全過程,構(gòu)建“對比實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)思想和科學(xué)方法,在不斷的假設(shè)、驗(yàn)證、反思、修改中培養(yǎng)求真求實(shí)的科學(xué)探究精神。

2 探究目標(biāo)

1)通過原電池的實(shí)驗(yàn)探究,加深對電池工作原理的認(rèn)識(shí),了解影響電池電流強(qiáng)度的因素。

2)體會(huì)“對比實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)方法,通過觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、歸納等方法開展自主實(shí)驗(yàn)探究。

3)提高交流合作、分析解決問題的能力,培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中求實(shí)求真的科學(xué)精神。

3 探究過程

實(shí)驗(yàn)開始前,先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究的程序,如圖1所示。

活動(dòng)一:問題發(fā)現(xiàn),課題確立

實(shí)驗(yàn)任務(wù):小組協(xié)作選擇合適儀器和藥品組裝一個(gè)微型原電池,測其電流并及時(shí)記錄分析,所得數(shù)據(jù)結(jié)論整理在學(xué)案上。

儀器用品:玻璃片(大小各一)、濾紙、小金屬片(Zn、Cu)(1 cm×4 cm)、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、硫酸銅溶液(0.15 mol·L-1、0.05 mol·L-1)。

實(shí)驗(yàn)支持:1)金屬片和導(dǎo)線夾頭部已用砂紙分別打磨過,可直接使用;2)用鑷子夾取濾紙懸于燒杯上,用溶液充分浸濕后,與兩金屬片緊貼好,用玻璃片將已浸濕的濾紙壓??;3)導(dǎo)線夾與金屬片接觸即可,導(dǎo)線夾不要被溶液沾濕;4)數(shù)據(jù)記錄指針偏轉(zhuǎn)格數(shù),測完電流后請及時(shí)斷開電路。

微型原電池的裝置示意圖如圖2所示。

現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄(標(biāo)明所選溶液濃度):(略)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,各小組討論匯報(bào)各自的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各小組間的數(shù)據(jù)存在差異,思考討論哪些因素可能影響電池的電流強(qiáng)度。這一探究活動(dòng)用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)問題,讓學(xué)生確立本節(jié)課的探究任務(wù):可能影響原電池電流強(qiáng)度的因素,如電解質(zhì)溶液濃度、電極間距、電極活潑性等。

活動(dòng)二:方案設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)探究

1)明確設(shè)計(jì)方案,交流互評優(yōu)選。

2)選擇其中一個(gè)可能因素作為實(shí)驗(yàn)?zāi)康模I(lǐng)取小組任務(wù)、儀器藥品。

【分組任務(wù)1】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔?,電極間距對電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器:玻璃片(大小各一)、濾紙、小金屬片(Zn、Cu)(1 cm×4 cm)、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、CuSO4溶

液(0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1)。

實(shí)驗(yàn)支持:1)兩電極不能直接接觸;2)導(dǎo)線夾不能被溶液浸濕;3)要選用同濃度的同種溶液,且溶液用量不變(即滴到濾紙上的用量就是2滴管左右)。

【分組任務(wù)2】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔?,電解質(zhì)溶液的濃度對電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器:玻璃片(大小各一)、濾紙、小金屬片(Zn、Cu)(1 cm×4 cm)、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、CuSO4溶

液(0.15 mol·L-1和0.05 mol·L-1)、H2SO4溶液(0.1 mol·L-1

和0.05 mol·L-1)。

實(shí)驗(yàn)支持:1)選用H2SO4溶液時(shí),請調(diào)整接線柱到G1位置;2)更換溶液時(shí)請及時(shí)更換濾紙,且洗凈擦干金屬片表面;3)每種溶液用量保持基本不變(即每次實(shí)驗(yàn)滴到濾紙上的用量是2滴管左右)。

【分組任務(wù)3】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔儯姌O活潑性對電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器:玻璃片(大小各一)、濾紙、小金屬片(Mg、Zn、Fe、Cu)(1 cm×4 cm)、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、CuSO4溶液(0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1)、鑷子。

實(shí)驗(yàn)支持:1)電極材料(Fe、Mg)均有標(biāo)記;2)正極為Cu,更換負(fù)極材料來對比;3)用同一濃度的同種溶液,且溶液用量恒定不變(即2滴管滴到濾紙上)。

數(shù)據(jù)記錄見表3。

3)實(shí)施實(shí)驗(yàn),記錄并整理數(shù)據(jù),分析得出結(jié)論,及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在整個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的過程中,各小組確定課題后,領(lǐng)取小組任務(wù)、實(shí)驗(yàn)用品,實(shí)施實(shí)驗(yàn)。教師及時(shí)收集各小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),集中展示,各小組自己匯報(bào)交流,及時(shí)點(diǎn)評,達(dá)成共識(shí)。在實(shí)施過程中,各小組討論交流,既能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、小組合作能力,又培養(yǎng)了學(xué)生的對比、類比、遷移能力以及數(shù)據(jù)記錄整理的能力。通過多媒體技術(shù)(拍照、上傳圖片)進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集,使數(shù)據(jù)的記錄和分析直觀生動(dòng),提高了交流探討的實(shí)效性。

活動(dòng)三:學(xué)以致用 結(jié)合前面的實(shí)驗(yàn)探究所得出的結(jié)論,利用便利的常見物品,設(shè)計(jì)有一定實(shí)用價(jià)值的小電池來帶動(dòng)發(fā)光二極管。(用品提供:橙子、鉛筆芯、鐵絲。)

在這個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生要討論如何有效控制影響因素,并不斷在實(shí)驗(yàn)過程中修改方案。這個(gè)過程既能提升學(xué)生在本節(jié)課所學(xué)到的知識(shí),又能培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用探究成果來解決實(shí)際問題的能力,并激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究的興趣和欲望,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效能增大。

通過這節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課的學(xué)習(xí),學(xué)生從自己的實(shí)驗(yàn)過程中歸納總結(jié)出知識(shí),又把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到練習(xí)中去解決實(shí)際問題,這是學(xué)習(xí)和探究的根本目的,也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在課堂上,教師與學(xué)生打成一片,一起討論,一起爭辯,學(xué)生活而不亂,興致高漲,創(chuàng)新能力自然就發(fā)揮出來,并體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)探究的樂趣。這樣的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生接受教育的興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極參與性。

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