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文章摘要:本文以高中新课程实验区的高考试题为例,通过重视教材实验基本操作,阐述如何在中学化学实验教学中培养学生科学探究能力。
关键词:化学实验教学科学探究
近两年来,在高中新课程实验区的高考化学或理综试卷中,化学实验试题具有信息量大、知识分布广和综合性强的特点。它要求学生具备多方面的思维能力,设计出实验方案才能作答,有效考查学生科学探究能力。因此,在化学实验教学中培养学生科学探究能力是高中新课程化学教学的重要目标之一。据此,本人拟就高考化学试题谈谈自己的看法。
一、重视教材实验基本操作,为科学探究奠定基础
在中学化学教材里,每一个实验对学生的基础知识和基本技能都有不同的要求。教师应引导学生对做过的实验,让他们了解其所以然,这将为下一步进行实验设计,开展科学探究打好坚实牢固的基础。
例1.(2007年广东化学10)下列实验操作完全正确的是
例2.(2008年广东化学4)下列实验能达到预期目的的是()
A.向煮沸的1mol•L-1NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体
B.向乙酸乙酯中加入饱和Na2CO3溶液,振荡,分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸
C.称取19.0gSnCl2,用100mL蒸馏水溶解,配制1.0mol•L-1SnCl2溶液
D.用氢氧化铜粉末检测尿糖
学生要答好这两道题,如果没有具备教材中的实验知识,就会感到无从下手,科学探究将成为一句空话。
二、引导学生评价实验,为科学探究训练思维批判性
评价实验是对现成的实验方案的科学性、严密性、可行性和可靠性等方面全面考察,作出正确的评判。通过评价实验方案,可以了解学生实验设计能力的水平,训练学生思维的批判性。
例3.(2008年江苏化学6)下列装置或操作能达到实验目的的是
例4.(2008年江苏化学9)以下实验或操作不能达到目的的是
A.用溴水鉴别苯、乙醇、四氯化碳
B.准确称取0.4000g的NaOH固体配成1000mL浓度为0.01000 mol•L-1的溶液
C.为除去苯中的少量苯酚,向混合物中加入适量的溴水后过滤
D.用激光笔检验淀粉溶液的丁达尔现象
学生要答好这两道题,必须熟练掌握实验室气体的制备和收集、装置气密性检查、原电池的构成条件、物质的分离、提纯和检验、溶液的配制等知识,并且能根据题目要求设计出相应的实验方案,才能作出正确的评判。
三、掌握化学实验控制条件,为科学探究提供可靠依据
在教学中,如何通过控制实验条件,实现实验目标,准确得出实验结论,既是训练学生实验操作能力,又是培养学生科学探究能力的最佳方法。
例5.(2008年广东化学20)某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol•L-1、2.00 mol•L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K,每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
解答本题时,考生应熟练掌握实验控制条件,为达到(1)中(Ⅰ)的目的,实验①②温度和大理石规格都要相同,只能改变硝酸浓度;实现(Ⅱ)的目的,实验①③大理石规格和硝酸的浓度都要相同,只能改变温度;实现(Ⅲ)的目的,实验①④温度和硝酸的浓度都要相同,只能改变大理石规格。控制与实验无关的条件,改变相关条件,实现实验预期的目的。
因此,在平时的实验教学中,有意识地对学生进行指导,使学生懂得实验中每一个细节都是为了实现实验目标而进行的。从而确保科学探究结论的可靠性。
四、运用知识迁移规律,为科学探究指引正确方向
迁移是教育心理学的一条重要规律。教师在教学中,加强旧知识对新知识的迁移作用,也就是善于运用迁移规律,使学生所学的知识能有效地转化,为实验设计能力的培养,引导学生进行科学探究指引正确方向。
例6.(2005年广东高考化学第20题)研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
根据反应Na2SO3(固) + H2SO4(浓) == Na2SO4 + SO2↑+H2O,制备SO2气体。
用下列简图,在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
本题以二氧化硫为载体,考查实验室气体的制取原理、发生装置和收集装置的选择、典型仪器的使用操作。在中学教材里,学生并没有学过二氧化硫气体的制取。这时学生可以通过实验室制取气体发生装置、收集装置和尾气的处理装置的选择原则,进行迁移,分析制备二氧化硫的反应原理,由制备二氧化硫所用试剂的状态、反应条件确定气体的发生装置;由二氧化硫的性质(密度、水溶性、毒性等)确定其收集装置和尾气吸收装置,在此基础上很容易画出收集二氧化硫的实验装置图,实现知识的迁移转化,探究二氧化硫制取的方法。
五、进行化学实验设计创新,为科学探究拓宽思路
实验设计能力是一全方位、多层次的能力。同一实验课题可以设计出几种不同的方案,相同的实验装置可以实现不同的实验。
例7.(2007年山东理综30)下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去).请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用,必要时可重复选择,a、b为活塞)。
(1)若气体入口通入CO和CO2的混合气体,E内放置CuO,选择装置获得纯净干燥的CO,并验证其还原性及氧化产物,所选装置的连接顺序为___________(填代号)。能验证CO氧化产物的现象是__________________________________。
(2)停止CO和CO2混合气体的通入,E内放置Na2O2,按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2,并用O2氧化乙醇。此时,活塞a应___________,活塞b应___________,需要加热的仪器装置有____________(填代号),m中反应的化学方程式为___________________.
(3)若气体入口改通空气,分液漏斗内改加浓氨水,圆底烧瓶内改加NaOH固体.E内放置铂铑合金网,按A→C→E→D装置顺序制取干燥的氨气,并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有:_________________________________________________。
②实验中观察到E内有红棕色气体出现,证明氨气具有_________性。
本题为综合性的实验题,主要考查气体的制备、除杂、性质及实验步骤。要求考生能运用同一A装置进行除杂、制取气体和混合气体(即除去CO和CO2混合气体中的CO2、制取二氧化碳和氨气、进行氨气与空气混合)。A装置是集气体发生装置和气体除杂装置于一身的综合性装置,考生应对气体发生装置和气体的除杂装置熟练掌握,才能创造性地设计好实验方案。
总之,在化学实验教学中培养学生科学探究能力并非一朝一夕可达,而应在长期的教学中,扎实抓好“双基”,根据教材和具体的实验特点,善于启发学生进行思维,对学生多层次、多角度地训练,才能取得成效。
参考文献:1.中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003:4
2.教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科•课程标准实验•2009年版) [M].北京:高等教育出版社,2008.12
作者单位:福建省南安国光中学
关键词:化学实验教学科学探究
近两年来,在高中新课程实验区的高考化学或理综试卷中,化学实验试题具有信息量大、知识分布广和综合性强的特点。它要求学生具备多方面的思维能力,设计出实验方案才能作答,有效考查学生科学探究能力。因此,在化学实验教学中培养学生科学探究能力是高中新课程化学教学的重要目标之一。据此,本人拟就高考化学试题谈谈自己的看法。
一、重视教材实验基本操作,为科学探究奠定基础
在中学化学教材里,每一个实验对学生的基础知识和基本技能都有不同的要求。教师应引导学生对做过的实验,让他们了解其所以然,这将为下一步进行实验设计,开展科学探究打好坚实牢固的基础。
例1.(2007年广东化学10)下列实验操作完全正确的是
例2.(2008年广东化学4)下列实验能达到预期目的的是()
A.向煮沸的1mol•L-1NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体
B.向乙酸乙酯中加入饱和Na2CO3溶液,振荡,分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸
C.称取19.0gSnCl2,用100mL蒸馏水溶解,配制1.0mol•L-1SnCl2溶液
D.用氢氧化铜粉末检测尿糖
学生要答好这两道题,如果没有具备教材中的实验知识,就会感到无从下手,科学探究将成为一句空话。
二、引导学生评价实验,为科学探究训练思维批判性
评价实验是对现成的实验方案的科学性、严密性、可行性和可靠性等方面全面考察,作出正确的评判。通过评价实验方案,可以了解学生实验设计能力的水平,训练学生思维的批判性。
例3.(2008年江苏化学6)下列装置或操作能达到实验目的的是
例4.(2008年江苏化学9)以下实验或操作不能达到目的的是
A.用溴水鉴别苯、乙醇、四氯化碳
B.准确称取0.4000g的NaOH固体配成1000mL浓度为0.01000 mol•L-1的溶液
C.为除去苯中的少量苯酚,向混合物中加入适量的溴水后过滤
D.用激光笔检验淀粉溶液的丁达尔现象
学生要答好这两道题,必须熟练掌握实验室气体的制备和收集、装置气密性检查、原电池的构成条件、物质的分离、提纯和检验、溶液的配制等知识,并且能根据题目要求设计出相应的实验方案,才能作出正确的评判。
三、掌握化学实验控制条件,为科学探究提供可靠依据
在教学中,如何通过控制实验条件,实现实验目标,准确得出实验结论,既是训练学生实验操作能力,又是培养学生科学探究能力的最佳方法。
例5.(2008年广东化学20)某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol•L-1、2.00 mol•L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K,每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
解答本题时,考生应熟练掌握实验控制条件,为达到(1)中(Ⅰ)的目的,实验①②温度和大理石规格都要相同,只能改变硝酸浓度;实现(Ⅱ)的目的,实验①③大理石规格和硝酸的浓度都要相同,只能改变温度;实现(Ⅲ)的目的,实验①④温度和硝酸的浓度都要相同,只能改变大理石规格。控制与实验无关的条件,改变相关条件,实现实验预期的目的。
因此,在平时的实验教学中,有意识地对学生进行指导,使学生懂得实验中每一个细节都是为了实现实验目标而进行的。从而确保科学探究结论的可靠性。
四、运用知识迁移规律,为科学探究指引正确方向
迁移是教育心理学的一条重要规律。教师在教学中,加强旧知识对新知识的迁移作用,也就是善于运用迁移规律,使学生所学的知识能有效地转化,为实验设计能力的培养,引导学生进行科学探究指引正确方向。
例6.(2005年广东高考化学第20题)研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
根据反应Na2SO3(固) + H2SO4(浓) == Na2SO4 + SO2↑+H2O,制备SO2气体。
用下列简图,在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
本题以二氧化硫为载体,考查实验室气体的制取原理、发生装置和收集装置的选择、典型仪器的使用操作。在中学教材里,学生并没有学过二氧化硫气体的制取。这时学生可以通过实验室制取气体发生装置、收集装置和尾气的处理装置的选择原则,进行迁移,分析制备二氧化硫的反应原理,由制备二氧化硫所用试剂的状态、反应条件确定气体的发生装置;由二氧化硫的性质(密度、水溶性、毒性等)确定其收集装置和尾气吸收装置,在此基础上很容易画出收集二氧化硫的实验装置图,实现知识的迁移转化,探究二氧化硫制取的方法。
五、进行化学实验设计创新,为科学探究拓宽思路
实验设计能力是一全方位、多层次的能力。同一实验课题可以设计出几种不同的方案,相同的实验装置可以实现不同的实验。
例7.(2007年山东理综30)下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去).请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用,必要时可重复选择,a、b为活塞)。
(1)若气体入口通入CO和CO2的混合气体,E内放置CuO,选择装置获得纯净干燥的CO,并验证其还原性及氧化产物,所选装置的连接顺序为___________(填代号)。能验证CO氧化产物的现象是__________________________________。
(2)停止CO和CO2混合气体的通入,E内放置Na2O2,按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2,并用O2氧化乙醇。此时,活塞a应___________,活塞b应___________,需要加热的仪器装置有____________(填代号),m中反应的化学方程式为___________________.
(3)若气体入口改通空气,分液漏斗内改加浓氨水,圆底烧瓶内改加NaOH固体.E内放置铂铑合金网,按A→C→E→D装置顺序制取干燥的氨气,并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有:_________________________________________________。
②实验中观察到E内有红棕色气体出现,证明氨气具有_________性。
本题为综合性的实验题,主要考查气体的制备、除杂、性质及实验步骤。要求考生能运用同一A装置进行除杂、制取气体和混合气体(即除去CO和CO2混合气体中的CO2、制取二氧化碳和氨气、进行氨气与空气混合)。A装置是集气体发生装置和气体除杂装置于一身的综合性装置,考生应对气体发生装置和气体的除杂装置熟练掌握,才能创造性地设计好实验方案。
总之,在化学实验教学中培养学生科学探究能力并非一朝一夕可达,而应在长期的教学中,扎实抓好“双基”,根据教材和具体的实验特点,善于启发学生进行思维,对学生多层次、多角度地训练,才能取得成效。
参考文献:1.中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003:4
2.教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科•课程标准实验•2009年版) [M].北京:高等教育出版社,2008.12
作者单位:福建省南安国光中学