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化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学教学的重要环节,最具备培养学生创新、实践能力的作用。在中学化学教学中,重视化学实验的教学功能,已逐渐成为广大化学教师的共识。新的高中化学课程标准明确指出:“通过实验探究,掌握基本的化学实验技能和方法,进一步体验实验探究的基本过程,认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用,提高化学实验能力。”因此,新课标理念下的高中化学教学将通过以化学实验为主的多种探究活动,采用灵活多样的实验教学方法,以激发学生学习情趣,培养学生的创新精神和实践能力。
一、做好课堂的演示实验
化学课的演示实验具有相当的基础性、典型性。教师要做好演示实验,让学生明确实验目的、所需药品、操作步骤,认真观察和记录现象,并不失时机的进行各个环节的启发,调动学生思维,用不同的视角去观察、思考、发现、总结。大多数性质验证实验及仪器简单、耗时少、易成功、无危险、毒气少的实验都可列为课堂演示实验。不同的实验根据其目的不同,采用不同的实验方法,调动学生学习积极性,从而提高实验教学效果。
如:在做《有机化学基础》专题3第二单元“验证苯同系物性质”时,可通过苯、甲苯、二甲苯与高锰酸钾酸性溶液的对比实验,引导学生认真观察和记录现象,同时,启发学生:为什么高锰酸钾酸性溶液加入苯中,紫色溶液在下层?甲苯、二甲苯哪个较易使高锰酸钾酸性溶液褪色?
二、指导好学生的探索性分组实验
新课标不再硬性划分演示实验和学生实验,而是给教师创造性和学生的主动性实验提供空间。探索性实验就是挖掘书本已有的实验内容和把学生所掌握的知识联系起来的有新创意、新内容的实验,引导学生去大胆地创新和思考。从不同角度、不同方法、不同层次上观察和思考,使其有较强的知识迁移、创新探究能力,并在创新探索的过程中,“灵感”有所激发,能充分挖掘学生的潜力。学生在教师的引发下,运用已有的知识和技能,通过自己设计方案,在实验室进行操作,然后通过分析、归纳、推理和论证,证实、修正自己的猜测,得出合理的结论和问题的答案,从而达到探索问题和解决问题的目的。
如对于《化学必修1》专题3第二单元中的“Fe(OH)2的制备和性质”探究实验,教师先讲清楚Fe(OH)2的颜色、状态及溶解性,然后演示往新制的FeSO4溶液滴入NaOH溶液,结果未能观察到白色絮状沉淀,而看到的却是灰绿色沉淀。然后提出问题:①为什么要用新制的FeSO4溶液?②为何要将长滴管插入FeSO4溶液液面下才挤出NaOH溶液?③久置的NaOH溶液中是否溶有氧气?当学生通过分析认识到FeSO4溶液、Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化时,能把要加入的NaOH溶液煮沸(可除去溶解的氧气),再进行实验。实验中,先见白色沉淀,但过一会儿就转变成灰绿色,然后逐渐变为红褐色的现象又引起了学生的疑问。教师进一步引导讨论:采取什么方法能使生成的Fe(OH)2氧化速率减慢?经过一系列的思考、讨论、比较,最后选用在新制FeSO4液面上,滴加几滴苯作保护层,将滴管伸入试管底部,滴加煮沸过的NaOH溶液,终于得到了白色Fe(OH)2沉淀,并保持了较长的时间。根据这原理,再让学生思考能否通过如图1装置制备Fe(OH)2,并通过探索性实验来证实。
通过类似的实验教学,能增强学生的发散思维,进一步巩固已学知识。
三、尝试进行教师边讲授学生边实验的教学
对于仪器简单、耗时少、易成功、知识较集中、无危险、毒气少的实验,可改为教师边讲授。学生边实验的教学,调动学生学习积极性,培养学生的实验技能,提高实验教学效果。学生对实验表现出更大的兴趣,在接受新知识的同时,同步完成实验,教师积极引导学生进行观察,并分析实验现象产生的原因,使学生在课堂上始终处于兴奋状态。教师的讲授与学生的实验操作、观察、思考同时进行,能更好地发挥教师的主导作用和学生的主体作用,更有利于学生掌握科学的学习方法。
如《有机化学基础》专题5第二单元“蛋白质的性质”改为边讲边实验,先让学生做以下实验:①往蛋白质溶液中缓慢加入饱和(NH4)2SO4溶液,震荡,有现象后再加入水,震荡;②按实验①的步骤把加入的试剂改为cusO4溶液、Pb(NO3)2溶液、HCHO溶液、饱和苯酚溶液;③加热蛋白质溶液,后再加入水,震荡。观察以上实验现象,报告实验结果,分析、讨论出现此现象的原因,在老师的引导下归纳出蛋白质的性质:盐析、变性。然后引导学生思考:生活中有哪些现象与蛋白质的盐析、变性性质有关?让学生讨论、回答。接着让学生做如下实验:①往蛋白质溶液中加入浓HNO3溶液,微热;②往蛋白质溶液中加入双缩脲试剂,震荡;③往蛋白质溶液中加入茚三酮溶液,加热;④灼烧羊毛线。观察现象,比较实验结果,在老师引导下讨论、总结出蛋白质检验的方法。
同周期、同主族元素性质的递变;乙醛、乙醇和苯酚的性质;粗盐的提纯等内容的教学都可采用此教法。但边讲边实验,课堂内容不能很多,课堂的组织比学生分组实验更为困难,任课老师要有足够的准备,要强调课堂纪律,同时尽量把实验微量化、微型化。
四、应用多媒体技术进行实验教学
1、实物投影仪在化学演示实验教学中的应用
化学课的演示实验,其目的是通过实验让全体学生观察到物质变化的全过程,体现实验过程的真实性、科学性。然而有些演示实验的直观性较差,有些现象在实验中瞬间产生,教师的示范作用不突出,演示时离学生较远,实验效果就更为不好,以至影响实验教学效果。对于学生数在60人左右的班级,只有前排部分同学能观察到实验现象。如采用投影技术,对一些细小的、不易观察到的实验现象进行放大,使学生都能清楚地观察到实验现象,大大提高演示实验的效果,为培养学生的观察能力提供条件。
如对于《化学必修1》专题3第一单元中的“钠与水反应”的性质实验,把盛有水的培育皿(或小烧杯)放在实物投影仪上,滴入几滴酚酞试液,再投入一小块擦去表面煤油的钠,借助实物投影仪的放大作用,在屏幕上全体学生就可观察到整个反应的全过程:钠熔成小球,在水面上做不规则运动,钠球表面不断有气泡放出,钠球所到之处溶液立即变红。从而提出问题:①钠与水的密度比较,哪个大?②是否有气体生成?③是否有碱性 物质生成?再如用实物投影仪对氢氧化钠固体表面潮解现象进行放大,使难于观察的现象变得容易。
2、制作化学实验课件进行实验教学
演示实验教学中,有些实验具有一定的危害性和危险性,如操作不当,有可能发生意外事故;有些实验在现实实验环境下难以完成。如制作成化学实验课件或利用相关的实验录象演示来进行教学,用多媒体画面中的模拟事实来吸引学生、刺激学生感官,既保证学生的安全,保护环境,又可达到良好的教学效果,从而实现教学目的。
苯及溴均是易挥发且毒性较大的物质,苯及溴的蒸气进入空气中会严重污染空气。做苯的溴化实验,须解决其对环境污染的问题,但由于实验条件的限制,很难解决此问题,如把此实验制作成课件就可达到预期的教学目的。再如用计算机动画模拟下列错误操作:稀释浓硫酸时将水倒入浓硫酸中,液体沸腾飞溅;点燃没有检验纯度的氢气导致氢气发生装置的爆炸;用排水法收集氧气时先停止加热,后将导管移出水面,水倒吸引起试管炸裂;加热装有液体超过容积1/3的试管时,液体冲出管外等。不仅把错误的原因演示清楚,而且可以渲染气氛,学生看后印象深刻。
因此多媒体技术作为一种崭新的电教手段在进行模拟实验中有其独特的优越性,在实验教学要引起重视。且随着科学技术的发展,把现代教学技术与实验相结合必将丰富实验的内涵,增强实验功能。如“溶洞的形成”、“温室效应”、“人工降雨”、“氟利昂与臭氧层”等实验,在化学实验室无法完成,但却可利用多媒体课件演示出来。
五、丰富课外化学实验
学生课内学习的知识与课外相结合,有助于教师落实“贴近生活,联系实际”的教学要求,加深学生对“科学—技术—社会”观念的理解。通过丰富课外化学实验来解释、解决日常生活和社会实际问题,对于拓展化学实验的功能,提高学生的科学素养,具有十分重要的意义和价值。课外化学实验的内容可选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,在新课程的教材中就有很多这样的实验素材。如《化学必修1》中“粗盐的提纯”、“淀粉胶体的丁达尔现象”、“金属与酸的反应”、“纯碱和食盐的区别”等实验;《化学必修2》中“用生活中的材料制作简易电池”、“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”等实验;《有机化学基础》中“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”等实验。这些实验让学生“常回家做做”,既缓解了学校实验仪器紧张的局面,也使学生有一种亲切感,感到化学并不神秘,就在我们身边,这样有利于调动学生学习的积极性,激发他们对实验探究的兴趣,也符合新课程标准中关于中学化学实验教学的要求。
总而言之,化学实验是中学化学教学内容的重要组成部分,新课程实验教学改革在高中化学课程改革中的地位举足轻重。围绕实验展开学习是中学化学教学特色的充分体现,化学实验教学只要真正得到落实,对激发学生学习化学的兴趣,培养学生的创造性思维,开发学生潜能,发展学生的个性都会产生积极的作用,也为化学教育走素质教育之路发挥出独特的功能。新理念、新课标、新教材迫切要求实验教学理念的更新。
一、做好课堂的演示实验
化学课的演示实验具有相当的基础性、典型性。教师要做好演示实验,让学生明确实验目的、所需药品、操作步骤,认真观察和记录现象,并不失时机的进行各个环节的启发,调动学生思维,用不同的视角去观察、思考、发现、总结。大多数性质验证实验及仪器简单、耗时少、易成功、无危险、毒气少的实验都可列为课堂演示实验。不同的实验根据其目的不同,采用不同的实验方法,调动学生学习积极性,从而提高实验教学效果。
如:在做《有机化学基础》专题3第二单元“验证苯同系物性质”时,可通过苯、甲苯、二甲苯与高锰酸钾酸性溶液的对比实验,引导学生认真观察和记录现象,同时,启发学生:为什么高锰酸钾酸性溶液加入苯中,紫色溶液在下层?甲苯、二甲苯哪个较易使高锰酸钾酸性溶液褪色?
二、指导好学生的探索性分组实验
新课标不再硬性划分演示实验和学生实验,而是给教师创造性和学生的主动性实验提供空间。探索性实验就是挖掘书本已有的实验内容和把学生所掌握的知识联系起来的有新创意、新内容的实验,引导学生去大胆地创新和思考。从不同角度、不同方法、不同层次上观察和思考,使其有较强的知识迁移、创新探究能力,并在创新探索的过程中,“灵感”有所激发,能充分挖掘学生的潜力。学生在教师的引发下,运用已有的知识和技能,通过自己设计方案,在实验室进行操作,然后通过分析、归纳、推理和论证,证实、修正自己的猜测,得出合理的结论和问题的答案,从而达到探索问题和解决问题的目的。
如对于《化学必修1》专题3第二单元中的“Fe(OH)2的制备和性质”探究实验,教师先讲清楚Fe(OH)2的颜色、状态及溶解性,然后演示往新制的FeSO4溶液滴入NaOH溶液,结果未能观察到白色絮状沉淀,而看到的却是灰绿色沉淀。然后提出问题:①为什么要用新制的FeSO4溶液?②为何要将长滴管插入FeSO4溶液液面下才挤出NaOH溶液?③久置的NaOH溶液中是否溶有氧气?当学生通过分析认识到FeSO4溶液、Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化时,能把要加入的NaOH溶液煮沸(可除去溶解的氧气),再进行实验。实验中,先见白色沉淀,但过一会儿就转变成灰绿色,然后逐渐变为红褐色的现象又引起了学生的疑问。教师进一步引导讨论:采取什么方法能使生成的Fe(OH)2氧化速率减慢?经过一系列的思考、讨论、比较,最后选用在新制FeSO4液面上,滴加几滴苯作保护层,将滴管伸入试管底部,滴加煮沸过的NaOH溶液,终于得到了白色Fe(OH)2沉淀,并保持了较长的时间。根据这原理,再让学生思考能否通过如图1装置制备Fe(OH)2,并通过探索性实验来证实。
通过类似的实验教学,能增强学生的发散思维,进一步巩固已学知识。
三、尝试进行教师边讲授学生边实验的教学
对于仪器简单、耗时少、易成功、知识较集中、无危险、毒气少的实验,可改为教师边讲授。学生边实验的教学,调动学生学习积极性,培养学生的实验技能,提高实验教学效果。学生对实验表现出更大的兴趣,在接受新知识的同时,同步完成实验,教师积极引导学生进行观察,并分析实验现象产生的原因,使学生在课堂上始终处于兴奋状态。教师的讲授与学生的实验操作、观察、思考同时进行,能更好地发挥教师的主导作用和学生的主体作用,更有利于学生掌握科学的学习方法。
如《有机化学基础》专题5第二单元“蛋白质的性质”改为边讲边实验,先让学生做以下实验:①往蛋白质溶液中缓慢加入饱和(NH4)2SO4溶液,震荡,有现象后再加入水,震荡;②按实验①的步骤把加入的试剂改为cusO4溶液、Pb(NO3)2溶液、HCHO溶液、饱和苯酚溶液;③加热蛋白质溶液,后再加入水,震荡。观察以上实验现象,报告实验结果,分析、讨论出现此现象的原因,在老师的引导下归纳出蛋白质的性质:盐析、变性。然后引导学生思考:生活中有哪些现象与蛋白质的盐析、变性性质有关?让学生讨论、回答。接着让学生做如下实验:①往蛋白质溶液中加入浓HNO3溶液,微热;②往蛋白质溶液中加入双缩脲试剂,震荡;③往蛋白质溶液中加入茚三酮溶液,加热;④灼烧羊毛线。观察现象,比较实验结果,在老师引导下讨论、总结出蛋白质检验的方法。
同周期、同主族元素性质的递变;乙醛、乙醇和苯酚的性质;粗盐的提纯等内容的教学都可采用此教法。但边讲边实验,课堂内容不能很多,课堂的组织比学生分组实验更为困难,任课老师要有足够的准备,要强调课堂纪律,同时尽量把实验微量化、微型化。
四、应用多媒体技术进行实验教学
1、实物投影仪在化学演示实验教学中的应用
化学课的演示实验,其目的是通过实验让全体学生观察到物质变化的全过程,体现实验过程的真实性、科学性。然而有些演示实验的直观性较差,有些现象在实验中瞬间产生,教师的示范作用不突出,演示时离学生较远,实验效果就更为不好,以至影响实验教学效果。对于学生数在60人左右的班级,只有前排部分同学能观察到实验现象。如采用投影技术,对一些细小的、不易观察到的实验现象进行放大,使学生都能清楚地观察到实验现象,大大提高演示实验的效果,为培养学生的观察能力提供条件。
如对于《化学必修1》专题3第一单元中的“钠与水反应”的性质实验,把盛有水的培育皿(或小烧杯)放在实物投影仪上,滴入几滴酚酞试液,再投入一小块擦去表面煤油的钠,借助实物投影仪的放大作用,在屏幕上全体学生就可观察到整个反应的全过程:钠熔成小球,在水面上做不规则运动,钠球表面不断有气泡放出,钠球所到之处溶液立即变红。从而提出问题:①钠与水的密度比较,哪个大?②是否有气体生成?③是否有碱性 物质生成?再如用实物投影仪对氢氧化钠固体表面潮解现象进行放大,使难于观察的现象变得容易。
2、制作化学实验课件进行实验教学
演示实验教学中,有些实验具有一定的危害性和危险性,如操作不当,有可能发生意外事故;有些实验在现实实验环境下难以完成。如制作成化学实验课件或利用相关的实验录象演示来进行教学,用多媒体画面中的模拟事实来吸引学生、刺激学生感官,既保证学生的安全,保护环境,又可达到良好的教学效果,从而实现教学目的。
苯及溴均是易挥发且毒性较大的物质,苯及溴的蒸气进入空气中会严重污染空气。做苯的溴化实验,须解决其对环境污染的问题,但由于实验条件的限制,很难解决此问题,如把此实验制作成课件就可达到预期的教学目的。再如用计算机动画模拟下列错误操作:稀释浓硫酸时将水倒入浓硫酸中,液体沸腾飞溅;点燃没有检验纯度的氢气导致氢气发生装置的爆炸;用排水法收集氧气时先停止加热,后将导管移出水面,水倒吸引起试管炸裂;加热装有液体超过容积1/3的试管时,液体冲出管外等。不仅把错误的原因演示清楚,而且可以渲染气氛,学生看后印象深刻。
因此多媒体技术作为一种崭新的电教手段在进行模拟实验中有其独特的优越性,在实验教学要引起重视。且随着科学技术的发展,把现代教学技术与实验相结合必将丰富实验的内涵,增强实验功能。如“溶洞的形成”、“温室效应”、“人工降雨”、“氟利昂与臭氧层”等实验,在化学实验室无法完成,但却可利用多媒体课件演示出来。
五、丰富课外化学实验
学生课内学习的知识与课外相结合,有助于教师落实“贴近生活,联系实际”的教学要求,加深学生对“科学—技术—社会”观念的理解。通过丰富课外化学实验来解释、解决日常生活和社会实际问题,对于拓展化学实验的功能,提高学生的科学素养,具有十分重要的意义和价值。课外化学实验的内容可选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,在新课程的教材中就有很多这样的实验素材。如《化学必修1》中“粗盐的提纯”、“淀粉胶体的丁达尔现象”、“金属与酸的反应”、“纯碱和食盐的区别”等实验;《化学必修2》中“用生活中的材料制作简易电池”、“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”等实验;《有机化学基础》中“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”等实验。这些实验让学生“常回家做做”,既缓解了学校实验仪器紧张的局面,也使学生有一种亲切感,感到化学并不神秘,就在我们身边,这样有利于调动学生学习的积极性,激发他们对实验探究的兴趣,也符合新课程标准中关于中学化学实验教学的要求。
总而言之,化学实验是中学化学教学内容的重要组成部分,新课程实验教学改革在高中化学课程改革中的地位举足轻重。围绕实验展开学习是中学化学教学特色的充分体现,化学实验教学只要真正得到落实,对激发学生学习化学的兴趣,培养学生的创造性思维,开发学生潜能,发展学生的个性都会产生积极的作用,也为化学教育走素质教育之路发挥出独特的功能。新理念、新课标、新教材迫切要求实验教学理念的更新。