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这几年指导学生进行研究性学习,积累了一些心得体会,与大家一起分享。传统的化学实验报告中,一般是没有实验后的反思这一环节的。但是经过几年的实践证明,在实验报告的最后篇幅,要求学生写上本次实验的反思,有利于提高他们分析和解决问题的能力,树立良好的科学品质。
一、对实验异常现象的反思和探索孕育着新发现和进步
学生能力的提高是循序渐进的,每一次实验后的反思,对他们来说都是一个不断有新发现和自我进步的过程。我校组织高一学生参加广州市中学生“我与化学”的活动。其中一个学生做了一个探究铝罐柠檬茶中铝的溶出量的实验。实验的结果与他原来的预测相差甚远。因为他的测定结果是铝的溶出量超标60倍,但那个牌子的柠檬茶却是通过食品安全检测的。他苦着脸跑来找我说:“老师,看来我要伪造实验数据了,否则我的实验报告一定拿不到奖!”我告诉他:任何的科学研究都要本着实事求是、严肃认真的态度,决不能为了名利而弄虚作假,因为假的东西经不起推敲和考验,在知识渊博的评委面前,你只能原形毕露。后来我和他一起把实验过程仔细地分析了一遍,发现实验结果的不可靠是由多种因素造成的。比如他所学的化学知识有限,无法清楚柠檬茶中所有的物质的性质;他只学过定性分析,还未学过精确的定量分析方法;中学实验室的设备局限;他没有做平行实验和对比实验等等。
我跟这个学生说:“其实你们参加研究性学习,并不是要求你们非要研究出什么结果来,因为你们毕竟接触化学的时间才一两年。只要你们在探究的过程中掌握了某种学习的途径,在实验中得到了启示,应用自己所学的知识和技能进行分析与研究,给评委们展示你们在实验中不断的发现问题、解决问题的能力,在实验中学习、在学习中实践的过程,那么你们的研究一定可以得到评委的青睐的!”
这个学生听从了我的意见,将实验结果如实填写,在实验报告结尾详尽分析了自己实验过程中可能出现的各种漏洞,说明实验报告中的测定结果不一定为铝溶出量的真实数据。但是他在实验中应用了自己所学的化学知识来解决问题。例如运用了氧化铝和酸性物质之间的反应,在数据处理的时候运用了所学的质量与物质的量等几个物理量之间的有关换算等,还学会了在实验过程中充分利用各种资源和途径寻求自己没学过的新知识(比如网络查找柠檬茶的所有成分等)。他还把自己在实验过程中体会到的酸甜苦辣都写了进去。最后这一篇既有实验报告,又兼有实验体会的文章寄出去,居然获得了广州市第八届《我与化学》实验报告的二等奖。在拿到奖状的那天,他激动得说不出话来。他没想到一个看似失败的实验居然能获奖。在后来的学习中,这个学生每次实验后都积极地动脑动手进行反思。不管失败还是成功的实验,他都在实验过程中不断的发现新知识、新方法、新途径,享受到了学习和进步的乐趣。第二年,他独自完成的实验小论文参加广东省中学生研究性学习优秀成果评选,获省的三等奖。这个学生我从高一教到高三,很明显发现他的独立思考能力和钻研能力比起高一刚开始的时候有了很大的提高。
二、落实反思的三个方面培养学生自主学习的能力
实验后的反思有利于提高学生的能力,树立良好的科学品质,那么如何指导学生进行有效的反思呢?笔者有下面几个不成熟的想法。
1. 对实验结论的反思——即质疑实验结果的可靠性
中学生进行的研究性化学实验一般都是验证性实验,即实验结果可预测。实验结束后,应与预想的结果进行对照,当两者相差甚远时,要敢于质疑实验结果,并找出实验结果不可靠的可能原因。例如有个兴趣小组检验我校直饮水是否含Fe3 (因为很多同学反映直饮水中喝出铁锈味),他们用硫氰化钾溶液检验样品时发现没有变红色,即不含Fe3 。这个结果与实验前的预想恰好相反,铁锈味说明含Fe2O3,但是检验结果却是没有。这时应该引导学生多方面寻找实验结论和预想不同的原因。比如是否硫氰化钾试剂变质,待测样品是否经过酸化;因为Fe2O3 6H =2Fe3 3H2O 再用硫氰化钾溶液检验Fe3 ,是否溶液中离子浓度太小,导致测量时现象不明显;还有取的直饮水的水样标本具有偶然性(因为水管中的铁锈出现的几率带有偶然性)等等。总之,先从怀疑结论开始,有了怀疑才会有思考,有了思考才会有多方面的求证。
2. 对实验方法的反思——即用多种手段验证同一结论
当实验结论不可靠时,教师应引导学生寻求不同的途径来验证实验的结果。例如前面提到的那位做柠檬茶中铝离子的溶出量实验的学生,他的方法是截取铝罐一小片称重,再浸泡在柠檬茶中,20多个小时后取出再称重。计算两次质量差,即为溶解的氧化铝的质量.这个方法本来存在很大的漏洞,因为本来铝罐只有内壁接触柠檬茶,而现在两面都接触柠檬茶,而且截口处也有铝的溶解。再说本来内层可能有涂层保护不受酸液腐蚀,现在截口和外层都直接浸泡在柠檬茶酸液中,可能加速了铝的溶解。这时教师应该引导学生用别的方法来测铝的溶解量。比如直接测定柠檬茶的酸性(用pH计),20多小时后再测定酸性的减弱。即通过氢离子浓度的减少量,也可换算出反应的氧化铝的量。或者仍然用质量测定法,但是不要截取铝片,而是先测定空瓶的质量(用电子天平),再装入柠檬茶,20多个小时后倒空再测量质量,两者质量差即为溶解的氧化铝的质量。无论哪种方法都存在误差的可能,但是学生在运用自己所学寻求不同途径验证同一实验结论的同时,发散了他们的思维,培养了他们严谨的科学态度,还训练了他们的实验技能。
3. 在反思中对已有的知识进行拓展
当学生在实验中不能用所学知识解决问题时,应鼓励他们通过多种渠道开拓视野。如查阅书籍,网络搜索,向大学中相关专业的教授请教或者联系某些研究所进行参观学习和访问等。总之在实验后反思己学之局限,丰富自己的见识,让自己已学的知识和实验后获得的知识融会贯通,使自己的学识和实验技能得到更上一层的提升,对学生自主学习能力的提高非常有帮助。
责任编辑潘孟良
一、对实验异常现象的反思和探索孕育着新发现和进步
学生能力的提高是循序渐进的,每一次实验后的反思,对他们来说都是一个不断有新发现和自我进步的过程。我校组织高一学生参加广州市中学生“我与化学”的活动。其中一个学生做了一个探究铝罐柠檬茶中铝的溶出量的实验。实验的结果与他原来的预测相差甚远。因为他的测定结果是铝的溶出量超标60倍,但那个牌子的柠檬茶却是通过食品安全检测的。他苦着脸跑来找我说:“老师,看来我要伪造实验数据了,否则我的实验报告一定拿不到奖!”我告诉他:任何的科学研究都要本着实事求是、严肃认真的态度,决不能为了名利而弄虚作假,因为假的东西经不起推敲和考验,在知识渊博的评委面前,你只能原形毕露。后来我和他一起把实验过程仔细地分析了一遍,发现实验结果的不可靠是由多种因素造成的。比如他所学的化学知识有限,无法清楚柠檬茶中所有的物质的性质;他只学过定性分析,还未学过精确的定量分析方法;中学实验室的设备局限;他没有做平行实验和对比实验等等。
我跟这个学生说:“其实你们参加研究性学习,并不是要求你们非要研究出什么结果来,因为你们毕竟接触化学的时间才一两年。只要你们在探究的过程中掌握了某种学习的途径,在实验中得到了启示,应用自己所学的知识和技能进行分析与研究,给评委们展示你们在实验中不断的发现问题、解决问题的能力,在实验中学习、在学习中实践的过程,那么你们的研究一定可以得到评委的青睐的!”
这个学生听从了我的意见,将实验结果如实填写,在实验报告结尾详尽分析了自己实验过程中可能出现的各种漏洞,说明实验报告中的测定结果不一定为铝溶出量的真实数据。但是他在实验中应用了自己所学的化学知识来解决问题。例如运用了氧化铝和酸性物质之间的反应,在数据处理的时候运用了所学的质量与物质的量等几个物理量之间的有关换算等,还学会了在实验过程中充分利用各种资源和途径寻求自己没学过的新知识(比如网络查找柠檬茶的所有成分等)。他还把自己在实验过程中体会到的酸甜苦辣都写了进去。最后这一篇既有实验报告,又兼有实验体会的文章寄出去,居然获得了广州市第八届《我与化学》实验报告的二等奖。在拿到奖状的那天,他激动得说不出话来。他没想到一个看似失败的实验居然能获奖。在后来的学习中,这个学生每次实验后都积极地动脑动手进行反思。不管失败还是成功的实验,他都在实验过程中不断的发现新知识、新方法、新途径,享受到了学习和进步的乐趣。第二年,他独自完成的实验小论文参加广东省中学生研究性学习优秀成果评选,获省的三等奖。这个学生我从高一教到高三,很明显发现他的独立思考能力和钻研能力比起高一刚开始的时候有了很大的提高。
二、落实反思的三个方面培养学生自主学习的能力
实验后的反思有利于提高学生的能力,树立良好的科学品质,那么如何指导学生进行有效的反思呢?笔者有下面几个不成熟的想法。
1. 对实验结论的反思——即质疑实验结果的可靠性
中学生进行的研究性化学实验一般都是验证性实验,即实验结果可预测。实验结束后,应与预想的结果进行对照,当两者相差甚远时,要敢于质疑实验结果,并找出实验结果不可靠的可能原因。例如有个兴趣小组检验我校直饮水是否含Fe3 (因为很多同学反映直饮水中喝出铁锈味),他们用硫氰化钾溶液检验样品时发现没有变红色,即不含Fe3 。这个结果与实验前的预想恰好相反,铁锈味说明含Fe2O3,但是检验结果却是没有。这时应该引导学生多方面寻找实验结论和预想不同的原因。比如是否硫氰化钾试剂变质,待测样品是否经过酸化;因为Fe2O3 6H =2Fe3 3H2O 再用硫氰化钾溶液检验Fe3 ,是否溶液中离子浓度太小,导致测量时现象不明显;还有取的直饮水的水样标本具有偶然性(因为水管中的铁锈出现的几率带有偶然性)等等。总之,先从怀疑结论开始,有了怀疑才会有思考,有了思考才会有多方面的求证。
2. 对实验方法的反思——即用多种手段验证同一结论
当实验结论不可靠时,教师应引导学生寻求不同的途径来验证实验的结果。例如前面提到的那位做柠檬茶中铝离子的溶出量实验的学生,他的方法是截取铝罐一小片称重,再浸泡在柠檬茶中,20多个小时后取出再称重。计算两次质量差,即为溶解的氧化铝的质量.这个方法本来存在很大的漏洞,因为本来铝罐只有内壁接触柠檬茶,而现在两面都接触柠檬茶,而且截口处也有铝的溶解。再说本来内层可能有涂层保护不受酸液腐蚀,现在截口和外层都直接浸泡在柠檬茶酸液中,可能加速了铝的溶解。这时教师应该引导学生用别的方法来测铝的溶解量。比如直接测定柠檬茶的酸性(用pH计),20多小时后再测定酸性的减弱。即通过氢离子浓度的减少量,也可换算出反应的氧化铝的量。或者仍然用质量测定法,但是不要截取铝片,而是先测定空瓶的质量(用电子天平),再装入柠檬茶,20多个小时后倒空再测量质量,两者质量差即为溶解的氧化铝的质量。无论哪种方法都存在误差的可能,但是学生在运用自己所学寻求不同途径验证同一实验结论的同时,发散了他们的思维,培养了他们严谨的科学态度,还训练了他们的实验技能。
3. 在反思中对已有的知识进行拓展
当学生在实验中不能用所学知识解决问题时,应鼓励他们通过多种渠道开拓视野。如查阅书籍,网络搜索,向大学中相关专业的教授请教或者联系某些研究所进行参观学习和访问等。总之在实验后反思己学之局限,丰富自己的见识,让自己已学的知识和实验后获得的知识融会贯通,使自己的学识和实验技能得到更上一层的提升,对学生自主学习能力的提高非常有帮助。
责任编辑潘孟良