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在初中科学实验课上,教师往往非常注重对学生实验操作能力的培养,忽视对学生实验设计能力、误差分析能力的关注,使实验课不能完全发挥其应有的功效。本文就此问题尝试在实验课中让学生设计实验方案、实验步骤、探讨实验注意事项,培养学生的实验操作技能,发展学生的思维。
【案例】
在测定硫酸铜晶体中水的含量的实验课上,教师分别出示硫酸铜和硫酸铜晶体,告诉学生硫酸铜是白色的,而硫酸铜晶体是蓝色的,它们分别属于两种不同的化合物,教师写出硫酸铜的化学式为CuSO4,硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,教师接着演示了白色的硫酸铜粉末遇水变蓝色的实验。告诉学生两者间在一定的条件下可以相互转化,白色的硫酸铜遇水会转化成蓝色的硫酸铜晶体,同时硫酸铜晶体在受热的情况下会分解成白色的硫酸铜粉末和水。
师:这节课我们就是要确定硫酸铜晶体中水的含量。同学们有哪些办法?
生:根据硫酸铜晶体的化学式,通过计算就能算出硫酸铜晶体中结晶水的含量。
师:说得很好,下面同学们就算一算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数究竟为多少?
学生们根据有关物质组成中元素质量分数的计算方法开始计算。结晶水的质量分数为:5H2O/CuSO4·5H2O=36%。
师:刚才我们是利用硫酸铜晶体的化学式,从理论上算出了结晶水的含量,你们还有什么办法测出硫酸铜晶体中结晶水的含量?
生1:对硫酸铜晶体进行加热,使其中的水分蒸发出来。
师:能说说具体的实验操作过程吗?
生2:要先取一定量的硫酸铜晶体,对它加热,少了的质量就是硫酸铜晶体中水的质量,然后就可以算出其中水的含量。
师:为完成这个实验,我们需要哪些仪器?
生:需要天平、酒精灯、三脚架、火柴。
教师提示学生还需要盛放硫酸铜晶体的容器——坩埚。
组织学生利用给定的实验器材设计实验方案并写在纸上。
待学生基本完成后,出示学生的设计方案,组织学生针对出示的实验方案交流讨论。
以下是一位学生的实验方案:
1. 先用天平称出一定量的硫酸铜晶体,质量为M1;
2. 再放在坩埚里,用石棉网、铁三脚架、酒精灯等仪器进行加热;
3. 再测出加热后的质量为M2;
4. 所以水的质量就等于M1-M2;
5. 水的质量分数就等于(M1-M2)/M1×100%。
师:对硫酸铜晶体的称取,有不同意见吗?
学生没有不同意见。
师:晶体称量后倒入坩埚,加热后又将硫酸铜倒出称量,这样反复倒置会对测量结果带来什么影响?(引导学生思考)
生:倒来倒去过程中,容易使固体质量减少,会带来较大误差。
师:那我们该如何称取更好?
生:将硫酸铜晶体和坩埚放在一起称量。
师:称取多少为好?
学生不知该如何回答。
师:是不是取得越多越好?
生:不是,因为太多会使加热时间很长。
教师告诉学生本实验硫酸铜晶体取2克为宜。
师:为加快晶体的分解速度,我们如何做会更好?
生:把硫酸铜晶体磨细。
教师出示研钵,告诉学生可以用研钵将硫酸铜晶体碾细。
师:应该在称量前碾好,还是在称量后碾好?
生1:我认为称前碾或称后碾都没关系,只要能将它们碾细就可以。
生2:我认为称前碾会更好一些。
师:说说你的理由。
生2:称后碾,会使一些硫酸铜晶体留在研钵中,使测量结果不准确。
师:说得很好,实验误差也是我们在实验中要关注的问题。
继续讨论。
师:同学们完成对晶体加热分解后,能否马上把坩埚放在天平上称量呢?
生:不能,因为刚加热过的坩埚温度太高,容易损坏天平,要等坩埚冷下来后再称量。
师:直接放在空气中冷却,好吗?(示意学生回想近阶段的天气状况,比较潮湿。)
生:不太好。
师:为什么不好?
生:空气中的水汽会跑到硫酸铜中。
师:那该如何是好?
生:可以把它放在一个没有水汽的环境中冷却。
师:说得很好,老师已经在实验室中准备了干燥器,同学们到时把坩埚放到干燥器里冷却就可以了。
在和学生共同设计出实验的方案和对实验作了必要的交代和细致的分析后,组织学生修改自己的实验步骤,然后开始实验……
【反思】
在这个实验教学中,教师不是简单地让学生按照课本的实验步骤去测出硫酸铜晶体中结晶水的含量,而是先让学生去设计实验方案,在学生明确了实验的原理后,再让学生根据桌上所给的实验仪器设计实验步骤。教师适时地对学生设计的实验步骤在操作中可能会带来的一些问题进行点拨,引发学生去思考,应该如何减少这些实验误差,使测量值更准确些。师生讨论后,学生对自己设计的实验步骤进行修改完善,使学生对于实验中可能出现的误差问题有了较为深刻的认识。
通过设计实验方案、设计实验步骤,以及对减少实验误差的分析,学生对于测定硫酸铜晶体中结晶水的含量这个实验有了深刻的理解。在后面的学生实验过程中,并不是老师要学生怎么做,而是学生觉得我应该怎么去做。学生不只是简单地完成实验的操作,而更多地是思考要如何去做,在做的过程中如何使实验更准确。在实验的过程中,不单是培养学生的操作技能,而且也发展了学生的思维能力。
(乐清市虹桥二中)
【案例】
在测定硫酸铜晶体中水的含量的实验课上,教师分别出示硫酸铜和硫酸铜晶体,告诉学生硫酸铜是白色的,而硫酸铜晶体是蓝色的,它们分别属于两种不同的化合物,教师写出硫酸铜的化学式为CuSO4,硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,教师接着演示了白色的硫酸铜粉末遇水变蓝色的实验。告诉学生两者间在一定的条件下可以相互转化,白色的硫酸铜遇水会转化成蓝色的硫酸铜晶体,同时硫酸铜晶体在受热的情况下会分解成白色的硫酸铜粉末和水。
师:这节课我们就是要确定硫酸铜晶体中水的含量。同学们有哪些办法?
生:根据硫酸铜晶体的化学式,通过计算就能算出硫酸铜晶体中结晶水的含量。
师:说得很好,下面同学们就算一算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数究竟为多少?
学生们根据有关物质组成中元素质量分数的计算方法开始计算。结晶水的质量分数为:5H2O/CuSO4·5H2O=36%。
师:刚才我们是利用硫酸铜晶体的化学式,从理论上算出了结晶水的含量,你们还有什么办法测出硫酸铜晶体中结晶水的含量?
生1:对硫酸铜晶体进行加热,使其中的水分蒸发出来。
师:能说说具体的实验操作过程吗?
生2:要先取一定量的硫酸铜晶体,对它加热,少了的质量就是硫酸铜晶体中水的质量,然后就可以算出其中水的含量。
师:为完成这个实验,我们需要哪些仪器?
生:需要天平、酒精灯、三脚架、火柴。
教师提示学生还需要盛放硫酸铜晶体的容器——坩埚。
组织学生利用给定的实验器材设计实验方案并写在纸上。
待学生基本完成后,出示学生的设计方案,组织学生针对出示的实验方案交流讨论。
以下是一位学生的实验方案:
1. 先用天平称出一定量的硫酸铜晶体,质量为M1;
2. 再放在坩埚里,用石棉网、铁三脚架、酒精灯等仪器进行加热;
3. 再测出加热后的质量为M2;
4. 所以水的质量就等于M1-M2;
5. 水的质量分数就等于(M1-M2)/M1×100%。
师:对硫酸铜晶体的称取,有不同意见吗?
学生没有不同意见。
师:晶体称量后倒入坩埚,加热后又将硫酸铜倒出称量,这样反复倒置会对测量结果带来什么影响?(引导学生思考)
生:倒来倒去过程中,容易使固体质量减少,会带来较大误差。
师:那我们该如何称取更好?
生:将硫酸铜晶体和坩埚放在一起称量。
师:称取多少为好?
学生不知该如何回答。
师:是不是取得越多越好?
生:不是,因为太多会使加热时间很长。
教师告诉学生本实验硫酸铜晶体取2克为宜。
师:为加快晶体的分解速度,我们如何做会更好?
生:把硫酸铜晶体磨细。
教师出示研钵,告诉学生可以用研钵将硫酸铜晶体碾细。
师:应该在称量前碾好,还是在称量后碾好?
生1:我认为称前碾或称后碾都没关系,只要能将它们碾细就可以。
生2:我认为称前碾会更好一些。
师:说说你的理由。
生2:称后碾,会使一些硫酸铜晶体留在研钵中,使测量结果不准确。
师:说得很好,实验误差也是我们在实验中要关注的问题。
继续讨论。
师:同学们完成对晶体加热分解后,能否马上把坩埚放在天平上称量呢?
生:不能,因为刚加热过的坩埚温度太高,容易损坏天平,要等坩埚冷下来后再称量。
师:直接放在空气中冷却,好吗?(示意学生回想近阶段的天气状况,比较潮湿。)
生:不太好。
师:为什么不好?
生:空气中的水汽会跑到硫酸铜中。
师:那该如何是好?
生:可以把它放在一个没有水汽的环境中冷却。
师:说得很好,老师已经在实验室中准备了干燥器,同学们到时把坩埚放到干燥器里冷却就可以了。
在和学生共同设计出实验的方案和对实验作了必要的交代和细致的分析后,组织学生修改自己的实验步骤,然后开始实验……
【反思】
在这个实验教学中,教师不是简单地让学生按照课本的实验步骤去测出硫酸铜晶体中结晶水的含量,而是先让学生去设计实验方案,在学生明确了实验的原理后,再让学生根据桌上所给的实验仪器设计实验步骤。教师适时地对学生设计的实验步骤在操作中可能会带来的一些问题进行点拨,引发学生去思考,应该如何减少这些实验误差,使测量值更准确些。师生讨论后,学生对自己设计的实验步骤进行修改完善,使学生对于实验中可能出现的误差问题有了较为深刻的认识。
通过设计实验方案、设计实验步骤,以及对减少实验误差的分析,学生对于测定硫酸铜晶体中结晶水的含量这个实验有了深刻的理解。在后面的学生实验过程中,并不是老师要学生怎么做,而是学生觉得我应该怎么去做。学生不只是简单地完成实验的操作,而更多地是思考要如何去做,在做的过程中如何使实验更准确。在实验的过程中,不单是培养学生的操作技能,而且也发展了学生的思维能力。
(乐清市虹桥二中)