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化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化的科学。学习或研究化学都是以实验观察为基础的,化学中有非常丰富的内容和广泛的途径适用于培养和发展学生的观察能力。例如:物质的颜色、气味、状态、密度、熔点、沸点、溶解性、挥发性,以及动态的化学变化过程所产生的物质能量、质量、颜色变化,沉淀或气体的生成等,都是可以观察的。而且必须通过对物质及其变化过程中的这些现象的感性观察,才能获得关于物质组成、性质及其变化的理性认识,因此,培养学生的观察能力是化学中重要任务之一。
一 实验教学中培养学生观察能力的意义
观察能力属于智力技能范畴,符合智力技能形成的规律,只有通过反复实践练习才能逐步发展,在注重知识传授的化学教学中,实验现象的观察仅作为验证知识的手段,传统的化学教学法常常告诫教师要让学生“明确观察的目的”等,学生的观察活动处于机械被动的地位。这样在一定程度上限制了学生观察能力的发展,要培养学生的观察能力,必须树立学生为主体,教师为主导的教学思想。
二 影响学生观察能力的因素
(一)习惯爱好对学生观察的影响
心理学家认为,学习兴趣是指人们以学习需要为基础的求知识,探究某事物的心理倾向,是个体活动的内在动力,它能使个体对学习活动保持注意,并带有积极的情绪色彩,它可以看作是学习的内在动机,是推动学生探究知识的一种意识倾向性,学习兴趣不是天生的,而是后天逐渐培养起来的,化学学习兴趣是指“学生对化学学习的一种带有情绪色彩的特殊的活动倾向,它是促进学生探究物质及其变化规律的一种重要内在动力,具有较强的动机功能。”
(二)心理因素对学生观察的影响
徐承先为了摸清高中化学实验心理的状态,进行了长达两年的化学实验课内外心理,行为的跟踪调查和记载,认为当今高中生的化学实验心理状态主要有:探索心理,恐惧心理,游戏心理等。既然有那么多影响学生实验观察能力的因素,那么我们在培养学生观察能力方面应该做到哪些以提高学生观察能力,下面我们就来看一下实验教学中培养学生观察能力的方法。
三 实验教学中培养学生观察能力的方法
(一)阐明观察的意义,培养学生主动观察的兴趣
1.调动学习兴趣,使学生自觉观察
学习兴趣是学习的推动力量,有一位伟大的科学家说:“兴趣是最好的老师”,而学习兴趣又分为直接兴趣和间接兴趣两种。化学实验现象很容易引起学生的直接学习兴趣,这是兴趣之源,是学习的有利因素。但是这种盲目感受和消极注视与真正的观察还有很大差距。教师要从观察在化学学习中的重要作用和提高观察能力的意义这两方面,结合观察的具体内容,向学生阐明观察的一,以启发学生自觉的,有目的的观察,从兴趣之源引导出兴趣之流,才能提高观察的效率,使学生的智力技能在良好的非智力品质配合下迅速提高。
2 指导学生协调应用多种感官进行观察
科学实验表明,人对各种感官的刺激都会在大脑中留下痕迹,多种感官的共同活动可以使大脑全面的捕捉事物的性质及变化特征,从而达到对事物全面,准确的认识,很多化学物质的性质及其变化过程都需要多种感官的协调配合,才能达到观察的目的。
观察中善于应用多种感官,不仅能即时地现象有一个全面的认识,还能增强其在记忆中的鲜明,准确程度,使观察者从多方面把握事物的属性,更好的进行分析综合,从而提高观察的质量。因此,教师要根据观察对象的特征,有意识的训练学生协调应用多种感官进行观察。
3 帮助学生掌握观察的基本技能
观察是一种心智技能,不仅用感官,还需勤加思考,让观察过程通过大脑的指挥,渗入积极思维的因素,达到一定的技能水平。化学实验的现象是有规律可循的,例如,任何一个化学实验包括实验装置,试剂,操作和现象等几个部份,装置又包含仪器,仪器的空间位置,连接方式,各部件的作用;现象又包括能用肉眼直接观察到的明显的现象,也有用我们的肉眼直接看不见的现象,有的需要我们借助仪器才能观察到,有的需要加入一些试剂才能有明显的现象,对那些实验现象稍纵即逝的我们要重复操作。
4 培养学生描述观察过程的能力
对于观察的描述过程,应该是将观察到的现象客观准确地纳入大脑作为思维素材的过程。为训练学生观察描述的能力,教师在开始阶段应该注意要求学生一步步地把观察到的现象客观地描述出来。例如,制取氢气。首先应该注意浸在稀酸中的锌片表面冒出小气泡,小气泡离开锌的表面再升到液面上来,以及点燃气体发出爆鸣声等一系列变化过程,才能得出有氢气产生的结论,而不要使学生按期望的印象直接将结论说出来,混淆观察的具体要求乃至详尽的观察提纲。
(二) 抓住验证性实验,培养学生全面观察的能力
在现行的中学教科书中实验很多,但是书中对每个具体的化学实验操作一般都是采用介绍性的叙述,易导致学生先入为主的思维定势,加之某些实验的局限性和某些反应的特殊性,使学生对实验现象的观察常常是模糊的、笼统的、片面的,甚至是错误的。为了彻底改变这种落后的状况,首先我们应该努力引导学生有步骤.有顺序地观察每一个实验中发生的各种变化。如对于高中教材必修一钠与水的反应实验,应该按反应前、中、后的顺序观察:(1)将酚酞试剂加入水中有什么现象?(2)将钠投入水中发生了那些现象,有什么声音没有,钠怎样动?,溶液颜色有何变化?(3)反应完后又有什么变化?(4)这种气体是什么?(5)怎样验证这种气体?通过这种有序的观察,学生不仅避免了对观察的遗漏,而且获得了完整有关反应的感性认识,从中找出了物质之间内在的联系和本质特征,从而更好地理解和掌握反应原理。
其次,我们还要引导学生注重观察细节变化和隐蔽性背景。比如做镁在二氧化碳中的燃烧实验,学生很容易刚镁反应前的颜色和状态,也容易观察到反应中镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光及大量的白烟,但是很少有学生观察到燃烧后附着在集气瓶上的黑色碳粒,因此,在实验前我们要提醒学生仔细观察反应过程中产生的浓烟及其特征。并启发学生在课后去验证黑色的物质是否是碳粒。显然,如果我们忽视了这一特殊细节,那么根本就谈不上观察的全面性,也谈不上进一步的分析和综合,更谈不上思维的广阔性。 (三) 注重独立性实验,引导学生有目的地观察
独立性实验是指学生在老师的指导下,经过周密计划,建立明确目标,设计出合理的实验方案后,独立进行的实验,这类实验的特征就是目的性明确,教材中的实验习题和课外设计性实验都是属于此类。定期组织和开展独立性实验,是我们培养观察目的的行之有效的途径。总之,对这类实验,实验前,我们应该启发学生根据实验习题中的目的和要求以及反应原理,预测实验中可能出现的实验现象(如溶液是否出现沉淀,颜色怎么变化,是否有气体生成,加入固体物质是否会溶解,反应剧烈程度及是否有热量变化等)。在实验时,引导学生对可能出现的现象进行重点观察和记录。通过这些针对性的训练,学生观察的目的性意识得到了强化。
(四)加强探索性实验,提高学生观察的敏锐性
化学新课标中的探索实验,是学生积极主动获得化学知识,认识和解决化学问题的重要实践活动,它涉及到提出问题,猜想与假设,制定计划,进行实验,收集证据,解释与结论,反思与评价,表达与交流等,特点是根据实验目的,利用已知的,外加的因素去设计实验,进行探索实验,研究实验对象,看它会发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果。
1.对性质变化的敏锐性
1807年英国大化学家戴维在研究苛性钾的实验性质时,发现它不像纯元素而像复杂物质,于是开始了艰辛的分解苛性钾的实验,在第三阶段电解熔融态该物质时,终于发现了在阴极处出现梢纵即逝的紫色火焰。接着,从这微弱细节出发,经过两个月的思考和实践探索,最后获得了银白色的钾,在讲述中,我们应该启发学生体验化学家那种敏捷的观察力及其在伟大发现中所起的重要作用,从而增强学生观察的敏锐意识,我们还应该引导学生在探索性实验观察过程中要善于捕捉变化多样,稍纵即逝的化学现象并及时对其分析,归纳和综合,所得出规律和结论。如在过量氯水与碘化钾反应中,随氯水的增加,溶液颜色,无色—黄色—棕色—深棕红色—黑色-无色。针对这种情况,我们应该要求学生重复实验,重复观察,引导学生全神贯注,抓住观察时机,逐步观察整个变化历程,以训练学生敏锐的感知力,提高学生创造思维。
2 .对数量变化的敏锐性
我们要诱导学生在观察过程中,要善于发现一般人不易发现或容易忽视的细节和特征,尤其是数和量的变化,如镁条在空气中燃烧产物的实验。
学生能观察到镁激烈燃烧发出耀眼白光,有白色固体形成,反应放出大量的热,且有大量的白烟等现象,但对白色生存物与镁的质量发生了哪些变化,却没有注意,我们启发学生从数量关系上去探究,经过长期的类似训练,学生便能深深体会到观察本身包含着敏锐的洞察力和永无止境的探索精神,体会到未来从事科学研究和创造性活动都离不开敏锐的观察,体会到探索性实验中充满了创造发明的乐趣.
观察是一切真知灼见的来源,具有良好的观察能力,通过清晰的感知化学现象,才能更好地理解和牢固地掌握化学知识。教师要在观察中提醒学生注意以下几点。
四 指导学生观察应注意的问题
(一)全面观察
具有代表性、典型的实验探究活动,往往需要学生全面而系统地观察。首先应观察整个装置的轮廓 ,是由几个部分组成,观察这些部分由什么仪器组成,怎样连接;然后按试剂添加的顺序、数量和操作步骤进行观察,这三个内容往往是实验成败的关键;最后按“反应前,反应中,反应后”的顺序,观察实验现象,以便他们能较全面地了解物质的性质和物质的变化过程。例如,对蜡烛及其燃烧的探究实验活动中,有的学生只注意火焰,忽视了燃烧前后石蜡状态的变化;有的学生则将注意力集中在澄清石灰水变浑浊,而忽视了烧杯内壁有小水珠。若教师在探究活动前给学生进行明确的指导,列出观察提纲,就可避免观察的片面性:①观察蜡烛的颜色、状态、形状和硬度,并嗅气味;石蜡是否溶于水,石蜡与水的密度比较,谁大?②点燃蜡烛时,火焰分几层?各层颜色或明暗程度有什么不同?哪层温度最高?燃烧时是否生成水和二氧化碳?又是如何检验的?③石蜡燃烧前后状态是否一致?④熄灭时是否有白烟?白烟能否被点燃?
(二)重点观察
有的实验现象不很明显,有的实验现象稍显即逝或多种现象并存,教师应让学生由局部到整体,给学生有重复观察的机会,也可以根据实验目的的特定要求,重点观察实验中的某一方面或几个方面,要求学生集中注意力,准确捕捉瞬间变化。如在探究镁条燃烧前后固体质量的变化时,当镁条剧烈燃烧时好多学生把注意力停留在耀眼的白光上,则产生白烟就会被忽视,探究活动的目的就很难达到。所以,教师在实验前要启发学生观察的内容,教给他们观察的方法,以逐步提高学生的观察能力。
(三)对比观察
一般教师在开始进行探究实验教学时,就要教会学生实验观察的一般方法,从变化前、变化时、变化后三个不同阶段进行对比。化学教学中也常用对比实验,如人体吸入的空气和呼出的气体对比探究实验,实验过程中,教师应指导学生观察两个实验中澄清石灰水变浑浊的程度以及燃烧的木条是否熄灭?从而比较人体呼出的气体和空气这两种气体中二氧化碳和氧气含量的多少?从中使学生找出两者的差异。
总之,在社会,科学技术迅猛发展的今天,善于观察现象,捕捉信息,敏锐的感受外界的各种新生事物是一切成功的首要条件。探索和采用各种形式的实验教学,在引导学生全面且有针对性的观察的基础上,有意识地引导学生洞察事物变化的蛛丝马迹,发现隐蔽在其背后的本质特性,让学生真正拥有一双慧眼,这不仅培养了学生的观察能力,而且促进了学生的创新能力和实践能力的提高。
一 实验教学中培养学生观察能力的意义
观察能力属于智力技能范畴,符合智力技能形成的规律,只有通过反复实践练习才能逐步发展,在注重知识传授的化学教学中,实验现象的观察仅作为验证知识的手段,传统的化学教学法常常告诫教师要让学生“明确观察的目的”等,学生的观察活动处于机械被动的地位。这样在一定程度上限制了学生观察能力的发展,要培养学生的观察能力,必须树立学生为主体,教师为主导的教学思想。
二 影响学生观察能力的因素
(一)习惯爱好对学生观察的影响
心理学家认为,学习兴趣是指人们以学习需要为基础的求知识,探究某事物的心理倾向,是个体活动的内在动力,它能使个体对学习活动保持注意,并带有积极的情绪色彩,它可以看作是学习的内在动机,是推动学生探究知识的一种意识倾向性,学习兴趣不是天生的,而是后天逐渐培养起来的,化学学习兴趣是指“学生对化学学习的一种带有情绪色彩的特殊的活动倾向,它是促进学生探究物质及其变化规律的一种重要内在动力,具有较强的动机功能。”
(二)心理因素对学生观察的影响
徐承先为了摸清高中化学实验心理的状态,进行了长达两年的化学实验课内外心理,行为的跟踪调查和记载,认为当今高中生的化学实验心理状态主要有:探索心理,恐惧心理,游戏心理等。既然有那么多影响学生实验观察能力的因素,那么我们在培养学生观察能力方面应该做到哪些以提高学生观察能力,下面我们就来看一下实验教学中培养学生观察能力的方法。
三 实验教学中培养学生观察能力的方法
(一)阐明观察的意义,培养学生主动观察的兴趣
1.调动学习兴趣,使学生自觉观察
学习兴趣是学习的推动力量,有一位伟大的科学家说:“兴趣是最好的老师”,而学习兴趣又分为直接兴趣和间接兴趣两种。化学实验现象很容易引起学生的直接学习兴趣,这是兴趣之源,是学习的有利因素。但是这种盲目感受和消极注视与真正的观察还有很大差距。教师要从观察在化学学习中的重要作用和提高观察能力的意义这两方面,结合观察的具体内容,向学生阐明观察的一,以启发学生自觉的,有目的的观察,从兴趣之源引导出兴趣之流,才能提高观察的效率,使学生的智力技能在良好的非智力品质配合下迅速提高。
2 指导学生协调应用多种感官进行观察
科学实验表明,人对各种感官的刺激都会在大脑中留下痕迹,多种感官的共同活动可以使大脑全面的捕捉事物的性质及变化特征,从而达到对事物全面,准确的认识,很多化学物质的性质及其变化过程都需要多种感官的协调配合,才能达到观察的目的。
观察中善于应用多种感官,不仅能即时地现象有一个全面的认识,还能增强其在记忆中的鲜明,准确程度,使观察者从多方面把握事物的属性,更好的进行分析综合,从而提高观察的质量。因此,教师要根据观察对象的特征,有意识的训练学生协调应用多种感官进行观察。
3 帮助学生掌握观察的基本技能
观察是一种心智技能,不仅用感官,还需勤加思考,让观察过程通过大脑的指挥,渗入积极思维的因素,达到一定的技能水平。化学实验的现象是有规律可循的,例如,任何一个化学实验包括实验装置,试剂,操作和现象等几个部份,装置又包含仪器,仪器的空间位置,连接方式,各部件的作用;现象又包括能用肉眼直接观察到的明显的现象,也有用我们的肉眼直接看不见的现象,有的需要我们借助仪器才能观察到,有的需要加入一些试剂才能有明显的现象,对那些实验现象稍纵即逝的我们要重复操作。
4 培养学生描述观察过程的能力
对于观察的描述过程,应该是将观察到的现象客观准确地纳入大脑作为思维素材的过程。为训练学生观察描述的能力,教师在开始阶段应该注意要求学生一步步地把观察到的现象客观地描述出来。例如,制取氢气。首先应该注意浸在稀酸中的锌片表面冒出小气泡,小气泡离开锌的表面再升到液面上来,以及点燃气体发出爆鸣声等一系列变化过程,才能得出有氢气产生的结论,而不要使学生按期望的印象直接将结论说出来,混淆观察的具体要求乃至详尽的观察提纲。
(二) 抓住验证性实验,培养学生全面观察的能力
在现行的中学教科书中实验很多,但是书中对每个具体的化学实验操作一般都是采用介绍性的叙述,易导致学生先入为主的思维定势,加之某些实验的局限性和某些反应的特殊性,使学生对实验现象的观察常常是模糊的、笼统的、片面的,甚至是错误的。为了彻底改变这种落后的状况,首先我们应该努力引导学生有步骤.有顺序地观察每一个实验中发生的各种变化。如对于高中教材必修一钠与水的反应实验,应该按反应前、中、后的顺序观察:(1)将酚酞试剂加入水中有什么现象?(2)将钠投入水中发生了那些现象,有什么声音没有,钠怎样动?,溶液颜色有何变化?(3)反应完后又有什么变化?(4)这种气体是什么?(5)怎样验证这种气体?通过这种有序的观察,学生不仅避免了对观察的遗漏,而且获得了完整有关反应的感性认识,从中找出了物质之间内在的联系和本质特征,从而更好地理解和掌握反应原理。
其次,我们还要引导学生注重观察细节变化和隐蔽性背景。比如做镁在二氧化碳中的燃烧实验,学生很容易刚镁反应前的颜色和状态,也容易观察到反应中镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光及大量的白烟,但是很少有学生观察到燃烧后附着在集气瓶上的黑色碳粒,因此,在实验前我们要提醒学生仔细观察反应过程中产生的浓烟及其特征。并启发学生在课后去验证黑色的物质是否是碳粒。显然,如果我们忽视了这一特殊细节,那么根本就谈不上观察的全面性,也谈不上进一步的分析和综合,更谈不上思维的广阔性。 (三) 注重独立性实验,引导学生有目的地观察
独立性实验是指学生在老师的指导下,经过周密计划,建立明确目标,设计出合理的实验方案后,独立进行的实验,这类实验的特征就是目的性明确,教材中的实验习题和课外设计性实验都是属于此类。定期组织和开展独立性实验,是我们培养观察目的的行之有效的途径。总之,对这类实验,实验前,我们应该启发学生根据实验习题中的目的和要求以及反应原理,预测实验中可能出现的实验现象(如溶液是否出现沉淀,颜色怎么变化,是否有气体生成,加入固体物质是否会溶解,反应剧烈程度及是否有热量变化等)。在实验时,引导学生对可能出现的现象进行重点观察和记录。通过这些针对性的训练,学生观察的目的性意识得到了强化。
(四)加强探索性实验,提高学生观察的敏锐性
化学新课标中的探索实验,是学生积极主动获得化学知识,认识和解决化学问题的重要实践活动,它涉及到提出问题,猜想与假设,制定计划,进行实验,收集证据,解释与结论,反思与评价,表达与交流等,特点是根据实验目的,利用已知的,外加的因素去设计实验,进行探索实验,研究实验对象,看它会发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果。
1.对性质变化的敏锐性
1807年英国大化学家戴维在研究苛性钾的实验性质时,发现它不像纯元素而像复杂物质,于是开始了艰辛的分解苛性钾的实验,在第三阶段电解熔融态该物质时,终于发现了在阴极处出现梢纵即逝的紫色火焰。接着,从这微弱细节出发,经过两个月的思考和实践探索,最后获得了银白色的钾,在讲述中,我们应该启发学生体验化学家那种敏捷的观察力及其在伟大发现中所起的重要作用,从而增强学生观察的敏锐意识,我们还应该引导学生在探索性实验观察过程中要善于捕捉变化多样,稍纵即逝的化学现象并及时对其分析,归纳和综合,所得出规律和结论。如在过量氯水与碘化钾反应中,随氯水的增加,溶液颜色,无色—黄色—棕色—深棕红色—黑色-无色。针对这种情况,我们应该要求学生重复实验,重复观察,引导学生全神贯注,抓住观察时机,逐步观察整个变化历程,以训练学生敏锐的感知力,提高学生创造思维。
2 .对数量变化的敏锐性
我们要诱导学生在观察过程中,要善于发现一般人不易发现或容易忽视的细节和特征,尤其是数和量的变化,如镁条在空气中燃烧产物的实验。
学生能观察到镁激烈燃烧发出耀眼白光,有白色固体形成,反应放出大量的热,且有大量的白烟等现象,但对白色生存物与镁的质量发生了哪些变化,却没有注意,我们启发学生从数量关系上去探究,经过长期的类似训练,学生便能深深体会到观察本身包含着敏锐的洞察力和永无止境的探索精神,体会到未来从事科学研究和创造性活动都离不开敏锐的观察,体会到探索性实验中充满了创造发明的乐趣.
观察是一切真知灼见的来源,具有良好的观察能力,通过清晰的感知化学现象,才能更好地理解和牢固地掌握化学知识。教师要在观察中提醒学生注意以下几点。
四 指导学生观察应注意的问题
(一)全面观察
具有代表性、典型的实验探究活动,往往需要学生全面而系统地观察。首先应观察整个装置的轮廓 ,是由几个部分组成,观察这些部分由什么仪器组成,怎样连接;然后按试剂添加的顺序、数量和操作步骤进行观察,这三个内容往往是实验成败的关键;最后按“反应前,反应中,反应后”的顺序,观察实验现象,以便他们能较全面地了解物质的性质和物质的变化过程。例如,对蜡烛及其燃烧的探究实验活动中,有的学生只注意火焰,忽视了燃烧前后石蜡状态的变化;有的学生则将注意力集中在澄清石灰水变浑浊,而忽视了烧杯内壁有小水珠。若教师在探究活动前给学生进行明确的指导,列出观察提纲,就可避免观察的片面性:①观察蜡烛的颜色、状态、形状和硬度,并嗅气味;石蜡是否溶于水,石蜡与水的密度比较,谁大?②点燃蜡烛时,火焰分几层?各层颜色或明暗程度有什么不同?哪层温度最高?燃烧时是否生成水和二氧化碳?又是如何检验的?③石蜡燃烧前后状态是否一致?④熄灭时是否有白烟?白烟能否被点燃?
(二)重点观察
有的实验现象不很明显,有的实验现象稍显即逝或多种现象并存,教师应让学生由局部到整体,给学生有重复观察的机会,也可以根据实验目的的特定要求,重点观察实验中的某一方面或几个方面,要求学生集中注意力,准确捕捉瞬间变化。如在探究镁条燃烧前后固体质量的变化时,当镁条剧烈燃烧时好多学生把注意力停留在耀眼的白光上,则产生白烟就会被忽视,探究活动的目的就很难达到。所以,教师在实验前要启发学生观察的内容,教给他们观察的方法,以逐步提高学生的观察能力。
(三)对比观察
一般教师在开始进行探究实验教学时,就要教会学生实验观察的一般方法,从变化前、变化时、变化后三个不同阶段进行对比。化学教学中也常用对比实验,如人体吸入的空气和呼出的气体对比探究实验,实验过程中,教师应指导学生观察两个实验中澄清石灰水变浑浊的程度以及燃烧的木条是否熄灭?从而比较人体呼出的气体和空气这两种气体中二氧化碳和氧气含量的多少?从中使学生找出两者的差异。
总之,在社会,科学技术迅猛发展的今天,善于观察现象,捕捉信息,敏锐的感受外界的各种新生事物是一切成功的首要条件。探索和采用各种形式的实验教学,在引导学生全面且有针对性的观察的基础上,有意识地引导学生洞察事物变化的蛛丝马迹,发现隐蔽在其背后的本质特性,让学生真正拥有一双慧眼,这不仅培养了学生的观察能力,而且促进了学生的创新能力和实践能力的提高。