化学实验教学:培养学生创新精神和实践能力的重要途径_化学实验论文

化学实验教学:培养学生创新精神和实践能力的重要途径_化学实验论文

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一、问题的指出

长期以来,课程实施过程基本上以教师、课堂、书本为中心。在这种教学模式下,化学实验往往被异化为一种形式,失去了它的探究功能,沦为知识灌输的附庸或点缀,由此而产生了“黑板实验”和“叙述实验”的化学实验教学中的现象。对此,吴俊明先生说得具体而深刻:“实际上‘黑板实验’和‘叙述实验’并不是实验,它们之所以能在教学中起一点作用,其原因是在利用了学生的想像,学生的化学实验经验越丰富,这种对化学实验的想像能力也就越强。从理论上来说‘黑板实验’和‘叙述实验’的结果不是由学生亲自操作和观察得到的,具有间接经验的性质,这些结果的获得必须以有关的直接经验为基础。企图用间接经验来代替甚至取消直接经验的做法是错误的,如果学生有关化学实验的直接经验一点也没有,他们对化学实验的想像就难免走样、变形,更谈不上在实验过程中对学生诸多能力的培养。”[1]

二、目的和意义

“新世纪基础教育课程改革的总体目标之一是培养学生具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环保意识,具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法,这些都是实施素质教育的核心内容。要实现这一目标的理念和策略就是倡导建构学习。改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”[2]加强化学实验教学是培养上述能力的一条重要途径。

2001年国家统编的高中化学新教材在化学实验内容上作了质的提升和量的扩张,为实验教学准备了重要的先决条件。

新旧教材实验内容对照

册次 内容 演示实验 学生实验 实验习题 选做实验 家庭小实验 合计

第新 407 6 5 6

64

一旧 428 7 1 0

58

第新 66137 6 9

101

二旧 375 9 2 0

53

从上表数据不难看出,新教材的编写在实验的内容上作了较大幅度的调整:增加了与基本概念、原理和元素化合物知识相配合的有关实验;增加了选做实验和家庭小实验,而且新教材在设计上注重科学性、直观性、实用性和安全性。

三、实施

针对实验教学的现状和新课程实施方案对实验教学提出的新要求,我们必须特别注意恢复实验的探究本性,发挥实验在探究问题、获取知识、培养智力品质和非智力品质方面的作用;我们必须提倡通过实验发现问题、开展探究活动和解决问题,检验知识、发展知识。要妥善地规划实验教学内容,使实验教学跟探究学习融合起来,不仅让学生获得知识、学到技能,而且让学生受到科学方法、科学思维的训练,发展他们的学习兴趣和科学素养。

为实现上述实验教学目标,首先,必须更新观念,重视发挥实验的教学功能;其次,应采取相应的对策具体实施实验教学。

(一)精心设计实验内容,在实验过程中培养学生对实验现象的认知、判断、处理能力和对结论的评价、概括能力 如在“卤素单质物理性质”的教学中,课前先准备若干支盛有液溴(水封)并用胶塞密封的试管,上课时发给每组学生(两人一组)。通过学生的观察、分析以及学生之间的相互讨论,概括出溴单质(液溴、溴水、溴蒸气)的主要物理性质。这其中实验所发挥的作用是显而易见的。

(二)改部分演示实验和学生实验为边讲边实验,从而强化对实验技能的训练,有利于学生手脑并用和受到技术教育 如在“卤族元素”的教学中,可以结合学生实验五,采用边讲边实验的教学模式,让每个学生动手做实验,这样既可以体现学生的主体性,同时又提高了教学效率。

(三)积极探索将验证性实验改进为探究性实验,发挥学生的积极性和主动性,激发学生的求知欲,进而引导他们对已有的科研成果和化学知识进行“再发现”

1.化学反应现象和本质的研究性实验。例如,相同浓度的氯化铁溶液与硫化钠溶液反应,可能产生什么现象?生成哪些物质?可以设计用新制的溶液和久置的溶液做对照实验;可以改变两种溶液的相对用量进行对比;可以改变两种溶液的滴加顺序进行对比。

2.物质鉴别的最佳方案设计的研究性实验。现有:(1)两包白色的固体粉末分别是Na[,2]CO[,3]和NaHCO[,3];(2)三瓶无色液体分别为乙醇、苯、四氯化碳,请设计若干种鉴别这两组物质的方案,并选定其最佳的鉴别方案。

3.化学反应产物的研究性实验。盐酸与碳酸钠反应可生成哪些物质?可以作为研究课题让学生通过实验进行研究;可以改变两种稀溶液的滴加顺序,从而使学生获得物质间的反应,由于反应物的用量的不同而生成的产物也不同。

4.化学反应速率的研究性实验。碳酸钙与盐酸反应制取二氧化碳的实验,由于盐酸的浓度、碳酸钙固体颗粒的大小不同,反应速率也不同。据此,可以引导学生设计一组研究方案,探究获得最大反应速率的最佳条件。

通过研究性实验,有效地促进了学生对化学知识的理解和掌握,切实培养了学生的实验操作技能和实验设计能力。

(四)抓住“反常”实验现象,努力培养学生的创造性思维 在化学实验中,无论事前准备工作做得如何充分,都难免会出现一些“反常”的实验现象。这些现象的出现正好制造了认知冲突和失衡,为师生提供了极好的挑战机遇,努力创设条件,探索未知,合理提出假设;然后,通过实验验证假设,给以“反常”的实验现象作出科学合理的解释,是培养学生创造性思维、探究未知世界和发展真理的极好材料。例如,学生实验“乙醛的还原性”,由于乙醛和新制Cu(OH)[,2]相对量的不同,产生的沉淀不一定呈砖红色,而可能呈褐色或黑色。由此,可以引发学生之间的讨论,教师作适当的提示:Cu(OH)[,2]在80℃时会分解生成CuO和H[,2]O; 引导学生做对比实验:取三支试管分别制得相同量的Cu(OH)[,2],然后各加极少量、少量、适量的乙醛,加热使之反应,即可得到黑、褐、砖红三种颜色的沉淀。

(五)开发趣味实验,培养学生的创新能力 趣味化学实验往往是以学生已有的知识为背景,以学习、生活、科技知识为素材而展开的,其现象奇特、方法新颖,深受学生的喜爱。因此,教师不仅应组织学生认真完成教材中已有的趣味实验,而且要认真研究开发一些适合中学生的趣味实验。这样做,既可以激发学生学习化学的兴趣、启发学生的思维和提高实验操作水平,更重要的是有利于培养学生的开拓创新精神。例如:1.水分子的极性实验;2.阿司匹林趣味小实验;3.镁带浮沉实验;4.蛋清印像实验;5.寻找简捷的实验室制氧气的方法;6.设计配制多种隐形墨水。这些实验都具有较好的教学功能。

(六)认真组织实施“家庭小实验”,密切化学与生活的联系 “家庭小实验”是化学整体教学任务的一部分,它是课堂实验的延伸。由于“家庭小实验”贴近生活、趣味性强,深受学生的欢迎,学生完成实验的积极性很高,自然形成一种强烈的求知欲。这种欲望进一步激发学生的学习热情,促使他们积极实践探索。实验成功后,让他们获得了成功的喜悦,有助于开展成功教育。“家庭小实验”是由学生独立完成的。学生要使实验获得成功,就必须将有关知识在头脑中归纳、总结和整理,从中提取实验需要的知识;要求学生独立设计方案、实施方案,使他们的思维能力、创造能力和实验操作能力都得到充分的培养。另外,“家庭小实验”的实施,也可帮助教师改变“说教式”的课堂教学模式,引导学生积极、主动地参与课堂教学,促进课堂教学的民主气氛。

(七)设计科学合理的以实验为中心的开放式教学模式,培养学生的探究意识 化学是一门实验性很强的自然科学,其化学原理和化学规律都是在实验的基础上通过分析、推导、归纳得出的。在教学中,我们可采用以实验为中心的问题教学模式,按以下程序进行操作:1.提出研究课题;2.教师和学生、学生和学生之间相互讨论;3.形成实验方案;4.学生实验操作;5.提出探究的问题;6.教师提示;7.解决问题;8.总结、提高。例如:1.设计实验方案并进行操作,鉴别Na[,2]CO[,3]、KHCO[,3]、NaCl三种晶体粉末;2.如何用实验方法分析铜与浓硫酸反应过程中出现的一些异常现象;3.选择试剂以实现亚铁离子和铁离子之间的相互转化。这种教学模式不仅可以培养学生的实验设计能力,而且还可以让学生逐步学会对实验方案的评价,实现实验方案的优化。

由此可见,化学实验在培养学生的科学态度、训练学生的科学方法,特别是在完善学生的创造性思维素质方面,具有其他教学内容不可替代的作用。因此,加强实验教学是培养学生综合实践能力的最佳途径。实验中所涉及到的实验方案的设计、实验现象的观察、实验数据的处理、实验结果的分析和评价,不仅可以训练学生的实验技能,而且可以通过学生的主体性探索,培养学生收集和处理信息、分析和评价结论的能力。化学实验作为培养学生创新精神和实践能力的重要载体之一,必将逐渐成为广大教师的共识。

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