在实验教学中重视过程教学_化学实验论文

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知识与技能,过程与方法以及情感、态度、价值观三方面的整合,是新课程的价值追求。从教学的角度讲,重结论、轻过程的教学是一种形式上的“走捷径”的教学,它从源头上剥离了知识与智力的内在联系,这实质上是对学生智慧的扼杀和个性的摧残。正因为如此,改革课堂教学必须进行价值本位的转移,强调学生探索新知的经历和获得新知的体验,实现结果与过程并重的转变。

化学是一门以实验为基础的自然科学,实验对于完成化学课程的任务具有不可替代的作用。实验教学的目的不是单纯验证知识,获得结论。主要是让学生在获得知识的过程中依据教师或教材提供的材料和背景,通过实验、观察、质疑、思考、分析、判断、归纳、综合、概括等多样化的过程,自己发现问题、解决问题和得出结论,在亲自体验知识形成和发展的过程中,全面认识事物,学会科学探究,发展科学思维,形成理性认识,创造有效教学和高效教学。

一、化学实验过程教学的构思理念

注重知识的发生和发展过程的教学,是现代教学论的基本主张。在过程教学中强调学生探索新知的经历和获得新知的体验,是现代课程观的发展趋势。有时过程比结论更具有意义,它能唤起探索与创造的欢乐,激发认知兴趣和学习动机;它能展现思路和方法,教会人怎样学习;它能帮助学生建构进取型人格,通过“效能感”完善“自我”。展现知识的产生和发展过程,对于实施素质教育所要求的“智育”具有十分重要的意义。实验教学中注重结论和过程的统一,过程和方法的统一,是实验教学改革的基本理念,因此在化学实验教学中应做到以下几点。

1.要加强知识发生过程的教学。科学是知识、过程和方法的统一体。科学教学过程是科学知识的再生产过程,它应当形成重演科学知识的产生过程,即“根据教育的需要,对实际的科学活动过程进行加工改造,使之成为典型化、简约化的活动过程”。比如对实验原理的形成,实验方案的确定,实验条件的选择,实验过程的优化,实验现象的观察、分析,及实验结论的获取等,都要深入到发现和解决的过程之中,通过相应的直观操作以及具体化的活动方式,训练学生的设计能力、动手能力、实践能力、观察能力、思维能力以及想象能力等。

2.要加强认知发展过程的教学。当代认知心理学家认为,认知策略是关于认知加工过程的策略,要让学生有机会体验自己的认知加工过程,实现“意义建构”。重视学生将学习的知识和经验与原有认知结构建立起实质的联系,这样才能有意识地改进自己的加工过程所采用的策略。重在掌握方法,主动探索知识,发现新知识、新信息,提出新问题。化学实验教学呈现给学生的是大量的直观活动,要让学生通过实验学会抓好知识的“生长点”和“连续点”,实现知识和技能的迁移,促进知识的“同化”与“顺应”,从学会走向会学,从传承走向创新。

3.学习过程从本质上讲,是学习者获得经验的过程,是对意义的获得和运用改造的能动过程。教学过程则是师生双方的动力增益互补的一种动态过程。教师通过过程教学的精心设计和实施,将自身的知识、技能、经验、科学思维方法等作为人的本质力量和主体结构的东西,对学生客体施加影响,这对于诱发、引导、强化、发展学生的学习动机,完善知识结构,发展思维品质,起着积极的启迪、反馈作用。学生在学习和实践过程中,也常常使教师对知识产生多角度的认识,教师可以在调节师生的教学参与中使教法与学法相互适应,相互补充,有效交融,师生认知同步,以求教学相长。

二、化学实验过程教学的实施

(一)展示实验的设计过程,激发学生的创新意识

课堂演示实验是实验教学最主要和基本的形式之一。它是由教师示范操作,引导学生观察思考的实验,它是学生认识化学世界的“窗口”,是学生理解化学概念和具体物质的重要途径。演示实验具有强烈的教学性、设计性、启发性和示范性。教师在课堂教学中,可充分利用其优势,展示实验的设计原理,具体实验方案的构思过程,针对学生实际,配合富于启发性的实验讨论,带领学生研究、讨论,吸收蕴藏在知识发生和发展过程中的智慧因素。例如,在学习铝的化合物有关内容时,安排铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液或其他碱性溶液为原料制取氢氧化铝的实验。在设计这个实验时,教师可引导学生思考和设计多个实验方案,并展示以下实验设计的过程:

在多套方案设计的基础上,进一步引导学生思考方案选择所遵循的原则:根据原子经济性的要求,使铝原子的利用率达到100%,其他反应物的消耗量要降到最低限度,副产物要有一定的利用价值。

通过对实验方案设计的过程展示,学生不仅知道了怎样做,还明白了为什么要这样做,怎样才能做得更好。这对于培养学生主动参与探究,养成独立思考、自主学习的习惯,激发创新意识是十分有益的。

(二)优化实验的操作过程,培养学生的科学探究能力

科学教学的探究性是探究的科学和探究的教学相结合的产物,科学教学过程应当是一种探究过程。中学化学实验教学作为化学科学教学的重要实践活动方式,其教学过程也应当是一种探究过程。教学中的实验正是给学生提供感性知识,使他们经过探究形成理性认识的极好手段。因此,必须加强实验操作过程的探究性。

教师可根据教学内容尽量把验证性实验改为探究性实验,把演示实验改为学生并进实验(边讲边实验);通过挖掘教学内容的学术性,创设探究情境,设计富有启发性、层次性、探索性的实验问题,激励探究动机,明确探究目标,引发探究兴趣。在探究过程中,教师要始终当好引导者,引导学生全员参与,全程参与实验过程。例如钠与水反应的实验。

(1)提出问题:钠与水能否反应?生成物是什么?

(2)实验探索:

①把米粒大的钠块表面煤油擦净后投入盛有水的烧杯中;

②反应完毕在水溶液中滴加酚酞试液。

(3)实验事实及处理:

(6)交流知识,运用成果(略)。

由于增强了实验的探索过程,学生自行得出钠与水反应的结论,由此理解钠的活泼性与原子结构的关系,并研究推断钠的保存方式、存在形式,这样学生对钠的知识有了较为完整的认识和真正的理解。与接受学习相比,探索学习具有更强的专题性、实验性、参与性和开放性,学生在学习过程中获得了知识、技能、情感与态度等方面的发展。

(三)重视实验的观察过程,培养学生的思维性观察能力

观察是一种受思维影响的、系统的、主动的知觉过程,是人们有效地探索世界,认识事物的重要心理因素。达尔文在谈到观察对他取得科学成就所起的作用时说:“我既没有突出的理解力,也没有过人的机智,只是在觉察那些稍纵即逝的事物并对其进行精细的观察的能力上,我可能在众人之上。”可见,观察是获得知识的起点,是记忆、想象、思维的基础,是创造发明的必要条件。实验离不开观察,实验中的观察不是消极的观看,而是一种积极的思维过程。化学实验中的观察是提出化学问题的重要途径,是获得化学事实的基本方法,是验证化学假设和理论的直接手段,是发展思维和想象的基础。

在化学实验教学中,学生通过化学实验的观察,积累丰富的感性材料,然后经过科学抽象,实现认识的飞跃,形成化学概念,掌握化学理论及其他化学知识。观察能力直接影响着学生思维能力的发展,影响着学生的学习质量。在化学实验教学中,学生的思维过程训练内容上更具综合性,形式上更为丰富,对于培养学生的创造性思维具有重要作用,而创造性思维是在观察基础上进行的。只有观察与思维相互渗透,才能有效地促进学生的想象力、创造力。所以化学实验教学中要重视实验现象的观察过程,将目的性观察转变为思维性观察。

1.学会对比观察,培养思维的深刻性和灵活性。

化学实验教学中,观察的目的一般应体现和服从教学目的,为教学目的服务。配合化学知识讲解的演示实验,由于受课堂教学时间和条件的局限,教师往往只注意提醒学生观察实验中某些局部的、片面的、期待的现象,而不重视对实验现象进行全面的、有序的对比观察,这不利于学生抓住问题的关键,对知识缺乏全面深刻的理解和灵活的运用。对比是人们认识事物的重要手段,有对比才有鉴别,用对比的方法最易找出异同点,对比观察有利于迅速抓住事物间的共性和个性,从而掌握事物的特点及其本质属性,培养思维的深刻性和灵活性。例如,在验证元素周期律时可设计如下对比实验:钠、镁、铝与水反应,镁、铝与稀盐酸反应,氯水与硫化钠反应,让学生通过对上述实验的对比观察,找出细微差异,分析和归纳得出同周期元素金属性、非金属性的递变规律。为了比较苯酚、乙酸、乙醇的酸性强弱,可设计使它们分别与钠反应,通过对比观察反应的激烈程度而得出正确结论。物质的鉴别是建立在比较物质组成及其性质的基础上的,抓住了各物质的特性,通过对比实验的观察可很好地实现对物质的鉴别。

2.学会有条理地观察,培养思维的准确性和全面性。

在化学实验观察中,有条理、有系统、有步骤地进行观察,才能获得丰富的、准确的、全面的观察材料,利用这些相对完整的材料,经过分析、抽象、概括,抓住事物的本质,作出正确的判断和结论。有条理的观察表现在观察时既看到事物的部分与细节,又看到事物的全貌与整体,既看到事物的个别特征,又看到这些特征间的相互联系,在此基础上对重点的对象或部位作重点观察。例如,对氯气的实验室制取可引导学生依据两条思路有条理地进行观察,一条思路是对实验装置的观察,可以先整体观察,即气体发生装置→气体收集装置→尾气处理装置;再对主要部位进行观察,即气体发生装置→烧瓶与分液漏斗内的反应物及两者在加热条件下的反应观察;再关注主要细节的观察,即分液漏斗下端要离二氧化锰固体高些(为什么);气体收集瓶内,导气管应插入集气瓶底部些(为什么);然后再回到装置的整体上来观察。另一条思路是对化学反应变化的观察,反应物(盐酸、二氧化锰的颜色、状态)→反应条件(圆底烧瓶下垫石棉网,需加热,使反应物受热均匀、温度不宜过高,以防浓盐酸过多挥发)→反应发生的现象→生成物(生成黄绿色氯气,多余氯气用碱液吸收)。

3.学会被动观察,培养思维的敏税性和独特性。

在化学实验观察中,我们一般重视的是主动观察,即通常根据所提出的假设,有目的地进行观察,用观察到的实验事实,对科学假设进行验证。被动观察是一种自发观察,要求分配一部分注意力,观察那些不在自己愿望之中,却反映事物本质的实验现象。这样可以避免得出片面或错误的结论,还不会错过从中获得重大发现的实验事实的机会。例如,乙醛与新制氢氧化铜的反应中,生成红褐色氧化亚铜是本实验的“期待”现象,但实际上整个反应过程中我们观察到溶液颜色是由蓝色→黄绿色→红褐色的变化,有时甚至最终观察到的是“黑色”。这种被动观察的结果,会驱使学生在教师的指导下,通过实验分析、文献查阅等对实验现象进行究其规律的研究:乙醛在碱性条件下,发生了羟醛缩合,并进一步发生了分子内脱水,生成许多个共轭双键的链状化合物,共轭双键超过一定数目后就显示颜色变化,其规律为:数目由少到多,颜色由浅变深。为使实验获得理想的效果,我们可以采取下列方法进一步改进实验:(1)控制氢氧化铜与乙醛的用量比;(2)控制反应在“弱碱性条件下”;(3)使用新配制的氢氧化铜等。

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