化学实验创新教学模式的理论与实践，本文主要内容关键词为：教学模式论文,化学实验论文,理论论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
未来学家奈斯比特在《大趋势》一书中指出：“处于伟大变革时代，我们最需要创造力和创造精神。”知识经济凸显、信息化飞速发展的21世纪，其核心特征是高创新性，因而培养和造就大批高素质的创新人才，大力实施创新教育就成了世界各国教育改革追求的优先目标。化学是一门以实验为基础的自然科学，在实施创新教育过程中具有其独特优势。但传统的实验教学仍大多采用以课本实验方法为标准、以课堂为中心的时空封闭、思维狭窄的教学模式，这在某种程度上束缚了学生创造力的培养。所以，如何改革化学实验教学内容、方法和手段，建立激发学生创造力的新型教学模式，成为当前亟待探讨的课题。结合学科特点，我们认为化学实验教学应构建适合新基础教育课程改革要求的、以学生探究为主的、灵活开放的教学模式，故我们提出“原型启发，注重引导探究；案例创新，初步体验科学探究过程；实验课题，自主探究”的创新教学模式，现介绍如下。
一、原型启发，引导探究模式
“原型启发，引导探究模式”指在实验教学中直接采用课本上的实验方法，但不机械按照课本给定的程序和步骤实施教学，而是注重充分挖掘实验原型中所蕴含的创造性因素来组织教学。其一般过程如下：
教学示例：氯气的制法与性质的实验
1.分析制取Cl[，2]的反应原理，引导学生思考
（1）选择什么仪器、装置？
（2）如何收集Cl[，2]？
（3）实验过程中应注意什么事项？（从检验装置气密性、浓HCl易挥发、反应过程中反应物可能泛起泡沫堵塞漏斗管、Cl[，2]有毒等方面考虑）
2.实验操作并引导学生观察，从中得出结论
3.Cl[，2]分别通过干燥、湿润的有色布条，发现后者褪色而前者不褪色，引导学生得出Cl[，2]具有漂白性的初步结论后，进一步提出问题
（1）究竟是什么使有色物质褪色？
（2）氯水逐滴加入紫色的石蕊试液将会看到什么现象？
4.引导学生设计实验
对于问题（1）先分析氯气和水反应的成分，再设计实验：分别向有色布条上滴加①稀盐酸；②已经加热过的氯水；③水；④氯水；观察到只有④中有色布条褪色。
对于问题（2）引导学生推测几种可能情况，氯水使紫色石蕊试液①一直呈现红色；②自始至终呈现无色；③先变红后褪色；然后进行实验操作，观察到情况③。
5.科学抽象，得出结论
（1）氯水中含有的分子有HCl、H[，2]O、Cl[，2]、HClO，①③说明HCl、H[，2]O均不能使有色物质褪色，②④确定具有漂白作用的是HClO。
（2）滴入氯水时，开始HClO的浓度很小，表现出酸性，使石蕊试液呈现红色，随着氯水的继续加入，HClO的浓度逐渐变大，使红色褪去。
6.交流、评价、应用
（1）课本上的实验方法有无不足处？如何进一步改进？
（2）若没有MnO[，2]，可以用什么来代替？
（3）做有毒气体生成的实验应注意什么问题？怎样使Cl[，2]吸收得更完全？
（4）做Cl[，2]漂白性的实验用什么样的有色物质效果更好？
以上问题引导学生相互讨论，查阅有关资料完成，目的是通过实验的多变、思维的发散，逐步培养学生的创新意识和能力。
二、案例创新，初步体验科学探究过程模式
“案例创新，初步体验科学探究过程模式”指在教学中启发学生及时发现教材实验方案的不足之处，并引导他们根据科学探究的基本过程和方法来获取理想实验方案的教学模式。其一般过程如下：
模式中提出并发现有价值的实验问题是探究的起点和关键，它对于培养学生的问题意识和能力很重要。文献检索是制定实验方案的重要依据，它有利于找准研究的突破口，使课题研究在前人基础上取得新的、更有价值的研究成果。实验综合设计中要用到许多创造技法，其中常用的有组合法、模拟法、逆向技法、强化技法、希望点列举法、缺点列举法等。
应用这种教学模式教学时空变得更为开放，学生活动的体验性得到进一步的加强，学生在教师的引导下经历类似科学家那样的探究过程，创造潜能得到了挖掘。
教学示例：乙炔的制法及性质实验
1.提出实验问题
乙炔的制法若按教材要求操作存在如下缺陷：（1）开启分液漏斗旋塞常因产气过快液体难于顺畅滴下；（2）反应过程中产生大量泡沫易堵塞导管；（3）电石含有杂质使生成的气体带有刺激性气味；（4）用烧瓶做反应容器致使实验完毕瓶内残留不少气体，直接排入空气中造成污染。“如何改进乙炔的制法及性质实验”课题由此确定下来。
2.文献检索
查阅《化学教育》《中学化学教学参考》《实验教学与仪器》《教学仪器与实验》等杂志及有关化学教学的网页中涉及乙炔实验方面的研究文章，以此作为进一步研究与改进的起点和突破口。
3.分析各种方案的优缺点
已有实验研究的优点可概括为：（1）反应物分别用饱和食盐水、不同体积比浓度酒精等代替水和电石反应以降低反应速率；（2）分别用胶头滴管、娃哈哈小塑料瓶挤压等方式代替分液漏斗滴加液体；（3）制得纯净气体，避免有毒气体污染环境；用大试管代替烧瓶同时将生成的含有杂质的气体通过贮有重铬酸钾的浓硫酸溶液洗涤，再收集气体并做乙炔的性质实验。但上述实验改进也不同程度地存在着：（1）用其他物质代替水不便于说明问题且造成不必要浪费；（2）为避免泡沫冲出，电石上端塞团棉花效果不太理想。
4.综合设计最优方案
下图中，1-中间为少量电石，上下层均1cm左右高的细砂，2-小型注射器内吸入水，3-K[，2]Cr[，2]O[，7]加浓硫酸，洗涤H[，2]S和PH[，3]等杂质，4-小型井穴板，分别放少量溴水、酸性KMnO[，4]溶液等，乙炔与这些溶液均发生化学反应。
5.实验操作
按图示装置实验，认真观察并做记录。
6.加工处理信息
比较改进后的实验，优点是明显的：（1）微型化；（2）用低值多用滴管或一次性注射器代替分液漏斗能使液体随时顺畅滴下；（3）实验绿色化，注重有毒气体、杂质的清除；（4）直接用水实验，既能说明问题，又避免配制饱和食盐水、氢氧化钠溶液等不必要的麻烦，效果更好。
7.总结、评判、交流
指导学生将获得的实验最优方案在课堂演示，说明改进过程及所用的创新方法，写成小论文在较大范围内交流、推广。
三、实验课题，自主探究教学模式
“实验课题，自主探究教学模式”指学生根据实际问题自己设计实验方案并亲自做实验解决问题的教学模式。与上述两种模式相比，这个模式在题目的确定上具有更大的开放性，教学时空更加开放，学生在实验设计和操作过程中具有更多的自主性，因而更有利于培养他们的创造能力。模式的一般过程为：
1.研究准备阶段
对学生在选题、文献检索方法与技巧、实验操作及注意事项等内容和知识进行必要的指导和培训。
2.确定实验课题
中学化学实验课题的来源一般有：（1）教材上的实验习题；（2）课本上与实验有关的某知识点的拓展；（3）实验改进：①设计科学简捷、趣味化的实验装置；②设计环保化的实验装置；③优选反应条件（反应物的用量比、反应物的面积、反应物的浓度、温度，反应介质的pH值等）；（4）联系实际的实验问题。如模拟臭氧层破坏的实验、检验水产品中或新装修的居室中甲醛含量、市售补钙产品钙含量检测等。
例如，教材上提到过氧化钠具有漂白性，但无具体的实验证明，学生由此知识点获得过氧化钠漂白性的实验研究课题。
3.文献检索
查阅有关该实验课题的研究成果并复印、摘录有价值的资料，以便在前人研究获得基础上有所创新。
4.设计实验方案
学生在借鉴现今优秀研究成果的基础上，设计出“过氧化钠使多种不同有机色质漂白”的实验方案。
5.实验操作
按制定的实验程序进行操作。
6.加工处理信息
对实验中测定和观察到的数据、现象进行处理以发现其规律性或从中得出结论。常采用的实验事实和数据处理方法有：（1）在同样条件下重复实验（2～3次）以获得更接近的真实；（2）建立数学表达式，揭示某种量的属性；（3）表格化；（4）线图化（坐标图化）。
如学生在亲自研究过氧化钠漂白性实验后，经过重复实验得出如下表格化的信息。
┌────────┬─────────────┬────────┐
│有机色质名称│观察现象 │备 注 │
├────────┼─────────────┼────────┤
│1％的品红溶液
│立即褪成无色 ││
├────────┼─────────────┼────────┤
│红酚酞 │1分钟内褪成五色
│强碱所致│
├────────┼─────────────┼────────┤
││ │品蓝本身呈现深 │
│品蓝│先成红色马上褪成无色 ││
││ │蓝色│
├────────┼─────────────┼────────┤
│ 辣椒油 │ │红色色素先溶解 │
│（暗红色） │3天内全被漂白 ││
││ │成黄色 │
├────────┼─────────────┼────────┤
│一串红（大红） │2天左右褪成无色
││
├────────┼─────────────┼────────┤
││由红逐渐变成橙色、淡 ││
│红墨水汁│ ││
││黄色，5小时后成无色
││
├────────┼─────────────┼────────┤
│玫瑰红 │5天左右褪成白色
││
├────────┼─────────────┼────────┤
│紫色豌豆花 │2天内漂成白色 ││
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│油菜花 │7天左右可漂成白色 │黄色越深褪色越慢│
├────────┼─────────────┼────────┤
││有色质先溶解，经多││
│红鸡毛 │次添换Na[，2]O[，2]，4天后││
││可成白色 ││
├────────┼─────────────┼────────┤
│甲基橙指示剂│几乎无漂白作用││
└────────┴─────────────┴────────┘
7.总结、评判成果
（1）Na[，2]O[，2]对多种有机色质有漂白作用，但效果悬殊，用于课堂演示实验最理想的为品红、品蓝。
（2）Na[，2]O[，2]对有色花的漂白作用大多比较缓慢，尤其是各种黄花。这一点明显地不同于Cl[，2]、 SO[，2]。Cl[，2]对绝大多数的有色花特别是黄花有很快的漂白性能；SO[，2]对多数的红花有强而快的漂白作用。
（3）Na[，2]O[，2]对各种动物、植物的纤维如稻草、羽毛的脱色作用，是由于它与水反应生成的碱会使纤维膨胀，可加快漂白速度，所以其漂白过程并不一定比各种有色花慢。
（4）对Na[，2]O[，2]漂白作用的研究可以联系到其他具有漂白性的物质，如Cl[，2]、H[，2]O[，2]、SO[，2]、O[，3]，以强化知识之间的联系，在比较其漂白机理、效果的过程中，不断增强科学研究的方法和能力。
总之，理论和教学实践都证明，在化学实验中采用创新教学模式，能使学生全面理解科学的真正含义，促使他们用联系、发展的观点看待实验科学，能不断培养学生的化学学习兴趣，提高他们的科学探究欲望，因而能够实现素质教育所倡导的培养具有创新精神和实践能力的新世纪人才。
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