化学实验创新源于探索_压强论文

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在化学探究式教学的过程中,体会到探究式教学离不开实验,而化学实验教学本身就蕴藏着值得探究的问题,需要师生共同针对实验进行探究和创新。这样既对某一化学问题进行探究,又通过探究改进了实验,取得了一箭双雕的探究收获。本文结合化学教学实践,旨在探索通过实验创新探究教学,力求有效提高实验教学效率。

一、实验教学中的发散探究

【探究课例1】利用相同原理改进不同装置

二、探究教学中实验改进探究

【探究课例2】压强对化学平衡的影响实验改进

在苏教版《实验化学》教材(第59页)“压强对化学平衡的影响”实验编写中引入了用注射器来做“压强对化学平衡影响”的实验,在教学过程中我先让学生按教材图示进行实验,学生发现两个注射器中的气体颜色较接近,大家对教材的解释存在争议,似乎难以令人信服。

[师](引导分析):是什么原因造成我们难以判断该实验中分子数的变化呢?

[生]热烈讨论,相互交流,相互补充,取得共识:按教材的解释,气体在压缩后,颜色会先变深再变浅,应该没有疑问。但实验时直接观察,则很难看到气体分子总数量有所减少,相反,压缩后颜色似乎会变得比压缩前略深些。因为注射器在压缩气体时,压强增大,而同时随着注射器内气体的压缩,观察面积也在减少,导致单位面积上观察到的分子数比压缩前反而要多,所以颜色略深。

[师]:大家分析的非常到位,如果能有明显现象说明分子数减少或压强减小多好啊!试试改进?

[生]兴致勃勃,跃跃欲试,相互交流,收获不大。

[师](适时启发:压缩—平衡正移—分子总数减少—压强降低—液面高度变化……)

经过师生共同努力,逐步修改,最后确定下列装置:将注射器的两个拉栓固定在一体,构成联动装置,如图1所示。

图1

①在U形管内注入有色的四氯化碳—碘溶液,管口用单孔胶塞塞紧,将装有混合气体的塑料管与U形管中a支管相连,装有空气的塑料管与U形管中b支管相连。

②向内推动连杆,使空气和的混合气体受到相同的压强,观察U形管内a、b支管内的压强变化,发现a管内液面上升,说明a管内的压力小于b管内的压力,a管内分子数减少,b管内分子数不变,即平衡向生成的方向移动。

③向外拉动连杆,使空气和混合气体减小相同的压强,再观察U形管内压力变化,则发现a管内液面下降,b管内液面上升,说明a管内的压强大于b管内的压强,a管内的分子数增加,b管内的分子数不变,即平衡又向生成的方向移动。

三、物质性质实验与实验绿色化整合探究

【探究课例3】铜与浓硝酸反应装置的改进探究

在苏教版《化学1》教材(第100页)中安排了铜与浓硝酸反应,并用排水法收集所得气体的实验,装置如图2所示。装置很难做到不泄露,会对环境产生严重污染,也不符合绿色实验的要求。遂将这个装置的改进问题作为课外竞赛试题布置给学生,并开放实验室,让每位学生都有充分展示自己才能的机会,收到了十多种不同的设计方案,取得了意想不到的收效。

图2

图3

经过民主评比,如图3装置的设计获“最佳创意奖”,并由设计者亲自讲解并演示,获得满堂喝彩。

在烧瓶中滴加少量浓硝酸,将铜丝绕成螺旋状并固定在橡皮塞上,塞上橡皮塞,慢慢倒转烧瓶,按图3接上一个盛紫色石蕊试液的塑料瓶。反应开始,红棕色气体由下而上充满烧瓶,空气逐渐被排出;待整个烧瓶充满时,用手堵住小孔并挤压塑料瓶,使塑料瓶中的部分水沿着导管流入烧瓶,立即形成红色喷泉;喷泉结束,烧瓶中剩余气体的体积约占烧瓶容积的1/3,取下烧瓶并打开,无色气体在空气中会转化为红棕色。再次塞紧塞子,摇动烧瓶,气体又变成五色。如此反复几次……几乎所有的氮氧化物都溶于水。

四、设计新的实验方案应用于探究教学

【探究课例4】铝与酸反应的探究

在苏教版《化学1》教材(第68页)“活动与探究”铝的性质实验教学中,按照教材,分别进行铝与浓硝酸、浓硫酸、盐酸、氢氧化钠溶液反应,目的是通过实验证实,在常温下铝遇浓硝酸、浓硫酸因发生钝化而不反应,浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器中。但学生在分析实验时,提出可能硫酸不管浓稀均不与金属铝反应。面对这样的疑问,老师鼓励学生当场进行实验,结果出人意料,铝片跟稀硫酸反应慢,产生气泡很少。而铝片跟稀盐酸反应快,产生气泡多。面对难得机遇,顺水推舟,展开探究:

五、教学实践后的探究反思

通过以上对实验装置的改进探究或是在探究过程中出现疑惑后的再探究,不仅让学生从实验原理上理解装置的功能与优劣,还可拓展学生的视野,学会比较,学会思考,培养学生的发散思维,因为发散思维是创造性思维的重要组成。[1]教学中的有效做法有:有意暴露教学实验中的矛盾,引导学生发现问题进行探究;多做设计性、探究性实验,增强实验内容的探究性等。探究的内容可以是条件、装置、步骤、产物、异常现象、失败原因的探究,也可以是实验绿色化、趣味化、生活化、现代化的探究等等。

探究教学能让学生感受、理解知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维习惯,促进学生收集处理信息能力、获取新知识能力、分析和解决问题能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动能力的提升。[2]探究教学所强调的学生自主探索、问题解决、发现学习、科学精神等必将为创新教育开拓新的路径,使创新教育能够真正付诸于现实。

新课程的化学教科书在内容编制上就很能体现探究教学理念,如苏教版中的“你知道吗”“活动与探究”“交流与讨论”“问题解决”“回顾与总结”等栏目,体现了从原有知识经验进行建构,到激发探究欲望,引领学生积极投身实践活动,进行自主探究,享受发现的快乐。通过探究,帮助学生开启化学思维,培养知识迁移能力和问题解决能力,增强学习中的自我反思和自我评价。

学生养成了探究的习惯,学习主动性大为提高,学习效率就会明显提升。教师在教学中提供探究的课题以课本上提供的素材为主,不仅不影响对知识的系统学习,而且还能使知识更加全面和丰富,更能贴近实际生活,弥补了教材更新不及时、与当地生产生活联系不够紧密的缺点,真正符合了建构主义观点:认识是一种以主体已有的知识和经验为基础的主动建构。[3]因此,在教学实践中,要加强教师的引导,多搭台阶,降低探究的难度,使学生动动脑、踮踮脚就能够得着。这样使学生尽可能少受挫折,使成绩较差的学生也能积极地参与进来,从而使全体学生都能在获得知识的过程中,培养创新精神和创造能力。

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