高中化学教材实验的特点及实施模式_高中化学论文

二期课改高中化学教材实验的特点及实施模式,本文主要内容关键词为:二期论文,课改论文,教材论文,模式论文,高中化学论文,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。

二期课改沪科版高级中学化学课本以章节的形式构建教材体系,设置有功能强大的多样化栏目,内容呈现重视科学探究过程和对学生科学素养的培养,密切联系生产、科研和社会生活实际,注重引导学生积极参与获取知识的探究过程。下面我们就其中的实验特点作一概述,并对实施探究性实验教学模式从理论和实践的层面作一探讨。

一、课程改革新教材化学实验的特点

1.内容增多,凸显实验的重要性

二期课程改革新教材知识面广,视野开阔,栏目设置功能强劲,目的在于用高起点、大视野、多角度引导学生认识和学习化学科学。实验注重内容和方法的改革,增加了大量的以学生为主体的“实验与观察”“走进实验室”“动手做”“探究活动”“家庭小实验”以及专题研究型实验课题,以教学活动模块分布于基础型和拓展型课程之中(一、二期课改教科书中实验分布情况见表1和表2)。创新的每个实验情景真实新颖,知识呈现可信。与上海市一期课改教材相比,新教材实验内容的增多,可使化学教学更加充分发挥实验的优势,为学生提供更多的设计实验、观察实验现象和动手实践的机会,这有利于改善学生的学习方式,更多地从实验中学习化学、了解或掌握科学方法,从而提高学科素养。新教材实验内容的增多,体现了加强实验教学对化学教学的重要性,也体现了新课程改革以素质教育为本,把培养人的科学素养放在第一位的宗旨。

表1 一期课改教科书中化学实验(数)统计表

年级演示实验分组实验选做(探究)实验家庭(课外)实验

高一

63

9 4

2

高二

50

7 1

1

高三

33

8 3

3

表2 二期课改教科书中化学实验(数)统计表

年级实验与观察探究活动家庭(课外)实验专题探究实验

高一53

2115

7

高二61

2013

6

高三54

2615

8

2.实验形式多样化,体现互动性

新教材在一期课改教材演示实验、分组实验和选做实验的基础上,又增加了边教边实验、探究实验和研究性实验课题。这种多样化的实验形式,提供了丰富多彩的学习方式,给学生提供了多渠道参与的空间,有利于学生主动学习和探究学习,增加了学生对科学探究活动的感受和体验,也有利于师生在教学活动中有针对性和切切实实地生成教学内容,实施情景教学、趣味教学和探究性教学。新教材实验形式的多样化,给教学中生生、师生互动提供了资源上的保证,体现了现代教育的“互动学”理念。

3.实验设置科学化,体现探究性

教材中以学生为主体的实验由一期课改的8个增加到21个(含文献研究、社会调查、作品试制),形式有验证、探究,凸显探究为主。“百闻不如一见,百见不如实践”。学生只有成为实验的主体,才能谈得上提高科学实验能力,发展科学素质,这充分体现了教材关注实验的主体性理念,新教材增设了“实验活动”“兴趣实践活动”“课外探究活动”和研究性课题,密切所学理论知识与生活、社会和高科技的联系,使学生能学以致用,可激发学生的求知欲望和探究精神。这体现了新教材注重趣味性和探究性的特点。新教材研究性课题的引入,从资源上改变了学生的学习方式,研究性学习方式的掌握,可以改善学生获取知识的手段。这体现了新教材注重实验的研究性的特点。总之,增强实验的主体性、趣味性、研究性,体现了新教材在现代教育心理学原理指导下实验设置的科学化。

4.强化绿色化学思想,体现可持续性发展理念

绿色化学是指化学实验、化工生产原子利用率为100%,或无有害物质排放。绿色化学是对环境友善的化学,绿色的意义是人类追求自然完美的一种表现,追求的是人对自然的尊重以及人与自然和谐共存的关系。培养学生的绿色化学意识,确立可持续发展理念是中学化学教学的一项重要任务。中学化学教学要对学生进行科学道德教育,二期课程改革新教材中实验药品的限量使用、封闭反应体系、应用现代科学技术手段进行实验探究、模拟实验等,都充分体现了重视实验绿色化思想和可持续发展的教育理念。

二、课程改革新教材化学实验的实施模式

先进的教育理论要靠实践来落实,新课程的实施要以教学研究为先导。只有正确认识高中化学新课程标准与试验教材间的关联,准确把握新课程高中化学教材的新要求、新特点,才能在教学中更有成效地使用新教材,才能将新教材中实验的理念、目标和内容转化为可行性操作,使学生通过化学实验活动,了解和体验科学研究(探究)的一般过程,学习必要的实验技能、化学知识以及分析、综合、归纳、比较和演绎等科学思维方法,在增强实践能力的同时,培养学生的科学精神、科学态度和创新能力,并能把获得的知识应用于实践,为此我们以为下列模式值得推广,并应在实践中不断总结和完善。

1.引导探究实验教学模式

引导探究实验,是在教师的启发引导下,学生带着问题,设计实验方案,通过探究来掌握化学概念、化学反应实质、化学规律的实践活动。探究的目标性强,它是为完成课程标准和教学任务服务的,行动中学生通过自主实验探究,一方面可构建、习得知识,另一方面可培养观察能力、发现问题的能力。引导探究实验模式如图1所示。

图1

教学示例:基础型课程部分硫的功与过中“的化学性质”部分教学过程。

(1)问题的生成。根据的结构(硫元素处于中间价态)和性质的关系,推理可能具有哪些化学性质(通过讨论归纳,可能具有:①酸性;②氧化性;③还原性;④漂白性等)。

(2)设计方案。分别由提出问题的四个组设计,也可跨组设计。

(4)形成结论。实验后学生发现实验现象与自己预设的基本一致,喜悦之情溢于言表。通过进一步思索、自学和讨论,师生得出结论:具有氧化性、还原性、漂白性,水溶液具有酸性。接着各组写出实验中所发生反应的化学方程式。

(5)应用范围(迁移应用)。边教边实验。例:推测、葡萄糖等所具有的主要化学性质,并用实验探究。

2.设计探究实验教学模式

设计探究实验,是指在教师的指导下,学生根据学习、生活、社会等情景发现问题,提炼素材,选择课题,用类似科学研究的方法,提出假设,设计方案,自主实践、自主探究的实验活动。其目的是让学生感悟科学的思维方式和研究方式,初步掌握研究性学习的方法,获得积极的情感体验,培养提高学生的创新意识和实践能力。其模式可用图2表示。

图2

教学示例:拓展型课程部分“过氧化钠化学性质”探究。

(1)课题的生成与假设。初中已学过氧化钠是碱性氧化物,过氧化钠和氧化钠的元素组成种类相同,其化学性质是否相同?学生思考:中氧元素的价态是-1价(氧化数),从结构决定性质的理论考虑化学性质应该有差别。于是有些学生提出以下三个问题:①和水化合生成NaOH,如何证明和水反应的产物?②如何证明和酸性氧化物(如)反应的本质(即产物检验)?③过氧化钠可能具有氧化性,如何证明(让其与反应)?考虑到学生已具备探究以上问题的知识和实验技能,我们就将以上问题作为化学探究小组的实验课题。

(2)设计方案。经过小组讨论和筛选制订以下可行方案:①用酚酞试液或pH试纸检验和水反应后的溶液是否呈碱性。如有气体生成,它可能是氧气或氢气,可用带火星木条试验看是否复燃,用爆鸣实验证明是否是氢气。②分别将通入盛有的干燥管,然后检验产物。

(3)实施方案。

在试管中反应,有气泡产生,插入带火星的木条,木条复燃,且没有爆鸣声;反应后取试管中溶液少量,滴入酚酞试液无颜色变化,若将取出的溶液加热煮沸,冷却滴入酚酞试液,溶液显红色。

②将持续通入装有过氧化钠的干燥管,并将尾气通入盛氢硫酸的小烧杯,反应结束后待干燥管冷却,取出其中少量固体,溶于水至无气泡产生,然后加入足量的稀

③同操作②。取出少量固体溶于水;依次加入溶液和稀盐酸,观察现象。

(4)得出结论并讨论、交流与评价。各组整理课题研究的各种资料,然后展示。

①由酚酞试液不变色,说明与水反应的溶液有强氧化性,有漂白作用,煮沸冷却滴入酚酞试液溶液呈红色,可以判定反应后溶液呈碱性,生成了NaOH,使余烬木条复燃说明同时生成了氧气。反应方程式为:

(5)评价激励,促进知识技能构建。对有创新性的小组(如第一组,当发现实验现象与主观假设不符合时,能积极思考、讨论,及时修改并创新方案,从而得出科学结论)、协作好的小组要特别予以肯定,对总结出的总体结论作出全面评价。

(6)问题拓展。

①通过探究,你怎样认识过氧化钠不具有碱性氧化物的通性?

(7)应用范围。研究型课题(如铁钉在不同环境下生锈的难易、探究不同食品的酸碱性、苯酚的弱酸性、中和滴定指示剂的选择等)、“兴趣实践活动”中的实验等。

3.应用现代技术的实验探究教学模式

应用现代技术的实验探究,研究的选题对象主要是定量实验或是定量与定性相结合的实验,借助现代技术如数字化传感器技术、图形计算器,各种探头等,可以达到革新中学化学实验内容,拓展实验方法,节省实验时间,提高定量实验的准确度,从而从根本上改变传统的实验教学、目标、内容、方法和评价手段。同时可以激发学生的学习兴趣,提高学生实验的积极性,锻炼和培养学生独立设计实验和操作现代实验仪器的技术。其主要模式流程如图3所示。

图3

教学示例:探究醋酸是弱电解质的教学过程。

(1)课题生成背景与方案设计。

影响弱电解质电离的因素很多,如温度、浓度、水的电离、离子效应等。传统的测量方法误差大,且不容易控制与记录。多个变量对指定实验产生影响,关键策略是控制变量,这对高中学生来说难度较大,为转变学生学习方法,使学生通过多种途径获取知识,新课程标准推出利用现代技术进行探究,应用图形计算器技术从根本上改变了这一现状。本课题可利用图形计算器、传感器系统,pH与温度探头等现代仪器组成一个测定系统,进行探究。

用同浓度的盐酸做对照试验,观察两种溶液pH随温度改变的变化趋势,从而得出较可信的结论。

(2)仪器、药品选用。

仪器:酒精灯、洗瓶、胶头滴管、烧杯、石棉网、铁架台、铁圈、温度探头、pH探头、传感器系统、TI图形计算器等。

试剂:0.1 mol/L的醋酸、0.1 mol/L的盐酸。

(3)实验探究步骤。

①启动电脑,打开Logger-Pro(即TI图形计算器)程序。

②将pH探头、温度探头分别和Labpro相连,并用Link线将Labpro接于电脑。

③打开pH探头,分别插入装有相同浓度的醋酸和盐酸溶液中,将温度探头同时插入。如图4所示。

图4

④用水浴加热,同时开始记录不同温度下(20℃—70℃)的测量数据。

(4)数据处理与结果分析展示。

①实验记录见表3。

表3 温度对一元弱、强酸溶液pH的影响

②图象表示0.1 mol/L醋酸和盐酸的pH与温度的关系(图5)。

图5

由表3中数据和图5可见,随着溶液温度的升高,强电解质氯化氢的水溶液pH变化趋势很小,而弱电解质醋酸溶液氢离子浓度增大明显,溶液的pH下降幅度较大。探究说明弱酸等弱电解质在水溶液中存在电离平衡,且电离是吸热的。

(5)问题拓展。

①采用水浴加热是提高准确度手段之一,试设想还有什么措施能提高分析结果的准确性?

②用平衡移动原理解释随温度的升高,弱电解质的电离度变化情况。

③随溶液温度的升高,强电解质(如盐酸)溶液中水的离子积增大,但对强电解质溶液的离子浓度影响不大,试予以解释。

(6)应用范围。

弱碱溶液氢氧根离子浓度的测定,弱酸强碱或强酸弱碱溶液pH的测定,酸碱浓度或某些混合物纯度的测定。

化学实验是化学学习中最重要的探究手段,上述模式教学,着眼于以学生发展为本,重视学生探究过程与知识获取过程,注重发展个性和能力培养,强调科学品质教育。通过实验探究活动,学生不仅了解和体验了科学研究的一般过程,获得知识的方法,也学习了必要的实验技能以及分析、综合、归纳等科学思维方法,在增强实践能力的同时,培养了学生的科学精神、科学态度和创造能力。

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