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我国从2003年4月开始又进行了新一轮的课程改革,新课程以“提高学生的科学素养,促进学生全面发展”为宗旨,倡导“自主、探究、合作”的学习方式。高中化学新课程还单独开设了“化学实验”选修模块,化学实验的重要性不言而喻。
一、新课改中化学实验的特点
(一)教材调整体现实验的重要地位
教师通过实验创设学习情景,为学生提供可观察的化学现象和实验操作,其活动指向是学生自主观察、分析思考、交流讨论、实验研究,不是教师单纯的表演或展示。从这一角度看,它和学生实验一样,都是学生活动。在新课标中也提倡学生进行合作开展化学实验研究,实现从“单兵作战”的自发研究向群众性研究与组队研究的“两条腿走路”转变。
(二)化学实验的生活化
化学实验的内容选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,这样有利于调动学生学习的积极性和激发他们对实验探究的兴趣。诸如“用生活中的材料制作简易电池”实验、“鲜果中维生素C的还原性”实验、“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”、“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”实验、“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”实验、“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中化学耗氧量”实验等等。
(三)化学实验的现代化
化学实验的现代化科学手段的发明与使用,是和人类对物质的组成和结构的探索分不开的。鉴定物质的化学成分需要定性分析,测定物质的各组分的含量需要定量分析,确定物质的结构需要结构分析。高中化学新课程在化学分析方法的定量化和实验手段的现代化方面,有了很大的改进,引入了现代仪器分析的四大类仪器或方法(光谱类、色谱类、质谱类、电化学类)。例如:用质谱法测定相对分子质量”,“用红外光谱、核磁共振氢谱等方法鉴定分子结构”,“用化学方法或红外光谱法检验卤代烷中的卤素”,“用中和滴定法或实验气相色谱法测定醋酸中醋酸的含量”实验等。
(四)化学实验的绿色化
高中化学新课程在设计上十分注重“体现绿色化学思想”。例如:将“形成绿色化学的观念”作为一项重要目标;将“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”单独作为一条“内容标准”;将“查阅资料—符合绿色化学思想的化工产品的生产”作为“活动与探究建议”中的一项学习活动。
二、优化化学实验教学的途径
化学是一门以实验为基础的学科。在新一轮的课程改革中,化学实验的改革是化学课程改革的关键。化学实验教学作为中学化学教学的主体,从根本上决定着化学科中素质教育的落实情况。在新课改下实施化学科素质教育,优化化学实验教学,是我们每个化学教师肩负的重要责任。
(一)增设教学实验内容,为实施素质教育创造条件
化学实验教学不仅要突出教学重点,更要突破教学难点。教师认真钻研教材,见缝插针,增补必要的演示实验或学生实验,可以获得更理想的教学效果。例如:二氧化硫的性质是“氧族元素”章节中教学的重难点,在教学中可增设下面的实验内容:二氧化硫与氢硫酸反应生成黄色沉淀,说明二氧化硫具有氧化性;二氧化硫与碘水(或溴水)反应,碘水(或溴水)颜色褪去,变成无色溶液,说明二氧化硫具有还原性;二氧化硫与澄清的石灰水反应,生成白色的亚硫酸钙沉淀,说明二氧化硫具有酸性氧化物的通性。上述实验的增设,可加深学生对重难点知识的理解和掌握,而且学生在观察或自己动手完成实验时,会表现出极大的学习热情,这无疑对学生掌握重难点化学知识起到积极作用。又例如在高一教材“氧族元素”章节中增补双氧水的性质实验:分别向紫色石蕊试液、酸性高锰酸钾溶液、酸性的碘化钾溶液、滴有酚酞的红色氢氧化钠溶液中加入双氧水。通过对实验的观察,引发学生进行分析、讨论,并提出各种不同的见解、推测,最后由教师归纳、总结出双氧水具有酸性、还原性、氧化性和漂白性的化学性质。通过增补这种探索性实验内容,使学生处于一种主动、活跃的能动状态,促使学生积极参与探索问题实质的实验活动。
(二)优化教学实验设计,培养学生的创新精神和创造能力
化学实验设计是指实验者在实施化学实验之前,根据一定的化学实验目的、要求或猜想、假设,运用有关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置、步骤和方法在头脑中所进行的一种规划。根据不同的标准,化学实验设计有不同的类型:(1)根据实验在化学教学认识过程中的作用来划分,有探究性实验设计、验证性实验设计和应用性实验设计。(2)根据化学实验的工具来划分,有化学实验仪器、装置、药品的改进或替代和化学实验方法的改进。(3)根据化学实验内容来划分,有物质的组成、结构和性质实验设计、物质的制备实验设计和物质的分离、提纯、鉴别实验设计。一个好的实验设计应符合科学性原则、可行性原则、安全性原则、简约性原则和绿色化原则。根据化学实验设计的原则和中学化学教学的实际,我们可确定如下优化实验设计的标准:效果明显;绿色化、污染小;操作安全;装置简单、易操作;用药少;步骤少;时间短。教師要根据教学内容及要求,努力挖掘研究学习的素材,充分了解学生已有的知识水平、能力和生活体验,精心设计出学生参与的最优实验方案或者引导学生进行最优实验设计。完成好实验设计,学生必须具备各项能力:如阅读、挖掘题给信息的能力;选择药品仪器的判断能力;实验操作能力;分析现象结论的能力;分析实验过程的能力;选择、组合、修改设计实验的能力等。总之,在教学中,优化化学实验设计可以激发学生的化学学习兴趣。学生根据自己所学的化学知识,独立地或在教师启发下,设计出各种实验方案,成功地解决化学实验问题,培养了创新精神;优化化学实验设计需要学生灵活地和创造性地运用所学的化学基础知识和基本技能,培养了创造能力和解决化学实验问题的能力;优化化学实验设计还需要学生掌握各种科学方法(如实验、测定、实验条件的控制、假说等),培养了学生严肃认真、一丝不苟和敢于创新的精神。
(三)优化实验教学过程,培养学生的思维能力
教师在化学实验教学过程中,要善于从学生实际出发,围绕着教学重点,通过提出启发性问题或质疑性问题,创设新异的教学情境,引导学生观察、思考、研究和讨论,运用比较、分析、概括、归纳、总结等思维方法,让学生逐步寻求答案、加深对知识的掌握和理解,从而训练学生的思维,培养学生的思维能力。例如,在做氨溶于水的喷泉实验时,教师不仅仅讲述氨易溶于水的知识,还可创设新问题:喷泉实验是怎样产生的?还有什么气体能做喷泉实验?为什么?同学们自己能设计出其他的喷泉实验吗?
教师新问题的提出,激发了学生探究实验的兴趣,启动了学生的思维。学生在教师引导下开始仔细观察、分析讨论,得出了喷泉实验现象产生的关键是烧瓶中的气压减小,进而在教师的启发下,讨论得出减小烧瓶中的气压的主要方法是:减少气体的量或者降低气体的温度。学生通过讨论、分析,设计出了相应的喷泉实验,如二氧化碳与氢氧化钠溶液的喷泉实验、氯化氢气体与水的喷泉实验、氯化氢气体与硝酸银溶液可产生白色喷泉的实验以及在烧瓶外加致冷剂,通过降温而使
瓶中压强减小而形成喷泉实验。通过这样的拓展、总结,使学生知道喷泉实验是由于气体溶解、反应或其他物理手段造成压力差而引起的一种实验现象。
(四)优化实验教学手段,为提高学生综合素质提供有效途径
运用现代多媒体技术辅助教学手段具有化学实验的模拟性和不可替代性,也能为化学教学提供丰富多彩、生动直观的教学情境。它可以丰富学生的信息源,有效地引起学生的注意力,激发学生的学习兴趣和求知欲。例如:(1)对一些有危险的、会产生有毒有害物质的化学实验,或者在实验室无条件进行的化学实验,进行多媒体模拟演示或模拟操作,有利于防止实验事故;有利于学生对实验现象、实验过程的观察和分析、理解和思考;有利于提高学生的实验技能并开发创新能力。(2)易出错误的实验,通过多媒体模拟,可使学生亲眼感受错误操作的危险性,从而避免错误的发生。(3)大型化工生产的工艺流程、微观物质结构及其运动的实验,有时通过语言描述比较困难,结构模型的使用又不方便,而借助多媒体三维图形功能则可以有利于学生对微观和宏观世界的理解,有利于空间想象能力的培养。(4)化学实验大多在试管中进行,又存在试管实验在班级教学中可视局限性,若利用计算机的模拟功能和交互功能,特别是实物投影,既有接近放大,又有推远缩小等功能,可克服时间和空间的限制,并及时反馈教学信息等。除此之外,视频展示台、投影仪等电教设备在化学实验教学中的运用,也可起到丰富化学实验教学内容的作用。
总之,随着新课改的深入和素质教育要求的不断提高,优化化学实验教学手段,合理运用多媒体技术,为增强实验教学效果,为培育学生动手能力、创造能力,提高学生综合素质提供了有效途径。
参考文献
[1] 曾兵芳,周兰根,聂小燕.2009年新课程高考化学卷科学探究能力考查的分析与思考[J].
[2] 姜英华.浅谈新课改中的化学实验教学[J].
[3] 唐艳茹,步健,李青山,宋哲.新课改下微型化学实验在化学教学改革中的作用[J].
一、新课改中化学实验的特点
(一)教材调整体现实验的重要地位
教师通过实验创设学习情景,为学生提供可观察的化学现象和实验操作,其活动指向是学生自主观察、分析思考、交流讨论、实验研究,不是教师单纯的表演或展示。从这一角度看,它和学生实验一样,都是学生活动。在新课标中也提倡学生进行合作开展化学实验研究,实现从“单兵作战”的自发研究向群众性研究与组队研究的“两条腿走路”转变。
(二)化学实验的生活化
化学实验的内容选取于日常生活和社会生活中的许多化学现象,实验药品取用于学生身边常见的化学物质,这样有利于调动学生学习的积极性和激发他们对实验探究的兴趣。诸如“用生活中的材料制作简易电池”实验、“鲜果中维生素C的还原性”实验、“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”、“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”实验、“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”实验、“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中化学耗氧量”实验等等。
(三)化学实验的现代化
化学实验的现代化科学手段的发明与使用,是和人类对物质的组成和结构的探索分不开的。鉴定物质的化学成分需要定性分析,测定物质的各组分的含量需要定量分析,确定物质的结构需要结构分析。高中化学新课程在化学分析方法的定量化和实验手段的现代化方面,有了很大的改进,引入了现代仪器分析的四大类仪器或方法(光谱类、色谱类、质谱类、电化学类)。例如:用质谱法测定相对分子质量”,“用红外光谱、核磁共振氢谱等方法鉴定分子结构”,“用化学方法或红外光谱法检验卤代烷中的卤素”,“用中和滴定法或实验气相色谱法测定醋酸中醋酸的含量”实验等。
(四)化学实验的绿色化
高中化学新课程在设计上十分注重“体现绿色化学思想”。例如:将“形成绿色化学的观念”作为一项重要目标;将“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”单独作为一条“内容标准”;将“查阅资料—符合绿色化学思想的化工产品的生产”作为“活动与探究建议”中的一项学习活动。
二、优化化学实验教学的途径
化学是一门以实验为基础的学科。在新一轮的课程改革中,化学实验的改革是化学课程改革的关键。化学实验教学作为中学化学教学的主体,从根本上决定着化学科中素质教育的落实情况。在新课改下实施化学科素质教育,优化化学实验教学,是我们每个化学教师肩负的重要责任。
(一)增设教学实验内容,为实施素质教育创造条件
化学实验教学不仅要突出教学重点,更要突破教学难点。教师认真钻研教材,见缝插针,增补必要的演示实验或学生实验,可以获得更理想的教学效果。例如:二氧化硫的性质是“氧族元素”章节中教学的重难点,在教学中可增设下面的实验内容:二氧化硫与氢硫酸反应生成黄色沉淀,说明二氧化硫具有氧化性;二氧化硫与碘水(或溴水)反应,碘水(或溴水)颜色褪去,变成无色溶液,说明二氧化硫具有还原性;二氧化硫与澄清的石灰水反应,生成白色的亚硫酸钙沉淀,说明二氧化硫具有酸性氧化物的通性。上述实验的增设,可加深学生对重难点知识的理解和掌握,而且学生在观察或自己动手完成实验时,会表现出极大的学习热情,这无疑对学生掌握重难点化学知识起到积极作用。又例如在高一教材“氧族元素”章节中增补双氧水的性质实验:分别向紫色石蕊试液、酸性高锰酸钾溶液、酸性的碘化钾溶液、滴有酚酞的红色氢氧化钠溶液中加入双氧水。通过对实验的观察,引发学生进行分析、讨论,并提出各种不同的见解、推测,最后由教师归纳、总结出双氧水具有酸性、还原性、氧化性和漂白性的化学性质。通过增补这种探索性实验内容,使学生处于一种主动、活跃的能动状态,促使学生积极参与探索问题实质的实验活动。
(二)优化教学实验设计,培养学生的创新精神和创造能力
化学实验设计是指实验者在实施化学实验之前,根据一定的化学实验目的、要求或猜想、假设,运用有关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置、步骤和方法在头脑中所进行的一种规划。根据不同的标准,化学实验设计有不同的类型:(1)根据实验在化学教学认识过程中的作用来划分,有探究性实验设计、验证性实验设计和应用性实验设计。(2)根据化学实验的工具来划分,有化学实验仪器、装置、药品的改进或替代和化学实验方法的改进。(3)根据化学实验内容来划分,有物质的组成、结构和性质实验设计、物质的制备实验设计和物质的分离、提纯、鉴别实验设计。一个好的实验设计应符合科学性原则、可行性原则、安全性原则、简约性原则和绿色化原则。根据化学实验设计的原则和中学化学教学的实际,我们可确定如下优化实验设计的标准:效果明显;绿色化、污染小;操作安全;装置简单、易操作;用药少;步骤少;时间短。教師要根据教学内容及要求,努力挖掘研究学习的素材,充分了解学生已有的知识水平、能力和生活体验,精心设计出学生参与的最优实验方案或者引导学生进行最优实验设计。完成好实验设计,学生必须具备各项能力:如阅读、挖掘题给信息的能力;选择药品仪器的判断能力;实验操作能力;分析现象结论的能力;分析实验过程的能力;选择、组合、修改设计实验的能力等。总之,在教学中,优化化学实验设计可以激发学生的化学学习兴趣。学生根据自己所学的化学知识,独立地或在教师启发下,设计出各种实验方案,成功地解决化学实验问题,培养了创新精神;优化化学实验设计需要学生灵活地和创造性地运用所学的化学基础知识和基本技能,培养了创造能力和解决化学实验问题的能力;优化化学实验设计还需要学生掌握各种科学方法(如实验、测定、实验条件的控制、假说等),培养了学生严肃认真、一丝不苟和敢于创新的精神。
(三)优化实验教学过程,培养学生的思维能力
教师在化学实验教学过程中,要善于从学生实际出发,围绕着教学重点,通过提出启发性问题或质疑性问题,创设新异的教学情境,引导学生观察、思考、研究和讨论,运用比较、分析、概括、归纳、总结等思维方法,让学生逐步寻求答案、加深对知识的掌握和理解,从而训练学生的思维,培养学生的思维能力。例如,在做氨溶于水的喷泉实验时,教师不仅仅讲述氨易溶于水的知识,还可创设新问题:喷泉实验是怎样产生的?还有什么气体能做喷泉实验?为什么?同学们自己能设计出其他的喷泉实验吗?
教师新问题的提出,激发了学生探究实验的兴趣,启动了学生的思维。学生在教师引导下开始仔细观察、分析讨论,得出了喷泉实验现象产生的关键是烧瓶中的气压减小,进而在教师的启发下,讨论得出减小烧瓶中的气压的主要方法是:减少气体的量或者降低气体的温度。学生通过讨论、分析,设计出了相应的喷泉实验,如二氧化碳与氢氧化钠溶液的喷泉实验、氯化氢气体与水的喷泉实验、氯化氢气体与硝酸银溶液可产生白色喷泉的实验以及在烧瓶外加致冷剂,通过降温而使
瓶中压强减小而形成喷泉实验。通过这样的拓展、总结,使学生知道喷泉实验是由于气体溶解、反应或其他物理手段造成压力差而引起的一种实验现象。
(四)优化实验教学手段,为提高学生综合素质提供有效途径
运用现代多媒体技术辅助教学手段具有化学实验的模拟性和不可替代性,也能为化学教学提供丰富多彩、生动直观的教学情境。它可以丰富学生的信息源,有效地引起学生的注意力,激发学生的学习兴趣和求知欲。例如:(1)对一些有危险的、会产生有毒有害物质的化学实验,或者在实验室无条件进行的化学实验,进行多媒体模拟演示或模拟操作,有利于防止实验事故;有利于学生对实验现象、实验过程的观察和分析、理解和思考;有利于提高学生的实验技能并开发创新能力。(2)易出错误的实验,通过多媒体模拟,可使学生亲眼感受错误操作的危险性,从而避免错误的发生。(3)大型化工生产的工艺流程、微观物质结构及其运动的实验,有时通过语言描述比较困难,结构模型的使用又不方便,而借助多媒体三维图形功能则可以有利于学生对微观和宏观世界的理解,有利于空间想象能力的培养。(4)化学实验大多在试管中进行,又存在试管实验在班级教学中可视局限性,若利用计算机的模拟功能和交互功能,特别是实物投影,既有接近放大,又有推远缩小等功能,可克服时间和空间的限制,并及时反馈教学信息等。除此之外,视频展示台、投影仪等电教设备在化学实验教学中的运用,也可起到丰富化学实验教学内容的作用。
总之,随着新课改的深入和素质教育要求的不断提高,优化化学实验教学手段,合理运用多媒体技术,为增强实验教学效果,为培育学生动手能力、创造能力,提高学生综合素质提供了有效途径。
参考文献
[1] 曾兵芳,周兰根,聂小燕.2009年新课程高考化学卷科学探究能力考查的分析与思考[J].
[2] 姜英华.浅谈新课改中的化学实验教学[J].
[3] 唐艳茹,步健,李青山,宋哲.新课改下微型化学实验在化学教学改革中的作用[J].