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化学是一门以实验为基础的学科,科学规律是通过对自然现象的发现、探究和反复验证形成的。实验是学习化学、体验化学和探究化学过程的重要途径。在化学实验教学中,如何发掘实验的作用和提高学生的实验能力,笔者结合自己的教学经验,谈谈自己的几点体会。
一、化学实验的作用
1.获取化学知识和技能
化学是一门基础自然科学,它所研究的是物质的组成、结构、性质、变化以及合成等等。许多概念的形成较抽象,学生难以理解,而借助于化学实验往往能取得事半功倍的效果。
以讲授可燃物燃烧的条件为例。要使可燃物燃烧必须同时满足两个条件:①可燃物要与氧气接触。②使可燃物的温度达到着火点。对学生来讲,知识点的记忆并不困难,但要理解它并不容易。这时实验可发挥其特有的功能,操作过程如下:实验1——把白磷分别放置在铜片上和盛有水的烧杯中,加热,可以观察到铜片上的白磷产生白烟开始燃烧,而水中的白磷并没有燃烧;接着在水中通入氧气,发现水中的白磷也发生燃烧。实验2——铜片两端分别放白磷和红磷,在铜片中央加热,观察到白磷燃烧而红磷没有燃烧。通过实验1、2,学生对燃烧的两个条件有了深刻的认识,同时为下一个知识点“灭火条件”的传授作了铺垫,使知识的衔接恰到好处。
2.激发学习兴趣和参与意识
一堂课成功的因素是多方面的,但首要的是取决于教师对双边活动的精心设计。教师按照自己的教学设计,在教学过程中时时引导学生的思维,设计一些有针对性、阶梯性的简明扼要的问题,使学生能拾级而上。在学习过程中,学生则在教师精心设计的问题中步步前进、逐步深入,最终仿照老师的类似手段去应用知识,独立得出结论,甚至创造性的得出结论。学生的知识得到了应用,且获得了成功的喜悦,增加了学习的新动力。
例如,在讲授氢氧化铝的两性时,可把演示实验,变成边讲边实验,在实验前设计以下问题,引导学生的思维:
a.把硫酸滴入氯化钡溶液中,与把氯化钡溶液滴入硫酸中产生的现象会不会不同;
b.把氯化铝溶液逐滴滴入氢氧化钠溶液中与把氢氧化钠溶液逐滴滴入氯化铝溶液中现象有何不同?
c.把偏铝酸钠溶液逐滴滴入盐酸与把盐酸逐滴滴入偏铝酸钠溶液现象又有何不同?
d.综合b、c两个现象,可得出什么样的结论?学生在教师设计的问题引导下,兴趣大增,迫不及待地从实验中寻找答案,发现溶液滴加顺序的不同可能会产生不同的现象,再通过阅读有关的内容,了解了事物的本质,且平衡移动的原理也得到了巩固、复习。这样的教学设计能使重点突出、难点分散突破,并使学生通过自己动手实验,对这一点知识的认识更为深刻,同时激发了学习化学的兴趣。
3.训练学习、研究、应用化学知识与技能的方法、规律和思维
学习活动的核心成分是思维品质的培养,需结合具体化学教学内容和过程进行,化学实验为之提供了生动的场景。例如:学了硝酸的氧化性后,可提出这样一个问题:工业上选用中等浓度的硝酸(体积比1∶3)与银反应制取硝酸银,试分析选用中等浓度的理由。这一问题将化学反应原理与生产实际、反应速度与原料损耗、生产效率与经济效益等联系起来,使所学知识与工业生产、经济问题紧密结合,增大了教学和思维的开放度。
二、提高学生实验能力的途径和方法
1.教师演示与学生练习相结合
教材中的演示实验和学生实验,内容相当丰富,为培养和发展学生的实验能力提供了良好的条件。在学习掌握操作技能时,教师应首先示范每个操作的分解动作,然后示范连贯动作,最后让学生模仿练习、逐渐掌握操作要点,并通过多次有效的练习,以培养实验操作的技能和技巧。
比如在高三实验复习硫酸亚铁晶体的制备,实验原理和方案设计很简单,实验时第一组用含杂质的铁屑;第二组用铁粉,分别与50ml5.3mol/L的稀H2SO4反应,结果第二组在把铁粉倒进H2SO4时,溶液像沸腾一样,大部分都溢出来,这意外让学生惊慌失措,经过分析比较,认为铁粉可能太细、太纯了,于是有学生建议H2SO4分批慢慢加入,结果就没溢出来。有部分学生后来趁热过滤时,由于用时太长,最终得到FeSO4晶体又很少。而第一组的同学在实验过程中没有出现什么意外,但得到的晶体普遍较少。通过这个实验,学生意外地感受到颗粒大小与反应速率的关系,学会了“滴入、加入、倒入”等术语,学会了定性实验与定量实验操作难度的差距,培养了学生解决问题的能力。
2.集中练习和分散练习相结合
练习是形成技能的基本途径,而集中练习和分散练习的紧密结合可以更有效地促进实验技能的形成。所谓分散,就是将一个实验操作的技能,分解为若干个单项进行练习,而集中是将若干个单项进行练习组成一个较为复杂的综合练习。
比如对于含有多种离子未知液的检验,可以分解为单个离子的检验,又可集中为含有多种离子未知液的检验等。例如:Cl-、Br-、I-、SO42-、CO32-、OH-、H+、Na+、K+、NH4+等常见离子的检验,第一是将有关离子检验中相互干扰及防止干扰的方法进行讨论整理。SO42-、CO32-应该酸化区别;Cl-、SO42-、CO32-应用氯化钡溶液和酸化的方法进行检验。第二是考虑溶液中离子共存的问题。H+与CO32-、H+与OH-、NH4+与OH-等应该用离子反应的知识进行分析判断。
3.定性实验和定量实验相结合
定性的化学实验只能宏观地认识物质的组成和变化规律。只有定性和定量的化学实验紧密结合才能更为深入的认识物质的本质及变化规律。所以在培养学生实验技能时,特别要注意定量实验技能的培养。
如在“钠的化合物”一节中,有关盐酸和碳酸钠溶液的反应,添加了一个对比实验:在5mL0.1mol/L的盐酸中逐滴滴入饱和碳酸钠溶液、在饱和碳酸钠溶液中逐滴滴入5mL0.1mol/L的盐酸。这种半定量演示实验的引入,会使学生得出一个新的知识:物质之间的反应,可以因反应物“量”的不同或反应物滴加的“顺序”的不同而获得不同的产物。
一、化学实验的作用
1.获取化学知识和技能
化学是一门基础自然科学,它所研究的是物质的组成、结构、性质、变化以及合成等等。许多概念的形成较抽象,学生难以理解,而借助于化学实验往往能取得事半功倍的效果。
以讲授可燃物燃烧的条件为例。要使可燃物燃烧必须同时满足两个条件:①可燃物要与氧气接触。②使可燃物的温度达到着火点。对学生来讲,知识点的记忆并不困难,但要理解它并不容易。这时实验可发挥其特有的功能,操作过程如下:实验1——把白磷分别放置在铜片上和盛有水的烧杯中,加热,可以观察到铜片上的白磷产生白烟开始燃烧,而水中的白磷并没有燃烧;接着在水中通入氧气,发现水中的白磷也发生燃烧。实验2——铜片两端分别放白磷和红磷,在铜片中央加热,观察到白磷燃烧而红磷没有燃烧。通过实验1、2,学生对燃烧的两个条件有了深刻的认识,同时为下一个知识点“灭火条件”的传授作了铺垫,使知识的衔接恰到好处。
2.激发学习兴趣和参与意识
一堂课成功的因素是多方面的,但首要的是取决于教师对双边活动的精心设计。教师按照自己的教学设计,在教学过程中时时引导学生的思维,设计一些有针对性、阶梯性的简明扼要的问题,使学生能拾级而上。在学习过程中,学生则在教师精心设计的问题中步步前进、逐步深入,最终仿照老师的类似手段去应用知识,独立得出结论,甚至创造性的得出结论。学生的知识得到了应用,且获得了成功的喜悦,增加了学习的新动力。
例如,在讲授氢氧化铝的两性时,可把演示实验,变成边讲边实验,在实验前设计以下问题,引导学生的思维:
a.把硫酸滴入氯化钡溶液中,与把氯化钡溶液滴入硫酸中产生的现象会不会不同;
b.把氯化铝溶液逐滴滴入氢氧化钠溶液中与把氢氧化钠溶液逐滴滴入氯化铝溶液中现象有何不同?
c.把偏铝酸钠溶液逐滴滴入盐酸与把盐酸逐滴滴入偏铝酸钠溶液现象又有何不同?
d.综合b、c两个现象,可得出什么样的结论?学生在教师设计的问题引导下,兴趣大增,迫不及待地从实验中寻找答案,发现溶液滴加顺序的不同可能会产生不同的现象,再通过阅读有关的内容,了解了事物的本质,且平衡移动的原理也得到了巩固、复习。这样的教学设计能使重点突出、难点分散突破,并使学生通过自己动手实验,对这一点知识的认识更为深刻,同时激发了学习化学的兴趣。
3.训练学习、研究、应用化学知识与技能的方法、规律和思维
学习活动的核心成分是思维品质的培养,需结合具体化学教学内容和过程进行,化学实验为之提供了生动的场景。例如:学了硝酸的氧化性后,可提出这样一个问题:工业上选用中等浓度的硝酸(体积比1∶3)与银反应制取硝酸银,试分析选用中等浓度的理由。这一问题将化学反应原理与生产实际、反应速度与原料损耗、生产效率与经济效益等联系起来,使所学知识与工业生产、经济问题紧密结合,增大了教学和思维的开放度。
二、提高学生实验能力的途径和方法
1.教师演示与学生练习相结合
教材中的演示实验和学生实验,内容相当丰富,为培养和发展学生的实验能力提供了良好的条件。在学习掌握操作技能时,教师应首先示范每个操作的分解动作,然后示范连贯动作,最后让学生模仿练习、逐渐掌握操作要点,并通过多次有效的练习,以培养实验操作的技能和技巧。
比如在高三实验复习硫酸亚铁晶体的制备,实验原理和方案设计很简单,实验时第一组用含杂质的铁屑;第二组用铁粉,分别与50ml5.3mol/L的稀H2SO4反应,结果第二组在把铁粉倒进H2SO4时,溶液像沸腾一样,大部分都溢出来,这意外让学生惊慌失措,经过分析比较,认为铁粉可能太细、太纯了,于是有学生建议H2SO4分批慢慢加入,结果就没溢出来。有部分学生后来趁热过滤时,由于用时太长,最终得到FeSO4晶体又很少。而第一组的同学在实验过程中没有出现什么意外,但得到的晶体普遍较少。通过这个实验,学生意外地感受到颗粒大小与反应速率的关系,学会了“滴入、加入、倒入”等术语,学会了定性实验与定量实验操作难度的差距,培养了学生解决问题的能力。
2.集中练习和分散练习相结合
练习是形成技能的基本途径,而集中练习和分散练习的紧密结合可以更有效地促进实验技能的形成。所谓分散,就是将一个实验操作的技能,分解为若干个单项进行练习,而集中是将若干个单项进行练习组成一个较为复杂的综合练习。
比如对于含有多种离子未知液的检验,可以分解为单个离子的检验,又可集中为含有多种离子未知液的检验等。例如:Cl-、Br-、I-、SO42-、CO32-、OH-、H+、Na+、K+、NH4+等常见离子的检验,第一是将有关离子检验中相互干扰及防止干扰的方法进行讨论整理。SO42-、CO32-应该酸化区别;Cl-、SO42-、CO32-应用氯化钡溶液和酸化的方法进行检验。第二是考虑溶液中离子共存的问题。H+与CO32-、H+与OH-、NH4+与OH-等应该用离子反应的知识进行分析判断。
3.定性实验和定量实验相结合
定性的化学实验只能宏观地认识物质的组成和变化规律。只有定性和定量的化学实验紧密结合才能更为深入的认识物质的本质及变化规律。所以在培养学生实验技能时,特别要注意定量实验技能的培养。
如在“钠的化合物”一节中,有关盐酸和碳酸钠溶液的反应,添加了一个对比实验:在5mL0.1mol/L的盐酸中逐滴滴入饱和碳酸钠溶液、在饱和碳酸钠溶液中逐滴滴入5mL0.1mol/L的盐酸。这种半定量演示实验的引入,会使学生得出一个新的知识:物质之间的反应,可以因反应物“量”的不同或反应物滴加的“顺序”的不同而获得不同的产物。