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化学实验是化学科学的灵魂,是学生认识化学世界的窗口,是学习化学的重要手段。通过化学实验能使学生受到从形象思维跨越到逻辑思维的训练,实现发散思维到统摄思维的统一。化学实验教学是培养学生创新思维的重要环节,是提高学生科学素养的主要途径。如何充分发挥化学实验教学的功能作用,努力优化实验教学课堂,从而培养学生探索创新思维?笔者从教学一线工作实践出发,谈谈自己的看法。
§1、努力优化实验教学模式,尽量让学生参与,培养学生动手实验探索研究能力
无论是演示实验还是学生实验,传统的教学模式都是按照教材中设计好的实验目的、实验原理、实验装置、药品用量、反应条件、实验步骤,按部就班进行操作、观察、记录、分析,这种模式大大束缚了实验操作者、学习者的思维,更谈不上创新思维的培养,因此很有必要改变这种教学模式。
1.1传统验证性实验教学与探索性实验教学相结合
传统的实验教学大多属于验证性实验教学,即教师在讲授理论知识的基础上,通过实验来验证其正确性的实验方法。这种方法虽然能服务于理论教学,有“百闻不如一见”之长,但因它只注重对已知的知识的验证,削弱了根据实验现象去探究、发现科学规律方面的创新培养,淡化了“百见不如一试”的良机,学生养成“照本宣科”、“按方抓药”的固化思维,把对实验现象的观察变成了对预定结果的寻找,形成了思维定势,影响了探索思维的发展与培养。
探索性实验是让学生在开放性的现实情境中主动探索、研究,从而获得亲身体验,并通过逻辑思维概括和归纳而得到理性的认识。从提出问题开始到解决问题为止,学生始终处于探索的学习情景中,有利于调动学生的学习积极性,培养学生的探索精神和研究能力。
例如:让学生按做课本P27[实验2-1],空气里氧气真的约占1/5吗?
1)让学生做测定空气里氧气的含量的实验,观察现象得出各自的结论后进行讨论,对与课本不相符的实验结果进行重做实验,思考查找原因;
2)教师再做一次成功的测定实验,观察现象得出正确结论;
3)师生就学生得到的各种实验结果进行分析讨论再验证,再进行模仿错误实验探索研究失败原因所在。
我们可以看出,传统验证性实验教学与探索性实验教学相结合的实验教学模式对于刚学化学的九年级学生来说能做到知识与能力培养两者兼顾,学生在教师引导下进行了一系列的实验维思活动,学生的自信心得到增强,探索欲望得到了满足,提高了学生的实验能力,培养了学生的研究精神。同时能使实验教学课堂研究氛围浓烈,学生在兴趣盎然中学习知识掌握知识。
1.2 变演示实验为学生动手实验
演示实验是由教师在讲台上进行的表演示范,让学生观察、思考的实验。它虽然能充分发挥教师的主导作用,但学生观察较被动,思维与反应的进行不易合拍,学生无法直接参与实验,导致学生动手机会少,从而使学生的动手操作能力缺少了机会来提高。因而,我们要想方设法将演示实验的空间范围扩大,将一些演示实验改为师生合作实验或共同实验,将一些演示实验改为学生分组实验或边学边实验,让学生在教师的指导下动手操作。
例如:课本中的燃烧条件探究演示实验,我们如果让学生进行分组实验,指导好学生的实验操作,引导好学生的分析思路,效果会很好。
这样的实验操作实际上渗透着积极的思维活动,仪器的选用、安装,试剂的取用,条件的控制,都离不开思维对操作的支配作用,通过动手操作,能够使学生在实验中启发创新思维,从而激发学生的创造性,学生甚至能在已有的、被相对验证正确的理论中寻求新的突破。
§2、优化实验教学过程,培养学生创新思维
在实验教学中必须抓住原理、药品、仪器、装置、条件、步骤等诸多实验因素进行整合,使其达到最优化,从而有目的地引导学生自主探究,强化发散思维和统摄思维的培养。
2.1制造错误的实验现象激发学生的求知欲
传统的实验教学模式照教材上设计好的步骤按部就班,一般不会出现意外,因而欠缺学生对失败实验现象的分析与争论,使学生知其然而不知其所以然,对激发学生的求知欲和培养科学素养没有好处。因而我们要有意地制造一些错误的实验现象,给学生一些意外的思考问题,引起学生去分析、比较、判断、推理、深思考。这样,实验教学过程就能更好地激发学生去学会求知。
例如:加热高锰酸钾制氧气
1)故意在实验开始时不进行装置气密性检查,并不塞紧试管塞。制造的现象是加热许久都不见有气泡冒出。激发讨论的问题是:1﹥加热高锰酸钾不能产生氧气;2﹥氧气极易溶于水;3﹥装置漏气。
2)故意不在导管口放一团棉花。制造的现象是水槽中的水变红色,收集到的气体带红色。激发讨论的问题是:1﹥氧气是红色的气体;2﹥氧气溶于水后使水变为红色;3﹥高锰酸钾粉末进入了水槽中溶于水使水变红;4﹥高锰酸钾粉末混入了集气瓶中。
3)故意在实验结束时先熄灭酒精灯而不将导管撤离水槽。制造的现象是出现倒吸现象水进入试管。激发讨论的问题是:1﹥发生倒吸现象的原因是什么?2﹥实验结束时的正确操作该如何来完成?
在这些故意制造的错误现象讨论中提高了学生的分析能力,激发了学生的求知欲望,增强了学生的自信,开拓了学生的视野。使一节较为沉闷的课堂变得生动活泼,学习积极主动。
2.2指出不足,让学生改进实验装置
为培养学生的创新思维,使他们不受思维定势的束缚,能够无拘无束的发散,应该引导学生重新审视教材的某些传统实验装置,大胆地进行改进与创新。在教学活动中教师创造性地改革和设计实验装置,使学生受到启迪,为学生做出表率。同时选择一些适合学生探究的课题,引导学生自主探究,在设计实验装置的过程中,培养自身的实验设计能力和创新思维能力。
在课堂演示实验教学中,若遇到现象不明显,操作复杂,污染物不易处理的实验时,教师先带领学生共同分析实验的原理和不足之处,然后鼓励学生给出意见并改进实验。
例如:人教版初中《化学》课本P50页“活动与探究”中的实验,在做完实验前我提出了这个实验仪器太多了点,实验的药品太浪费,可不可以减少一些实验仪器和节约些药品来完成这个实验?分析讨论后学生明白了这一实验的目的与原理,学生提出了以下三种意见:
再经过一番讨论,同学们一致选定(图1)为最理想的改进。
§3、开放实验室,鼓励学生走进化学实验室
传统的实验教学模式是教师在课室讲台上给学生做完演示实验就算完成,学生因演示实验产生的疑问没有办法得到及时的实验验证,一般都是教师直接给出答案给学生,往往留给学生的印象不深甚至不能释疑,这样不利于培养学生的学习兴趣,不利于培养学生的探索研究精神。我们应鼓励学生提出质疑,鼓励学生自主设计实验验证自己的质疑,鼓励学生走进实验室。比如,有学生就“用排空气法收集气体时气体一定先装满集气瓶底部再往集气瓶口装吗?”提出疑问,学生利用第二课堂活动走进实验室进行自主实验,学生的实验设计如右图:
实验结果是沾有无色酚酞的棉花在刚有氨气通入时就开始变为微弱的红色,过一段时间后沾有无色酚酞的棉花完全变成鲜红色,说明一开始就有少量的氨气分子运动到了瓶口,过一段时间后才收集满氨气。由此学生得出:用排空气法收集气体时气体从集气瓶底部往集气瓶口装填充,但也有少部分气体在气体收集填充的过程中随空气往瓶口逸出这一实验结论。
开放实验室让学生走进实验室就疑问进行探索研究验证实验的实验教学模式,有利于提高学生的化学学习兴趣,提高学生的实验设计研究探索能力,提高学生的实验动手操作能力,增强学生的自信心,促进师生间的沟通与交流。
诚然,要努力优化实验教学课堂,培养学生探索研究创新思维还有诸多因素和方法,如增加更多的趣味实验、实验的正确评介、拓宽实验要素空间等等。
广大化学教师要转变教学观念,不畏困难,利用化学科实验教学这一重要阵地,打破唯书论,敢于创新,充分挖掘各种有利条件,引导学生一起去探讨去创新,把学生逐步培养成为研究型、探索型、创造型人才。
§1、努力优化实验教学模式,尽量让学生参与,培养学生动手实验探索研究能力
无论是演示实验还是学生实验,传统的教学模式都是按照教材中设计好的实验目的、实验原理、实验装置、药品用量、反应条件、实验步骤,按部就班进行操作、观察、记录、分析,这种模式大大束缚了实验操作者、学习者的思维,更谈不上创新思维的培养,因此很有必要改变这种教学模式。
1.1传统验证性实验教学与探索性实验教学相结合
传统的实验教学大多属于验证性实验教学,即教师在讲授理论知识的基础上,通过实验来验证其正确性的实验方法。这种方法虽然能服务于理论教学,有“百闻不如一见”之长,但因它只注重对已知的知识的验证,削弱了根据实验现象去探究、发现科学规律方面的创新培养,淡化了“百见不如一试”的良机,学生养成“照本宣科”、“按方抓药”的固化思维,把对实验现象的观察变成了对预定结果的寻找,形成了思维定势,影响了探索思维的发展与培养。
探索性实验是让学生在开放性的现实情境中主动探索、研究,从而获得亲身体验,并通过逻辑思维概括和归纳而得到理性的认识。从提出问题开始到解决问题为止,学生始终处于探索的学习情景中,有利于调动学生的学习积极性,培养学生的探索精神和研究能力。
例如:让学生按做课本P27[实验2-1],空气里氧气真的约占1/5吗?
1)让学生做测定空气里氧气的含量的实验,观察现象得出各自的结论后进行讨论,对与课本不相符的实验结果进行重做实验,思考查找原因;
2)教师再做一次成功的测定实验,观察现象得出正确结论;
3)师生就学生得到的各种实验结果进行分析讨论再验证,再进行模仿错误实验探索研究失败原因所在。
我们可以看出,传统验证性实验教学与探索性实验教学相结合的实验教学模式对于刚学化学的九年级学生来说能做到知识与能力培养两者兼顾,学生在教师引导下进行了一系列的实验维思活动,学生的自信心得到增强,探索欲望得到了满足,提高了学生的实验能力,培养了学生的研究精神。同时能使实验教学课堂研究氛围浓烈,学生在兴趣盎然中学习知识掌握知识。
1.2 变演示实验为学生动手实验
演示实验是由教师在讲台上进行的表演示范,让学生观察、思考的实验。它虽然能充分发挥教师的主导作用,但学生观察较被动,思维与反应的进行不易合拍,学生无法直接参与实验,导致学生动手机会少,从而使学生的动手操作能力缺少了机会来提高。因而,我们要想方设法将演示实验的空间范围扩大,将一些演示实验改为师生合作实验或共同实验,将一些演示实验改为学生分组实验或边学边实验,让学生在教师的指导下动手操作。
例如:课本中的燃烧条件探究演示实验,我们如果让学生进行分组实验,指导好学生的实验操作,引导好学生的分析思路,效果会很好。
这样的实验操作实际上渗透着积极的思维活动,仪器的选用、安装,试剂的取用,条件的控制,都离不开思维对操作的支配作用,通过动手操作,能够使学生在实验中启发创新思维,从而激发学生的创造性,学生甚至能在已有的、被相对验证正确的理论中寻求新的突破。
§2、优化实验教学过程,培养学生创新思维
在实验教学中必须抓住原理、药品、仪器、装置、条件、步骤等诸多实验因素进行整合,使其达到最优化,从而有目的地引导学生自主探究,强化发散思维和统摄思维的培养。
2.1制造错误的实验现象激发学生的求知欲
传统的实验教学模式照教材上设计好的步骤按部就班,一般不会出现意外,因而欠缺学生对失败实验现象的分析与争论,使学生知其然而不知其所以然,对激发学生的求知欲和培养科学素养没有好处。因而我们要有意地制造一些错误的实验现象,给学生一些意外的思考问题,引起学生去分析、比较、判断、推理、深思考。这样,实验教学过程就能更好地激发学生去学会求知。
例如:加热高锰酸钾制氧气
1)故意在实验开始时不进行装置气密性检查,并不塞紧试管塞。制造的现象是加热许久都不见有气泡冒出。激发讨论的问题是:1﹥加热高锰酸钾不能产生氧气;2﹥氧气极易溶于水;3﹥装置漏气。
2)故意不在导管口放一团棉花。制造的现象是水槽中的水变红色,收集到的气体带红色。激发讨论的问题是:1﹥氧气是红色的气体;2﹥氧气溶于水后使水变为红色;3﹥高锰酸钾粉末进入了水槽中溶于水使水变红;4﹥高锰酸钾粉末混入了集气瓶中。
3)故意在实验结束时先熄灭酒精灯而不将导管撤离水槽。制造的现象是出现倒吸现象水进入试管。激发讨论的问题是:1﹥发生倒吸现象的原因是什么?2﹥实验结束时的正确操作该如何来完成?
在这些故意制造的错误现象讨论中提高了学生的分析能力,激发了学生的求知欲望,增强了学生的自信,开拓了学生的视野。使一节较为沉闷的课堂变得生动活泼,学习积极主动。
2.2指出不足,让学生改进实验装置
为培养学生的创新思维,使他们不受思维定势的束缚,能够无拘无束的发散,应该引导学生重新审视教材的某些传统实验装置,大胆地进行改进与创新。在教学活动中教师创造性地改革和设计实验装置,使学生受到启迪,为学生做出表率。同时选择一些适合学生探究的课题,引导学生自主探究,在设计实验装置的过程中,培养自身的实验设计能力和创新思维能力。
在课堂演示实验教学中,若遇到现象不明显,操作复杂,污染物不易处理的实验时,教师先带领学生共同分析实验的原理和不足之处,然后鼓励学生给出意见并改进实验。
例如:人教版初中《化学》课本P50页“活动与探究”中的实验,在做完实验前我提出了这个实验仪器太多了点,实验的药品太浪费,可不可以减少一些实验仪器和节约些药品来完成这个实验?分析讨论后学生明白了这一实验的目的与原理,学生提出了以下三种意见:
再经过一番讨论,同学们一致选定(图1)为最理想的改进。
§3、开放实验室,鼓励学生走进化学实验室
传统的实验教学模式是教师在课室讲台上给学生做完演示实验就算完成,学生因演示实验产生的疑问没有办法得到及时的实验验证,一般都是教师直接给出答案给学生,往往留给学生的印象不深甚至不能释疑,这样不利于培养学生的学习兴趣,不利于培养学生的探索研究精神。我们应鼓励学生提出质疑,鼓励学生自主设计实验验证自己的质疑,鼓励学生走进实验室。比如,有学生就“用排空气法收集气体时气体一定先装满集气瓶底部再往集气瓶口装吗?”提出疑问,学生利用第二课堂活动走进实验室进行自主实验,学生的实验设计如右图:
实验结果是沾有无色酚酞的棉花在刚有氨气通入时就开始变为微弱的红色,过一段时间后沾有无色酚酞的棉花完全变成鲜红色,说明一开始就有少量的氨气分子运动到了瓶口,过一段时间后才收集满氨气。由此学生得出:用排空气法收集气体时气体从集气瓶底部往集气瓶口装填充,但也有少部分气体在气体收集填充的过程中随空气往瓶口逸出这一实验结论。
开放实验室让学生走进实验室就疑问进行探索研究验证实验的实验教学模式,有利于提高学生的化学学习兴趣,提高学生的实验设计研究探索能力,提高学生的实验动手操作能力,增强学生的自信心,促进师生间的沟通与交流。
诚然,要努力优化实验教学课堂,培养学生探索研究创新思维还有诸多因素和方法,如增加更多的趣味实验、实验的正确评介、拓宽实验要素空间等等。
广大化学教师要转变教学观念,不畏困难,利用化学科实验教学这一重要阵地,打破唯书论,敢于创新,充分挖掘各种有利条件,引导学生一起去探讨去创新,把学生逐步培养成为研究型、探索型、创造型人才。