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高中化学探究实验的教学设计探究

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摘要:化学实验是培养学生科学态度和思维方法的有效路径,本文介绍了化学探究性实验设计的指导思想、实施步骤,并对化学探究性实验的教学进行了深入研究,详细阐述了化学探究性实验教学的原则和教学案例,为我国高中阶段开展化学探究性实验的设计与教学提供了重要的参考。

关键词:化学;探究性实验;教学

一化学探究性实验设计指导思想

化学课程要面向全体学生,努力满足他们的求知欲望,丰富他们的精神生活,化学实验是化学教育中最为活跃的因素,其中的探究性实验更是最大程度地激发了学生的好奇心与学习兴趣,所以,探究性实验是实验过程中重要的一环[1]。

(一)在实验中凸显学生主体

化学实验是未知知识、问题解决的科学途径与手段;是学生获取化学经验和验证知识正确性的重要手段;实验主题的选择与确定,到实验器材、装置的配备,再到实验过程、方法的设想,以及实验过程中各种现象的记录、最后的实验报告等,都由学生独立完成,极大凸显学生的主体地位。

(二)强调探究过程

学生做“照方抓药”的验证性实验固然能提高学生的实验操作熟练程度和对所接受权威结论的再次感知,但一定程度制约了学生创造能力的培养,探究实验是一种重要的科学活动,不仅将观察、实验控制、收集事实、分析结果等科学方法融于一体[2],而且在实验过程中会遇到新的或未曾预料到的化学现象,因此,探索性实验更加强调学生通过已有知识和经验获得实验结果的探索过程。

二化学探究性实验设计的实施化学探究性

实验的“设计—实施”的基本步骤包括五步。

(一)实验课题的提出教师

根据教学经验与学生实际认知情况,提炼出丰富多样的探究性内容:化学教材中探究性实验提出的问题、学生存在的学习困惑、社会生活中的化学反映与现象,将这些研究内容设计成探究性实验课题,营造出探究的学习氛围,激发出学生的探究欲望,引导学生的探究行为。

(二)实验过程与结果的猜想

科学来源于猜想。在课题提出后,老师引导学生利用已经掌握的实验知识与操作技能,对即将要探究的化学实验进行猜想,一方面让学生自主提出对实验存在的疑惑;另一方面,引发学生对实验结果的讨论,在分歧中加深对实验的渴求与探究热情,激发探究未知的主动性和积极性。

(三)设计实验过程

这一部分最为关键,好的预设代表着成功的结尾。由学生来设计、安排实验的目标、实验的具体操作过程、实验所用的方法、并对参与学生进行明确具体的分工。这一环节,需要老师的指导,引导学生对实验过程中的细节进行推敲,并注明实验步骤中的注意事项,确保实验安全、有序。

(四)进行探究实验,验证猜想

这一环节是探究性实验的主体部分,是学生按照预设的实验过程由理论到实践的实现过程。在这一环节,教师要引导学生仔细观察实验现象,做好实验每一环节、每一变化的详细实验记录。

(五)总结评价及应用

这是探究性实验的总结环节,包括四方面的内容:第一:学生根据实验结果用相关的理论进行成因分析;第二:学生根据实验记录,撰写探究性实验报告;第三:学生在老师的引导下进行实验过程的评价,总结实验的成功之处,反思不足与教训,提升自己的实验操作技能、熟练程度以及实验探究能力。

三化学探究性实验的教学

(一)化学探究性实验教学的原则

1.以原有经验为基础探究性实验固然以创新为特征,但实验必须要求学生具备一定的化学实验基础知识与实验操作基本能力,所以探究性实验教学必须以学生原有的实验知识与能力为基础,确保实验的可行性。

2.以贴近生活为特征只有生活化的问题才能真正激发学生探究的欲望,所以,探究性教学课题的选择要紧贴生活,增加学生对探究实验的亲近感,引导学生通过实验来解决生活中的具体问题。

3.以学生探究为重点探究性教学更加强调学生的主体参与、学生对实验的主观操作和实验过程与结果的预设猜想与求证,这在一定程度上会增加教学的独立性、开放性、创造性,能增强学生学习的主动性,更能在互动中培养学生的合作、协调能力,促进学生的全面发展。

(二)化学探究性实验教学的教学案例分析

1.实验课题的提出:

向学生展示节日庆祝时的烟花绽放,通过绚丽多彩的烟花激发学生的兴趣,提出质疑,为什么烟花会有有五颜六色的颜色?并探究如何设计实验能让焰色反应更明确。如:金属焰色反应的影响因素有哪些

2.实验过程与结果的猜想:

学生在教师的引导下对即将进行的《焰色反应实验及改进》进行实验过程与结果的猜想与假设。猜想一:烟花出现的各种颜色,是不同的金属在空气中燃烧发出的光猜想二:不同的火源会对金属焰色反应出现颜色的明亮程度产生不同的影响猜想三:酒精灯中不同浓度的酒精会对金属焰色反应中出现的颜色有差异猜想四:金属条的粗细、纯度皆会对焰色反应中出现的颜色产生差别猜想五:燃烧环境中,氧气的含量,空气的流动情况对焰色反应的影响这些猜想让实验具备了探究的可行性。

3.设计教学过程:

目标维度①知识与技能:通过钠、钾、钙、钡、铜等化合物的焰色反应,探究在焰色反应中,影响金属颜色呈现情况的因素,通过实验现象,思考反应的本质。②过程与方法:通过焰色实验,熟练学生实验操作技能,培养问题意识和独立思考、自主学习能力,培养合作意识与团队精神。③情感态度价值观:发展学生学化学的兴趣,体验科学探究的成功与快乐,培养学生善于质疑的精髓和严谨科学的实验态度[3]。

4.进行探究实验,验证猜想:

验证猜想一:学生把不同的金属条在酒精灯上点燃,观察燃烧的颜色变化、生成新的物质,并做好记录;验证猜想二:用同样的金属条在不同的火源(酒精灯、酒精喷灯、煤油灯)燃烧,观察火焰以及颜色的变化,作好记录;验证猜想三:用不同浓度的酒精,观察燃烧的颜色变化记录现象。验证猜想四:变换金属条的粗细、纯度再次进行燃烧实验,观察变化并做好记录;验证猜想五:改变燃烧的环境,比如增加氧气、增加空气流动等继续观察燃烧变化,做好记录。注意事项:在实验过程中,一定要注意安全,注意学生之间的合作与分工。

5.实验步骤:

①用玻璃棒上的铂丝放在酒精灯外焰上灼烧至与火焰颜色相同。

②用铂丝蘸取碳酸钠溶液,在外焰上灼烧,此颜色即为钠的焰色反应。

③将铂丝用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至无颜色[4]。

④蘸取碳酸钾做同样的实验(此时要透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色)。

⑤继续进行相关物质的焰色反应,依次对上文所述的猜想进行验证。实验器材:碳酸钠、氯化钠、氯化钾、硫酸铜、钠、氢氧化钠、稀盐酸、乙醇、酒精、蒸馏水、酒精灯、酒精喷灯、玻璃、瓷坩埚、滴管、脱脂棉、镊子等。实验器材为实验的顺利开展奠定了物质基础,接下来依靠集体的智慧安装实验装置。

6.总结

评价与应用:首先简单讲述焰色反应的原理,颜色是物质微观结构的宏观表现[5]。焰色反应是利用不同金属接受能量后形成激发态,激发态是一种活跃状态,不稳定,在返回到基态时,发生能量跃迁,每种金属都有其独特的光谱,因而在灼烧时会呈现不同的颜色。让学生根据实验的具体过程填写已经做好的实验报告单;其次引导学生进行探究实验的总结与反思,通过这次探究实验,我们对焰色反应更加了解;不足之处是我们对实验中的细节影响到实验的顺利进行,在今后的实验中一定要加强注意。

参考文献

[1]王后雄.中学化学新课程教科书新增实验内容选择述评[J].课程教材教法,2006,(5):69

[2]王成秩,胡志刚.初高中化学实验教学有效衔接的思考——以”研究物质的实验方法”教学为例[J].化学教育,2016,(37):3

[3]寇娜.新课标下高中化学探究性教学的研究[D].武汉:华中师范大学,2008

[4]课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心编著.普通高中课程标准实验教科书化学一[M].北京:人名教育出版社,2007:57

[5]金增瑗.颇受欢迎的选修课——色彩与物质结构[J].大学化学,2006,(6):11

作者:闫婷婷 单位:山西师范大学

高中化学探究实验的教学设计探究责任编辑:张雨    阅读:人次