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實驗改進和創新要遵循科學性、實用性、簡約性、安全性、環保性和創新性的原則。在對實驗設計進行改進的過程中,我們既要注意其合理性和可行性,還要注重現象的鮮明性。
1.1科學性原則
實驗原理準確無誤,實驗方案設計科學,實驗裝置設計合理,從實驗現象到本質的推理科學嚴密,實驗操作要符合要求,實驗設計所蘊含的功能可切實達到本實驗設計的目標,這是改進實驗成功的主要標準。
1.2直觀性原則
實驗裝置穩實、簡潔、流暢,實驗有趣味性,這是改進實驗成功的標志。
1.3簡約性原則
實驗操作簡便、實驗現象容易感知,較少出現干擾現象;實驗所需儀器和藥品為實驗室常見或在生活中易得。裝置簡單、操作方便、實驗時間短,這是改進實驗具有生命力的保證。
1.4安全性原則
實驗方案環保,能預見實驗可能出現的環境污染和危險,并有相應的防范措施。
1.5創新性原則
實驗設計思路、實驗功能、實驗方法、實驗材料、實驗裝置等有所突出和創新。
2實驗改進與創新的角度
2.1實驗裝置的改進和創新
有些化學實驗連接儀器多,生成有毒氣體,操作起來不太方便,反應時間長不利于課堂教學等存在許多缺陷和局限性,通過改進它們使其更具有可操作性。例如,對CO還原CuO的環保型實驗設計(如圖1所示)。
截取長20cm、直徑6mm的玻璃管導管,把膠水調稀涂在管內,再把氧化銅粉末用另一根玻璃導管吹進涂有膠水的玻璃導管內,氧化銅粉末就緊附在玻璃導管內壁上,涼干或烘干后即可使用。課前用一醫用引流袋收集一袋干燥的CO氣體,密閉,備用。
操作步驟:①按裝置圖示組裝儀器,檢查氣密性;②打開彈簧夾A、B,關閉彈簧夾C,用左手輕壓裝有CO氣體的氣袋,排出氧化銅玻璃管及裝置內的少量空氣,移動酒精燈加熱裝有氧化銅的玻璃管,可觀察到裝有CO氣體的氣袋氣體體積減少,尾氣袋緩慢脹起,玻璃管內的氧化銅由黑色變成光亮的紅色,生成的氣體可使具支試管內的澄清石灰水變渾濁;③當玻璃管里被還原出的銅大約有lOcm長時就停止加熱,停止輸出CO;④待玻璃管冷卻后,關閉彈簧夾A、B,取下玻璃管和具支試管,向學生分別展示光亮的“銅棒”和渾濁的石灰水;⑤振蕩尾氣袋,使剩余的C02完全溶于NaOH溶液中,打開彈簧夾C,前后兩氣袋連接起來,手壓尾氣袋,把未反應的CO氣體排向裝有CO的氣袋中,以備再次循環使用。
此裝置改進后,CO氣體排出反應和回收使用操作簡單,安全性高;整套裝置密閉、循環,未反應的CO氣體可回收使用,利于環保,經濟效益高;玻璃導管內附著的氧化銅層表面積大,CO氣體還原效果較好。實驗完畢,玻璃導管如銅棒,可見度大,便于觀察,有利于學生了解、認識CO的還原性;CO還原CuO的時間2~3min,所需時間短,適合在課堂上做演示實驗。
2.2實驗藥品的改進和創新
例如,對實驗室制取C02藥品選擇的探究,人教版初中化學新課標教材對實驗室制取C02的發生裝置、收集裝置進行了探究,但對為什么要選擇石灰石(或大理石)和稀鹽酸反應來制取C02氣體的理由沒有講清楚,使學生很難從眾多的能產生C02氣體的反應中理解實驗室制取COz的藥品。
改進裝置如圖2所示。在a、b、c、d廣口瓶中,事先相應放人少量碳酸鈣粉末、大理石、大理石、碳酸鈉粉末,在膠塞上插人分液漏斗和帶膠管的導管。在a、b的分液漏斗中加入稀鹽酸,在c、d的分液漏斗中加入稀硫酸,并在導管口系上氣球,實驗時,打開分液漏斗旋扭,讓酸液浸沒固體,觀察氣球的變化,從而知道選擇大理石和稀鹽酸作為實驗室制取C02氣體的藥品的理由。
2.3替換儀器和藥品的改進和創新
例如,進行COz氣體溶解性的實驗。用帶蓋的薄塑料瓶兩個,用打孔器在飲料瓶蓋上打孑L,然后固定好氣門(可用舊自行車丟棄的氣門),用膠管連接兩個氣門。準備一瓶涼蒸餾水,另一瓶收集滿C02氣體,均蓋好瓶蓋。將有水的瓶子放上面,用手擠壓瓶子,水進入另一瓶,然后振蕩充滿C02氣體的瓶子,再擠壓有水的瓶子,反復幾次,可見瓶子變癟了。
2.4實驗方式的改進與創新
2.4.1盡可能地補充一些隨堂演示實驗給學生提供更多的直觀認知
在“分子”的教學中,補充酒精的揮發、碘在酒精中擴散的實驗,加深學生對分子運動的感性認識。教材中的實驗,有的是對化學概念、原理的闡述,有的是對元素化合物知識的分析、驗證,有的則屬于實驗基本操作技能。對演示實驗,在課堂教學中力求做到演示操作規范、實驗現象明顯、分析表述準確簡練。對部分演示實驗裝置或實驗操作作適當的補充和改進,可以增強實驗效果。
2.4.2聯系生活生產實際
鼓勵學生自主做課外實驗
新教材配合教學內容設置了13個家庭小實驗,這些小實驗的引入使課堂教學延伸至課外,它對激發學習興趣、鞏固知識技能、培養能力、開發智力起到一定作用。例如,教材鐵釘生銹演示實驗中當作家庭小實驗,提前一周布置給學生在家里做,到上“鐵的性質”這節課時,將實驗室預先做好的鐵釘生銹實驗的三支試管展示給學生看,并請他們與自己所做的家庭小實驗結果對照,學生很自然就接受了“鐵在潮濕的空氣中能跟氧氣發生化學反應,生成鐵銹”這一事實,進而再請學生思考:“一半浸在水中的鐵釘,哪一部分銹斑最明顯,為什么?”啟迪學生對教材討論題“你認為鐵在什么條件下最容易生銹?”進行探究,從而對鐵生銹的原因和防止鐵生銹的方法有較深入的了解。
2.4.3開展形式多樣的趣味性實驗活動
增加演示一些趣味化學實驗、化學小魔術、小游戲,如“空瓶生煙”、“清水變色”等,開辟“廚房中的化學”實驗課題,讓學生利用家庭廚房里現有的物品進行實驗、觀察,如觀察沒擦干凈的鐵鍋、菜刀表面留下的銹斑;用久的熱水瓶膽和燒水壺內沉積的水垢;比較食鹽和白糖溶解性的大小;將雞蛋放人盛食醋的茶杯中觀察蛋殼表面產生的氣泡以及限用廚房內的用品來鑒別精鹽和堿面等。通過這些活動使學生感到化學就在自己身邊,化學與生產、生活、社會密切相關,在一定程度上增強了他們關心自然、關心社會的情感。
2.4.4變演示實驗為學生實驗
盡可能將一些教師演示實驗改為學生演示實驗或學生分組實驗,增加學生動手操作的機會。
2.5對實驗手段的改進與創新
傳統的實驗教學中會常遇到一些原理復雜、現象不明顯、時間過長的實驗,多媒體正好可以彌補這一缺陷,在實驗操作中充分運用電腦、錄像、投影等手段,用電腦模擬反應過程或用電腦制作動畫,采取“放大”、“慢放”、“重放”、“定格”等方法,幫助學生觀察對一些反應進行很快或很難觀察的實驗,突出現象、增強動感、擴大實驗效果。
一、對初中化學實驗課進行優化設計的必要性
化學實驗就相當于一扇指引學生通向化學世界的門,在初中化學課程中,幾乎所有的化學教師都認同化學實驗教學是其他任何教學方式都無法代替的。在新課程改革的背景下,傳統的應試教育忽視化學實驗甚至不做化學實驗,讓學生用死記硬背的方式將課本中的實驗與化學公式背入記憶中達到應試目的的教學模式無疑被摒棄,化學實驗教學模式轉換成為重點。但傳統教學中教師單純照本宣科,教師和學生們的實驗完全依樣畫葫蘆照著教材上已經設計好的實驗來完成實踐操作,無論教師或學生都純屬為了完成任務而進行實驗操作,這樣的方式也并不能達到任何效果。那么優化初中化學實驗設計就變得非常必要,初中是大多數學生剛接觸化學這門科學的伊始,他們必定對這門學科充滿好奇,讓學生們一直保持著好奇心,渴望上每一節化學課是非常重要的,這就基于實驗前培養學生探究實驗的興趣與懸念,引導學生自主設計或者進行趣味性實驗便成為實驗教學的重點,讓學生通過每一步的思考分析在實驗中取得成就感,自然而然對化學產生強烈興趣,從而引發其求知欲。
二、對初中化學實驗課進行優化設計的研究
1.基于教材資源靈活設計
初中化學教材中需要進行實驗的化學課程都具備實驗設計案例,多數學生在課前預習中早已知悉,只要在課上看一下實驗現象便已知道實驗結果。這對培養學生的思考探究以及創新思維能力非常不利,實驗課的優化設計應打破這樣的傳統,盡量讓學生自主探索、思考、分析、整理、設計,然后老師指導在可行性、安全性的原則下進行實驗,在實驗器材、藥品和設計上給予學生更多的選擇。例如:對二氧化碳氣體的生成進行實驗分析,探究其反應原理以及反應裝置時,引導學生回顧以往的知識點思考可以生成二氧化碳的反應組合,將這些反應的化學方程式一一列出;讓學生分組討論分析二氧化碳氣體有什么性質,需要怎么樣的收集方式;根據小組的自主探討,選擇需要什么樣對應的實驗儀器。通過讓學生體驗信息的收集和處理、對實驗進行對比、自主分析選擇以及設計探究、整理歸納與總結的一系列過程,不僅培養了學生自主思考探究的能力,也使學生在實驗中養成合作精神,形成科學探究的基礎思路。從學生的興趣進行引導,能讓學生愉快地接受知識傳播的同時,更能克服他們的思維障礙。
2.基于生成性問題靈活設計
新課程改革中提倡了許多教學中具有建設性的指導,教學預設與教學生成性問題的解決是其中一個重要的特性。要使實驗教學達到最優狀態,還需要抓準問題的中心點,把握住科學實驗探究的主要線索――假設、猜想、實驗、分析,緊緊圍繞這條線索來開展化學實驗探究。例如:碳酸鈣經過高溫煅燒后會殘留白色物質,在初中化學教學的一般情況下,學生不會對此提出任何的問題,因為課本上不涉及,也通常會使學生忽視這樣的細節,但有的學生也會產生好奇,提出疑問,殘留下的白色物質的成分到底是什么?這個問題在教材中是是沒有實驗設計探究的,也就是超出預設,是一個生成性問題,既然學生提出,那么教師就順藤摸瓜組織學生一起來探討這個問題:首先引導學生猜想白色物質中可能存在的成分,然后再引導學生去驗證猜想的正確性,繼而組織學生針對實驗所產生的現象進行討論和分析,由教師對其分析的正確性與合理性進行點評和指導,最后讓學生們進行整理和總結。
3.基于實驗異常靈活設計
初中化學很多時候在實驗中會發生異常,往往在教師們的意料之外。這種意外現象的發生有時是因為學生理解知識的程度不夠,倘若能夠就實驗的異常引導學生進行探究,也能夠提升學生分析與創新的能力,加強學生對化學科學的學習興趣。例如:在進行測定氧氣體積分數實驗時,由于學生的失誤,在燃燒匙中放入了碳或硫,使實驗產生異常,導致集氣瓶中沒有水灌入。這時候不必立刻對學生進行批評,可以借此讓學生進行分組討論實驗產生這樣異常的原因,有沒有方法可以補救,或者實驗前是否有辦法可以讓此實驗也能夠順利進行的方案。
三、結束語
綜上所述,初中化學實驗課優化設計的重點在于加強實驗本身的懸念性與趣味性,引導學生進入懸念,開啟學生探究自然科學的興趣,循循善誘,讓學生自發提出疑問,及時解答疑問,讓學生開拓思維、分析思考,分組討論開展可行性實驗設計,對設計的錯誤與正確進行必要指導,最后綜合化學實驗可行安全的原則,實踐操作進行實驗,通過每一步讓學生產生科學探索的樂趣和成就感,并從中提高學生的綜合學習能力,通過實驗強化學生對化學知識點的記憶,達到有效素質教育的教學成果。
【參考文獻】
[1] 祝法祥. 淺談初中科學探究性實驗的誤區及優化策略[J]. 文理導航(中旬),2014(03).
初中化學是一門實踐性和應用性都很強的學科,對于初中生來說剛剛接觸這門課程,難免會有一點不適應。同時化學課程中的實驗又需要學生進行不斷的探究。化學實驗可以讓學生開闊視野,拓展思路。同時也有助于化學專業概念的理解和學習。化學中的實驗可以讓學生不斷探究,不斷提出質疑,是一種比較直觀的教學方法。所以化學實驗教學設計對初中新課標化學課程來說是十分重要的。
一、初中新課程化學實驗教學設計原則
1.科學性原則:對于初中化學實驗來說,一般實驗注重科學性,首先要有科學的理論知識作為基礎,其次要有嚴謹的實驗操作過程和步驟,最后要根據實驗步驟和操作獲得實驗結果。這個過程是非常嚴格的,都是建立在客觀事實的基礎上的,這樣是化學實驗的目的所在,化學實驗過程重點培養學生科學的思維方法和觀察能力,從而提高學生的實踐能力和科學素質。所以化學實驗教學在設計過程中需要注重實驗本身的科學性,并且實驗過程中的材料和器材必須是在能接受的范圍之內的,同時實驗的難度不能超過所學內容。不管是探究性實驗還是驗證性實驗都要保證實驗的科學嚴謹性。
2.創造性原則:初中新課標化學實驗教學需要具備一定的創新性,創新性主要體現在實驗內容和實驗步驟上,要有一定的新穎性。并且充分體現出創造性,不要照搬全收,在傳統實驗教學方法的基礎上加入新鮮的事物,提高學生的學習興趣。在符合學生學習范圍和認知程度上實現對化學實驗的創新,讓化學實驗由易到難,循序漸進,通過創新性的思維讓學生接受新的知識和理念,充分調動學生的獨立創新思維
3.可行性原則:初中化學實驗內容必須是教材上的相關實驗,或者教材實驗基礎上的升華和改革。而且化學實驗設計要和平時的日常生活和生產實踐以及先進的科學技術相結合。但是不能超越學生的知識范圍和接受能力,實驗設計必須切實可行,具備實施性,能夠保證學生能夠順利完成。
4.安全性原則:化學實驗一般都要接觸一些實驗器材和材料,有些材料和器具是存在一定危險性的。在實驗設計之前,教師要正確講解實驗材料的特點,以及實驗器材的使用方法和注意事項。盡量避免使用易燃易爆和有毒性的材料和藥品,同時盡可能的設計危險小的實驗,不要讓學生直接接觸材料和器材。一定要保證實驗設計過程中的安全性。
5.趣味性原則:單純的化學理論知識教學沒有辦法讓學生直觀清晰的理解化學知識,在學習化學知識的同時,要輔助的學習一些化學實驗。化學實驗要能夠完全調動學生的積極性和主動性,提高學生對化學的學習興趣。所以化學實驗需要具備一定的趣味性來吸引學生的注意。也只有充滿趣味性的實驗才能讓學生找到學習化學的樂趣,同時能夠緩沖緊張的學習帶來的壓力。
二、初中新課程化學實驗教學設計方法
初中化學實驗教學一般來說可以分為探究性實驗和驗證性實驗。探究性的化學實驗是指將教材提供的一些化學實驗進行延伸和升華,改變實驗中的某些條件,使其成為未知實驗結果的實驗,需要學生進一步探究和分析思考的實驗。探究性實驗一般會提出問題,學生通過學過的化學專業理論知識來探索改變實驗條件以后會得出怎樣的實驗結果。探究性實驗主要是發揮學生的主體意識,實現以教師為引導的輔助教學,全面激發學生的求知欲和探究學習能力。而驗證性的化學實驗主要是通知、驗證、運用的設計模式。學生們通過具體的化學實驗來驗證相關的化學概念和化學結論,這種方式的化學實驗比較死板,生搬硬套,沒有創新可言,步驟是提出實驗問題、實驗步驟和實驗結果,但是可以提升學生對化學知識的學習和記憶能力。
1.探究性實驗:二氧化碳與水反應可以生成碳酸,那么二氧化硫與水反應會生成什么?
設計方案:
科學性原則:基于對物質科學性分析,首先驗證水能否使藍色石蕊試紙變色,其次驗證二氧化硫氣體能否使干燥的藍色石蕊試紙變色,最后驗證二氧化硫氣體能否使濕潤的藍色石蕊試紙變紅。實驗裝置如圖:
可行性原則:二氧化硫易溶于水,酸能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅,二氧化硫不與濃硫酸反應。
安全性原則:裝置E的作用是吸收二氧化硫不污染空氣,二氧化硫有毒,能與堿溶液反應生成鹽和水。
實驗過程:
1.實驗過程中裝置C內石蕊試紙的顏色始終沒有變化,這說明二氧化硫不能使干燥的藍色石蕊試紙變色,二氧化硫不能使干燥的藍色石蕊試紙變色。
2.實驗裝置D中膠頭滴管中的蒸餾水在二氧化硫氣體生成之前滴到藍色石蕊試紙上,未見試紙顏色發生變化,當有二氧化硫氣體通過時發現濕潤的藍色石蕊試紙變紅.此現象說明水不能使干燥的藍色石蕊試紙變色。
3.二氧化硫溶與水生成酸,酸能使干燥的藍色石蕊試紙變紅色。此過程中反應的化學方程式為SO2+H2O=H2SO3
初中化學新課標對化學實驗提出比較高的要求,說明了化學實驗在化學課程教學中的重要意義。所以在今后的教學過程中,教師要加大化學實驗的學習力度,充分提高學生的實踐能力和操作能力,在適應新課標的前提下,全面提高學習學習化學的綜合能力。
【參考文獻】
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一、初中化學實驗課的優化設計原則
1.可行性原則
初中化學實驗課的設計首先應確保實驗的切實可行,并選擇可以滿足實驗所需的實驗儀器、設備、藥品以及方法等要求的實驗室,以為初中化學實驗教學的順利展開提供保障。
2.科學性原則
初中化學實驗應確保實驗原理、方法、操作程序遵循化學原理以及科學實驗研究方法的原則,這也是優化初中化學實驗課的重要前提條件。
3.安全性原則
在化學實驗教學的過程中,應嚴格確保化學實驗的安全,杜絕一切實驗安全事故的隱患。因此,教師應全面提升化學實驗安全意識,在選擇實驗操作設備、方法或儀器時應盡量避免使用具有毒性的物品以及危險性的實驗儀器或設備。除此之外,教師在實驗教學時還應做到規范、正確、熟練的操作,這樣方能充分保證化學實驗的安全性。
4.簡易性原則
在進行實驗教學時,教師應盡量簡化實驗裝置與實驗流程。如若化學實驗裝置或流程太過復雜,不僅增加了操作的難度以及實驗的失敗率,還會容易分散學生的注意力。因此,教師在確保實驗教學質量的前提下,應盡可能的簡化實驗裝置與方法。
二、初中化學實驗課的優化設計策略
1.精心設計化學課堂實驗
精心設計化學課堂實驗室提升化學實驗教學效率的重要途徑。如何在有效的課堂時間內,合理設計化學實驗,加強對學生的引導,對學生化學學習興趣的激發以及學生實驗概念與技能的掌握有著重要的作用。因此,教師在設計化學課堂實驗時應注意以下幾點:①化學實驗應突出教學重難點,并對學生有啟發作用;②應符合學生的認知情況;③盡量控制實驗過程;④盡可能的讓學生體驗到化學的奧妙之處。如,在演示“瓶吞雞蛋”這一實驗時,教師可先往一集氣瓶中注滿CO,接著將NaOH溶液2注入集氣瓶中,并快速將一個剝皮煮熟的雞蛋放置于瓶口處,此時將會出現雞蛋被“吞”進瓶內的現象。又如,在演示“鋁與稀鹽酸的反應”的實驗時,由于鋁的表面往往會有一層氧化膜,所以在演示實驗時,其反應現象將會不夠明顯。所以,教師可在課前將鋁片放置到稀鹽酸溶液當中,待其冒出氣泡后,將其取出并存放好。在課堂演示實驗時,將事先處理好的鋁片與另一片未進行任何處理的鋁片分別與稀鹽酸進行反應,學生則可明顯的觀察到處理過的鋁片表面會有大量氣泡產生。
2.靈活運用生成性問題進行實驗教學
新課標理念下的教育教學有著一個重要的特征,即正確處理教學預設以及教學生成性的問題。因此,在初中化學實驗教學當中,教師也應處理好生成性的問題,時刻圍繞關鍵性問題以及化學實驗的主要線索(假設與猜想;實驗與分析)來進行實驗設計,并逐步引導學生提出問題,以提高實驗教學效率。例如,在學習CaCO高溫煅燒這一知識點3時,化學教材中是沒有這個實驗演示的內容的,而學生也就不會提出CaCO經3過高溫煅燒后生成的白色物質具有什么成分這類問題。所以化學教師應處理好這一生成性問題。①引導學生進行猜想。由化學反應方程式可知,CaCO高3溫煅燒后,有可能燒完也可能沒有燒完,而學生也可以知道,白色物質中除了含有CaO之外,也可能會含有CaCO。②引導學生進行驗證。經過對3實驗結果的猜想后,教師應引導學生去驗證白色物質中是否含有CaCO。此3時,有的學生會想到用HO來驗證,有2的學生會想到用HCl(稀)來驗證。③組織學生進行討論。教師可引導學生對驗證的現象進行討論,將白色物質加入HO或加入HCl(稀)中分別會出現什2么現象。學生結合課本內容,討論可知CaCO不溶于HO,會沉于試管底部,而32CaO可與HO發生反應生成Ca(OH),22而Ca(OH)微溶于HO,也會沉到試22管底部,此時則不好準確驗證該白色物質中是否含有CaCO。而如果加入HCl3(稀)中,CaCO會與其發生反應生成3氣泡,該現象十分明顯。由此得出,采用HCl(稀)來進行驗證效果會更明顯。由此可知,靈活運用生成性問題可以有效激發學生的探究欲望,讓更多學生主動的參與到教學課堂當中,對提升課堂實驗教學效益大有益處。
3.善于總結實驗
無論實驗成功與否,總結實驗經驗都能有助于教師發現自我的不足,并不斷提升自身的教學質量。因此,教師在進行實驗總結時應做到以下幾點:①對實驗現象的總結。由于在進行實驗操作時,存在著諸多影響因素。所以,在演示實驗時其發生的現象并不一定和課文內容描述的一模一樣。②對實驗結果的總結。在實驗完畢后,教師應依據實驗所得現象來進行自我總結,尤其是總結失敗實驗的原因,并根據原因來進行反思實驗,并在此過程中不斷改進實驗設計的方案,以達到優化初中化學實驗課的目的。
【參考文獻】
[1]趙玉浦.探究初中化學探究實驗的策略及實施方案[J].科技創新導報,2011(02).
G633.8
前言:在新時代背景下,我國教育體制不斷進行著改革和完善,初中化學課程也得到了相應的教學方法轉變,但由于應試教育還占據重要的位置,使得學生往往還是被動式的受教,使學生的想象能力和創新能力受到很大制約。并且,盡管初中化學課程內容難度頗低,但眾多化學公式、元素形式、化合物生成規律等較為繁瑣和龐雜,無法掌握學習技巧和學習方法的學生很難有效的將初中化學課程理解并掌握。而將探究性實驗引入初中化學實驗設計和教學之中,則能使學生在不知曉實驗結果的前提下,能夠通過操作尋求到問題的答案,從激發學生的好奇心入手,提出問題并由學生通過試驗解決問題,不僅培養了學生的探究能力,還鍛煉了學生的思維能力。因此,對于“初中化學探究性實驗的設計與教學”的研究,就具有極大的現實意義。
一、初中化學探究性實驗設計
初中化學課程在初中課程教學中占有很重要的位置,對于紛繁復雜的初中化學知識,若想簡單的清晰理解和掌握所學的知識,就必須明確化學原理公式的運用和方法的有機結合,而多數初中生所具有的學習能力、理解能力、接受能力都比較弱不能夠被人理解,則需要用一種探究式的學習和教學方法,使學生能夠通過自身的實踐得出結論,而學生在探究過程中會不斷的進行分析和理解,并進行實際操作,從而使理解能力大大提高,掌握程度極大增強[1]。同時,初中化學探究性實驗設計,要以學生為主體,化學教師作為輔助,以實際教學內容為設計中的問題設定,以此形成完整的探究性實驗。在此以初中實際課程內容為例,做簡單介紹,例如:初中化學中學到的“硬水”,是含有鈣、鎂鹽類的水,化學教師將“硬水”作為探究性實驗的內容,讓學生將“硬水”逐漸加熱,會產生出何種化學物質或化合物,怎樣進行區別和鑒定。隨后學生根據這一問題,對“硬水”進行加熱實驗,發現一段時間后,生成沉淀物質,進而再對沉淀物質進行酸類溶解分析,得出生成物質為強氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂等。當此化學實驗進行到一半,學生已經能夠清晰了解到該探究性實驗所使用的物質為“硬水”,并得出結論,生成的物質為鎂、鈣等的化合物。進而,教師進行簡單總結,對學生實驗做出肯定,并提出全新問題,此種生成物與實際生活相結合,在哪些生活用品中會出現這樣的化學反應,如何才能夠消除。隨著另一個問題的提出,教師很好的將教學內容與實驗內容轉化為全新的化學知識――酸類與鈣鎂等化合物的反應,即生活中水垢的去除。
學生通過學習中和實驗中積極思考,分析出該物質中鈣、鎂化合物生成的位置大多在用水較多的燒水壺或儲水熱水器中,長期沉淀物質的積累,會影響生活器具的使用壽命,應當采用同樣生活中家中常備的醋酸,即食用醋與之反應,生成氯化鎂或氯化鈣,對器具進行及時沖洗,即可有效消除。這樣就能夠將兩部分的教學內容融入探究性實驗中,并結合生活實例,使學生更易理解和掌握。
二、初中化學探究性實驗的教學策略
(一)明確學生的探究主體地位
在傳統的化學教學實驗中,教師所采用的方式均為演示法,在進行化學實驗的同時對所進行的操作進行解釋和說明,對化學反應和生成的化合物更要做重點的講解,學生沒有得到實際操作的機會,對教師講解的內容也無法完全理解。而在探究性化學實驗中,則是以學生為實驗主體,教師作為輔助。在提出研究問題后,學生以個人或小組為單位,實際動手操作,自行制定實驗步驟和順序,并自行得出實驗結果,此種方式能夠培養學生的想象能力和創新能力,且能通過實驗操作,提升學生的化學知識理解能力[2]。
(二)教師自身能力的加強
盡管教師在探究性實驗教學中處于輔助位置和引導作用,但作為探究性實驗的引導者和協助者,教師的自身能力極其重要。首先,在課程進行之前,需要對所學知識進行合理有效的探究性實驗設計,找準問題的關鍵性核心,使學生有前期的理解。
其次,在教學的應用過程中,要對進行實驗操作的學生做出指導和協助工作,對于出現的不同實驗結果,教師要找尋出出現問題的步驟,并進行及時的糾正和講解。最后,在實驗結束了,教師還需對學生實驗結果進行檢查,同時針對實驗過程中存在的問題進行有效的解答,從而使學生更加深入的理解化學知識與課程內容,并做到學一點就掌握一點。這些都需要教師有較強的理論基礎和實驗實踐經驗,且需要能力和素質兼備[3]。
(三)營造教學氛圍
在進行探究性化學實驗教學過程中,還應保持教學環境的良好和氛圍的輕松、愉悅,這樣不僅能使學生有較為舒暢的心情進行學習,更能使學生的課堂活躍度提升,并且,良好的教學環境和輕松的教學氛圍,也能為教學工作帶來便利,尤其作為化學實驗課程而言,環境的優劣能夠對實驗結果產生相應的影響,進而制約有效的探究性化學實驗教學。
結語:綜上所述,初中化學課程是初中學習階段的重要組成課程,而化學實驗對學生掌握化W知識、促進化學知識有效吸收的有效方式,將探究性方式引入化學實驗設計和教學之中,能夠使化學教學效率和教學質量提升到全新的高度,并且,由于學生采用此種方式進行化學實驗,對于化學知識的認識和掌握得更加的牢固,此外,因此種探究性方式還具有培養學生創新思維的效果,故還能夠逐漸使學生的想象能力和創新能力增強,為素質教育教學打下了良好的基礎。
參考文獻:
在初中化學實驗教學中,教師要激發學生對于實驗的興趣,讓學生充分感受到化學實驗的樂趣,這是提升學生的參與積極性、有效培養學生實驗技能的基礎.初中化學中涉及的很多實驗本來就很有趣,很多實驗無論是現象上還是操作過程中都有很多趣味化的元素.教師要善于挖掘這些有價值的教學素材,并且要善于透過對于實驗的有效組織與設計吸引學生對實驗課程的有效參與.學生只有積極參與到實驗過程中,才能對于很多問題有仔細的思考與探究.因此,在實驗教學的優化設計中,教師要激發學生對于實驗的興趣,為知識教學提供良好鋪墊.例如,在“鑒別二氧化碳”實驗中,實驗前,教師可以拿出一瓶透明的液體對學生說,我給你們變一個魔術,往里面吹口氣,里面的液體會立即變成牛奶.這時候,學生會被教師將要表演的魔術所吸引,將注意力集中到教師的操作中.接下來教師往石灰水里吹氣,熟石灰與二氧化碳發生反應生成沉淀使液體的顏色變成“牛奶”.學生都非常驚訝與好奇,對于這個實驗現象都很感興趣,并且迫切地想知道其中的化學原理.透過趣味化實驗的創設,吸引了學生的注意力與教學參與熱情,學生的思維也活躍起來,從而提高教學效果.
二、激發學生的實驗模仿能力
很多實驗在原理、操作方法與分析模式上都存在一定的共同點,尤其是隨著學生接觸的實驗的不斷增多,自身積累的化學知識不斷豐富后,這些知識點間的聯系與共同點也會體現得越來越明顯.在這樣的基礎上,教師可以有意識地在實驗教學中培養學生的實驗模仿能力.對于那些有一定內在關聯的實驗課程,教師可以給予學生相應的引導與啟發,讓學生結合已有的知識背景以及學過的實驗課程對于新的實驗進行有針對性的分析.這是一個很好的教學切入點,不僅能夠加強學生對于知識網絡的構建,而且能夠幫助學生發現知識點的實質.例如,在做“氣體的實驗室制法”實驗時,教師可以讓學生思考問題:利用濃氨水、燒堿、生石灰、必要的儀器,如何制取少量氨氣.學生討論之后,提出兩種方案:將濃氨水放在燒瓶中加熱;將生石灰放在燒瓶中,再用分液漏斗滴加濃氨水.然后給學生布置課外作業:利用一只圓底燒瓶、帶玻璃管的橡皮塞、橡膠管、一粒NaOH固體、少量濃氨水、大燒杯、水,如何做噴泉實驗?學生學習過制取氨氣和噴泉實驗,具有一定的模仿基礎,通過對這些實驗的模仿設計,能夠鞏固所學知識,還能夠獲知實驗的實質.
在探究性的實驗設計時,一定要遵循一定的原則,才能夠全面的把握實驗的方向和目的,達到良好的預期效果.第一,教師要明確實驗的目標,主要包括知識目標和技能目標,做到有的放矢;第二,要結合初中學生的智力和情感因素,不僅要讓初中學生掌握知識和技能,還要在實驗中讓學生由積極的情感體驗,培養良好的科學品質;第三,探究性實驗的設計上要進行合理的改革和創新,讓學生對化學實驗產生濃厚的興趣,激起學生的思考和創新的積極性;第四,實驗設計在實施中一定要切實可行,在學生的知識范圍內,采用“跳一跳,吃桃子”的方法,只要對已學過的知識進行分析探究就能實現,使學生產生探索的欲望;第五,針對實驗結果,進行合理的評價和總結,教會學生“學以致用”,能夠很好地將現學的知識運用到以后的探究實驗當中去.
二、初中探究性實驗內容的選擇與形式
在探究性實驗的設計過程中,要從初中化學的知識框架內選擇符合教學要求的知識來進行探究.在內容的選擇上,實驗應建立在教材之上又不完全依附于教材,一般可以從三方面選擇內容:一是課本;二是日常生活中;三是學生對知識的探索.從實驗的表現形式上,采用多手段相結合的方式,可以使用演示實驗、圖文結合、實驗視頻動畫、實驗習題等多形式存在,用實際操作讓學生親身體會探索的樂趣,用豐富多彩的圖品吸引學生去閱讀相關內容,用立體動畫生動的展示實驗原理,用實驗習題讓學生主動去解決實際問題,這樣在很大程度上提高了學生學習的主動性,充分領悟探究的魅力.如在進行《奇妙的二氧化碳》時,提前一天讓學生將雞蛋放在食醋中浸泡24小時,第二天學生都拿了個軟皮蛋,這樣就可以設問蛋殼哪里去了?食醋的成分是什么?蛋殼的成分是什么?觀察到了什么現象?發生了什么反應?運用這些實驗讓學生帶著問題去閱讀教材、查閱資料,提出猜想和假設,然后設計實驗方案,為了使實驗現象更加明顯可以把雞蛋放在鹽酸中反應,讓雞蛋在產生氣體作用下可以在鹽酸里“游泳”,讓學生觀察實驗,面對生動有趣的實驗,學生也會很興奮,積極思考產生現象的原因.根據學生已掌握的雞蛋殼的成分,很順利的總結出實驗原理:
結合物理知識解釋“雞蛋游泳”現象,不僅深化了知識,還加強了多學科之間的聯系.
三、初中化學探究性實驗的設計思路
科學嚴謹的實驗設計思路,會在教學中起到事半功倍的效果.教師不僅熟練地掌握教材的知識內容,還要對知識的條理性,知識間的聯系性、邏輯性有一個很清楚的整理,真正的實現“教師―教材―學生”之間的三維互動.一般的設計思路如下:結合教學內容選擇探究的問題―收集相關的資料―確定探究的題目―做出猜想和假設―設計實驗方案―實驗驗證,收集信息―記錄實驗現象和數據―實驗分析和結論―實驗的總結與修正―達到探究的目的.當然在這過程中,還需要反復的修訂、查閱相關資料,并真實的根據課堂的效果進行反復修改,最終做到整個實驗的思維嚴密、切實可行、效果優良.如在講解《常見的化學反應――燃燒》,就可以先讓學生通過李寧點燃奧運火炬的視頻來認識火的魅力,再通過其他的圖片認識火給人類帶來的好處和危害,啟發學生回顧學習和生活中一些燃燒的事例,學生很容易想到鎂條、鐵絲、木炭、硫在氧氣中的燃燒,根據它們的現象來總結燃燒反應的特征得出燃燒的定義.結合燃燒的好處來探究燃燒的條件,提供實驗用品小木條、石頭、小紙條、蠟燭、酒精燈、小燒杯、坩堝鉗、火柴、石棉網等.讓學生在思考中發現問題:燃燒需要什么樣的條件?并提出假設:我認為燃燒所需的條件是哪些.然后進行對比實驗:
實驗1 將小石塊和小紙條分別放在酒精燈上點燃,觀察現象.
實驗2 用透明的玻璃杯罩住燃著的蠟燭,觀察現象.
實驗3 將小木條和小紙條分別放在酒精燈上點燃,觀察誰先被點燃.
讓學生討論并思考上面的那兩個問題,教師要做好總結,寫出物質燃燒具備的三個條件,并添加一些是否能夠燃燒的練習,來鞏固這三個條件缺一不可.通過多種形式相結合的方式,使整個課堂變得生動活潑,很順利地完成教學內容.
四、初中化學探究性實驗教學的建議
高效的探究性實驗,無疑是給學生打了一支興奮劑,其效果和意義是深遠的.這需要教師在教學過程中不斷地思考和探索,打破自己以往的教學習慣,將教學的風格靈活化、多樣化.首先,教師要從內心改變教學觀念,不同的情況下采用不同的教學策略,提高在開放性、探究性實驗教學中的組織能力;其次,用真情的評價激勵學生的創新意識,時時獲得探索的動力;最后,要和學生一起參與到探究的學習中去,積極的引導學生,使學生能夠順利完成探究實驗,共同創新、共同成長,拉近師生的距離,使整個課堂更和諧、更高效.
要建立開放型探究性實驗,將學生引入實驗中來,做實驗的主人,而不是觀眾,例如在講解《化學反應中的質量關系》時,讓學生提出猜想:
猜想1 反應后質量變小了,木炭燃燒后化為灰燼質量肯定小了.
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼: C 文章編號:1672-1578(2013)11-0173-01
化學是初中階段一門十分重要的學科,實驗對與提高化學的教學效果具有積極的意義。所以我們應轉變原有的探究策略,充分發揮學生在學習過程中的作用,調動其積極性,設計探究實驗要大膽、靈活,使化學學習取得顯著的成果。
1 初中化學的探究性實驗設計
1.1根據化學原理設計探究實驗
化學是初中學科中一門重要的學科,學習化學就要掌握其中的原理和方法,由于學生的學習能力和實際的接受能力有很大的差異,如果只是單純的對化學原理進行講解,許多學生都聽不懂,即使原理聽懂了,在具體的習題研究中,分析和理解也會不到位,所以教師可以根據化學的有關原理,設計一定的探究實驗,讓學生在實驗探究中掌握化學知識。
例如,已知鎂能跟鹽酸、醋酸反應,產生氫氣。即:
Mg+2HCl=MgCl2+H2
Mg+2CH3COOH=Mg(CH3COO)2+H2
(1)用鎂粉、鹽酸和醋酸為原料證明在同溫同壓下,當上述兩種酸的物質的量相同時,反應產生的氫氣的體積相同。(2)若收集到的氫氣體積不同,推測氫氣體積不同的原因。通過實驗的設計,學生對問題的理解會更深入,更全面。
1.2結合生活實際設計探究實驗
在學生的實際生活中,存在著許多的化學現象,學生對這些現象會有很大的好奇心,想知道這些現象的原理。在實際的化學教學中,可以針對學生們的這些問題,設計實驗進行探究,滿足學生們的好奇心,也使得學生在以后的學習中能夠更加認真觀察生活,自己進行實驗探究,培養學生的自主學習能力。
在實際生活中有許多燃燒的下現象,有許多學生會好奇,到底是怎么燃燒的呢?根據這樣的問題,教師可以組織學生設計探究實驗,找到問題的答案。讓學生進行如下操作:(1)用鑷子夾取蘸有酒精、水的小棉花球分別放在酒精燈火焰上片刻。(2)二支燃著的蠟燭,其中一支用玻璃杯罩住,觀察。(3)用鑷子分別夾住一根小木條和一小塊煤,在酒精燈上點燃。通過實驗,得出燃燒與一下因素有關:燃燒與物質的本質有關;可燃物的燃燒需要氧氣;要達到可燃物的著火點。
1.3根據實驗現象進行探索性實驗設計
在許多的實驗中,會產生許多奇妙的實驗現象,有許多學生會對這些神奇的實驗現象產生興趣,教師可以根據學生的這一特點,組織學生設計實驗,充分發揮學生的思維和能力,讓學生成為學習的主體,以貫徹新課改的標準,培養學生的學習意識和能力。
例如在含有酚酞的氫氧化鈉的溶液中,滴加新制氯水,邊滴邊振蕩,直到紅色褪去。對于紅色消失的原因,有的同學認為是氯氣與水反應生成的HCl和HClO中和了NaOH所致;而有的學生會認為是氯氣與水反應生成的HClO具有強氧化性使紅色酚酞變成了無色的物質。根據學生們的猜測,設計探究實驗,驗證學生的猜測和想法。向上述剛好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液,若紅色重現,則是因為HCl和HClO的酸性所致;若紅色不再重現,則是因為HClO的強氧化性所致。通過實驗的設計,學生的疑問被驗證,滿足學生學習的心理,在以后的學習中,學生會更加積極的研究實驗的現象,進行質疑、解疑。
2 初中化學探究性實驗的教學策略
2.1以學生為探究的主體
在化學實驗中,教師要改變傳統的只是教師演示的實驗的方法,要通過各種情境的設置,調動學生學習的積極性,讓學生參與到實驗探究中來,使每一位學生都能夠發揮自己的主觀能動性,發散自己的思維,對問題進行猜想和假設,然后自行設計實驗的方法、步驟,通過自己進行實驗探究,得出結論。這不僅有助于學生創新思維能力的培養,同時還可以提高學生的動手實踐能力,使學生學習化學的積極性顯著提高,各種能力也能夠得到加強。
2.2教師要不斷提高自身的能力素質
在化學教學中,學生要取得良好的學習效果,教師的能力和素質是十分關鍵的,教師作為課堂的引導者和學生的合作者,在教學過程中,要及時發現學生存在的問題,并且給予及時的糾正,讓其更好的發展。而且有些學生在實驗探究的過程中,會出現許多新奇的想法和觀點,有些甚至在同樣實驗下,會的出不一樣的結論,這都要教師及時進行指導和幫助,教師要根據自己的知識積累,靈活的設計實驗,讓學生的好奇心得到滿足,并且分析學生出錯的原因,幫助學生改正錯誤,積極的評價和鼓勵學生,使學生樹立學習的信心,為以后的學習奠定良好的基礎。
2.3營造良好的學習氛圍
教學要取得好的效果,良好的學習氛圍是十分必要的,在一種輕松、愉悅的氛圍中,學生探究的積極性會更高,興趣會更濃厚,而且學生的身心都得到放松,思維會更加活躍,創新能力會更強。所以教師要為學生創設一種健康向上的學習環境,轉變教學態度,與學生一起進行化學的學習。
3 結語
化學教學是初中階段的重要組成部分,化學實驗是提高化學教學效率,引導學生掌握更多化學知識的有效途徑,化學實驗的過程中,會產生許多奇妙的現象,學生學習的興趣會更加濃厚,就會更加積極、主動的參與到化學教學中來。
參考文獻:
關鍵詞 實驗設計;優化設計方法
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2014)36-0085-01
美國心理學家布魯納曾經說過,“一個人要想使現有的知識成為自己的知識,必須親自從事發現的行為。”化學這一科目也是離不開實驗的學科,它是以通過學生的實驗及發現為基礎的一門學科,而“實驗是一項集觀察、注意、想象、分析思維、概括和創新等于一體的活動,可以培養和激發學生的創造想象能力。”基于此,我們在教授學生化學理論的同時也應重視實驗教學,然而總會有這樣或那樣的問題出現在化學實驗教學的課堂上:
1.有些實驗準備的儀器較多,而且效果不明顯,教師在做演示實驗時可能只有坐在前面的幾個學生可以看見,后面的大部分學生只好聊天。
2.有些化學實驗,如果按照課本照搬,而教師課前沒有親自操作,往往會造成實驗失敗或者效果不明顯,浪費了大量藥品。教師實驗做得累,學生觀察實驗更辛苦。有些生物實驗需要一定的時間,在一節課中根本無法完成,此時教師往往用嘴巴和圖片來代替實驗,學生聽得糊里糊涂。
3.有些在進行課外實驗時,常常會因為實驗材料準備不足,或者實驗儀器根本就沒有而沒法進行,其實,可以將實驗改進后用替代品來代替實驗材料,如一些日常生活中常見的物品,這樣可以創造條件來完成實驗。
當這些問題出現時,教師要積極應對,如果長期不做實驗或者對實驗應付了事,那么必然會壓抑學生的積極性。當學生對實驗失去信心和熱情的時候,就已經影響到了他學習化學的熱情。那么,如何優化實驗設計,才能有效激發學生學習化學的熱情,同時培養學生積極動手的能力,也使得化學實驗走出困境和有效進行呢?筆者在教學實踐中提出了自己的看法:所有的事物都遵循著一定的規律,只要適當地改進方法和在實踐中加以發展,就能達到一定的效果和最佳目的。化學實驗很重要的一條在于控制條件,通過改變實驗的控制條件,完全可以做到引導學生運用新的實驗方法來設計新的化學實驗。
例如,在“電解水”的實驗中:用霍夫曼電解器作為實驗的裝置,選用6V的直流電源來進行電解實驗,這個電壓安全可靠,可采用1∶10的硫酸溶液來作電解液,這個比例一般較為合適。在實驗過程中,兩級產生的氣泡和氣泡的大小及產生的速度需要記錄,同時還要比較實驗所產生的氫氣和氧氣的體積比。
原來實驗存在的缺點:很多教師都遵照教材的指導在水中加入氫氧化鈉溶液,加入這一溶液的目的在于增強水的導電性。事實是這樣的,若加入稀氫氧化鈉,那么產生的氧氣與氫氣的體積比就有了變化。濃度大的稀氫氧化鈉,這個比值會接近1∶11,在濃度小的情況下比值也要接近1∶4。而理論值是1∶2,這就相差太遠。仔細分析其中原因可得出結論,氣泡在溶液較大的溶液中運動比較緩慢,有許多氣泡附著在玻璃管壁上,這影響了氣體體積的測定。
改進后的優點:若在實驗中加入稀硫酸溶液,其結果則與理論值比較接近。可能在開始時候,會是1∶3,但等一段時間之后,這個值會越來越接近1∶2。從表面現象看,能明顯觀察到氧氣溶解于水的情形,接近正極部分的氣泡比較濃密,氣泡在逐漸向上移動的過程中,明顯看到比較稀少。因為氧氣的溶解能力大于氫氣,才會出現上述現象。
基于此,建議以后做“電解水”的實驗時,在水中加入適量稀硫酸溶液。
有些化學實驗,要注重合理控制試劑濃度和用量。只有把度掌握好,才能更好地把實驗進行下去,否則就會失敗甚至產生負面作用。如在第四冊,第二章“氧氣和氧化”自制二氧化碳滅火的簡易裝置實驗。
原來實驗存在的缺點:如果拿瓶塞的手發抖拿不穩,稀鹽酸和碳酸鈉溶液就容易混合,當二者混合后,同時會產生大量的二氧化碳氣體。瓶內的氣壓會非常大,可能導致瓶塞飛出,使得實驗失敗。
改進后的實驗方案:
1.取材:用一個大塑料瓶、適當長短的橡皮膠導管和玻璃管、一個小號的塑料瓶(能放進大的塑料瓶中的)并系上線。
2.制作:將大的塑料瓶蓋戳一個孔,將一段玻璃管插入這個瓶蓋孔中,再用粘膠將其粘平。
3.操作:將適量的碳酸鈉溶液放入大塑料瓶中,在小塑料瓶里裝上濃鹽酸后放入瓶中,瓶蓋一定要蓋緊,不得漏氣。用打火機將紙團點燃后,左手拿穩膠管,右手拿穩塑料瓶的同時迅速倒置。然后就可看到非常多的氣泡和水從管口噴出,把火撲滅。
改進后的優點:這樣改進后,瓶蓋不會沖出,實驗人員的安全得到了保證,同時,由于裝置簡單,學生也容易操作,樂于操作。
在初中的化學實驗中,有些實驗對試劑的濃度和用量都有著嚴格的要求。但在實際教學中,教師往往會忽略這些因素,導致實驗失敗,甚至忽略產生的物質會對人體和環境產生危害。如“氧氣和氧化”實驗中硫在氧氣中燃燒的實驗。
原來實驗存在的缺點:藥品用量過大是該實驗的一大弊端,耗氧量過多并且點燃時間過長。這樣產生過多的SO2易污染實驗室的環境。
改進后的實驗方案:建議教師在做實驗時,在酒精燈上將玻璃棒灼燒一會,玻璃棒發熱后立即蘸取少量硫粉,這個動作要快,點燃后伸入集氣瓶內。
改進后的優點:實驗現象非常明顯、藥品用量明顯減少、同時將污染和耗氧都降到了最低,一瓶氧氣可重復做多次。安全系數增大,學生完全可以親手操作,同時觀察、比較硫璜在空氣中與在氧氣中充分燃燒現象的不同,便于得出正確的結論。
現在人都非常關注健康環保,化學實驗也要增強環保意識。又如第四冊第二章“空氣”中測定空氣中氧氣含量的實驗。
原來實驗存在的缺點:裝置的氣密性一般都比較強,導致水面很難達到1/5的理想高度,實驗產生的白煙會擴散到空氣中污染大氣。個別教師在做這個實驗時,當燃燒的紅磷插入容器中時沒有馬上塞緊橡皮塞,容器中一部分受熱膨脹的空氣就會外逸,負壓隨即產生了,水面高度也能達到要求,但這是一個假現象,一個表面看似成功的現象,整個實驗便失去了真實性。
這個實驗的改進,主要在儀器和藥品上做選擇,現在選用:水槽、試管、橡膠塞、燒杯、試管夾、白磷、熱水。
實驗操作及現象:實驗時,選取一個燒杯和一個水槽,在槽中注入少量清水,將劃好刻度后的試管固定好,用小勺取少量白磷放入試管中,用手搖晃均勻,再用橡皮塞把管口塞好,在燒杯中加入熱水。當把試管放入裝有熱水的燒杯中,白磷就會燃燒,并伴有大量的白色濃煙。過10分鐘后,將試管倒立在水槽中,在水中拔出橡皮塞,此時由于氣壓差的問題,試管內液面上升,大約占原空間的1/5,操作過程中要眼疾手快。
改進后的優點:整個實驗的裝置和操作過程都變得簡單化了,實驗誤差較小,現象更加明顯。
初中化學實驗課是課堂教學的有機部分,二者相輔相成。以上簡單列出的幾個化學實驗優化設計方法還有很多不足之處,希望能和廣大初中化學教師進一步共同探討。
本文以新課改下的初中化學的實驗為研究基礎,進行了微型化學的研究設計,為學生提供相應的科學探究,來進一步深化初中化學的發展和實際改革。本文對初中新課改的化學實驗進行了分析和研究,希望通過本次的研究可以給相關教師和學者提供參考。
一、有關微型實驗儀器的相關準備
(一)準備高分子的塑料儀器一套
可以利用相關的師范學院所產生的微型化學等相關儀器一套。主要包括:九孔和六孔的穴板、多用額定滴管和試驗箱以及六孔的井穴、滴管架。
(二)相關的微型實驗儀器的代用品
膠管、廢棄的網線、廢鋁線和青霉素的空瓶以及塑料碗、果凍盒、滴頭和注射液等。
(三)有關微型化學的儀器簡表
1、
該圖是:六孔的井穴板、九孔的井穴板或者六孔的井穴蓋。
其功能是可以作為反應的容器,其相應的溫度不要超過50攝氏度,具有點滴板和比色管的作用以及試劑的儲瓶等多方面作用。同時,是可以作為液體和液體之間的反映發生器。
2、
該名稱為膠管,其可以將液體吸入,倒轉向滴管里,然后貼上應有的標簽,最后插在滴管的架子上來作為滴瓶來使用。其次,可以將滴管的經管進行加熱軟化,或者套上微量的低頭做成毛細的滴管。第三,和蓋組合和六孔井穴板都可以作為分液的漏斗來使用,從而構成液體和液體之間的發生性容器。
3、
該圖為微型的酒精燈,用帶鋁蓋的青霉素的瓶來鉆孔之后,用相應的鋁皮將其包住,然后用面線條作為瓶蓋的內的燈芯,然后用注射器將酒精注入到瓶中即可。
二、相關的設計以及研究方案
(一)相應的實驗裝置,如下圖:
該圖是在空氣中的氧氣含量相關的測定裝置,1.注射器,2.燃燒的匙,3.可以燃燒的紅磷,4.青霉素的瓶,5.水。
(二)相關的實驗步驟以及操作
1、在有青霉素的藥品外側劃一條線,做記號。
2、將有鐵絲的燃燒匙通過青霉素的瓶,然后用匙提取有半個黃豆大小的紅磷放在燃燒的匙上。然后,在微型的酒精燈上進行燃燒,然后迅速的插到瓶中將瓶蓋扣緊,會觀察到有大量的黃色火焰與白煙生成。
3、等白煙溶于水沉降之后,可以用裝滿水的注射器扎到瓶子中,會觀察到注射器中有水在大氣的壓力作用下會自動注入到瓶中,直到不可以自動注入到水中為止,同時要劃上水面的記號。
三、有關氧氣的性質和制取的實驗
(一)相關的實驗裝置
(二)相關的實驗步驟
1、將盛水的水槽裝滿水,然后將青霉素的瓶子裝滿水至于水槽中,與此同時,也要將膠塞反轉放在其中。
2、用藥匙提取一定量的MnO2,然后置于六孔的井穴板的空穴當中。同時,蓋上導氣的井穴板蓋。再用毛細的滴管來吸取一定的H2N2,最后將尖嘴頭插到井穴的插口上。
3、對滴管中的H2N2進行擠壓,當反應產生時就會有氧氣產生,當產生氣泡時,對氧氣進行收集之后要按照反轉的收集氧氣。
4、當對氧氣進行檢驗時,將燃燒的木炭和點燃的硫放入瓶中,就可以觀察到當硫燃燒之后就會有藍紫色的火焰產生同時木炭也會劇烈的燃燒。與此同時,當木炭燃燒之后會就會使澄清的水并的渾濁。當對鐵絲進行燃燒時就必須要注重火柴在燃燒之后還會處在燃紅的狀態同時插入瓶中,此時就可以觀察到鐵絲在進行燃燒時,火星四射的現象出現。
四、開展教學的實驗課程,構建微型的化學實驗教學模式
這種教學模式主要圍繞著合作和自主的主題來揭示相關的教學內容,最終并達到理想的目標。該模式中所實施的教學方案和原理對學生有著啟發性的教學意義。以實際的微型實驗為教學載體,進行分組型實驗設計,對相關問題進行研究和分析,通過分析結果彼此進行交流。在幾年之前的研究中,就已經有相關院校對等組單點的實驗和擴大實驗進行推廣。通過相關的教學實驗不僅提高了初中學生的操作能力,同時也激發了實驗的創新能力和對實驗探究精神的培養,技能和知識以及方法和過程、價值觀和情感態度都得到了比較全面的落實。
此外,在相關課題組中的師范生和相關教師都共同出版了相關的微型化學的指導性材料,并建立了相關的網站。對于開發的新型微型化學課程的教育,可以讓廣大師生更加認可,為初中新課改的改革提供了十分有效的課程性資源。
五、結語
本文以相關的實驗為基礎,實驗是化學課程的主要特征,化學實驗對學生的科學素養進行全面的提高有著比較重要的作用。本文以新課改下的初中化學的實驗為研究基礎,進行了微型化學的研究設計,為學生提供相應的科學探究,進一步深化初中化學的發展和實際改革。為了進一步實現初中教學基礎的研究和分析,針對新課程實驗教學改革的同時,結合相關的課題研究和實驗提出具有研究性的問題,對微型實驗進一步深入,可以達到對學生能力和探究的培養,從而發揮更大的教育意義。本文通過對初中新課程的微型化學的實驗進行了系統的分析和探討,希望通過本文的研究和分析可以給相關教師和學者提供參考。
參考文獻:
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中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.01.174
一、化學實驗趣味化教學的目的
由于在創設化學實驗教學情景的過程中,需要充分考慮到學生的學習能力、學習基礎、學習興趣等實際情況,因此,對于抽象的知識通過看得見、摸得著的,離學生很近的實驗教學,不僅讓學生記住實驗結果,還能引導學生觀察實驗現象和操作過程,由現象推理出將會產生的結果,聯想其他具有同樣效果的實驗,從而找出規律,甚至自己去創造出新的實驗。通過這一系列的訓練,可以逐步訓練學生的觀察、聯想、推理、創新能力,達到提高學生整體思維能力的目的。
二、幾個初中化學實驗的趣味改進設計
(一)小魔術“口吐仙氣”
在實驗中,讓學生通過觀察顏色、氣味、釤、聲音等的變化,對實驗中的各項信息進行感知,盡力將生活與化學緊密聯系起來。可以在課堂上為學生展示一些化學小魔術之類的有趣的現象。如,小魔術“口吐仙氣”,其原理是汽油蒸汽可以點燃,當汽油和空氣混合后遇火會發生劇烈的燃燒并發出爆炸聲。
做法:事先準備好尖嘴玻璃管、酒精燈、有色塑料管、藥棉、汽油、肥皂液、甘油等物品。
操作:在長2厘米的尖嘴玻璃管外套一層有色的塑料管,管內放一個吸飽汽油的棉球。把尖嘴管對著酒精燈火焰,向玻璃管的另一端吹氣,當氣從尖嘴管出來,遇火便會燃燒,離開火焰后會繼續燃燒。如果向玻璃管吹氣量稍大時,火焰可以離開尖嘴4~5厘米遠,并呈現明亮的藍色的火焰,十分美麗。這時把玻璃管尖端浸入滴有少量甘油的肥皂液,取出后向玻璃管另一端吹氣。當肥皂泡連串出現在空中時,用點燃的酒精棉球去點一個個的肥皂泡,便發出一連串輕微的爆炸和火球,非常有趣。
(二)一封密信的故事
教師為了達到某一課的教學目的,還可以在授課前創設問題情境來引起學生思考,比如,在教授酚酞遇水變紅,淀粉遇碘變藍的知識時,教師可以先自編個故事提問:比如講關于一封密信的故事,信的主人希望只有某人才能領會信的內容,因此這封信在別人看來是一張白紙,只在特定條件下才會顯示字,這該怎么做呢?這個問題就會引發學生積極動腦思考,甚至相互討論,繼而教師讓學生帶著問題來聽課或是觀察實驗,學生的參與度和積極性就會馬上提高了。另外,教師也可以用科普故事或科學史上的事件等等來作為課程的開端。
(三)“鐵樹”開花
在學習《分子和原子》探究分子運動現象時,我設計了一個有趣的實驗:取4條15厘米的細鐵絲,下端擰在一起,插在膠塞上,放在玻璃片上,上端分開成樹形,將浸有酚酞試液的棉花團綁在樹枝上制成“花樹”,在玻璃片上滴一滴濃氨水,再罩上一個大燒杯。過一會兒,棉花團由白色變成紅色,猶如一株開滿紅色花朵的“鐵樹”。學生目不轉睛地盯著鐵樹,充滿迷惑,通過實驗的演示和教師的提問,能夠充分激發學生的學習興趣,引發學生思考,從而為后續開展課堂教學活動埋下伏筆。
(四)面粉爆炸
在教學中,我們常常會遇到這樣的問題:一些演示實驗現象不明顯或實驗難以成功,不利于學生的觀察認知。如面粉爆炸實驗,我根據實驗目的和原理,大膽試用其他材料,經過多次制作、多次實驗終于成功了。具體改進如下:
1.實驗材料及用具:帶有扣蓋、透明、壁厚的塑料糖果桶,透明膠卷筒,洗耳球,2根橡皮筋,蠟燭,打孔器。
2.制作過程:①根椐洗耳球尖嘴的水平高度和粗細,用打孔器在塑料桶和膠卷筒上打孔。②用橡皮筋把蠟燭與膠卷筒固定在一起,把蠟燭放在膠卷筒孔的對面,蠟燭要高于膠卷筒約2cm。③把裝置組裝好,此時,注意洗耳球尖嘴部分與兩小孔的密閉性。
3.實驗過程:把組裝好的裝置放在水平的桌面上,用藥匙往膠卷筒內加滿面粉,點然蠟燭,待蠟燭燃燒正常時,用力捏洗耳球,鼓入空氣,可看到氣體將面粉吹滿桶內空間,面粉急速燃燒,稍等片刻,可聽到“砰”的一聲,把塑料蓋沖出一米多高。此實驗裝置材料易得,制作簡單,在實驗進行時能讓學生看到裝置的內部結構和蠟燭燃燒,看到面粉噴出、燃燒、爆炸的全過程,能夠充分驗證面粉燃燒并能引發爆炸這一客觀事實。
(五)“氣”托氣球
隨著教學的深入,教師可適當地對某些課堂演示實驗進行改進、增補,精心設計一些問題,調動學生的主動性,初步培養學生實驗設計能力。對于初中生,可從簡單實驗入手,如講到“二氧化碳比空氣重”這一物理性質時,教師可因勢利導,設計如下問題讓學生思考:①課本上的演示實驗有什么不是之處?②證明“H2比空氣輕”的演示實驗是如何做的?③能否根據同樣的原理設計一實驗證明“空氣比CO2輕”等,此時,學生思想很活躍,紛紛提出各種改進方案,教師歸納、分析、引導,最后師生共同設計出一個改進方案:在大燒杯中放進一只充滿空氣的小氣球,小氣球沉入杯底,然后往燒杯中倒入CO2氣體,氣球很快上浮。此實驗直觀、有趣、醒目,又能與前面知識相聯系,學生感受很深。這樣改變了過去學生被動“聽”的狀態,大大激發了學生學習興趣,培養了學生的實驗設計能力。