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关键词:课程标准;高中化学实验教学;问题;对策
引言
化学是一门以实验为基础的科学,“以化学实验为基础”仍然是当代化学科学的最本质特征。化学实验既是研究化学科学的方法,也是学习化学科学的方法,更是化学教育教学的重要内容和手段。这也是现行普通高中化学课程标准将“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,在实践中培养学生的创新精神和实践能力”,作为基本理念的重要原因。
普通高中化学课程标准为我们描绘的高中化学教育的蓝图是美好的,提出的教育教学理念也是合理的,但在实施高中化学新课程的过程中,也遇到了很多实际困难。究其原因是多方面的,其中高中化学实验教学地位和质量的下降是其重要原因之一。高中化学教学是一项复杂的系统工程,而作为其重要组成部分的化学实验教学对高中化学教学质量具有直接且十分重要的影响。本文拟就当前高中化学实验教学的常见问题及对策做一些探讨。
2 高中化学实验教学中的常见问题
虽然不同高中学校在实验室、实验设备、实验器材、实验药品、实验管理等方面仍然存在一定差异,但随着国家、地方经济的发展,各高中学校的实验条件都较以前有了较大的改善,基本能够满足教育教学的需要,此处不再赘述。下面结合高中化学实验教学实际,从学生、教师、教材和教学过程等角度,对影响高中化学实验教学效果的因素及实验教学中的常见问题作一简单梳理。
2.1学生动手实验的机会减少'学习化学的兴趣下降
相对于新课程改革,各地的高考模式改革相对滞后,应试教育观念对各学科的教学工作的制约作用依旧十分明显。以江苏省的“3+X”高考模式为例,各高中学校把绝大多数的课时分配给了语文、数学和英语三门学科,学生用于学习物理、化学、生物、政治、历史、地理等选测科目的时间很少。就实验考查而言,江苏在进入新课程之前,高中学生在高二时需参加理化生实验技能考查,这是教育评价方式改革在实践层面上的重要亮点,遗憾的是,新课程实施后这一考查方式却被取消了。化学教师在教学时间紧张的情况下,大幅削减化学实验尤其是学生分组实验的做法变得非常普遍,学生动手做实验的机会较以前明显减少。
化学实验是化学教学的灵魂,没有化学实验的化学教学便失去了化学的味道。我们在做淮安市教育科研规划课题“高中化学实验教学创新研究”时,曾对江苏省淮安市部分高中的高一、高二、高三学生进行了有关化学学习兴趣的问卷调查,结果是:高一学生中有75.3%对化学感兴趣,高二学生中有46.5%对化学感兴趣,高三学生中有24.1%对化学感兴趣,学生学习化学的兴趣随着年级的增长呈逐渐下降趋势。进一步调查发现,学生对化学学习失去兴趣的主要原因是亲手做化学实验的机会越来越少,化学不再好玩,化学学习变得枯燥无味。这只是一个简单的抽样调查,其结果也许不具有代表性,但当前高中化学实验教学的地位和质量较以前有明显的下降则是不争的事实。高中学生对化学学习失去兴趣是化学教育的重大损失。
2.2教师实验教学研究两极分化,部分教师专业发展的动力不足
通过对课堂教学的观察和相关期刊的研究发现,在新课程改革的背景下,高中化学教师对实验教学研究呈现两极分化的趋势。一方面,普通高中化学课程标准十分重视化学实验,并大力提倡实验探究的教学方式,许多一线化学教师也积极地投入到实验教学的创新和研究之中,而且取得了很多研究成果。在许多的公开课、观摩课和评优课上,开课教师都非常重视实验教学,有关实验的改进和创新经常成为课堂教学的亮点,很多教师将实验探究作为课堂教学的主要形式,给人以耳目一新的感觉。近几年,在《化学教学》、《化学教育》和《中学化学教学参考》等中学化学全国中文核心期刊上发表的有关化学实验的文章的数量和质量较以前有明显提高。
另一方面,很多教师在自身的专业发展上动力不足,若不是为了职称评定,很少参与包括实验教学在内的相关研究。很多教师没有研读有关化学实验及实验教学方面文章的兴趣和习惯,对改进化学实验及实验教学的积极性不高,发表实验教学及其研究的文章也只是少数教师的行为。
2.3新教材实验内容不够完善,难以满足教学的实际需要
比较新课标与旧大纲高中化学教科书(以人教版为例,下同)关于实验的安排发现,新课标教科书的实验内容还有诸多不够完善的地方。首先,新课标教科书较旧大纲教科书选编的实验数目明显减少。旧大纲教科书选编的实验(包括演示实验和学生实验)数目总计为132个,虽然新课标教科书选编的实验(包括实验和科学探究)数目总计为146个,但这146个实验分布在8个模块中,而选择化学专业的学生一般也只要求选学其中5个模块,以学生选择化学1、化学2、物质结构与性质、化学反应原理和有机化学基础为例,这些模块中选编的化学实验数目共为98个,比旧大纲教科书的132个实验少了34个,减少了约四分之一。有些地方的高考模式也不利于实验教学,如当前江苏几乎所有的学校都未选择“实验化学”模块,江苏化学高考试卷中有关“实验化学”模块的选做题,很少有考生问津,这一现象的存在显然与新课程改革的初衷相悖。
其次,新课标化学教科书体系弱化了化学的学科特点。高中化学新课程分模块的设置方式,增加了学生学习的选择性,但不利于学生化学知识体系的形成。新课标化学教科书没有明确规定学生实验内容,学生实验由教师根据教学内容自主安排,这样虽然增强了学生实验安排的灵活性,但客观上也增加各学校在学生实验设计与实施方面的难度,加上新课标化学教科书开设的化学实验较旧大纲化学教科书明显减少,直接影响了学生化学实验知识、技能的掌握和实验素养的提高,以实验为基础培养学生“化学学科的独特思维方式”、“研究物质的独特视角”、“独立操作的基本实验素养”、“实践能力和创新精神”等理念也很难落到实处。 2.4课堂中的实验教学模拟化,探究实验教学流于形式
化学是一门实验科学,实验教学是化学教学的重要组成部分,但在实际教学中化学实验的功能被严重弱化,化学实验的作用往往只体现在训练学生动手能力、学习一些基本操作、完成一些简单实验等有限的几个方面。当课时紧张时,学生分组实验被取消,演示实验经常改为用多媒体播放视频、演示动画,仪器装置改为图示,化学过程被简化为相关的化学方程式等。学生由动手做实验,变成了用眼睛看实验,这和过去的“教师讲实验、黑板上画实验、学生试卷上做实验”的现象并没有什么质的不同,对新课程三维目标的实现有害无益。
新课程提倡在课堂教学中引入以化学实验为基础的探究活动,这确实给化学教学注入了新的活力,但如果每节课都采用实验探究的形式,并把实验探究教学当成评价课堂教学的核心指标或唯一指标,课堂教学就必然会走向形式主义的误区。例如在一次主题为“化学电源”的公开课上,教师把学生分为两组,一组学生扮演电池的使用者负责提出问题,一组学生扮演科学家负责回答问题。“使用者”提出了很多颇有难度的问题,“科学家”则一一地作了正确的解答,其间还安排了几个演示实验和学生实验。课堂气氛非常活跃,掌声和叫好声响成一片,好不热闹。后经了解,这节课在课前已经排练过多次。显然,这种形式主义十足的实验探究教学是不能给学生以多少帮助的,应引起广大一线教师的注意。
3 解决问题的对策
为了解决高中化学实验教学中的这些问题,我们要充分调动教师的工作积极性,鼓励教师参与实验教学研究;提高师生对化学实验重要性的认识,培养学生学习化学的兴趣;制定切实可行的实验教学计划,并对实验内容进行重新设计与开发(包括实验的改进、创新、重新组合等)。在协调好教师、学生、实验教学内容和教学媒体等各要素之间的关系的同时,处理好演示实验、学生分组实验、探究实验和家庭实验之间的关系。
3.1统一师生对高中化学实验的认识
师生对化学实验功能与价值的认识影响着化学实验教学的效果。为此应帮助教师和学生达成如下共识:化学实验不仅在智育方面可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,初步掌握一些常用的化学实验技能;而且在德育方面可以培养学生辩证唯物主义观点,实事求是和严肃认真的科学态度,理论联系实际的哲学思想,以及激发学生的学习兴趣,陶冶学生的情感,锻炼学生的意志,培养学生的性格等;同时在美育方面可以发展学生的审美意识,丰富学生的审美情感,培养学生体现美、创造美的能力[2]。新课程背景下,高中化学实验教学应充分体现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的融合,体现教师为主导、学生为主体、训练为主线的特色,协调好化学实验教学与高中化学教学的关系,努力开创高中化学教学与实验教学双赢的局面。
3.2制定切实可行的实验教学计划
凡事“预则立,不预则废”。在当前高中化学教学时间大为缩短的情况下,有无切实可行的实验教学计划直接关系到高中化学实验教学乃至高中化学教学的成败。实验教学是高中化学教学的有机组成部分制定高中化学实验教学计划时,首先应考虑高中化学教学的实际需要、课时情况;其次应了解学校实验条件、各年级学生实验水平和年龄特征;再次,由于现行的教材没有明确哪些作为演示实验、哪些作为分组实验,制定计划时,应在参照旧教材的基础上,结合演示实验、分组实验、探究实验和家庭实验的特点与功能,对课程标准规定的实验进行合理分类;最后,在统筹兼顾课程标准规定的实验、根据教学实际需要补充的实验、常规实验、微型实验、创新实验等基础上,制定出具体的化学教学计划和化学实验教学计划。
3.3开齐演示实验和分组实验
当前对高中化学实验的分类方法并不统一,其中最常见的是将其分为演示实验、分组实验、探究实验和家庭实验四种类型。在这四类实验中,前两类是高中化学实验的主体,力求开齐开足,这对帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,初步掌握一些常用的化学实验技能,激发学生学习兴趣,具有特别重要的意义。根据具体情况,演示实验可以由教师独立完成,可以由师生合作完成,也可以由学生独立完成;分组实验可以采用传统的实验室形式,也可以采用在教室中边讲边实验的形式;有时同一实验可以既进行演示实验教学,又进行分组实验教学,这主要看我们想让化学实验实现怎样的目标。
3.4指导探究实验和家庭实验
如果说演示实验和分组实验教学主要是为了使学生更好地掌握和理解相关化学知识,探究实验和家庭实验则是使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,在实践中培养学生的创新精神和实践能力。在指导探究实验和家庭实验的过程中,教师作为组织者、引导者和帮助者的作用,主要体现在设计联系实际的实验内容、挖掘实验的探究因素和设计新的探究性实验等方面。把实验内容跟自然现象、工农业生产和日常生活实际联系起来,并且让学生自己动手在实验中解决一些简单问题,使学生学习化学的兴趣朝定向、持久的方向发展。现行教科书中的有些实验蕴藏着探究因素,教师在教学中加以适当挖掘,可以增加学生研究性学习的内容或增强课堂教学的探究氛围。化学的学科特征决定了化学实验是学生科学探究的重要手段,设计新的探究性实验可以为学生创设亲身参与实践的问题情境。
3.5优化高中化学实验教学流程
教学过程影响学习过程,优化的实验教学过程应体现问题解决策略,能够启发学生的思考。江苏省特级教师姚湘仁先生发明的“布点教学法”课堂教学过程很好地体现了问题解决策略,其教学流程一般包括感知、优化、发育和内化四个阶段,其中前两个阶段形成问题,后两个阶段解决问题。以“一定物质的量浓度溶液的配制实验”的教学为例,在传统的教学中,通常在讲授新课时由教师做演示实验,等到单元结束时,安排学生到实验室进行分组实验,花费的时间较多,学生对有关物质的量浓度的概念及溶液配制实验操作掌握也不够理想。布点教学法将“一定物质的量浓度溶液的配制”的演示实验和学生分组实验合并进行,既取得了较好的教学效果,又节约了教学时间。感知阶段:学生通过阅读教材,明确该实验的目的、意义、操作步骤,以及检验实验是否达标的方法;学生观察教师做的演示实验。优化阶段:学生概括实验的主要步骤,分析实验成败的关键,做好动手实验的各项准备。发育阶段:首先,回顾实验用到的仪器、药品及完整的操作步骤;其次,独立完成用固体氯化钠配制100mL、0.5 mol/L氯化钠溶液的实验;再次,小组合作完成用4.0 mol/L硫酸溶液配制100mL、0.5 mol/L硫酸溶液的实验。内化阶段:学生观摩其他同学的实验,反思自己的学习过程,并就相关问题与老师、同学进行交流。
【关键词】高中;化学实验教学;有效课堂
随着我国新课改的深入,高中化学实验课教学发生了一定的变化,也逐渐暴露出一些教学问题,这就需要相关人员积极探索新课改下如何做好高中化学实验课的措施,强化创新,充分发挥学生课堂主体地位的优势,激发学生的学习兴趣,促进学生综合素质的全面提升。
一、新课改下高中化学实验课的特点
新课改下,高中化学实验课的特点主要体现在以下几个方面:
1.高中化学教材进行了适当的调整,新教材中化学实验所占比重加大。第一册高中化学教材第一章,内容由原来的“化学反应及其反应中能量变化”,调整为“从实验学化学”。新教材中,涉及实验的内容全部安排实验课,同时对课堂演示实验以及学生实验不作硬性的区分,这样给学生自主实验学习以及教师教学发挥提供了更大的平台空间。在高中化学课堂中,教师能够通过场景设置,为学生提供实验操作的平台,从而实现引入知识、巩固知识的效果。同时,高中化学实验课程中,不再是教师单方面的演讲,更加讲究合作。
2.新课改下高中化学实验课更加贴近生活。新课标要求,化学实验应该来源于生活,通过生活实践提升学生对化学知识的认识与掌握。同时,新课改下的高中化学实验课中,利用实验解释生活中的一些现象,实验物质也通常来源于生活中常见的事物。如,橙子中维生素c还原性实验、电解质实验等等。
3.绿色化特点。新课改下的高中化学实验加强了对绿色理念的重视,将绿色化学作为教学的目标之一。同时在具体的实验中,取材更加环保,实验中提倡节约等等。
4.现代化特点。如今的高中化学实验课堂中,对高科技设备以及仪器的使用越来越广泛,促使化学实验向着高科技、现
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代化的方向发展。我们耳熟能详的现代化仪器与实验方法包括色谱法、光谱法、质谱法以及电化学法。其中在检测卤代烷中卤素实验中,往往选择使用红外光谱法或化学方法。
二、新课改下做好高中化学实验课教学的有效策略
1.引导学生改进化学实验,增强创新意识
教材中NaOH溶于水要放热的实验,学生需用手触摸才能感知到,这给学生观察现象带来了很大的局限。笔者在化学课堂上引导学生对它进行了改进,演示时先将试管里的水煮沸,然后移离火焰,水立即停止沸腾,迅速加入两小块NaOH固体,水又沸腾了。一个小小的改进,不仅使全班同学都能观察到明显现象,而且让他意识到了创新是多么的奇妙和必要,增强了他们的创新意识。需要注意的是要注重起点放在学生的“最近发展区”,思维阶梯要合理,学生经过努力、讨论能够回答出,不要设计得太难,跨度太大,使学生充分地感受到解决新问题中的愉悦感和成就感,培养学生自信心,激发学生喜好,将喜好转化为持久的动力,同时教学目标是高层次的。探索性实验的设置,使学生通过设计、讨论、实验,充分发挥想象力,和实际相结合,创造性地运用已有的知识,培养创新能力。中学化学教育对环境科学的学习将起着启蒙作用,应很好地利用这门实践性很强的学科,通过实验使学生掌握一定的教室环境保护知识。由于微型实验既安全又节约,老师可以放心地让学生一人一组做实验。通过亲手做实验,可以帮助学生进行探究式学习,培养观察和实验能力,激发学生学习化学的兴趣。随堂实验、家庭小实验和课外活动实验等都得以开展。在进行实验前,老师除了介绍常规的化学实验基本操作外,重点介绍以多孔井穴板、井穴塞、多用滴管为核心的微型化学仪器的用途和使用方法。在开展课堂探究实验时,尤其要注意安全问题,解决普通教学的供水、洗涤、废液回收等事项,还要注意教室的通风。
2.充分挖掘随堂实验在化学实验教学中的作用
学生注意听课,他们的心理活动就指向和集中于教师的讲述;学生注意观察实验,他们的心理活动就指向和集中于教师的示范操作上,就能专心致志地获取知识,产生探求知识的欲望。传统的化学教学中,总是有学生反映,学习化学难,对教材内容不理解、记不住,他们常常由于不注意或没有留心使作业中的错误百出。要激发学生学习化学的兴趣,教师就要充分挖掘随堂实验的趣味性,引起学生的注意,激发他们的学习欲望。如在讲授酒精性质时,将一块棉手帕在盛有浓度为70%酒精的烧杯中浸泡,均匀湿透后取出,用镊子夹住手帕两角,在火焰上点燃,当火焰熄灭后,手帕完好无损。奇妙的实验立即引发了学生的好奇心,大大地激发了他们探索科学、揭示奥秘的兴趣。又如,教师还可以用庶糖做“黑馒头”、“魔棒”点灯,用玻璃管向包有过氧化钠的棉花吹气使棉花燃烧等实验,进而激发学生的求知欲望,促使他们的各种感官处于最活跃的状态,以最佳的心理状态投入到学习中。
3.树立实验教学理念,认识实验教学意义
化学作为一门实验科学,不但能够成为学生获取直观感性认知、积累直观感性经验的源泉,也能够很好地培养学生的观察能力、分析能力,培养学生科学的观念以及实事求是、严谨细致的科学态度,帮助学生构建成熟的知识结构,让学生将化学实验作为化学规律探索活动中一个常规且重要的手段,教师要在教学中对学生的思维方式等进行引导。
4.改进教学方法,激发学生兴趣
关键词 化学实验 实验创新 优化实验
教师不仅是知识的传播者、崇尚者、使用者,更是知识的创造者、质疑者、完善者。化学教师承担着培养学生化学学科核心素养的重任,而创新实验教学是培养学生核心素养的重要载体。我国一线教师和研究人员为此作了大量工作,并取得了丰硕的研究成果。这些成果主要外显于《化学教学》《化学教育》《中学化学教学参考》等重要期刊、历届全国高中化学优质课展示活动、各级部门组织的仪器创新大赛等。通过对这些外显成果的分类、整理、归纳,我们可以从中得出高中化学实验创新的研究策略。
一、高中化学实验创新的类型
1.生活化
实验教学生活化是指充分借助各种生活资源或自然资源、社区资源来改进化学实验,使实验现象更加明显、直观。目前用于改进实验装置的生活用品主要包括注射器、输液袋/管、笔杆、塑料瓶/盒、丢弃的太空杯、亚力克板、音乐贺卡、橡皮泥、气球、节能灯管、小风扇、计数器等。如华南师大韦新平、钱扬义教授利用带针头的针筒、塑料滴管、试管、药片板、青霉素瓶改进乙炔的制备与性质实验;应用榛子果检验铁元素、醛醛和制作PH试纸;运用饮料瓶完成爆鸣实验、酸性氧化物性质的验证和制作净水器等。生活化的实验创新不但可以节约实验成本、提高实验效率,还能激发学生学习化学的兴趣、培养学生“变废为宝”的学科思想和环保意识。
2.生态化
实验创新的生态化是指在实验创新过程中运用生活化素材优化实验,实现化学实验的无害化、绿色化。目前生态化的实验创新主要有以下几种形式:第一,将有毒气体的制备实验或易被空气氧化的实验由敞开体系改为封闭体系。如利用生活中的输液袋和注射器进行铜和稀浓硝酸反应的对比实验[1]、氢氧化亚铁制备实验的改进等。第二,对有毒气体的制备和性质进行一体化设计,优化实验环节,体现绿色化学理念。如对NOX、Cl2和SO2的制备和性质进行一体化设计[2],自制环保型防泄漏实验装置验证CO2、SO2、Cl2的性质和进行铜与浓硫酸(或浓硝酸)、H2S与SO2的反应等[3]。第三,对教材中的部分实验进行微量化设计,使现象更加明显。如对石蜡的裂化实验、溴乙烷消去反应、煤的干馏、SO2和Cl2的系列化实验进行的微量化设计[4]。无论采用何种形式,其根本宗旨都是为了实现“绿色化学”,避免环境污染,保护人体健康。
3.生动化
实验创新的生动化是指将传统实验通过趣味实验、魔术化学、游戏化学的方式进行呈现,让学生在实验情境中感受到化学美,并从中感受到乐趣,形成知识的意义建构。无机化合物和有机物的性质实验教学可以采取这种方式进行创新(如表1 所示)。
从表1中可以看出,以趣味实验、魔术化学等为载体的实验创新,是以学生的已有生活经验为背景展开的,以其独特的现象、新颖的实验方法而受到学生的青睐。生动化的实验创新,能够促进学生人文精神和化学素养的发展。
4.微量化
微量化实验能够克服微型实验演示的弊端,它运用微小量的试剂在较常规的仪器中进行化学实验,依然能够得到明显的实验现象。微量化实验不但可以弥补微型实验的不足,而且还具有省时、经济、现象直观生动、易于操作的特点,从而受到一线教师的欢迎。
微量化实验的出现,拓展了中学化学实验创新的新渠道,随着研究的不断深入,已逐渐得到人们的重视和应用。
5.定量化
对高中化学实验进行定量化设计创新,是近年来兴起的一种研究潮流。目前有三种方式:第一,为了获取实验最佳条件而进行正交实验设计。如利用正交实验法研究“黑面包实验”、铁与水蒸汽反应的最佳条件。第二,借助传感器和信息技术对那些抽象难懂的科学理论实验,或需要捕捉实验细节,或需要进行定量研究的科学实验等,进行数字化实验探究。如利用微电流传感器探究原电池产生持续稳定电流的原因、利用色度测定抗贫血药物中铁的含量、亚硝酸钠的含量等。第三,利用控制变量思想研究外界条件对化学反应速度、化学平衡的影响等。如过氧化氢提取海带中碘的实验条件优化等。
二、高中化学实验创新的途径
1.优化实验方式
化学实验方法是根据化学实验目的,通过运用实验仪器、设备、装置等物质手段,在特定实验条件下,改变化学实验对象的状态或性质,通过实验观察获得各种化学科学事实,以探究化学问题的一种科学研究方法[5]。为了适应新课改,已从传统单一的、照单抓药式的实验教学向微型化、系统化、探究式转变,使实验教学更能体现教与学的关系,让学生在实验方式的变革中培养化学素养。目前,以绿色化、生活化、可探性为特征的实验方式主要有:第一,将敞开体系实验改为封闭式实验。如用注射器作容器制备Fe(OH)2、NO2、Cl2等。第二,充分运用控制单一变量思想将教材实验设计成对照性实验。如利用控制变量思想研究乙酸乙酯制备中浓硫酸和饱和碳酸钠溶液的作用或利用不同催化剂研究乙酸乙酯制备的最佳条件等。第三,借助手持技术、传感器、数据采集器等对某些传统实验进行数字化实验设计,以弥补其不足。如利用微电流传感器研究单池单液原电池、双池单液电池、双池双液电池,让学生明确单池单液原电池电流不持续、不稳定,认识双池单液电池、双池双液电池的区别、金桥电池和盐桥电池的区别。近年来,借助于手持技术、各种传感器、数据采集器对化学实验进行数字化探究的成果常见于《化学教学》、《化学教育》、《化学教与学》等专业期刊。这些成果都增强了实验的说服力、拓展了学生视野、提升了学生能力。
2.优化实验装置
对实验装置进行优化、创新是为了更好地体现教与学的关系,使实验现象更加明显,实验结果更易于学生接受。优化实验装置是在不影响实验效果的前提下,对那些现象不明显、可视化差、对比难以形成、现象难以持续、易造成污染的实验进行的创新。对于实验装置的创新方式主要有:第一,利用中学常见仪器对原实验进行优化重组。第二,利用身边的素材、自主设计节约型或环保型的实验装置来替代教材实验装置。如开发多功能燃烧瓶用于铁丝、硫的燃烧和白磷的水下燃烧[6]等;制备封闭U型管完成温度对粒子运动速率的对比、CO2与NaOH溶液反应和CO2溶于水的对比实验[7]等。第三,以某一物质为载体,将其制备与性质实验进行系列化设计,达到优化实验环节的目的。如对SO2、氯气、NOX、CO2等气体的制备性质的一体化设计。
3.优化实验条件
实验条件是指同特定对象相联系,并对状态、性质和变化发生影响的诸因素的总和,是物质发生变化的外在因素。对实验条件进行优化,就是要通过改变条件,运用各种不同的实验比较法来获取最佳条件。从中学实验来看,实验条件优化的主要途径有:第一,将某些实验由敞开体系变为封闭体系。该法主要用于有毒气体的制备和性质实验、部分防氧化实验或用于能够与空气中的成份发生反应的实验等。如制备Fe(OH)2时,为了能较长时间观察到白色沉淀,需要在隔绝空气条件下进行。第二,对某些实验的引发方式进行改进。如测量空气中氧气的含量时将酒精灯加热改为电加热棒密闭环境引燃等。第三,通过控制反应过程的外部条件来优化实验条件(如表3所示)。其中,第三种情况比较普遍。
4.调整实验试剂
对于那些操作困难、易受干扰、有副反应的化学反应,可以通过调整试剂,即寻找新的试剂来替换原有试剂,使现象更加明显,实验结果或结论更具可靠性和说服力(如表4所示)。
5.增补教材实验
为了增强教学的直观性、加强学生对某些抽象原理、概念的理解,有时需要适当增加教材之外的实验来弥补教材本身的不足。如在进行人教版选修4“弱电解质的电离”一节教学时,榱巳醚生在真实的情境中认识弱电解质电离平衡,可增加电离平衡动态演示器演示醋酸的电离和使用PH传感器测定0.01 mol/LNaOH溶液分别滴定20 mL0.100 mol/L HCl、20 mol0.100 mol/L CH3COOH的PH值变化来帮助学生理解电离平衡的概念;在进行人教版必修1中NO2教学时可增加使用气压传感器定量研究NO2溶于水的实验,让学生从定量的角度认识NO2与H2O的反应等。从目前的研究来看,对教材实验的增补主要以数字化实验为主,如使用温度传感器测定自然界的水温、酒精灯火焰温度;用电导率传感器测定电解质的电导率、研究离子反应的本质、稀NaOH和NH4HCO3溶液反应的顺序等;用PH传感器绘制酸碱滴定曲线等。这些增加的实验都不同程度地提高了实验教学的质量,培养了学生的信息素养。
三、对高中化学实验创新的思考
1.用科学方法进行实验创新
在对实验进行创新之前,应采用科学的方法对其作系统研究,千万不可盲目改进。如人教版必修1第三章中“铁与水反应”的实验按教材所给装置,只需对实验条件改进即可成功:脱脂棉用水打湿后挤干,塞入试管底(塞紧),厚度达到1~2cm;还原铁粉用量1g,铁粉中心至棉花外沿1~2cm;然后用酒精灯加热铁粉中心2~3min实验。而有的教师将酒精灯改为酒精排灯、酒精喷灯,将试管改为硬质玻管、玻璃弯管等做法是欠妥当的。
2.慎用微型化实验设计
微型化实验在分组实验、第二课堂教学中有其独特的功能和价值,因而受到一些研究者的重视和青睐。但由于微型实验现象只能近距离观察,如果用于课堂演示,必须借助实物展台才能达到效果,在实验条件相对较差的地区或学校可能就不适用。为了克服微型化实验自身存在的某些缺陷,建议少做微型化实验创新,多作微量化实验研究。
3.实验装置的改进应走向简约化
有的老师追求标新立异,对实验装置进行了盲目改进,使其操作过于复杂。如人教版必修2中氯气与钠的反应实验本身就设计安全、环保,易于操作,无需再作改进就能确保实验成功。如果采用图1所示装置进行改进,其创意令人可敬,但其使实验变得复杂、操作难度加大,不可取。人教版必修1实验4-9铜与浓硫酸的反应实验只需在其盛有的品红溶液的试管口放一团浸过NaOH溶液的棉花就可解决实验环保的问题,无须采用图2所示的创新设计来增加实验难度和成本。
4.慎用数字化实验创新实验内容
对实验的创新主要源于教与学的需要,经济快速、操作简便、现象明显、成功率高是实验创新的目的所在。对于教材中的实验,有无必要进行数字化实验设计,应根据其在教材中所处的地位和现有实验效果来确定。如果滥用数字化实验来改进教材实验,就可能造成实验成本升高、装置复杂、教学效果提升有限等方面的问题。如将NO2溶于水的实验设计成图3所示的数字化探究实验势必会增加实验成本、使实验装置变得更复杂。
参考文献
[1] 张正飞.例析注射器在中学化学实验改进中的妙用[J].化学教与学,2013(9).
[2] 包朝龙.宁波市高中化学实验创新实验作品荟萃[J].化学教学,2014(11).
[3] 谭文生.环保型气体防泄漏实验装置[J].化学教学,2013(10).
[4] 李光珍.五个高中化学实验的微量化改进[J].化学教学,2014(5).
[5] 赵向军.论高中新课程中的化学实验教学创新[J].化学教育,2011(2).
关键词:化学;实验教学;手持技术;网络技术
在高中化学教学的过程中,化学实验的有效教学可以帮助学生更好地掌握相关化学知识,并学会分析化学问题、解决化学问题,有效培养学生的非智力品质。那么,在高中化学教学中如何有效实现化学实验教学,让学生熟练掌握化学实验的基本技能,是每一个高中化学教师需要认真思考的问题。
一、教师要认真备课,思考化学实验教学的最大有效化
1.教师要转变教育思想,认真备课,让学生的知识层次跟教学内容有效接轨
在高中化学教学中,高中化学实验可以帮助学生有效理解化学知识。教师在备课的时候,要转变观念,用新的人才观念来改进教学方法。首先,教师要转变学生的实验观,让学生真正成为实验的主体,而教师也要成为实验教学的指导者,将教学的重点转变为培养学生的实践操作能力以及创新精神上来,让化学实验教学成为学生思考问题、解决问题、提高化学能力的平台。
教师在备课的过程中要考虑到学生的实际水平,要能让教学过程跟学生的知识水平有效接轨,让学生能够通过思考有效掌握化学基本知识,提高基本能力。
2.教师要有效备教材,思考学生如何通过化学实验教学提高化学能力
苏教版高中化学课本中实验教学占据着相当的比重。教师要有效备课,思考在教学过程中如何帮助学生形成完整的化学知识体系,并通过化学实验教学提高学生的化学实验能力等化学能力。教师要在备课的过程中思考在课堂上将要采用什么样的教学方法,运用什么样的教学策略,才能有效调动学生的积极性,才能更加有效地培养学生的综合素质。
3.在化学实验的内容以及实验器材的选择上,要充分结合学生的知识体系
苏教版高中化学实验教学中教师要充分发挥实验教学对生活中实际问题解决的重要性,要在思想上提高学生对化学实验重要性的认识,让学生能够主动参与到化学实验的教学中来,并能够主动探究、积极思考,实现化学实验教学的生本化。教师在设计化学实验的过程中要针对相关的化学实验的教学内容以及学生原有的知识体系以及本身存在的生活经验,选择实验器材,进行教学设计,让学生能够通过化学实验解决生活中遇到的一些实际问题,感觉到化学知识对解决实际问题的重要性。
二、在教学的过程中,教师要充分调动学生的动手动脑能力,全方位培养学生的化学能力
1.教师在化学实验教学的过程中,可让学生采用合作学习的方式
高中化学实验的教学过程中如何帮助学生掌握好实验方法是让学生能够有效完成化学实验的前提。教师在学生进行化学实验之前,首先要通过各种不同的教学方式让学生掌握住化学实验的方法,并对学生进行化学安全实验以及采用规范的动作操作化学实验的培训。而在化学实验的过程中教师可以让学生采用小组合作学习的方式。
在正式实验之前教师首先要讲解化学实验的流程,然后让学生进行小组讨论。学生在讨论的过程中要明确实验的流程以及在实验中需要注意的事项。同时在开始实验之前小组成员要认真检查实验所需要的器材是否到位。在实验的过程中学生要不断交流实验的过程是否规范,是否安全,思考通过本次实验收获了什么样的化学知识,并通过动手操作提高自己的化学实验能力。
2.教师要采用演示实验和学生参与实验等不同的教学形式来进行化学实验的教学
苏教版高中化学课本中有些实验并不适合学生参与实验,此时教师可以根据多媒体课件演示以及教师演示实验等教学方式进行实验教学。但是有些化学实验比较安全,教师就可以尽量调动学生的参与意识,让学生在动手实验的过程中感受到化学实验的魅力。如在“实验室制取蒸馏水”的实验可以由教师演示完成,而“粗盐提纯”“纸层析法”“常见离子的检验”“实验室制取蒸馏水”“萃取和分液”等实验就可以由教师引导,学生参与实验的方法来完成实验。
3.教师要鼓励学生在实验教学的过程中大胆质疑,积极思考
在实验教学的过程中学生肯定会遇到这样那样的问题。当学生对化学实验存在疑问的时候,教师要鼓励学生大胆质疑,同时教师要教会学生思考的方法,让学生努力通过化学实验积极思考解决问题,得到问题的答案。对学生提出的比较有价值的问题,当学生独立思考无法解决的时候,教师可以采用引导、小组合作交流的形式让学生寻找到解决问题的方法。
在化学实验教学开始的时候,教师也可以提出一些化学相关知识在实际生活中的应用案例,让学生通过实际生活中遇到的问题切入到化学实验的教学中,让学生带着问题积极探究,解决实际生活中遇到的问题。
三、积极进行化学实验教学的改革,积极探索手持技术与网络技术的整合
1.积极运用掌上实验室技术,优化高中化学实验教学
掌上实验室融网络技术与手持技术于一体,采用掌上实验室技术与化学学科的整合优化化学实验教学,采用便携式的数据采集系统,搜集化学实验数据,得出相关的化学实验结论。在化学实验教学的过程中教师可以通过微型实验的方式增加学生进行实验的机会,帮助学生通过化学实验提高化学科学素养。
微型实验教学可以让学生采用掌上实验技术与教师的演示实验同步进行,也可以与教师播放的多媒体课件同步进行,并安排不同的学生从不同的角度进行实验并把实验的结果观察记录下来后进行交流。
2.教师要掌握好不同的教学内容,进行实验教学的改革
教师要针对不同的教学内容大胆创新,丰富微型实验教学的课内实验以及课外实验小组的实验。如焰色反应实验可以由过去实验过程比较复杂的实验改为采用比较廉价的滤纸来开展实验,这样不但操作比较简单而且还可以缩减实验成本。
总之,化学实验教学可以帮助学生认识物质以及化学变化的本质和规律,让学生获取化学实验的第一手资料,对化学科学认识具有非常重要的意义。教师要采用多种有效的教学方式培养学生的实验能力,提高学生的化学综合素质。
参考文献:
[1]刘怀乐.给苏教版高中化学1、化学2的某些实验内容注释[J].化学教学,2011(6).
关键词:新课改;高中化学;教学改革
在现在的高中化学教学课堂上,大多数教师都是以讲授书本上的知识为主,很少让学生通过自己的实践来获得知识,提高化学学习能力。在传统的高中化学教学模式里,课堂教学一般都存在着以教师为主体的教学问题。课堂教学以教师为主体容易导致学生积极性下降,降低学生学习化学的兴趣。在新课改的背景下,高中化学教学提倡素质教育,体现时代的民主性、自主性和创新性。所以,高中化学的教学课堂必须从学生的实际情况出发,让学生成为学习的主人,真正掌握自己的学习,培养学生的自学能力,全面提升学生的综合素质。下面我们就开始探讨如何改进高中的化学教学。
一、提高学生学习化学的兴趣
俗话说:“兴趣是最好的老师。”教师在进行高中化学教学时首先要注重培养学生的学习兴趣,这样才能让学生在学习过程中主动、积极地去认识、探究和学习。因此,教师在教学中应该想方设法激发学生的兴趣,比如通过丰富的教学手段、趣味实验、探究实验等教学方法。如,教师在进行原电池教学时,可鼓励学生用生活中的常见物制作可乐电池、汽水电池等饮料类电池,并要求学生将自己制作的电池带到课堂上演示,激发学生的兴趣,使学生能够直观地认识原电池。又如,教师可指导学生进行一些小制作:晴雨表,然后将晴雨表的放在教室中,让学生通过观察晴雨表的颜色变化,发现晴雨表颜色与天气的关系,使学生发现化学在生活中无处不在。再如,教师进行营养物质教学的时候,适当地增加一些与健康相关的生活化学知识。再者,教师可以通过一些有趣的课堂实验锻炼学生的动手能力,如,焰色反应、喷泉实验等。总之,教师可多让学生在动手中总结学习经验,促使学生不断探索,激发学生的学习兴趣。
二、转变教师的教学观念
在传统的教学观念里,教是在课堂上是占主体地位的。但是这样的教学方法往往不能取得好的教学效果,容易打击学生的积极性。在新课改出台之后,确定了高中化学课程的教学目标,那么教师就不能再沉醉于传统的教学模式,否则的话会适得其反。因此,高中的化学教学不能只限于知识的传授,而要注重于全面提高学生的化学能力。例如,在进行化学反应教学时,不要只是告诉学生用什么和什么反应能产生什么,加什么能发生什么反应,而要让学生自己亲自去实验,这样既能提高学生的动手能力,又能让学生在实验中体会学习化学的乐趣,还能学到化学知识,一举三得。总而言之,教师要转变以前的传统观念,让学生做课堂的主体,教师只是课堂教学的引导者,引导学生正确的学习。
三、转变课堂教学内容
新课改要求转变“繁、难、偏、旧”的教学内容,而且课堂教学的内容要与生活实际相结合,促进学生理解化学知识。教师在教学时可联系生活实际,比如,在课前可提问学生:“为什么平常我们没吃完的苹果过一段时间之后会变黄?”引起学生好奇,激发学生兴趣。接下来教师就可开始进行铁元素的教学。告诉学生,苹果会变黄是因为苹果中含有正二价的铁离子,铁离子遇到空气中的氧气会发生化学反应,生成正三价的铁离子,正三价的铁离子呈黄色,所以我们没吃完的苹果会变黄。教师通过生活中的小例子将学生引入化学教学中,让学生在一定程度上明白学习化学知识的重要性。让学生发现生活中化学无处不在,这样既可以培养学生发现问题的能力,又可以提高学生独立解决问题的能力。
四、转变课堂的教学方法
新课改要求教师在进行课堂教学的过程中一定要关注并培养学生的兴趣,将“要我学”的态度转变为“我要学”的态度,培养学生主动探索、积极参与、搜集处理信息、团体合作等综合能力。据相关调查表明,中国教师是世界上最自信的教师,大多数中国教师都认为教材是教师用来“教”的,而不是教师教学生学会如何自主学习的,这样就造成了学生死记硬背、机械学习的学习现状。而在新课改背景下的高中化学教学就应该实施新的教学模式,致力培养学生的自主学习能力和主动探究的能力。例如,在传统的常规性实验教学中,课堂教学只是简单地由教师进行演示实验,然后告诉学生实验的结果,这样的教学方法并不利于学生对知识概念的掌握,所以现在的高中化学课堂教学要多开展探究式实验教学。首先,让学生自己设计实验的方案,然后亲自动手按实验方案进行实验,让学生自己真正地参与到实验中来。然而,教师还要在课堂上充分调动学生的积极性,激发学生强烈的兴趣,这样才能促进学生在求知探索的过程中发展思维。教师运用各种式样的教学手段激发学生兴趣,帮助学生掌握并理解化学相关知识,发展学生的观察力和实验能力,这样才能从根本上促进学生发现、理解并形成科学的学习过程。
综上所述,新课程对高中化学的要求是培养高中生的化学实践能力,掌握正确的学习方法,全面提升学生的学习能力,提高高中化学的教学质量。
参考文献:
[1]王延芳.浅谈新课程理念下高中化学有效教学的策略[J]. 延边教育学院学报,2009(04).