化學實驗創新的研究

蘇慶勝

【摘要】新課程理念要求,在教學過程中注重對學生進行創新能力的培養,為學生終身發展奠定基礎?；瘜W實驗的創新是培養創新能力的重要途徑,本文通過充分發揮教師主導作用,激發學生實驗創新的欲望;創設情境引導學生進行實驗創新;變驗證性實驗為探究性實驗,培養實驗創新能力等多種方法介紹實驗創新教學的研究和體會。

【關鍵詞】實驗;創新;探究

化學是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗是化學學科的靈魂,是學生獲取直觀信息、認識化學世界的窗口,而且是幫助學生認識化學規律、形成化學概念、理解和鞏固化學知識、提高各種能力的重要途徑。在教學過程中進行實驗創新本身就是培養學生創新精神和創新能力的最佳途徑。那么如何把實驗創新引入課堂培養學生的創新能力呢?結合多年的教學實踐,筆者談談自己的看法。

1. 充分發揮教師主導作用,激發學生實驗創新的欲望

創新教育需要創造性的教與學。演示實驗是化學教學中被廣泛應用、最有成效的教學形

式。教材的實驗設計及操作方法雖然經過反復驗證,但實際操作中仍存在一些不足,需要對某些實驗進行改進。實驗改進本身就是在想象的基礎上進行的一種創新。教師對演示實驗的創新,不但能使學生掌握有關化學知識,而且更能起到示范作用,充分發揮主導作用,從而培養他們不迷信課本,敢于用科學的方法進行創新的精神,激活創新意識,進而達到培養學生創造能力的目的。

例如:高一化學第四章:鹵素【實驗4-1】銅在氯氣里燃燒的實驗,通常把紅熱的銅絲深入到充滿氯氣的集氣瓶中,該實驗雖然說現象較為明顯,但是不可避免的導致部分氯氣泄露,使教室的環境受到污染。為了避免污染環境筆者在教學過程中對此實驗進行了改進。

方法一:裝置如圖1:

操作方法:把一鐘罩(或無底集氣瓶)置于盛有飽和食鹽水水槽中,用排氣法集滿氯氣,然后把帶有紅熱的銅絲的膠塞深入鐘罩并塞緊膠塞。

現象:銅絲劇烈燃燒、冒出棕黃色的煙、實驗后鐘罩內的液面高于水槽內液面、鐘罩內液體呈藍色。

方法二:裝置如圖2:

操作方法:用集氣瓶集滿氯氣,如圖連接好裝置,接通電源。

現象:銅絲劇烈燃燒、冒出棕黃色的煙。

本實驗通過這樣的改進,不但克服了教材中實驗的缺陷,同時增強了實驗的功能,更主要的是增強了學生的學習興趣、激發了對實驗創新的欲望。ネ1圖2

2. 創設情境引導學生進行實驗創新

高中化學教材中實驗內容非常豐富,教師在教學過程中要充分利用這些資源,巧妙創設情境,激發學生興趣積極進行實驗創新。

例如:在學習高二化學第一章氮族元素:第三節硝酸【實驗1-7】:銅和濃、稀硝酸反應的反應實驗。該演示實驗能很好的對比觀察到濃硝酸和銅反應的速率要比稀硝酸和銅反應的速率快得多,從而證明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強。同時我們也觀察到在濃硝酸和銅反應的試管內產生紅棕色氣體,在稀硝酸和銅反應的試管內我們也觀察到產生紅棕色氣體只是顏色略淺。觀察到這些現象同學們就會產生疑問:濃、稀硝酸被還原的產物是否都是NO2?這時教師要把握住機會創設情景引導同學們主動進行實驗創新。

教師在教學過程中可提出這樣的問題:

2.1 我們觀察到的銅與稀硝酸反應的實驗現象為什么與教材中敘述的不太相同?

2.2 你能否設計一個實驗,用來證明稀硝酸與Cu反應被還原的產物是NO而不是NO2呢?

根據我們學過的知識同學們不難分析出:在Cu和稀硝酸反應的試管中我們觀察到的紅棕色氣體是由于試管內殘余的空氣把生成的NO氧化成NO2的原故。由此引導同學們分析出設計實驗應注意的問題是:避免O2的干擾。

通過這樣的質疑、情景的創設激發了同學們的創新的欲望。通過分析、討論同學們能夠設計出多種實驗方案。下面例舉出兩種同學們的設計方案:

方案一:實驗裝置如右圖:

操作方法:①按圖連接好裝置檢驗氣密性,氣密性良好裝入藥品;②打開活塞通一段時間的CO2氣體至把試管內的空氣排凈后關閉活塞;③把銅絲伸入到稀硝酸溶液中;④把銅絲抽出使反應停止。

現象:溶液逐漸變成藍色;銅絲表面有氣泡逸出;銅絲逐漸溶解;試管內的氣體無色;在導管口氣體變為紅棕色。

結論:Cu和稀硝酸反應,稀硝酸被還原的產物是NO。

評價:該實驗方案設計簡單、易于操作、現象明顯,但也有不足之處沒有考慮到尾氣對環境的污染。(根據不足之處,教師進一步質疑,使同學們繼續改進創新)

方案二:實驗裝置如右圖:

操作方法:①按圖連接好裝置檢驗氣密性,氣密性良好在U型管左側放入銅絲,打開分液漏斗旋塞通過長頸漏斗注入稀硝酸至液面到分液漏斗的旋塞處,關閉旋塞;②微熱U型管左側的銅絲;③反應停之后打開分液漏斗旋塞觀察現象,然后關閉旋塞。

現象:銅絲表面冒出氣泡,在U型管左側上部形成一段無色的氣柱;U型管左側液面下降,長頸漏斗內液面上升;打開旋塞后在分液漏斗內出現紅棕色氣體。

結論:Cu和稀硝酸反應,稀硝酸被還原的產物是NO。

評價:該實驗方案設計巧妙、易于操作、現象明顯、用蘸有NaOH溶液的棉團吸收尾氣對環境不造成污染。

教學過程中,通過質疑、情景的創設引導同學們積極對實驗進行創新研究,充分發揮了學生的主體作用,激發了創新的意識,培養了創新能力。

3. 變驗證性實驗為探究性實驗,培養實驗創新能力

教材中的演示實驗一般以一些驗證性實驗為主,這些實驗往往通過實驗現象驗證某一個結論。驗證性實驗只是單純的限于模仿、重復已經知道的現象,不能滿足學生的求知欲望。而化學探究性實驗則是用一定的實驗方法,創設不同的實驗情景,引導學生對一些化學反應,從多方位、多層面進行分析,以期研究某一反應的實質和規律,從而解釋客觀事實。這類實驗的一般順序為:提出問題→提出假說→設計實驗→實驗探索→實驗評價→得出結論。這樣就充分發揮學生的實驗能動性,變被動學為主動學。從而培養學生的探究能力和實驗創新能力。

例如:高一化學第四章:鹵素第一節:氯氣,當學習完氯氣和水反應的性質時,教師就可針對氯氣和水反應的產物提出問題,引導學生進行實驗探究。

問題1:根據氯氣和水反應的性質及氯水的顏色,你能否推測出在氯水中都有哪些微粒?

同學們根據所學知識經過認真的思考、討論。得出自己的推測結果。當同學們展示自己的推測結果時,教師不作任何評價,而是進一步提出問題。

問題2:通過什么手段來驗證我們推測的結果是否正確呢?同學們很容易回答出通過實驗進行驗證。然后教師進一步提出問題。

問題3:現在請同學們設計實驗方案,來驗證你的推測是否正確?當實驗方案設計好之后,鼓勵學生自己動手操作來驗證結論的正確性。

這時同學們的興趣達到高潮,根據所學的物質及離子檢驗的知識,經過仔細的分析認真的思考,分別設計出實驗方案,并通過實驗操作來驗證自己的推測是否正確。最后教師進行評價得出結論。

通過這種探究性實驗教學,使學生真正成為化學實驗的主體和中心,使學生實現自主、體驗、參與與合作學習方式,并達到了掌握知識和培養創新能力的目的。

4. 實施實驗創新教學的幾點體會

4.1 使學生變被動學習為主動學習。

傳統的教學模式過于注重書本知識的傳授,使學生的學習以被動接受的學習方式為主導,靠死記硬背和機械訓練現象非常普遍,在學習過程中,學習興趣普遍不高。這種模式嚴重禁錮了學生創造性和想象力的發揮。在課堂上引入實驗創新的教學模式,通過教師的質疑、情景的創設等手段使學生積極去思考、去分析,對教材中的實驗進行改進創新,使學生學習的積極性和主動性得以提高。通過探究性實驗教學,使學生發現問題→提出假說→設計實驗方案→進行實驗驗證→評價總結→得出結論的學習方式,給學生創造了更多的自主學習空間,并從自主學習過程中培養了創新能力。

4.2 優化了知識結構,加深了理解和運用知識能力。

實驗創新的教學模式,通過學生對實驗的改進創新以及探究,讓學生自己設計方案,并且具體實施實驗操作,這一系列的過程使學生真正參與到實驗中來,通過主動參與獲得了知識、學會了方法,強化了實驗功能,使他們對化學概念、化學原理、元素及化合物的性質等基礎理論知識的理解更加深入。對這些知識運用部起來得心應手?；瘜W實驗試題是每年高考必考試題,也是考生感覺最困難失分最多的試題。在近幾年的教學中筆者通過實驗創新的教學模式使學生的實驗能力得到大幅度的提高,解答實驗試題的能力得以提高,在近幾年的高考中實驗題的得分率較高。

此外通過實驗創新的教學,改變了教師的觀念,在教學過程中注重了知識的形成過程、注重了對學生創新能力的培養、注重了使學生學會學習方法,為學生走向社會和終身發展奠定基礎。

參考文獻

[1] 高霞,楊明全,等新課程下的教師觀與教師角色轉變

收稿日期:2009-09-29