我們知道,任何實驗都或多或少具有一定的驗證性和探究性,兩者不可能孤立的存在。在新課程實驗教學設計中,不僅要注重化學實驗中的驗證功能,更要把化學實驗中的探究功能放在教學設計的首位?;顒优c探究性實驗要在驗證性的基礎上,對新出現的問題進行探索并直至解決。新課程要求社會即課堂,化學實驗是以科學探究的方式出現,科學探究作為課程改革的突破口,將實驗教學跟探究學習融合起來,這是新課程的顯著特征。教學中一般經過:化學實驗提出問題→猜想與假設→實驗驗證→科學結論→解釋與應用。以前的實驗都是教師按照教材向學生灌輸。新課程要求教師為學生創設進行探究實驗的必要條件。教師應努力挖掘蘊含于教材中的可供探究的素材;探究問題的難度要恰當,要符合學生的思維能力;要幫學生打好進行科學探究必備的知識基礎。教師要從根本上轉變觀念,引導學生做好每一個探究實驗。
筆者根據個人的教學經驗,將實驗教學中要注意的問題總結為以下幾個方面。
一、實驗的可操作性要強,達到的效果要明顯
化學實驗在保證實驗效果的前提下,一定要直觀、明顯、省時、準確、安全,可操作性要強。所以根據需要可以將課本上的一些實驗稍作改進。例如,在探究蠟燭燃燒的產物時,教材中是在蠟燭的火焰上方罩一個小燒杯,筆者用大試管代替小燒杯,用試管夾夾住試管,這樣既便于操作又便于學生觀察,等看到水霧后倒入少量的澄清的石灰水,稍振蕩,試管內就能看到石灰水變渾濁的現象。在對二氧化碳的性質進行探究時,我們可以為學生設計一個直觀、簡易、效果明顯的實驗,讓學生在一次實驗中了解二氧化碳的多種性質。例如,我們可以在一個三通管的上下部位各放置濕潤的藍色石蕊試紙一張,并且將這個三通管連接到二氧化碳的發生裝置上,短時間內學生就會看到三通管下面的石蕊試紙變紅了,但是上面的試紙仍然是藍色,這一現象能夠將二氧化碳密度比空氣大的性質充分表現出來,同時還可以證明二氧化碳與水反應生成碳酸的性質。接下來,我們將一根燃燒的木條置于三通管的上方,此時木條的火焰沒有發生變化,再將木條移到三通管的下方,火焰馬上就熄滅了,這進一步證明了二氧化碳密度大于空氣密度的性質,也讓學生了解到二氧化碳不支持燃燒且本身也不能燃燒的性質。此后,把三通管取下,點燃酒精燈,將變紅的石蕊試紙進行加熱,可以看到試紙又重新變成藍色,這一現象說明碳酸不穩定。這個實驗操作非常簡單,而且可以在一次實驗中證明物質的多種性質,教學效果好,受到學生的普遍歡迎。再如,為了探究催化劑的性質,我們將粉末狀的二氧化錳處理成塊狀,多次重復使用,反應前后對比稱量,讓學生通過親自操作總結催化劑的性質和作用。這些對實驗小小的改動,既直觀,可操作性又強,特別是在學生分組實驗時,更加實用。
二、突出學生的主體參與性
傳統教學方法通常以教師為主體,學生只是以觀眾和聽眾的身份在座位上聆聽教師的講解,很少有機會親身參與到教學活動中去,致使一些學生對所學知識“只知其然,而不知其所以然”,甚至課堂上感覺已經聽懂的知識課下很快就遺忘了,這就使重視師生互動甚至要以學生為主體,注重學生參與的新型教學理念成為教師需要消化吸收以及貫徹實施的重要思想。尤其是對于化學教學來說,很多知識的傳授必須依靠實驗來完成,“看”實驗和“做”實驗所得到的意識感受是截然不同的。如果能夠讓學生親身參與到實驗過程當中,將會有效激發他們的學習興趣,鞏固學生的知識技能,對于培養學生的動手能力、思維能力、分析能力和創新能力都是非常有益的。當然某些學校受到教學設備和課堂時間的限制,無法讓學生在課堂上逐一完成整個實驗,這時,給學生布置家庭小實驗則是十分可行的主體參與式教學方法。
例如,筆者曾經在課堂上運用家里常用的玻璃杯、蠟燭和瓷碗來完成測定空氣中氧氣含量的小實驗,這些實驗工具都是家家戶戶居家必備的物品,雖然筆者不能準備幾十套實驗設備帶到課堂上讓學生人手一套跟著一起做實驗,但是看到實驗器材如此常見,實驗過程簡單有趣后,大多數學生回家之后都模擬了該實驗,對空氣中的氧氣含量進行了測定。雖然有的學生實驗沒有取得成功,但是第二天上學時與同學相互交流經驗,或者詢問老師后都能得到科學的解釋,回家后重新實驗的成功率就提高了不少。這樣一來,不僅學生的知識得到鞏固,他們的自信心和成就感也會得到提高。此后,每堂實驗課,筆者盡量都使用最常見的實驗器材達到實驗目的,學生也都十分熱衷于回家后使用相似的器材來模擬實驗,一段時間下來,學生的化學成績提高很快,并且他們對于知識的記憶也是更加深刻而牢固,動手能力更是得到了極大的提高。
三、注重實驗的趣味性
教師要做好教學內容與學生生活常識的整合,增強化學教學內容的趣味性。雖然初中生在外貌形態上接近成人,但是他們的思維方式和性格特征仍表現出明顯的少年兒童的特征:活潑好動,對有趣的事物抱有極大的熱情,且能發揮出巨大的潛能,對于枯燥的事物則不感興趣,容易忽視和遺忘。誠然,即使是成年人也大多樂于從事自己感興趣的工作,所以教師切不可忽視初中學生對所學內容的興趣和熱情,在進行化學教學時要充分培養學生的興趣,可以在設計化學實驗時把調動學生興趣作為重要目標之一?;瘜W這門學科與生活的關系非常密切,我們日常生活的方方面面都與化學物質和化學現象有關。化學教師可以利用這一學科特點將知識與生活常識有效融合,激發學生的學習熱情,增強學習效果,讓學生體會到學習知識對指導生活的作用和意義,意識到學習的價值和責任。
例如,在學習酸堿指示劑時,我們從書本上了解到最常用的指示劑是酚酞試液和紫色石蕊試液,但是這些試液在家庭中比較少見,對學生來說顯得比較遙遠。然而實際上,家里的很多物品也可以制成酸堿指示劑,比如深紅色的花瓣和蘿卜皮等都可以測試肥皂水、醋和鹽水這些溶液的酸堿性。在測試過程中,學生可以用自己掌握的知識給父母家人講解原理,也可以利用這些知識解決生活中遇到的小問題。給學生提供展示自己和體驗成功的機會,這不但有助于提高學生的化學學習成績,也可以培養學生的人際交往能力和分析解決問題的能力。
四、要有創新意識
以實驗為基礎展開化學教學已成為所有化學教育工作者的共識,那么怎樣才能最大限度地發揮實驗在化學教學中的作用,使化學教學更切合教學改革的潮流,適應素質教育和創新教育的需求呢?只有對化學實驗進行不斷的改進和創新,化學實驗才能充滿生命和活力。創新是民族發展的靈魂,也是工作進步的要求,在多年的化學教學實踐中,筆者發現有些教學實驗可以按照以下方法進行改進和創新。
首先,在實驗使用的藥品種類和用量方面可以進行改進,既要讓實驗效果更加明顯,提高可視性,還要保證實驗是在安全的前提下進行的。此外,教材中列出的或者傳統教學實驗中的實驗材料有可能因為季節、區域條件的不同不容易得到,以至于影響實驗的順利進行,這時候就非常有必要對藥品及其用量進行改進了。例如,按照教材進度,在進行自制酸堿指示劑的探究實驗的講授時,剛好是二月或者三月,這時節在我國大部分地區都很難找到鮮花作為實驗材料。為保證實驗的完成,筆者取了一些花瓣茶放在酒精中浸泡作為實驗材料,實驗證明,用干花瓣也能取得與鮮花相同的實驗效果,并且可以保證教材進度,在合適的時間順利完成教學。在筆者的演示實驗后,學生也集思廣益,開動腦筋,選取了很多合適的材料完成了實驗。比如,有的學生用楊梅汁做指示劑,發現楊梅汁遇酸變紅,遇堿變藍;有的學生用酒精浸泡過的干紫草溶液做試劑,同樣遇酸變紅,遇堿變藍。凡此種種,都起到了酸堿指示劑的作用,驗證了實驗,讓學生對酸和堿以及酸堿指示劑都有了更為深入的認識。并且受到石蕊試紙的啟發,師生還探索出可以將這些溶液用濾紙浸漬,晾干以后就成為簡易的酸堿試紙,使得我們自制酸堿指示劑的探究結果得到了延伸。
另外,有些化學實驗的操作步驟不夠嚴密和精確,容易讓學生產生錯誤的理解,對于這樣的實驗,更加有必要進行適當的改進,完善實驗的操作步驟和實施程序,促使實驗過程和步驟更加科學合理,實驗結果更為精密明確。例如,經實驗驗證,CO2通入Ca(OH)2溶液有白色物質生成,而通入NaOH溶液卻無反應,那么到底是CO2確實沒有和NaOH溶液發生反應還是發生了化學反應但我們沒有覺察呢?對于這種沒有現象的實驗能否設計其他的附加實驗來驗證混合或接觸的物質是否發生了化學反應呢?在此探究式學習中,在學生提出的方案中有如下一例:由理論知識可知,HCl與CO2或NaOH溶液反應均不會有氣泡產生,CO2與NaOH溶液反應會生成Na2CO3,若在CO2與NaOH反應后的溶液里滴加HCl,若有氣泡產生,則證明有新的物質(Na2CO3)產生,從而間接證明CO2與NaOH發生了化學反應。但是有的學生對該實驗的嚴密性提出了質疑,理由如下:
CO2與H2O反應生成H2CO3,同樣含有CO2-3,遇稀鹽酸后也會生成氣體,因此如何證明所產生的氣泡是由HCl和Na2CO3所產生的呢?即如何消除H2CO3對實驗結果的影響?
由此,需進一步改進實驗。因H2CO3很不穩定,在滴加稀鹽酸前可對反應后的溶液加熱,使H2CO3分解以消除其對實驗的影響。
改進后,這個實驗方案變得完整和嚴密,使實驗解除了疑問,排除了干擾,獲得了準確的結論。實驗證明,向加熱后的反應溶液中滴加HCl仍有氣泡產生,證明CO2與NaOH確實發生了反應。
以上是對新課程標準理念下的初中化學實驗教學的探討。新課程的實驗是探究實驗,我們的實驗教學本身也是一種探究過程。在這個過程中,需要教師不斷思考、創新,相互交流,共同進步。
(責任編輯 羅 艷)