何梁君

【摘 要】化學作為高中教育體系中的重要學科,是以實驗為基礎,對學生探究思維、創新精神和實踐能力的培養具有重要作用。在高中化學教學中應用探究實驗,不僅能突出學生在課堂上的主體地位,激發學生的學習興趣,最大限度發揮出學生學習的潛力,還能使學生更加深入理解化學知識,提高學生的實踐操作能力。將探究實驗引入高中化學教學中,有利于滿足化學教學改革的要求,進一步提高化學教學的效率與質量。本文就對探究實驗在高中化學教學中的應用進行分析和探究。
【關鍵詞】高中化學教學;探究實驗;應用
實驗是高中化學教學中的關鍵內容,探究實驗教學可以培養學生的綜合素質能力、科學精神、探究能力,促進教學質量與教學效率的提高。探究實驗屬于一種廣泛使用的教學模式,強調學生的主體地位,要求學生在教師指導下猜想或假設未知答案,利用實驗方案的設計進行驗證,進而調動學生學習的主動性,提升學生的學習潛力。
一、高中化學探究實驗概述
探究實驗主要是指學生從自身需要探索的問題出發,提出一定假設,以假設內容為基礎設計相關的實驗;而學生是探究實驗的主體,教師的職責就是引導學生的實驗活動,幫助學生解決實驗中出現的問題。通常完成實驗前的準備工作后,必須要開展實驗操作過程,驗證實驗猜想;完成實驗后,學生可結合實驗結果反思、總結實驗的全過程;然后教師要根據實驗步驟和實驗結果客觀評價學生的實驗活動。一般而言,探究實驗的過程可分為如下幾步:①提出問題;②假設和猜想;③科學設計實驗方案;④驗證假設;⑤獲得實驗結論;⑥評價與反思。根據上述步驟可以發現,探究實驗的實施需要學生的全程參與,充分發揮學生的主體作用,進而激發學生學習的積極性和自主性,實現學生的全面發展。
高中化學探究實驗的類型包括操作性實驗、創新性實驗、知識實驗、能力實驗等,其中操作性實驗是根據實驗結果來驗證實驗假設,旨在培養學生的實踐能力,讓學生在實驗中充分掌握實驗的器材與過程。創新性實驗是以學生掌握的基礎知識為依據,總結實驗后獲得的數據和現象,通過科學的方式進行改進,加深學生對所學知識的理解及記憶。能力實驗具有較強的綜合性,主要目的就是培養學生的分析能力、觀察能力、思維方式、實踐能力。知識性實驗則是融合課堂上所學的新舊知識,使學生將所學知識靈活運用在實驗中,在此基礎上獲得新知識。
二、探究實驗在高中化學教學中的應用
(一)應用原則
在高中化學教學中應用探究實驗時,必須要遵循如下幾項原則:一是趣味性原則。由于化學實驗具有一定的危險性,在實驗設計中必須要做好安全性設計,并適當引入與生活實際相關的實例,激發學生參與實驗的興趣,使學生自覺主動學習化學知識。二是創造性原則。對于探究實驗而言,其要具備一定的創意,將新穎性、先進性的特點進行體現,利用創造性思維探究新知識,進一步優化學生的認知結構;同時探究實驗應該切實可行,與學生的知識儲備、認知水平相符,保證實驗的可行性。三是科學性原則。設計探究實驗時必須要遵循科學性原則,探究實驗操作的方法和程序、探究實驗原理等應與科學實驗研究方法、化學知識保持一致,在實驗中注重培養學生的科學素質、科學精神。
(二)注意事項
(1)教學策略的制定。制定教學策略時,教師應該積極引導學生,使學生在教學活動中進行思考,深入理解化學理論知識,如學習重難點的化學知識時,引導學生思考相關問題,假設問題,設計恰當的實驗方案。(2)實驗的設計。探究實驗要求教師恰當選擇與精心設計實驗項目,結合學生已有的知識基礎選題,根據實驗的步驟、器材、原理引導學生進行探究,選擇難易適中的內容,使其與學生的思維空間、知識水平相符。(3)思維能力的培養。探究實驗教學需要突出學生的分析能力、思考能力、動手能力,學會實驗與理論之間的關系,理清認識的內在聯系、知識的發生過程,從而開發學生的潛能,形成科學的能力結構,促進學生思維能力的提升。(4)師生的有機結合。通過探究式學習,學生能接觸最為實用、前沿的知識;參與問題分析,可以鞏固所學的知識,將實踐與理論相結合,激發學生的創新意識,培養學生的表達溝通能力、協作能力。同時將教師的講解、引導、啟發適當穿插在實驗間隙,能為學生創新能力與實驗能力的培養提供機會,促進教學質量的提升。
(三)具體應用
將探究實驗應用在高中化學教學中,可以“銅與濃硫酸反應”為例進行分析,具體表現為:
(1)提出問題:教師通過銅與濃硫酸反應的演示實驗,引導學生觀察實驗現象并察覺實驗的異常現象:(小試管內加銅片和濃硫酸,搭好實驗裝置,加熱,觀察實驗現象,試管內溶液顏色變藍,同時出現了黑色物質,請大家思考出現的黑色物質會是什么?)
(2)假設與猜想:引導學生從元素組成、元素化合價等角度推測黑色物質可能的化學成分(CuO,CuS,Cu■S)。
(3)實驗方案的設計:四人一個小組,討論設計實驗方案,對黑色物質的成分進行驗證(已知CuS、Cu■S不溶于水、稀硫酸),充分討論總結后得出如下實驗方案:
(4)驗證假設:嚴格按照設計好的實驗方案組裝實驗器材,教師在學生組裝過程中進行糾正與指導。通過探究實驗發現,加入稀硫酸后黑色固體仍然存在,接著判斷是否有部分CuO溶解。此時引入銅離子的檢驗方法,取幾滴硫酸銅于試管中,加水稀釋,然后往試管中滴加氫氧化鈉溶液,觀察到藍色絮狀沉淀,往試管中繼續滴加氨水,溶液呈深藍色。通過對照實驗,在原先實驗的基礎上,繼續滴加過量氫氧化鈉溶液和氨水,并未發現有藍色絮狀沉淀和溶液呈深藍色現象的出現。在設計CuS和Cu■S檢驗的實驗方案時轉換思路,請同學們思考通過定量分析的方法對可能存在的CuS,Cu■S進行鑒別。分組討論后得出實驗方案,可以通過取一定量的黑色物質先進行稱量,然后在空氣中充分灼燒,再稱量的方法,通過灼燒前后固體的質量差進行分析判斷。
(5)得出結論:通過探究實驗可以發現,黑色固體中不存在氧化銅,在對CuS,Cu■S進行鑒別時,若固體質量不變則是硫化亞銅,固體質量發生變化的是硫化銅或硫化銅和硫化亞銅的混合物。最后要解決固體質量發生變化這種情況時可以通過差量法,把硫化銅的質量算出來,再與原黑色固體的質量進行比較就可以解決了。
(6)評價與反思:學生在自主設計實驗和驗證實驗方案過程中,教師要加強指導,通過創設情境,學生帶著好奇心和求知欲學習,通過獨立思考,學生知道探究實驗的過程可分為如下幾步:①提出問題;②假設和猜想;③科學設計實驗方案;④驗證假設;⑤獲得實驗結論;⑥評價與反思。在探究實驗的學習過程中,學習了銅及其化合物的相關知識,學生學在其中,樂在其中,同時再次體會了化學研究的兩種主要方法:定性分析和定量分析,兩者往往相輔相成,密不可分。同時探究實驗的實施需要學生的全程參與,充分發揮學生的主體作用,進而激發學生學習的積極性和自主性,實現學生的全面發展。
結束語
高中化學是一門以實驗為基礎的學科,在化學教學中應用探究實驗時,應該立足實際,遵循趣味性、創造性、科學性的原則,科學設計探究性實驗,根據實驗的過程實施相關化學實驗,以免實驗步驟出錯。這樣不僅可以激發學生的學習興趣,發揮學生的學習潛力,使學生深入理解所學的知識,還能培養學生的主體意識、實踐動作能力、創造能力,增強學生綜合素質,進一步提高教學效果。
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