化學(xué)實驗創(chuàng)新的研究

蘇慶勝

【摘要】新課程理念要求,在教學(xué)過程中注重對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng),為學(xué)生終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)?；瘜W(xué)實驗的創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要途徑,本文通過充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用,激發(fā)學(xué)生實驗創(chuàng)新的欲望;創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗創(chuàng)新;變驗證性實驗為探究性實驗,培養(yǎng)實驗創(chuàng)新能力等多種方法介紹實驗創(chuàng)新教學(xué)的研究和體會。

【關(guān)鍵詞】實驗;創(chuàng)新;探究

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實驗是化學(xué)學(xué)科的靈魂,是學(xué)生獲取直觀信息、認(rèn)識化學(xué)世界的窗口,而且是幫助學(xué)生認(rèn)識化學(xué)規(guī)律、形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識、提高各種能力的重要途徑。在教學(xué)過程中進(jìn)行實驗創(chuàng)新本身就是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的最佳途徑。那么如何把實驗創(chuàng)新引入課堂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力呢?結(jié)合多年的教學(xué)實踐,筆者談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1. 充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用,激發(fā)學(xué)生實驗創(chuàng)新的欲望

創(chuàng)新教育需要創(chuàng)造性的教與學(xué)。演示實驗是化學(xué)教學(xué)中被廣泛應(yīng)用、最有成效的教學(xué)形

式。教材的實驗設(shè)計及操作方法雖然經(jīng)過反復(fù)驗證,但實際操作中仍存在一些不足,需要對某些實驗進(jìn)行改進(jìn)。實驗改進(jìn)本身就是在想象的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種創(chuàng)新。教師對演示實驗的創(chuàng)新,不但能使學(xué)生掌握有關(guān)化學(xué)知識,而且更能起到示范作用,充分發(fā)揮主導(dǎo)作用,從而培養(yǎng)他們不迷信課本,敢于用科學(xué)的方法進(jìn)行創(chuàng)新的精神,激活創(chuàng)新意識,進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的目的。

例如:高一化學(xué)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(xiàn)象較為明顯,但是不可避免的導(dǎo)致部分氯氣泄露,使教室的環(huán)境受到污染。為了避免污染環(huán)境筆者在教學(xué)過程中對此實驗進(jìn)行了改進(jìn)。

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(xiàn)象:銅絲劇烈燃燒、冒出棕黃色的煙、實驗后鐘罩內(nèi)的液面高于水槽內(nèi)液面、鐘罩內(nèi)液體呈藍(lán)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(xiàn)象:銅絲劇烈燃燒、冒出棕黃色的煙。

本實驗通過這樣的改進(jìn),不但克服了教材中實驗的缺陷,同時增強(qiáng)了實驗的功能,更主要的是增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)了對實驗創(chuàng)新的欲望。ネ1圖2

2. 創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗創(chuàng)新

高中化學(xué)教材中實驗內(nèi)容非常豐富,教師在教學(xué)過程中要充分利用這些資源,巧妙創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)生興趣積極進(jìn)行實驗創(chuàng)新。

例如:在學(xué)習(xí)高二化學(xué)第一章氮族元素:第三節(jié)硝酸【實驗1-7】:銅和濃、稀硝酸反應(yīng)的反應(yīng)實驗。該演示實驗?zāi)芎芎玫膶Ρ扔^察到濃硝酸和銅反應(yīng)的速率要比稀硝酸和銅反應(yīng)的速率快得多,從而證明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng)。同時我們也觀察到在濃硝酸和銅反應(yīng)的試管內(nèi)產(chǎn)生紅棕色氣體,在稀硝酸和銅反應(yīng)的試管內(nèi)我們也觀察到產(chǎn)生紅棕色氣體只是顏色略淺。觀察到這些現(xiàn)象同學(xué)們就會產(chǎn)生疑問:濃、稀硝酸被還原的產(chǎn)物是否都是NO2?這時教師要把握住機(jī)會創(chuàng)設(shè)情景引導(dǎo)同學(xué)們主動進(jìn)行實驗創(chuàng)新。

教師在教學(xué)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(yīng)的實驗現(xiàn)象為什么與教材中敘述的不太相同?

2.2 你能否設(shè)計一個實驗,用來證明稀硝酸與Cu反應(yīng)被還原的產(chǎn)物是NO而不是NO2呢?

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

通過這樣的質(zhì)疑、情景的創(chuàng)設(shè)激發(fā)了同學(xué)們的創(chuàng)新的欲望。通過分析、討論同學(xué)們能夠設(shè)計出多種實驗方案。下面例舉出兩種同學(xué)們的設(shè)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(nèi)的空氣排凈后關(guān)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(yīng)停止。

現(xiàn)象:溶液逐漸變成藍(lán)色;銅絲表面有氣泡逸出;銅絲逐漸溶解;試管內(nèi)的氣體無色;在導(dǎo)管口氣體變?yōu)榧t棕色。

結(jié)論:Cu和稀硝酸反應(yīng),稀硝酸被還原的產(chǎn)物是NO。

評價:該實驗方案設(shè)計簡單、易于操作、現(xiàn)象明顯,但也有不足之處沒有考慮到尾氣對環(huán)境的污染。(根據(jù)不足之處,教師進(jìn)一步質(zhì)疑,使同學(xué)們繼續(xù)改進(jìn)創(chuàng)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(cè)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(guān)閉旋塞;②微熱U型管左側(cè)的銅絲;③反應(yīng)停之后打開分液漏斗旋塞觀察現(xiàn)象,然后關(guān)閉旋塞。

現(xiàn)象:銅絲表面冒出氣泡,在U型管左側(cè)上部形成一段無色的氣柱;U型管左側(cè)液面下降,長頸漏斗內(nèi)液面上升;打開旋塞后在分液漏斗內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體。

結(jié)論:Cu和稀硝酸反應(yīng),稀硝酸被還原的產(chǎn)物是NO。

評價:該實驗方案設(shè)計巧妙、易于操作、現(xiàn)象明顯、用蘸有NaOH溶液的棉團(tuán)吸收尾氣對環(huán)境不造成污染。

教學(xué)過程中,通過質(zhì)疑、情景的創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)同學(xué)們積極對實驗進(jìn)行創(chuàng)新研究,充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用,激發(fā)了創(chuàng)新的意識,培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

3. 變驗證性實驗為探究性實驗,培養(yǎng)實驗創(chuàng)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(xiàn)象驗證某一個結(jié)論。驗證性實驗只是單純的限于模仿、重復(fù)已經(jīng)知道的現(xiàn)象,不能滿足學(xué)生的求知欲望。而化學(xué)探究性實驗則是用一定的實驗方法,創(chuàng)設(shè)不同的實驗情景,引導(dǎo)學(xué)生對一些化學(xué)反應(yīng),從多方位、多層面進(jìn)行分析,以期研究某一反應(yīng)的實質(zhì)和規(guī)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(shè)計實驗→實驗探索→實驗評價→得出結(jié)論。這樣就充分發(fā)揮學(xué)生的實驗?zāi)軇有?變被動學(xué)為主動學(xué)。從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和實驗創(chuàng)新能力。

例如:高一化學(xué)第四章:鹵素第一節(jié):氯氣,當(dāng)學(xué)習(xí)完氯氣和水反應(yīng)的性質(zhì)時,教師就可針對氯氣和水反應(yīng)的產(chǎn)物提出問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究。

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

同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識經(jīng)過認(rèn)真的思考、討論。得出自己的推測結(jié)果。當(dāng)同學(xué)們展示自己的推測結(jié)果時,教師不作任何評價,而是進(jìn)一步提出問題。

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

問題3:現(xiàn)在請同學(xué)們設(shè)計實驗方案,來驗證你的推測是否正確?當(dāng)實驗方案設(shè)計好之后,鼓勵學(xué)生自己動手操作來驗證結(jié)論的正確性。

這時同學(xué)們的興趣達(dá)到高潮,根據(jù)所學(xué)的物質(zhì)及離子檢驗的知識,經(jīng)過仔細(xì)的分析認(rèn)真的思考,分別設(shè)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(jìn)行評價得出結(jié)論。

通過這種探究性實驗教學(xué),使學(xué)生真正成為化學(xué)實驗的主體和中心,使學(xué)生實現(xiàn)自主、體驗、參與與合作學(xué)習(xí)方式,并達(dá)到了掌握知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。

4. 實施實驗創(chuàng)新教學(xué)的幾點(diǎn)體會

4.1 使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式過于注重書本知識的傳授,使學(xué)生的學(xué)習(xí)以被動接受的學(xué)習(xí)方式為主導(dǎo),靠死記硬背和機(jī)械訓(xùn)練現(xiàn)象非常普遍,在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)習(xí)興趣普遍不高。這種模式嚴(yán)重禁錮了學(xué)生創(chuàng)造性和想象力的發(fā)揮。在課堂上引入實驗創(chuàng)新的教學(xué)模式,通過教師的質(zhì)疑、情景的創(chuàng)設(shè)等手段使學(xué)生積極去思考、去分析,對教材中的實驗進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新,使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性得以提高。通過探究性實驗教學(xué),使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題→提出假說→設(shè)計實驗方案→進(jìn)行實驗驗證→評價總結(jié)→得出結(jié)論的學(xué)習(xí)方式,給學(xué)生創(chuàng)造了更多的自主學(xué)習(xí)空間,并從自主學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

4.2 優(yōu)化了知識結(jié)構(gòu),加深了理解和運(yùn)用知識能力。

實驗創(chuàng)新的教學(xué)模式,通過學(xué)生對實驗的改進(jìn)創(chuàng)新以及探究,讓學(xué)生自己設(shè)計方案,并且具體實施實驗操作,這一系列的過程使學(xué)生真正參與到實驗中來,通過主動參與獲得了知識、學(xué)會了方法,強(qiáng)化了實驗功能,使他們對化學(xué)概念、化學(xué)原理、元素及化合物的性質(zhì)等基礎(chǔ)理論知識的理解更加深入。對這些知識運(yùn)用部起來得心應(yīng)手?；瘜W(xué)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(xué)中筆者通過實驗創(chuàng)新的教學(xué)模式使學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ玫酱蠓鹊奶岣?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(chuàng)新的教學(xué),改變了教師的觀念,在教學(xué)過程中注重了知識的形成過程、注重了對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、注重了使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)方法,為學(xué)生走向社會和終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高霞,楊明全,等新課程下的教師觀與教師角色轉(zhuǎn)變

收稿日期:2009-09-29