教师论文：化学创意实验的功能与教学设计.doc

化学创意实验的功能与教学设计摘要在化学教学中注重创意实验的开发和教学设计充分发挥创意实验的功能旨在激发学生学习化学的兴趣帮助学生掌握科学的研究方法和提升学生的思维品质关键词化学教学创意实验教学设计上海市新课程改革提出重视培养学生乐于动手勤于实践勇于创新的意识习惯和能力1而中学化学创意实验是指对现行实验的改进和优化或是根据教学目标有目的地进行自行设计的实验而目前的创意实验主要体现在研究者对实验本身的创新如实验的条件实验装置实验方案的设计实验辅助手段等而在实验教学的设计和实施方面的创新则较少2在近几年的化学教学中笔者坚持对各种创意实验进行开发将展现化学美呈现化学真突显化学奇的创意实验并充分整合于教学中旨在激发学生学习化学的兴趣帮助学生掌握科学的研究方法和提升学生的思维品质1以展现化学美的创意实验激发学生学习化学的兴趣化学的生动有趣与引人入胜之处在于化学现象的复杂多变而又如此的贴近生活具有很强烈的实在感化学通过实验和图形潜移默化地巧妙地绕过了存在于微观和宏观世界之间认识上的鸿沟使得物质的化学结构和化学变化成为可以用简明扼要的有严格语法规则的化学语言来描述的具体而且富有想象力的符号组合通过从已知到未知的联想物质的基本性质和反应的主要特点可以或多或少地做到尽收眼底化学实验呈现出的物质世界的神奇变化与鲜明直观的化学现象是学生对化学学习产生兴趣的主要源泉在教学中借助一些展示化学物质美仪器美现象美的创意实验引起强烈的视觉效果从而激发学生学习化学的兴趣如在能量变化的教学中为引导学生了解和体验化学反应中的能量变化激发学生学习的兴趣和求知欲笔者在教学中设计和穿插运用了一系列创意实验进行教学案例1化学变化中的能量变化创意实验的设计与教学应用演示实验KClO3受热刚开始熔化时没有氧气放出将带火星的木条与熔融的KClO3接触木条在熔融的KClO3中剧烈地燃烧起来且发白光发热该实验旨在表现化学能转化成热能光能等能量继而打开电子音乐卡片该旨在表现化学能转化成电能学生实验在此基础上引导学生分组实验探究得出镁与盐酸反应要放出热量溶液的温度升高演示实验BaOH28H2O与NH4Cl的反应要吸热使木片上的水凝结成冰由此学生进一步明确化学反应伴有能量的变化常常表现为热量的放出或吸收联系能量守恒定律引导学生总结出反应物的总能量和生成物的总能量不相同是化学反应是吸热还是放热的原因所在又如为了使学生理解燃料充分燃烧的重要性笔者设计了如下实验创意实验1在一支点燃的蜡烛上盖一个干净的白色瓷坩埚黑色的烟说明没有充分燃烧造成燃料的浪费和空气的污染此时提出充分燃烧的措施创意实验2用针筒鼓入少量的氧气火焰变明亮说明燃烧过程中要有足量的空气用针筒鼓入大量空气火焰容易熄灭说明空气也不是越多越好创意实验3用一个装有酒精的喷雾器喷酒于精酒精灯上火焰非常大说明增大接触面积可充分燃烧化学变化中的能量变化的学习是学生对燃烧能量的再认识充分利用创意实验让学生直观地感受到化学变化中的美妙现象有助于激发学生学习的热情和兴趣又如在硫的教学引入环节中点燃黑火药火星四射像放烟花非常美在教学中经常展现一些能体现化学美的实验让学生学会欣赏化学美就会消除对化学的误解自发的产生为什么的强烈求知欲从而产生探索化学的浓厚兴趣但是如果学生对具体的化学物质并无了解又不进行实地观察或进行实验就会成为一种也许只对考试有用的符号游戏失去了对化学体系的实体感也就体会不到学习化学的兴趣如果观察和实验只局限于验证教材上对某个问题所做的解释或理论而忽视了对化学体系的全面观察和分析给学生的印象也许最多像一次有趣的魔术表演罢了化学魔术和自然界的化学现象一样如果只停留在对表面现象做一般性的观察的阶段还不能认为是在学习化学指化学学科更不能成为学习化学的一种方法至少是一种效率很低的方法因为学生也许会萌生新奇感但无法启动学生的探究欲和创新欲2以呈现化学真的创意实验帮助学生掌握科学的研究方法实验是科学研究过程的一个缩影是科学方法得以应用的一种体现在实验教学中渗透科学方法是科学教育的一种重要途径一个完整的实验过程包含提出问题设计和完善实验方案进行实验实验结果的分析和理论解释实验起始于问题以确定实验的方向和目标接着选择实验方法优化实验方案按设计程序进行操作与观察然后对实验所得资料和数据进行分析处理并进行理论上的解释和概括使实验上升到理论的高度整个实验过程是有序的符合规律的是一种科学认识的过程蕴含着丰富的科学方法而创意实验的开发本身就是科学研究的过程在教师指导下学生设计实验体验科学方法的应用这有利于他们理解科学研究的本质在目前的教学中对于课堂很难演示的实验老师往往借助媒体播放录像或者是多媒体动画演示有的甚至忽略事实上研究者对一些课堂上较难进行的实验进行了开发研究出了极具创意的实验笔者认为在教学中借助创意实验关注实验设计思路的引导从而帮助学生初步掌握科学的研究方法如在元素周期律教学中以往的实验只能说明钾与水的反应更剧烈些且具有一定的危险性并没有证明有氢气产生而目前有关于钾与水反应的实验较具有创意在教学中可以成为引导学生设计实验装置的素材案例2钾与水反应的创意实验应用的教学片断问题钾与水的反应要比钠与水的反应更剧烈会爆炸有危险性如何设计实验让金属钾与水较安全的反应且证实生成的气体为氢气提示金属保存在煤油中钾的密度是086gcm3介于水和煤油之间思路可以借用煤油当钾与水反应产生气体时把钾推进煤油中当气体释放完后钾又回到邻接面继续反应从而降低了实验的危险性因此只要把钾置于有煤油的水中即可而如何证实产生的气体是氢气呢则需要收集该气体用爆鸣的方法验证因此不要置于开口很大的容器中否则不易收集故需要在类似试管口大小的装置中如U形管或J形管中结论装置设计如上图1通过对实验设计思路的引导让学生讨论思考并设计实验装置再对多种方案进行优化初步体验科学研究的过程逐步掌握科学的研究方法又如在原电池的教学中教材中安排的演示实验不能让学生直观的感知锌片的溶解针对这一难以观察到的现象笔者在教学环节中引入了一个创意实验案例3铜锌原电池创意实验应用的教学片断教师如何证明锌片溶解了学生锌片前后质量有无变化教师有无直接的方法一眼就能看出来学生直接观察到一小块锌没有了教师要使这一小块锌在短时间溶解掉有什么要求学生薄一点小一点师述我们可以把锌片的下端剪成底边和高都约为05cm的三角形并用锉刀将该三角形尖端锉薄现象锌片用硝酸汞溶液处理后的锌片上无气泡产生而铜片上有气泡35分钟后锌片尖端完全溶解上述实验中一个小小的环节的改进极富创意让学生亲眼看到了锌溶解了深刻理解了锌失去电子的原理引入一些创意实验不仅可以让学生感知到实验现象理解化学知识重要的是将创意实验的成果进行适当分解引导学生思考和探讨问题体验创新的过程逐步掌握科学的研究方法当然在化学教学中如何帮助学生掌握科学方法首先不应当理解为化学课程中的所有内容至少是主要内容都应当由学生亲手通过化学实验做一遍也不是一定要求与研究人员通过研究工作来认识客观事物的途径和方法完全相同而是在教学中通过教师的组织和引导学生可以在有限的时间内受到科学家们从人类几千年的文化中精心挑选和精心组织过的文化遗产和科学技术的教育与熏陶提高学生们对客观事物的认识水平图1钾与水反应装置3以突显化学奇的创意实验提升学生的思维品质实验是一个培养学生技能和智能的过程通过对创新实验活动的参与学生的主动性和能动作用得到发挥在接触创意实验和开发创意实验的过程中学生体会到了创新所带来的新鲜感激起了极大的好奇心求知欲也随之增强创新实验类型的多样化和表现形式的活泼性也大大激起了学生的创新热情提升了学生的思维品质思维品质是在化学实验过程中逐步养成和发展的它反映了思维结果的质量体现了个体思维水平的高低是衡量个体化学实验思维发展水平的主要指标主要包括化学实验思维的深刻性灵活性批判性独创性3利用创意实验设置认知冲突更容易使学生进入学习情境通过对问题的思考讨论和分析利用已有的知识解决问题在此过程中学生掌握了知识其思维品质也得到了进一步的提升如在盐溶液的酸碱性的教学中笔者设计了如下实验进行教学案例4盐溶液的酸碱性创意实验的设计与教学片断创意实验取三支洁净的试管都加入镁粉和水观察现象在试管1中加入少量浓盐酸在试管2中加入少量固体AlCl3试管3作对比此时可观察到试管12内均产生大量气泡教师针对这个实验你有什么困惑的地方吗学生认知冲突为什么镁粉和水在AlCl3的存在下迅速反应生成氢气纯水呈中性纯水中加酸呈酸性加入AlCl3怎么也会呈酸性呢水中的氢离子浓度增大的原因是什么笔者将AlCl3代替了教学中通常使用的FeCl3或铵盐因为FeCl3容易水解试管中溶液颜色较深影响气泡的观察而形成氢气的氢离子是由水提供若使用含有氢元素的铵盐NH4则会产生干扰故选择AlCl3又如在学习了铝的性质后为深化铝及原电池的有关知识在教学中可以运用如下创意实验案例5铝与原电池的创意实验设计与教学片断问题1由镁铝与稀硫酸所构成的原电池请判断此装置的正负极旨在活化活泼的金属做负极不活泼的金属做正极的知识问题2若用较浓的氢氧化钠溶液代替将上述原电池中的稀硫酸请判断此装置的正负极旨在引起镁比铝活泼但镁作正极的认知冲突问题3常温下CuAl作为电极插到浓硝酸中正负极又如何判断呢在由问题2所得结论的基础上笔者又提出问题3旨在深化电极与电解质溶液的关系为拓展其它电池做铺垫又如在高三复习钠镁铝单质及其化合物性质时笔者设计了钠与75的乙醇的水溶液和95的乙醇水溶液反应的实验结果反应速率反而是与95的乙醇水溶液慢这与学生学过的浓度对反应速率的影响规律矛盾认知冲突由此产生通过这种体现化学奇的创意实验的教学充分暴露学生头脑中纠缠的新旧化学知识通过对问题的分析和理解运用科学的研究方法既理顺了交织的知识又提高了思维能力在化学教学中利用创意实验更要注重思维的灵活性表现为善于从不同角度不同侧面不同思考方向运用不同的知识与方法思考和解决化学实验问题并往往得到多样化的思维结果批判性表现为能发现实验的原理操作装置结果结论他人或自己的实验思维过程或方法做出评价理解错误的原因并能加以改正对他人或自己设计的实验方案做出评价并从多种方案中选出最好的方案和创新性表现为善于独立地提出新的实验问题善于用新的方法手段方案解决实验问题和善于总结适合自己或实验课题的思维方法的渗透在化学教学中实施创新教育不仅是培养创新人才的需要也是科学的本质要求4总之在教学中要重视创意实验的设计和成果的应用充分发挥实验的功能随着创意实验开发能力的提高和创意实验在课堂教学中的广泛运用在教师创新精神和创新能力的熏陶下学生能逐步形成富于思考和敢于创新的科学品质正如笔者的一位学生在所寄的贺卡中感叹道也许我们已习惯了传统的教学方式但这个年龄特有的好奇心使我们更热衷于更易于接受新事物新方法枯燥乏味的化学知识因为老师您的传授方法和新颖的实验而变得生动有趣学起来也特别带劲参考文献1上海市教育委员会上海市中学化学课程标准试行稿M上海上海教育出版社200422王祖浩王程杰中学化学创新实验M广西广西教育出版社200715163林崇德学习与发展中小学生心理能力发展与培养M北京北京师范大学出版社4叶佩玉创新教育对化学教师的挑战和要求教改实践与探索2004第12期345httpchemwzueducnuploadfilehttpwwwpepcomcnrjqkkcjcjfhttpwwwpepcomcnrjqkkcjcjf2004106邓永财试论中学化学实验思维能力的结构与构建课程教材教法200410