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高中化學實驗教學方法淺議

2014-04-23 08:47徐斐斐
中學化學 2014年2期
關鍵詞:鹽酸試管溶液

徐斐斐

實驗是化學的靈魂和魅力所在,是激發學生學習興趣的主要來源,是化學教學的重要組成部分。實驗教學是讓學生先對化學的科學現象獲得清晰的認知,再通過分析、歸納等科學思維方式,獲取現象本質,從模糊的感性認識上升到清晰的理性認識,形成科學的化學概念體系。那么高中化學有哪些好的教學方法呢?

一、對比實驗教學,提高實驗可見度

對比實驗是最為常見的實驗教學策略。

引導學生觀察具有對比性的實驗現象。在實驗教學中設置兩個或多個與教學內容相關的實驗組,通過實驗現象和結果的對比,引導學生從差異性結果出發探究各種因素與實驗對象的關系。

例如,在影響化學反應速率的的因素中,研究催化劑的影響,可以采用對比實驗。H2O2的分解實驗,第一組不使用任何催化劑,第二組加入MnO2,比較兩組實驗產生氣泡的速率。

當然,對比性實驗除了現象的對比外,筆者在實驗教學過程中,還嘗試著同一個實驗裝置上的對比。通過不同裝置可以完成同一個實驗的對比引導學生深化對實驗本質的理解。

二、以問題為中心激發學生探究興趣

興趣是最好的老師,對于實驗教學也不例外,實驗教學的興趣從何而來呢?筆者認為除了新奇的實驗現象能夠激發學生的探究興趣外,帶有啟發性的“問題”是給學生提供探究方向和解決問題的絕好辦法,我們的實驗教學應該以問題為核心,借助于問題引導學生設計并探究實驗,在實驗中解決問題、發現新的問題、生成結論,同時借助于實驗現象和結果對自己的實驗方案是否科學合理進行驗證和評價,在得到科學結果的同時,實現過程與方法,情感、態度和價值觀的多重提升。這種教學方法可以促使學生形成自主觀察實驗現象的能力,可獲得良好的教學效果,借助于“問題”驅動的探究性實驗教學模式,教師設置的問題應具有啟發性和趣味性,問題應能充分調動學生新知識的探究欲望,從而進一步激發學生學習化學的興趣。

三、多媒體輔助提高實驗的可見度

隨著電子產業的發展,多媒體教學在化學實驗中越來越受到歡迎。實物投影、電子白板,甚至于軟件模擬的化學實驗在化學教學中使用廣泛。

很多情況下,部分演示實驗可見范圍較小,往往只有前排的學生能夠看見實驗現象。為彌補不足,通常演示完畢后,教師在教室巡回以便讓學生觀察。但學生看到的僅是結果,沒有過程,同時也浪費了寶貴的課堂教學時間。在教學中,除將有些演示實驗改成學生分組實驗外,還可適時的使用實物投影以增強可見性、直觀性,提高實驗效果和課堂效率。

比如,在化學反應原理中“鹽類的水解”的教學過程中,探究“鹽溶液的酸堿性”這一實驗,若教師一人在講臺前完成這個實驗,自己讀數,則缺乏可信性;若讓學生上講臺完成實驗,往往要耽誤10 min以上,浪費時間。此時可以采取實物投影,在實驗過程中,學生都可以參與讀數并且和標準比色卡對照的過程,從而得到部分鹽溶液不顯中性的結論。

教材中,有部分化學實驗,存在著反應速率過快的現象,反應速率過快不便于學生對實驗結果進行觀察,若能充分利用多媒體進行仿真模擬實驗,能夠幫助教師擺脫化學實驗教學的這一限制;除了反應速度過快,實驗的可見度較低以外,高中化學實驗中,有些反應過程還有可能生成爆炸或有毒的物質,這樣的實驗具有危險性,如用實驗室的方法讓學生進行氫氣和氯氣的光照實驗等等。這些特殊實驗都可以通過多媒體教學展示給學生,有直觀的現象,可獲得良好的教學效果。

四、改進與創新實驗,提升科學素養

就中學化學實驗而言,很多已經形成固定的模式,由具體的化學反應原理來決定裝置和藥品,但不是任何情況下都是最優的選擇。例如,研究溫度對化學反應速率影響的過程中,分別取三支試管,向其中加入溶有適量CoCl2的鹽酸溶液。將試管分別放置于熱水、冰水和室溫,觀察到室溫(10℃~25℃)的顏色介于藍色與粉紅色之間的淺紫,熱水(接近60℃)為藍色,冰水(接近0℃)為粉紅色。這是因為CoCl2溶于濃鹽酸后能形成CoCl2-4。溶液中存在如下平衡:Co2+(粉紅色)+4Cl-CoCl2-4(藍色);△H>0

預計的實驗現象應如上所述,溶液顏色在一定的溫度范圍內產生明顯變化。由離子方程式可知,溶液顏色變化與溶液中Cl-的濃度和溫度有關,因此配制溶液時,Cl-的濃度是一個關鍵,在實驗中有以下的問題:(1)濃鹽酸的濃度不容易控制。Cl-的濃度過大,在實驗中易得到藍色溶液(室溫8℃~10℃),此后的實驗現象就無法獲得。(2)用發煙鹽酸(或濃鹽酸)溶解CoCl2晶體時,由于濃鹽酸容易揮發,因此,配好的試劑保存難度大,實驗操作不容易成功。(3)實驗所要用到的溶液的濃度具有較強的季節性特征,實驗現象隨著季節變化存在著不穩定的現象,實驗前調節試劑的濃度必須考慮季節因素,才能提高實驗的成功率。(4)實驗過程中需要的冰水準備和使用不方便。(5)實驗通常采用水浴方法來改變試管內溶液溫度有較長的等待時間。

為此,筆者在教學中對實驗進行了如下改進:用飽和氯化鈉溶液代替濃鹽酸進行實驗:首先,取一只潔凈的試管,向其中加入少許CoCl2晶體。將1 mL~2 mL飽和氯化鈉溶液注入,溶解CoCl2晶體,配成粉紅色溶液。加熱看到顏色變為藍色;停止加熱,慢慢冷卻試管,又變為粉紅色。此實驗操作簡便,用時較少,現象明顯,同時,飽和氯化鈉溶液濃度隨溫度變化較小,Cl-濃度適中,這個設計如果改成學生分組實驗,具有現象明顯、無污染等優點。

化學實驗在整個高中化學教學中的作用是不可或缺的,借助于演示實驗給學生創設有趣的探究情境,學生在情境中自然生成化學學習的濃厚興趣,同時有趣的、生動的實驗現象很大程度上豐富了學生的感性認識,有利于課堂中學生新的問題生成;借助于學生分組實驗,能夠更好地發揮學生的主觀能動性,學生在設計實驗、探究實驗的過程中,發現并創造,學生的操作能力和化學素養得以有效提升,而且在獲知過程中的情感體驗,那種自己發現規律的樂趣是任何外在獎勵所無法附加的。

(收稿日期:2013-12-25)

實驗是化學的靈魂和魅力所在,是激發學生學習興趣的主要來源,是化學教學的重要組成部分。實驗教學是讓學生先對化學的科學現象獲得清晰的認知,再通過分析、歸納等科學思維方式,獲取現象本質,從模糊的感性認識上升到清晰的理性認識,形成科學的化學概念體系。那么高中化學有哪些好的教學方法呢?

一、對比實驗教學,提高實驗可見度

對比實驗是最為常見的實驗教學策略。

引導學生觀察具有對比性的實驗現象。在實驗教學中設置兩個或多個與教學內容相關的實驗組,通過實驗現象和結果的對比,引導學生從差異性結果出發探究各種因素與實驗對象的關系。

例如,在影響化學反應速率的的因素中,研究催化劑的影響,可以采用對比實驗。H2O2的分解實驗,第一組不使用任何催化劑,第二組加入MnO2,比較兩組實驗產生氣泡的速率。

當然,對比性實驗除了現象的對比外,筆者在實驗教學過程中,還嘗試著同一個實驗裝置上的對比。通過不同裝置可以完成同一個實驗的對比引導學生深化對實驗本質的理解。

二、以問題為中心激發學生探究興趣

興趣是最好的老師,對于實驗教學也不例外,實驗教學的興趣從何而來呢?筆者認為除了新奇的實驗現象能夠激發學生的探究興趣外,帶有啟發性的“問題”是給學生提供探究方向和解決問題的絕好辦法,我們的實驗教學應該以問題為核心,借助于問題引導學生設計并探究實驗,在實驗中解決問題、發現新的問題、生成結論,同時借助于實驗現象和結果對自己的實驗方案是否科學合理進行驗證和評價,在得到科學結果的同時,實現過程與方法,情感、態度和價值觀的多重提升。這種教學方法可以促使學生形成自主觀察實驗現象的能力,可獲得良好的教學效果,借助于“問題”驅動的探究性實驗教學模式,教師設置的問題應具有啟發性和趣味性,問題應能充分調動學生新知識的探究欲望,從而進一步激發學生學習化學的興趣。

三、多媒體輔助提高實驗的可見度

隨著電子產業的發展,多媒體教學在化學實驗中越來越受到歡迎。實物投影、電子白板,甚至于軟件模擬的化學實驗在化學教學中使用廣泛。

很多情況下,部分演示實驗可見范圍較小,往往只有前排的學生能夠看見實驗現象。為彌補不足,通常演示完畢后,教師在教室巡回以便讓學生觀察。但學生看到的僅是結果,沒有過程,同時也浪費了寶貴的課堂教學時間。在教學中,除將有些演示實驗改成學生分組實驗外,還可適時的使用實物投影以增強可見性、直觀性,提高實驗效果和課堂效率。

比如,在化學反應原理中“鹽類的水解”的教學過程中,探究“鹽溶液的酸堿性”這一實驗,若教師一人在講臺前完成這個實驗,自己讀數,則缺乏可信性;若讓學生上講臺完成實驗,往往要耽誤10 min以上,浪費時間。此時可以采取實物投影,在實驗過程中,學生都可以參與讀數并且和標準比色卡對照的過程,從而得到部分鹽溶液不顯中性的結論。

教材中,有部分化學實驗,存在著反應速率過快的現象,反應速率過快不便于學生對實驗結果進行觀察,若能充分利用多媒體進行仿真模擬實驗,能夠幫助教師擺脫化學實驗教學的這一限制;除了反應速度過快,實驗的可見度較低以外,高中化學實驗中,有些反應過程還有可能生成爆炸或有毒的物質,這樣的實驗具有危險性,如用實驗室的方法讓學生進行氫氣和氯氣的光照實驗等等。這些特殊實驗都可以通過多媒體教學展示給學生,有直觀的現象,可獲得良好的教學效果。

四、改進與創新實驗,提升科學素養

就中學化學實驗而言,很多已經形成固定的模式,由具體的化學反應原理來決定裝置和藥品,但不是任何情況下都是最優的選擇。例如,研究溫度對化學反應速率影響的過程中,分別取三支試管,向其中加入溶有適量CoCl2的鹽酸溶液。將試管分別放置于熱水、冰水和室溫,觀察到室溫(10℃~25℃)的顏色介于藍色與粉紅色之間的淺紫,熱水(接近60℃)為藍色,冰水(接近0℃)為粉紅色。這是因為CoCl2溶于濃鹽酸后能形成CoCl2-4。溶液中存在如下平衡:Co2+(粉紅色)+4Cl-CoCl2-4(藍色);△H>0

預計的實驗現象應如上所述,溶液顏色在一定的溫度范圍內產生明顯變化。由離子方程式可知,溶液顏色變化與溶液中Cl-的濃度和溫度有關,因此配制溶液時,Cl-的濃度是一個關鍵,在實驗中有以下的問題:(1)濃鹽酸的濃度不容易控制。Cl-的濃度過大,在實驗中易得到藍色溶液(室溫8℃~10℃),此后的實驗現象就無法獲得。(2)用發煙鹽酸(或濃鹽酸)溶解CoCl2晶體時,由于濃鹽酸容易揮發,因此,配好的試劑保存難度大,實驗操作不容易成功。(3)實驗所要用到的溶液的濃度具有較強的季節性特征,實驗現象隨著季節變化存在著不穩定的現象,實驗前調節試劑的濃度必須考慮季節因素,才能提高實驗的成功率。(4)實驗過程中需要的冰水準備和使用不方便。(5)實驗通常采用水浴方法來改變試管內溶液溫度有較長的等待時間。

為此,筆者在教學中對實驗進行了如下改進:用飽和氯化鈉溶液代替濃鹽酸進行實驗:首先,取一只潔凈的試管,向其中加入少許CoCl2晶體。將1 mL~2 mL飽和氯化鈉溶液注入,溶解CoCl2晶體,配成粉紅色溶液。加熱看到顏色變為藍色;停止加熱,慢慢冷卻試管,又變為粉紅色。此實驗操作簡便,用時較少,現象明顯,同時,飽和氯化鈉溶液濃度隨溫度變化較小,Cl-濃度適中,這個設計如果改成學生分組實驗,具有現象明顯、無污染等優點。

化學實驗在整個高中化學教學中的作用是不可或缺的,借助于演示實驗給學生創設有趣的探究情境,學生在情境中自然生成化學學習的濃厚興趣,同時有趣的、生動的實驗現象很大程度上豐富了學生的感性認識,有利于課堂中學生新的問題生成;借助于學生分組實驗,能夠更好地發揮學生的主觀能動性,學生在設計實驗、探究實驗的過程中,發現并創造,學生的操作能力和化學素養得以有效提升,而且在獲知過程中的情感體驗,那種自己發現規律的樂趣是任何外在獎勵所無法附加的。

(收稿日期:2013-12-25)

實驗是化學的靈魂和魅力所在,是激發學生學習興趣的主要來源,是化學教學的重要組成部分。實驗教學是讓學生先對化學的科學現象獲得清晰的認知,再通過分析、歸納等科學思維方式,獲取現象本質,從模糊的感性認識上升到清晰的理性認識,形成科學的化學概念體系。那么高中化學有哪些好的教學方法呢?

一、對比實驗教學,提高實驗可見度

對比實驗是最為常見的實驗教學策略。

引導學生觀察具有對比性的實驗現象。在實驗教學中設置兩個或多個與教學內容相關的實驗組,通過實驗現象和結果的對比,引導學生從差異性結果出發探究各種因素與實驗對象的關系。

例如,在影響化學反應速率的的因素中,研究催化劑的影響,可以采用對比實驗。H2O2的分解實驗,第一組不使用任何催化劑,第二組加入MnO2,比較兩組實驗產生氣泡的速率。

當然,對比性實驗除了現象的對比外,筆者在實驗教學過程中,還嘗試著同一個實驗裝置上的對比。通過不同裝置可以完成同一個實驗的對比引導學生深化對實驗本質的理解。

二、以問題為中心激發學生探究興趣

興趣是最好的老師,對于實驗教學也不例外,實驗教學的興趣從何而來呢?筆者認為除了新奇的實驗現象能夠激發學生的探究興趣外,帶有啟發性的“問題”是給學生提供探究方向和解決問題的絕好辦法,我們的實驗教學應該以問題為核心,借助于問題引導學生設計并探究實驗,在實驗中解決問題、發現新的問題、生成結論,同時借助于實驗現象和結果對自己的實驗方案是否科學合理進行驗證和評價,在得到科學結果的同時,實現過程與方法,情感、態度和價值觀的多重提升。這種教學方法可以促使學生形成自主觀察實驗現象的能力,可獲得良好的教學效果,借助于“問題”驅動的探究性實驗教學模式,教師設置的問題應具有啟發性和趣味性,問題應能充分調動學生新知識的探究欲望,從而進一步激發學生學習化學的興趣。

三、多媒體輔助提高實驗的可見度

隨著電子產業的發展,多媒體教學在化學實驗中越來越受到歡迎。實物投影、電子白板,甚至于軟件模擬的化學實驗在化學教學中使用廣泛。

很多情況下,部分演示實驗可見范圍較小,往往只有前排的學生能夠看見實驗現象。為彌補不足,通常演示完畢后,教師在教室巡回以便讓學生觀察。但學生看到的僅是結果,沒有過程,同時也浪費了寶貴的課堂教學時間。在教學中,除將有些演示實驗改成學生分組實驗外,還可適時的使用實物投影以增強可見性、直觀性,提高實驗效果和課堂效率。

比如,在化學反應原理中“鹽類的水解”的教學過程中,探究“鹽溶液的酸堿性”這一實驗,若教師一人在講臺前完成這個實驗,自己讀數,則缺乏可信性;若讓學生上講臺完成實驗,往往要耽誤10 min以上,浪費時間。此時可以采取實物投影,在實驗過程中,學生都可以參與讀數并且和標準比色卡對照的過程,從而得到部分鹽溶液不顯中性的結論。

教材中,有部分化學實驗,存在著反應速率過快的現象,反應速率過快不便于學生對實驗結果進行觀察,若能充分利用多媒體進行仿真模擬實驗,能夠幫助教師擺脫化學實驗教學的這一限制;除了反應速度過快,實驗的可見度較低以外,高中化學實驗中,有些反應過程還有可能生成爆炸或有毒的物質,這樣的實驗具有危險性,如用實驗室的方法讓學生進行氫氣和氯氣的光照實驗等等。這些特殊實驗都可以通過多媒體教學展示給學生,有直觀的現象,可獲得良好的教學效果。

四、改進與創新實驗,提升科學素養

就中學化學實驗而言,很多已經形成固定的模式,由具體的化學反應原理來決定裝置和藥品,但不是任何情況下都是最優的選擇。例如,研究溫度對化學反應速率影響的過程中,分別取三支試管,向其中加入溶有適量CoCl2的鹽酸溶液。將試管分別放置于熱水、冰水和室溫,觀察到室溫(10℃~25℃)的顏色介于藍色與粉紅色之間的淺紫,熱水(接近60℃)為藍色,冰水(接近0℃)為粉紅色。這是因為CoCl2溶于濃鹽酸后能形成CoCl2-4。溶液中存在如下平衡:Co2+(粉紅色)+4Cl-CoCl2-4(藍色);△H>0

預計的實驗現象應如上所述,溶液顏色在一定的溫度范圍內產生明顯變化。由離子方程式可知,溶液顏色變化與溶液中Cl-的濃度和溫度有關,因此配制溶液時,Cl-的濃度是一個關鍵,在實驗中有以下的問題:(1)濃鹽酸的濃度不容易控制。Cl-的濃度過大,在實驗中易得到藍色溶液(室溫8℃~10℃),此后的實驗現象就無法獲得。(2)用發煙鹽酸(或濃鹽酸)溶解CoCl2晶體時,由于濃鹽酸容易揮發,因此,配好的試劑保存難度大,實驗操作不容易成功。(3)實驗所要用到的溶液的濃度具有較強的季節性特征,實驗現象隨著季節變化存在著不穩定的現象,實驗前調節試劑的濃度必須考慮季節因素,才能提高實驗的成功率。(4)實驗過程中需要的冰水準備和使用不方便。(5)實驗通常采用水浴方法來改變試管內溶液溫度有較長的等待時間。

為此,筆者在教學中對實驗進行了如下改進:用飽和氯化鈉溶液代替濃鹽酸進行實驗:首先,取一只潔凈的試管,向其中加入少許CoCl2晶體。將1 mL~2 mL飽和氯化鈉溶液注入,溶解CoCl2晶體,配成粉紅色溶液。加熱看到顏色變為藍色;停止加熱,慢慢冷卻試管,又變為粉紅色。此實驗操作簡便,用時較少,現象明顯,同時,飽和氯化鈉溶液濃度隨溫度變化較小,Cl-濃度適中,這個設計如果改成學生分組實驗,具有現象明顯、無污染等優點。

化學實驗在整個高中化學教學中的作用是不可或缺的,借助于演示實驗給學生創設有趣的探究情境,學生在情境中自然生成化學學習的濃厚興趣,同時有趣的、生動的實驗現象很大程度上豐富了學生的感性認識,有利于課堂中學生新的問題生成;借助于學生分組實驗,能夠更好地發揮學生的主觀能動性,學生在設計實驗、探究實驗的過程中,發現并創造,學生的操作能力和化學素養得以有效提升,而且在獲知過程中的情感體驗,那種自己發現規律的樂趣是任何外在獎勵所無法附加的。

(收稿日期:2013-12-25)

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