淺議新課程理念下的中學化學實驗教學
楊愛英
摘要:新課程理念對實驗教學提出了新的要求:如何讓學生學會”做科學”,如何在實驗中提高創新能力。實驗教學中,教師要更新觀念,激發學生興趣,從而提高實驗教學質量。
關鍵詞:做科學;創新能力;興趣;生活
實驗室化學這門科學的基礎,實驗教學是化學教學的重要內容和支柱之一。但現行的實驗教學受到觀念、儀器、藥品、人員的限制,存在很多的不足:實驗是以教師演示,甚至是講為主,學生的動手機會少;驗證性的實驗多,探究性的實驗少,甚至沒有;課堂上可能有實驗,課外生活被忽略,這些問題不僅使得實驗教學難以達到預定目標,還使的教學理念與原則被忽視,更為嚴重的是撲滅了學生對實驗的強烈興趣,對以后的學習造成深遠的影響。 新的教學改革中,實驗教學的作用和地位怎樣?如何解讀實驗教學中所貫徹的新課程理念?如何在新課程理念下還原實驗教學的本來面目?本文對此淺論一番。
一、實驗教學的意義
在化學新課程改革中,實驗教學在傳統教育的基礎上,重在創新精神和動手能力的培養,強調一個”會”字,即會實驗內容會設計實驗,會做實驗,會用實驗。因此通過中學化學實驗教學,要使學生學會運用科學探究方法,了解科學探究的過程,培養學生觀察問題、分析問題的能力和嚴肅認真、實事求是的科學態度與作用;同時要培養學生善于思考、勤于思考的習慣和能力,為培養其能提、能說、能干的精神奠定堅實的基礎。
二、實驗教學中的新課程理念 實驗教學中應貫徹的理念很多,本文著重從”做科學”和”創新能力”兩個方面探討一番。
1.做科學 新課程標準指出:讓學生有更多的機會主要的體驗探究過程,在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度,獲得科學的方法,在”做科學”的探究,試驗中逐步形成終身學習的意識和能力。從該表述中,我認為”做科學”蘊含三種含義:
(1)科學是”做”出來的。即學生通過對課題的主動體驗于探究得出一定的結論,形成知識;并初步掌握知識的聯系與應用。其核心就是主動的探究。從試驗教學的實際來看,多是教師的演示性的實驗,學生很少動手,主動更無從談起;實驗的性質基本上為目的明確,步驟確定現象固定的驗證實驗,實質上學生是不能自主的。這些現象與新課程基本理念是沖突的,相背離的,必須加以改變。在證明CO2的密度比空氣大時,讓學生自己設計用最簡單的方法證明二氧化碳密度比空氣大。不少同學討論中不同的設計思路:在空氣中二氧化碳下沉,二氧化碳中空氣上浮。自備器材,有的用二氧化碳吹肥皂泡,氣泡下沉,用空氣在二氧化碳燒杯中中吹肥皂泡上升。有的用空氣充氣球放在裝二氧化碳燒杯中,氣球上浮等。一個普通的實驗,努力去思考\動手,從中可以得到很多的感悟和體會。
(2)”科學”的做。”做科學”有很多方法,不同的方法會演繹出不同的結果,如何才能判定對錯呢?這就需要在過程中養成科學的態度,使用科學的方法。這是形成知識的真確途徑。在新舊教學理念”轉型”期間,師生往往對探究過程的具體方法不甚了了,不知該從那些方面如何去探究,比較茫然,這就需要加強科學態度和科學方法論的教育,讓學生們知道不僅要”做科學”還要”科學的做”。探究面粉爆炸實驗是新教材新增加的內容,在實驗室中我提前做了不下十幾次的實驗,可惜的是都沒有成功。最后我在課堂上作為問題提給了同學們。學生對這個問題非常感興趣,第二天,大家都攜帶著大紙盒或用最大號可樂瓶子剪成的塑料筒、干面粉、長吸管、蠟燭來探究面粉是否能夠爆炸。這個實驗很難做,大家分成幾個小組各自合作,試著完成實驗,一遍不行,二遍,三遍……終于有的小組做成了,大家圍過來仔細分析原因:面粉一定要干燥,顆粒要細小勻稱,最重要的是吹氣所用的力一定要適當,把面粉吹起來。有了這樣的經驗,各組很快都取得了成功。老師不是萬能的,萬能的是按照正確的道路和方法去動手、實踐、體會。科學的方法、態度是形成正確結果、知識的基礎。
(3)”科學的做”與”做科學”間存在相互聯系,兩者不是孤立的,而是相輔相成的,在”做科學”的過程中不斷探究,優化方法,從而形成科學的態度與方法;而”科學的做”是形成真確結論的必要條件。兩者之間互動循環,使學習的方式和結果互為條件,為終身學習的意識和能力的形成鑒定基礎。可見,兩者之間在更高層次上是一體的,是歸一的,是同一物的兩種呈現方式。課本上學習過固體的溶解度后,我提出一個問題:氣體溶解度與溫度呈現什么樣的關系?這個問題在學生中意見分歧,答案不一,有些同學認為與固體相似,是隨溫度升高而增大,有些同學從生活中某些現象出發,認為是隨溫度升高而減小。針對這些,我沒有直接給了答案,而是讓同學們設計實驗探究,學生很快提出了方案:向裝有40ml不同溫度的水(一個為20℃,一為80℃),通入5分鐘等流量的CO2氣體,一段時間后,用PH計分別測量兩杯水的PH,結果是20℃的液體PH比80℃的液體的PH小,說明CO2溶解度隨溫度升高而減小,大家意見很快統一起來,這個成果是建立在正確方法的實驗基礎上的,實踐是檢驗真理的唯一標準,正確的實踐是認識真理的必由之路。
2.創新能力 新課程標準在”情感態度與價值觀”的緯度目標中指出:要發展善于合作、勤于思考、嚴謹要求、勇于實踐和創新的科學精神,鑒于中學生的知識和能力水平,我認為學生的創新能力體現在兩個方面:
(1)對于同一個實驗,能從不同的角度去思考,從不同的方法去嘗試。以前的實驗教學中,實驗的思路、實驗的步驟都是由工作人員、教師優化組合的,它呈現給學生的都是一個鐵定的結果,教材沒有說,教師不愿說,學生說不出。這樣的現象不符合創新的要求,一個實驗有不同的角度,不同的方法,在這些不同的比較中,才能培養學生思維的廣度。我曾讓學生思考:驗證野炊后的大理石主要成分為CaCO3,是否發生化學變化,你能設計哪些方案。學生們的結果是五花八門,有的從反應物減少的角度出發,比較野炊前后的大理石的質量改變情況;有的從驗證生成物的角度出發,將野炊后的大理石用蒸餾水反復、充分沖洗,再向洗液中通入CO2,觀察是否混濁;或測量洗液的PH,觀察其是否大于7,從而確定是否發生化學反應。還有一個同學提出了新的方案:將同一塊大理石粉碎,取中間和外側比質量,投入足量稀鹽酸中,收集生成的氣泡,比較體積的大小,從而判定結論。學生提出的實驗方法多種多樣,很多方法老師也不一定提到,”三個臭皮匠,頂個諸葛亮”,這說明了創新要讓學生思維從不同角度發散,拓展其廣度。
(2)同樣的實驗操作,可以從不同的緯度去闡述,得出不一樣的結論,教科書上的結論只是所得結果的一種,并非是唯一的一種。如”蠟燭燃燒的探究”實驗中,同是蠟燭,可以是白色,也可以是紅色,將石蠟切下一塊,放于水中,既可以得出石蠟密度比水小的結論,還可以得出石蠟不溶于水,也不與水反應的結論。將正在燃燒的石蠟吹熄,迅速引燃冒出的白煙,可觀察到石蠟被重新點著,這可以認為冒出的白煙是石蠟的蒸汽,也可能是石蠟或蠟芯受熱時放出的新物質。它有可燃性,故還可以設計一個在白煙上方罩一個冷而干的燒杯實驗來進行驗證。可見實驗結論往往在不同的維度,不同層面上有著不同,有意識利用這些,可培養思維的深度,從而提高創新能力。 三、新課程理念下的實驗教學
實驗教學中要注意結合形式發展,注重提高學生動腦動手能力,以下從四個方面予以闡述:
1.要跟上時代,更新觀念
我認為現階段實驗教學現狀不容樂觀,最主要的是受高、中考升學中急功近利思想的指揮,教師對實驗重視程度不夠。從過去經驗來看,做實驗是憑興趣,走過場。實驗課主要還是老師說、講、唱,學生聽、記、背,效果往往也不錯,所以學生屢屢高分低能,教師往往安于現狀,得過且過,沒有心思和精力從事實驗教學的研究。但現在中考實驗加試在許多地方已實行,筆試中也體會到平時做不做實驗的區分。時代在發展,觀念也要更新了。因此實驗教改的突破口和切入點,應該是教師的觀念更新,開拓創新。
首先,教師除了要有扎實廣博的理論知識和能用于指導實驗教學的能力之外,還要有強烈的再學習能力。教師要給學生一杯水,自己必須是一條長流常新的小溪,不僅要具有扎實的專業知識和基本功,同時還應具備良好的學習和繼續教育能力,襀知識與信息的經濟更新。
其次,要讓學生發展創維能力,教師應該具有創新的思想、素質。知識經濟的核心是知識的創新、開發、傳播和應用,”創新是一個民族的靈魂。”我們要徹底轉變觀念,從一張嘴,一支粉筆,一塊黑板的教學模式中走出來,要大膽進行實驗創新的改革,勇于探索實驗中的新發現、新問題,最終通過老師的創新激發和帶動學生創新,使學生成為創新主體。
2.要注意激發和維持實驗興趣
興趣是最好的老師,它能激發學生內在而持久的動機,化學實驗具有先天的優勢晶瑩規范的儀器,細致入微的操作,豐富多彩的現象,千絲萬縷的應用,這一切讓絕大多數學生對化學實驗從一開始就充滿了好奇感,化學是一門理科,實驗中即存在著嚴謹的科學美,也充滿和諧的人文美,這些都有利于學生實驗興趣的維持和提高。所以教師在實驗教學中,一定不能扼殺學生的這些興趣。實際教學中不少老師為了管理的規范或方便,要求學生這個儀器不能摸,那個儀器不能碰,使學生束手束腳、手足無措。有些教師對實驗的危險性過度夸大,造成學生心理上的緊張,做實驗時缺乏安全感。這些都與教學要求背道而馳,必須堅決加以改正,給學生創造安全、自由、有序的氣氛和氛圍。
對學生進行適當的指導和鼓勵是激發興趣的非常有益的方法。化學實驗中確實危險的,難以控制的實驗并不多,大部分實驗都可以由教師指導學生自行完成讓學生品嘗成功和勝利。更重要的是,學生思維并不必局限與書本,他們往往有靈感的火花閃耀。教師可以鼓勵他們進行可能的探究或驗證,讓他們品嘗創新的成就。人教版新教材有一個家庭實驗:制作葉脈書簽,按照書上的引導,學生們制出黃色的書簽,但不少同學不滿意已有成果,指出實驗耗時太長,不夠高效,制得產品過于單調,不夠精美,我鼓勵他們可以自己想辦法解決。一番商量后,學生們拿出了方案:首先用開水操作,代替蒸餾水,解決了時間使用效率的問題,又在書簽制成后而放入熱的紅、藍墨水中,制出了紅、藍色的書簽,書簽染色后,系上小細繩,并迅速用502膠水固定葉柄,套上塑料袋,既防止葉子變形,又更加牢固、美觀,成為一件精美的工藝品,學生們爭相向我訴說個性的創新成果。
3.正確面對失敗 實驗是動手操作的,特別是探究性的實驗,不同的學生肯定有不同的操作,形成不同的結果,結果即可能是成功的,也就可能是失敗的,如何面對失敗,這就成了很常見的問題。
首先,我以為應讓學生明白,失敗是一件很常見的事,沒有必要掩飾、遮蓋,更不必沮喪和失望,要實事求是。
其次,失敗是成功之母,失敗中往往蘊含著正確的萌芽,找出失敗的原因,就意味著向成功的大門有進了一步。最重要的是,要從失敗中培養堅強的毅力和不屈的精神,愈敗愈戰,越挫越勇,化失敗為精神進步的階梯!
在證明暴露在空氣中的氫氧化鈉固體部分變質時,有同學很快提出,用無色酚酞或PH試紙測量即可,可是碳酸鈉也是堿性,測量不出,大家很快否認了該意見。又有同學提出,用通入二氧化碳的方法,但由于二氧化碳既能與氫氧化鈉反應,也能與碳酸鈉反應,所以還是行不通。我鼓勵學生,提示他們從尋找二者區別尋找,又有同學提出利用滴加稀鹽酸觀察是否立即有氣泡逸出的方法,經過實驗大家發現,效果還是不好,因為碳酸鈉若是很少,與鹽酸反應生成碳酸氫鈉,且二氧化碳能溶于水,但這個提議啟發了大家思維。很快有人提出用澄清石灰水,因為它只與碳酸鈉反應,且生成的碳酸鈣為沉淀,極易渾濁,經過實驗顯。這次試驗雖然經歷了多次失敗才最終成功,但大家從中汲取的決不僅僅是結論。
4.與生活緊密相連 生活是化學的母體,它中間處處蘊含著化學,化學的教學要與生活緊密相連,化學實驗教學也是如此。在教學中,我們不只要關注實驗室中的化學實驗,還需要一顆敏感的心靈,去隨時感受生活中的化學,還需要一雙敏銳的眼睛,善于從生活中找尋化學的痕跡。生活中的鋼鐵制品銹多,鐵制品生銹的現象也很常見,如何珍惜金屬,防治金屬生銹呢?不少學生提出了這個課題。我和同學們一起分析可能的原因:(1)不同的鐵制品生銹狀況不同,說明生銹可能與鐵制品的構成有關;(2)暴露在空氣中的鐵制的易銹,而涂油的部件不易生銹,說明生銹可能與空氣中的成分相關;(3)空氣中的主要成分有氮氣、氧氣、二氧化碳、稀有氣體、水蒸氣等,氮氣、稀有氣體化學性質不活潑,可給予排除,主要考慮其它氣體;(4)剛切過咸菜的菜刀很快生銹,說明生銹可能與鹽有關聯時,針對這些假設,同學們很快設計出了實驗方案:①取生鐵、鋼、不銹鋼等樣品分別放在空氣中,觀察它們的生銹快慢;②取相同組成的等體積的鐵樣品,一件在表面均勻抹上機油,一件不作處理,分別暴露在空氣中,一段時間后觀察生銹狀況;③將幾件相同的鐵樣品,分別暴露在空氣中,并通過導管緩慢通入氧氣、二氧化碳、水蒸氣等,觀察一段時間后與空氣中的鐵樣品的生銹率的大小;④將兩件同樣的鐵樣品,一件用水噴過,一件用鹽水噴過,再分別暴露在空氣中,比較生銹率的大小……這些實驗的探作,難度并不太大,又與生活現象緊密相連,學生印象非常深刻,類似的還如燃燒條件的探究、無火方法的比較、食物腐爛原因初探、水的硬度調查等等。這些知識的學以致用,將化學與生活連通,還原科學本來面目。
實驗教學是化學教學的核心之一,它的作用是舉足輕重的,貫徹新課程理念,轉變實驗教學方式,是化學教學工作者肩上義不容辭的責任!