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【关键词】化学素养核心素养;初中化学;化学实验;推理能力;培养策略;证据推理
培养学生能力是教师重要的教学任务之一,在初中化学教学中,化学实验的教学是其重要组成部分,培养学生的科学探究能力贯穿于化学实验教学的始终,而实验的整个科学探究过程都离不开学生的证据推理能力。化学核心素养一般分为3个维度,分别是化学知识与技能、化学过程与方法、化学情感态度与价值观。笔者经过多年初中化学教学研究和实践,认为在初中化学实验教学中培养学生的证据推理能力,不仅要以化学核心素养为基础,还要掌握一定的教学策略,现总结如下,望能起抛砖引玉之效。
一、夯实学生化学基础知识
夯实学生的化学基础知识是提高学生证据推理能力的前提,是学生逻辑推理和判断的依据。在化学实验中,只有学生牢固掌握了化学基础知识,才能在推理时思路清晰,进行正确的推理。化学基础知识不仅包括化学概念、原理和性质,还包括学生在其学习过程中所形成的化学基本观念,包括元素观、变化观、守恒观等,这也是学生在推理过程所需要的“证据”,是初中化学教学的核心内容。如在氧气的实验室制取与性质实验教学中,我让学生推测本实验所要使用的制取装置和收集装置。在推测制取装置时,学生需要知道自己制取氧气时所使用药品的状态,是液体与液体、固体与固体还是液体与固体,反应条件时加热还是常温,实验室常用的制取氧气的药品是KMnO■,反应条件是加热,因此应选择的制取装置是固固加热型,又由于所用药品粉末在受热时易进入导管,所以在导管口还要放一团棉花;在推测收集装置时,学生需要知道氧气的基本物理性质是不易溶于水,密度比空气大的气体,可使用向上排空气法或排水法进行收集。由此可知,扎实的化学基础知识是学生在实验中进行正确推理的前提和保障,只有在教学中帮助学生牢固掌握化学基础知识,才能让学生的推理有理可依、有理可据,让推理变得顺理成章。
二、培养学生实验探究能力
在初中化学教学中培养学生的实验探究能力,是化学教师实验教学的重要目标之一,也是学生实验能力的重要体现,更是学生推理能力的重要表现形式。实验探究能力包括:发现和提出问题的能力,在此过程中可以极大程度地提高学生思维的灵活性,是科学探究的基础和前提,能让学生的分析、综合和归纳能力得到发展;科学猜想能力,是学生利用已有知识和所给信息进行的合情推理,为实验探究提供目标,在此过程中可以培养学生的缜密性;设计实验方案能力,是遵循基本原理和基础知识的基础上,设计的科学、简易、可行的实验具体步骤,是学生推理能力的具体体现,在此过程中可以培养学生思维的条理性;收集和处理数据的能力,是学生利用实验数据发现规律的过程,在此过程中可以培养学生思维的敏锐性和快捷性。培养学生的实验探究能力,是提高学生思维能力的重要过程,也是学生的化学实验能力中不可或缺甚至是关键的组成元素。如在燃烧的条件实验教学中,我们要探究燃烧的条件常用的方法是对比实验法,控制其中一种影响燃烧的条件,保持其他条件一致,逐步总结得出燃烧的必备条件。学生在推理总结实验方案时,必须综合考虑各种影响因素,作出合理的猜想,然后通过科学、合理的实验操作验证猜想的正确与否,最后作出正确的判断,得出物质燃烧的条件是:物质是可燃物、与氧气接触、温度达到着火点。
三、提高学生语言表述能力
学生具备了一定的逻辑推理能力,还要匹配相应的语言表述能力,否则自己的推理过程只能成为“只可意会不可言传”的“鸡肋”。教师在实验教学中要注意让学生学会把“内部信息”转化为外部语言,让其他人感受到自身推理的缜密性、条理性,让化学实验过程变得言之有理、落笔有据。学生在表述自己的证据推理过程时,不仅要“知其然”,还要“知其所以然”,表述的语言要准确、严谨、精炼、规范,在细微之处见真章。如在溶液酸碱性的检验实验教学中,在实验过程中,我给学生提出这样一个问题:在使用pH试纸时,若用蒸馏水润湿试纸,则所测溶液的pH会如何变化?大多学生的答案是:因为湿润试纸相当于稀释了溶液,则所测pH会降低。是这样吗?我们来分析下:若用蒸馏水润湿,相当于稀释了待测溶液,导致所测溶液的pH不准。对酸性溶液来讲,测得的pH将偏大;对碱性溶液来讲,测得的pH将偏小;对中性溶液来讲,测得的pH不变。由此可见,在分析推理过程中,语言的严谨性直接关系着答案的准确性,在实验教学过程中提高学生的语言表述能力是初中化学教师实验教学中重要教学目标之一。
四、加强学生自我反思的能力
证据推理能力的提高还需要学生加强自我反思的能力,在反思中自我监控、自我调节,使获得的知识得到升华,使已学的化学知识系统化、结构化,内化为学生自身的能力,进一步提升学生的证据推理能力。通过反思,学生可以找出自己对实验认识的缺失,强化化学实验知识,形成实验的自我内化。我在初中化学实验教学中,每进行完一个实验后会安排“疑难解答”环节,针对实验中常考点、易错点向学生提出问题,让学生在反思实验的过程中得到答案,使学生对实验有个更清晰的认识。
聚焦核心素养,落实立德树人的根本任务,是每一位初中化学教育工作者义不容辞的使命。在化学实验教学中重视核心素养的形成,提高学生的证据推理能力,是提高学生化学实验能力的重要途径。
【参考文献】
[1]潘嘉燕.加强实验探究 培养学生兴趣[J].中国校外教育,2011(05)
[2]公红心.初中化学实验教学有效性研究[J].学周刊,2016(08)
1 激发兴趣,引导学生乐学
前人说过:“兴趣是最好的老师”。兴趣是求知的动力、发明创造的源泉。兴趣的培养在于教师的诱导。教师在教学过程中应因势利导,引导学生及时排除不利于发展他们认知兴趣的因素。有针对性地帮助他们扫除学习中的障碍,唤起他们对学习化学的兴趣,使他们能积极主动自觉地学习。
学生刚接触化学,开始时会对化学颇感兴趣,尤其对化学实验更感到新鲜有意思。当学到化学用语、元素符号和基本概念时,常会感到抽象难懂、枯燥乏味,但这些知识都是一种客观存在,它为学习化学提供了基础.这一现象学生往往会认为化学是一门“死记硬背”的学科,有可能会使学生原有的兴趣消失。如何在教学中培养和保持学生学习化学的兴趣,怎样才能使学生突破初中化学知识的分化,使原有的、暂时的兴趣转变为稳定的、持久的兴趣呢?为此,首先对学生进行化学史教育,讲化学的发展和形成,结合书本介绍科学家探索化学奥秘的轶事,谈闻名世界的中国古明如造纸术、火药等,论化学与现代建设和生活的密切关系。使学生清楚地认识到:化学用语是国际通用的语言,是国际上用来表示物质的组成、结构和变化规律的一种特殊形式的交流工具。并感到学好化学知识是多么重要,他将直接关系到祖国的发展和建设。这样做会增强他们学习的自觉性和积极性。
初中化学需识记的知识比较多,有时又很集中,老师应该帮助学生减轻学习压力,把枯燥单调的内容编歌诀,双关有趣的内容说幽默等。如教材中元素符号,让学生很难记住,为此我们从讲绪言开始,将需记住的元素符号分批分期地布置给学生,让学生按时记忆,并经常提问检查。我们也可把元素符号、原子团等制成小卡片,把化合价编成顺口溜,把重点内容写成韵语,简化记忆。例如在氢气还原氧化铜的实验过程中,应是先通氢气,把试管内空气排净后再用酒精灯加热,当黑色氧化铜完全变为红色铜时,要先撤酒精灯,等试管完全冷却后再撤掉氢气流。这个实验经演示讲解后,可以用“氢气早出 晚归,酒精灯迟到早退.”几个字来总结全过程,使学生很快地掌握,并能完整准确地说出其含义及原因。
另外还可以根据初中学生的学习积极性更多地依赖于学习兴趣,其形象识记能力超过抽象识记能力,喜欢动手,再造想象力比较丰富的特点,成立化学兴趣小组,目的是锻炼学生动脑、动手、动笔、动口能力,从激发兴趣着手,训练发现思维和创新思维,发动学生利用小药瓶、塑料袋、铁丝、蜡烛等广泛开展小制作、小实验活动。例如学习了燃烧一节知识以后,我们组织了学生做“烧不焦的手帕”、“玻璃棒点灯”等兴趣实验。在教学中我们还借助于图片、模型、幻灯、电影等手段进行直观教学。这些活动的开展消除了初中学生学习化学的畏难情绪,使学生感到化学有趣,乐意学,使智力和能力同时得到了发展。
2精讲多练,提高教学效率
提高教学效率是现代教学的基本要求,是提高教学质量的关键。教学是师生的共同活动。在教学过程中充分调动学生学习的积极性,但必须是在充分发挥教师主导作用下才能真正做到。如果教学中形成满堂灌、注入式的局面,或者教师放任自流,学生各行其是,都不能保证教学质量。
教学过程是在教师指导下的认识过程。就初中化学课来说,我们主要培养学生的观察能力、思维能力、实验能力、自学能力和创新能力。而这些能力的提高,关键在于教师的启发和引导。教师要在课堂四十五分钟内向学生传授化学基础知识和基本技能,并使他们能轻松接受,这必须要下一番工夫。它除了要求教师自身极渊博的知识,较强的表达能力和组织能力,还要在课前充分理解吃透教材,并且还应了解掌握学生,结合学生暴露的问题,瞄准学习目标,深入准确、画龙点睛地讲。要符合学生的认识规律,激发思维,扩大密度,使他们在短短的几十分钟内思维始终保持在最佳状态,只有这样才能取得良好的教学效果。
所谓精讲,既要配合教材内容,又要面向全体学生。精就是要突破重点,带过一般,设疑破难,创造思维情境。练是巩固知识的途径之一,练要练到点子上,要精心设计一些针对性较强的问题,引导学生在分析研究这些问题的过程中,掌握所学知识。能让学生亲自动手操作的或口头表达练习的,就尽可能让他们动手动口实践,以达到真正掌握知识,举一反三的目的。例如学完碳这一章时,我们组织学生对氢气还原氧化铜实验与一氧化碳和碳分别还原氧化铜实验进行对比分析,进而明确异同点及可燃性和还原性,进一步复习巩固了氧化还原反应和实验装置及实验步骤等。
一、加强实验基本技能的训练
初中化学实验基本技能主要包括使用仪器的技能和基本操作技能两方面。复习的要求是:(1)能叫出常见仪器的名称,初步学会它们的使用范围和操作要求。(2)能熟练进行药品的取用、加热、玻璃仪器的洗涤、仪器装置气密性检查、气体收集、过滤、蒸发、溶液配制等基本操作,懂得操作的原理。(3)初步学会用实验方法鉴别O、H、CO,盐酸与硫酸、碳酸盐;初步学会用指示剂鉴别酸溶液和碱溶液。(4)初步学会观察和记录实验现象,能根据实验现象分析得出初步结论,会填写实验报告。复习时,首先应认真阅读教材相关内容,在此基础上采取如下方法。
1.逐一认识常见仪器的名称、图形,掌握它们的用途及操作原理。
2.对基本操作技能要掌握使用方法、注意事项,对操作中需要使用的仪器做到心中有数,至少进行一轮基本操作训练。
3.在临考前观看有关基本技能操作录像,进行再巩固。
二、全面掌握基本实验
初中化学基本实验包括演示实验和学生实验两个方面,即分散在教材各章节中的性质验证性实验和概念、定律形成性实验。掌握这些实验不仅可以帮助学生掌握初中化学中最基本的知识,而且在进行一系列实验过程中,还可以培养其动手实验能力、观察能力和创新能力。复习时,我采取以下方法。
1.分章节按教材复习,对各基本实验逐一进行阅读,弄清实验目的、实验原理、实验用品(名称)、实验装置(图)、操作步骤及注意事项。做到有所发现,有所收获。
2.通过回忆当时的实验情景和根据自己对有关实验的认识,对每一个实验的操作要点进行简单的总结概括。如:实验室制取氧气的操作要点可概括为“查、装、定、点、收、离、熄”。
3.在复习后期,要对有关的基本实验加以简单组合,进行简单的综合实验,在组合时,要明确各装置间连接方式、从实验开始到实验结束时的注意事项等。例如,将实验室制取氢气和氢气还原氧化铜的实验组合在一起,就可实现用锌粒、稀硫酸、氧化铜为原料来制取金属铜的综合性实验。
4.对具有代表性的学生实验,最好再写一次实验报告,特别要注意实验报告中对问题的讨论与解答。
三、注重综合实验设计能力的培养与训练
所谓综合实验设计能力,就是指对实验仪器的应用能力、实验原理的迁移能力和实验方案的选择能力等。
1.以教材为本,培养和训练实验原理的迁移能力。
有这样一道实验题:FeS是一种黑色块状难溶性固体,实验室常用它与稀盐酸反应制取HS气体,请选择一种制备HS气体的实验装置。这是一道信息给予题,需要迁移课本中有关实验原理才能求解。显然,通过迁移实验室制备CO的实验原理可知,用制取CO的装置产生HS气体,用向上排空气所法收集HS气体。中考化学实验题不可能照搬课本中的实验题,也不会直接考查演示实验或学生实验,都需要迁移课本中实验原理来加以解答。因此,在实验复习中,必须以教材为主,努力做到以下几点。
(1)认真复习好实验原理迁移的信息源:化学实验基本操作、演示实验、学生实验等。
(2)多进行实验原理迁移的尝试,有选择地做一些实验题,通过做题学会迁移方法,积累迁移经验。
2.培养和训练实验选择能力
中考试题考查化学实验选择能力,主要包括实验的选择能力和实验用品的选择能力两种。(1)实验方案的选择,主要是要求同学们在比较题给实验方案后,选择最佳实验方案,包括操作步骤是否简单、反应原理是否正确、实验现象是否明显、实验操作顺序是否正确等。(2)实验用品选择,主要考查能否正确选择使用实验仪器和实验药品。在复习时,可采用如下方法:(1)复习到位。无论是实验基本技能,还是学生实验、演示实验,从实验原理、实验步聚、实验仪器、药品使用到实验注意事项,包括装置连接、气流方向等都要复习到位,明确道理。(2)复习中要多思多想,多问“为什么”。如用石灰石制取CO气体,为什么用稀盐酸而不用稀硫酸?用浓盐酸又有什么不好?这样做,不仅能巩固知识,而且能提高实验选择能力。(3)必须做一定量的以训练实验选择为目的的实验题,通过训练,发现自身存在的问题,以达到查缺补漏的目的。
3.注意培养实验设计能力
(1)明确化学实验设计的基本思路:a.审清题意,明确实验要求;b.根据实验要求,确定实验原理;c.结合实验原理选择需要的仪器与药品;d.写出实验操作步骤及注意事项;e.记录实验现象,分析实验结果,得出正确结论。
(2)掌握实验设计的原则:原理正确、操作简便、现象明显、药品经济、安全可靠。
四、精心选择训练试题
习题训练是检验复习效果的一个重要手段,所以精选试题尤为重要,在这方面,我以近几年来中考中的典型性习题为主。
学校实验室的废液缸中收集了学生在实验室制取CO后残留的废液。小红同学想探究废液中溶质的成分,请你一同参与探究并回答下列问题:
[提出问题]废液中的溶质是什么物质?
[提出猜想]小红认为废液中的液质只有CaCl。你认为可能含有的溶质是?摇HCl?摇(填化学式)。
[查阅资料]CaCl溶液呈中性。
[实验与结论]1.小红取少量CaCl溶液和废液分别加入到2支试管中,并向其中分别滴加无色酚酞试液作对比实验,结果两试管中溶液均无色,于是小红认为自己的猜想是正确的。
2.你认为小红的实验?摇不能?摇(填“能”或“不能”)证明她的猜想,理由是酚酞遇盐酸也不变色,故无法确定是否含HCl(答案合理均应给分)。
3.如果要证明你的猜想是正确的,你选择的试剂是紫色石蕊试液(或碳酸盐,或较活泼的金属)(答案合理均应给分),实验中可能看到的现象是溶液变红(或产生气泡)(答案合理均应给分,试剂与现象必须对应)。
[拓展与应用]若实验证明你的猜想是正确的,想要处理废液只得到CaCl溶液,应向废液中加入过量的?摇Ca?摇或?摇CaCO,反应完成后过滤。
这些精选试题对学生实验能力的考查是全方位的,如:它涉及化学原理的迁移,实验的选择设计,等等。
一、强调实验操作规范,培养学生的环保意识
在初中化学教材中设计了各种各样的实验以促进学生理解化学知识。但只要进行化学实验,就必然会用到一些药品、试剂、燃料等,这样,化学实验也就成为了环境污染的重要隐患。因此,化学实验需要秉承严谨、规范的原则,按照实验要求的方法、步骤进行操作,在药品试剂的用量方面,也要严格按照规定取用,否则不但可能导致实验现象不明显或者实验失败,造成药品试剂、能源的浪费,污染环境,甚至还会引发安全事故。因此,在进行化学实验教学时,教师要强调实验规则的重要性,促使学生严格遵守化学实验操作守则,按照实验的要求适量取用药品和试剂,重视对废弃物品的回收处理,从源头上控制化学实验造成的污染,培养学生的环保意识。
例如,在进行镁、锌、铁、铜放在盐酸中反应检测金属的活动性的实验时,尽管学生不是第一次进实验室,教师也多次强调过化学实验操作守则,但为了加深学生对于遵守实验操作守则的认识,教师还是在实验前给出了很多提示:“同学们,在这个实验完成后,废液怎么处理?”“倒入实验室盛放废液的容器。”“为什么呢?这样做有什么好处?”教师又问。“盐酸具有酸性,防止反应中剩余的盐酸进入下水道,腐蚀下水道,造成水源的污染。”“同学们说得太好了。请大家一定要牢记,实验室的药品、试剂、废弃物品都不能随意乱倒、乱丢,这样很可能会给我们赖以生存的环境造成污染。”在进行实验的过程中,教师也密切关注学生们的实验操作,发现问题及时提醒纠正,促使学生切实遵守实验操作守则,避免化学实验造成环境污染。
由此看来,教师可以通过多种方式,使学生认识到遵守实验操作规范的重要性,从而减少由于学生在做化学实验时操作不当引发的环境污染问题,养成良好的环保意识。
二、用好化学演示实验,丰富学生的环保知识
在初中化学教学中,教材设计了很多演示实验,这些实验大部分操作都比较简单,实验现象也比较明显,便于学生观察,具有很强的示范性,可以很好地激发学生学习化学的兴趣,帮助学生理解化学知识,提高学习效率。在教学化学演示实验时,教师可以通过深挖实验内容、创新实验教学形式、改进实验步骤等方式对学生进行环保教育,丰富学生的环保知识。
例如,在M行硫在氧气中燃烧的演示实验时,教师先让学生自学实验,然后,教师一边实验操作,一边总结强调:“取出少量硫,放人燃烧匙,在酒精灯上点燃后,观察火焰的颜色,再放入盛有氧气的集气瓶内。”让学生观察实验现象。在学生闻到了刺鼻的气味后,教师提问:“大家猜测一下具有刺鼻气味的生成物是什么?”“二氧化硫。”“没错,硫在氧气或者空气中燃烧生成了二氧化硫。关于这种气体,哪位同学知道它的性质呢?”有部分学生知识面比较广,对二氧化硫有了初步的了解:“二氧化硫就是平常我们所说的酸雨的罪魁祸首,具有刺激性气味和腐蚀性。”“同学们说的非常正确。确实二氧化硫是造成大气污染的主要物质,那么,大家再思考一下,刚才实验中生成的二氧化硫能排放到空气中吗?(不能)怎么改进这个实验保护我们的环境呢?课后大家以学习小组的形式讨论改进这个实验的方法。”通过这种方式,既渗透了环保知识,又拓展了学生的学习空间。
由此看来,通过寻找演示实验与环保教育的结合点,创新化学实验教学,引导学生进行深入探索,可以丰富学生的环保知识,提高环保教育的实际效果。
三、创新设计学生实验,增强学生的环保体验
新课改后初中化学教材增加了一些探究性实验,以便学生通过自主探究完成实验,增强学生学习的主体性,培养学生的探究能力和创新能力。这些探究实验也是对学生进行环保教育很有价值的素材。通过为学生的探究创造条件,弓I导学生完成探究活动,可以渗透环保理念,加深学生对环境保护的认知。
例如,在组织学生学习《酸雨危害的模拟实验》时,教师为了让学生深刻了解酸雨的危害,在上课之前除了准备好实验所必需的集气瓶、树叶、二氧化硫(气)、水、锌粒、石灰石等,还在下雨后及时到当地一个钢铁厂区内取了一瓶雨水,让学生在完成了二氧化硫溶于水与在空集气瓶中分别放人树叶、锌粒、石灰石后产生的现象进行对比,之后再让学生在教师提前准备好的水中放入树叶、锌粒、石灰石,观察现象,并且和二氧化硫溶于水的集气瓶中的物质进行对比。学生发现这瓶水中的树叶也有点变黄、石灰石表面也有气泡。教师问:“这个实验说明了什么问题?”学生们很容易就意识到钢铁厂排放的气体中含有二氧化硫,对大气造成了污染。教师继续追问,巩固学生对环保的认识:“通过这个实验,我们知道大气污染就发生在我们身边,我们应该为保护环境做点什么呢?”以此加深学生对环境保护的认识。学生们在问题的引导下,议论纷纷,提出了很多想法:“不要乱丢垃圾,保持环境卫生。”“节约用水、用电。”……
酸雨危害模拟实验本身就是很好的环保教育材料,教师通过对这个探究实验的稍微改进,增强了学生对于酸雨危害的认识,而且还对当地的大气污染也有了亲身体验,进一步激发学生保护环境的意识。
四、利用微型化学实验,让学生养成良好的环保习惯
近年来,微型实验得到了广泛的应用。这种新型的实验比常规实验的药品试剂的用量少,节省了试剂、能源和时间,还减少了环境污染,是对学生进行环保教育的良好素材。以微型化为理念,对常规化学实验进行改良设计,可以促使学生养成节约意识,养成良好的环保习惯,真正把环保落实到行动中。
例如,对于在一些试管中进行的实验,教师可以引导学生利用井穴板来完成。井穴板具有较强的耐用性,性能比玻璃仪器要好,且容量小,可以极大地节省化学反应试剂的用量。同时,借助现代化的多媒体设备,对实验过程进行投影放大,实验现象十分明显。另外,利用井穴板完成实验还有利于学生对比实验现象。如进行酸、碱、盐物质与酸碱指示剂的实验时,就可以取少量的试剂同时在井穴板中完成,酸碱指示剂的颜色变化对比非常明显。采用这种实验方式,教师可以让学生比较与原来的常规实验有哪些差别,让学生意识到微型实验的优劣性,加深对环保的理解,自觉、自发地养成保护环境的良好习惯。
【关键词】实验;探究式
【教材分析】
1.内容:本节内容位于人教版普通高中化学标准教科书必修一第三章金属及其化合物的第一节金属的化学性质。本节内容安排在氧化还原之后,可对氧化还原反应的知识做进一步的巩固,为接下来非金属及其化合物的学习打下基础。
2.方法:学生对金属的化学性质的认识主要通过实验和讨论等途径获得,并学会从基本原理(氧化还原反应原理)深化对这些性质的理解,为学生学习后一章非金属及其化合物的内容奠定坚实的基础。
【教学背景】
1.初中化学中关于金属的性质是以物理性质为主,同时介绍了金属活动性顺序, 学生已初步了解了金属与酸或盐溶液反应的规律。
2.学生学习了氧化还原反应理论,初步建立从物质类别的宏观角度和化合价变化的微观角度分析理解物质反应及相关性质的思维模式。
3.通过以往实验的探究式教学模式,学生初步具备对实验现象进行简单的描述和分析的能力。
【教学目标】
1.知识与技能。
(1)了解钠的保存方法以及钠着火的扑灭方法,能结合相关知识进行解释。
(2)了解钠与水反应的实质,写出钠与水反应的方程式并对实验现象进行描述及解释。
(3)巩固氧化还原反应的知识。
2.过程与方法。
(1)通过分组实验、合作讨论的方法,体验探究式教学方法在化学研究中的作用。
(2)在归纳金属钠与水反应现象的过程中,进一步强化对实验现象进行整理、归纳、分析、总结的能力。
【教学重难点】
重点:钠与水的反应。
难点:学生通过合作讨论,对钠与水反应产生的现象进行准确描述并作出合理解释。
【主要教学方法】情境教学法、探究式实验教学法、分析归纳总结法。
【主要学习方法】实验探究法、小组讨论法。
【教学过程】
【板书设计】
【教学感悟】
特点:
1.学生自主进行实验,提高学习兴趣,锻炼其动手操作能力、观察能力、总结归纳能力以及加深对该实验原理的认识。
关键词:铁的锈蚀 原电池 电解质 电解质溶液
一、问题的提出
1.课程标准分析
初中《化学课程标准》要求重视对学生创新意识及科学精神的培养,这一点应反应在化学教学的全部过程之中。充分发挥实验教学的教育功能,不仅仅是停留在课堂上。化学课外活动是化学课堂教学的延伸和补充,是培养学生积极探索、勇于超越的科学精神的重要途径。中学化学实验是中学化学教学内容的重要组成部分,也是中学生学习化学的基本方法。其中,分组实验是学生实验的主要方式,它是在单元教材学习之后,为了复习、巩固和验证课堂上所学的化学知识,并系统培养学生的实验技能和独立工作能力而进行的一种课堂实验教学形式。
2.选取本实验的原因
(1)关于铁钉锈蚀所需要条件的探究课堂已经做过,学生已有知识基础,本探究的目的之一是在此处起一个回忆、复习的作用。
(2)本探究的第二个目的是让学生观察,比较铁钉和电解质溶液接触时与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢,结合初中阶段学生掌握的酸碱盐溶液的导电性、生铁是铁和碳的合金以及二氧化碳与水反应生成碳酸等知识引出电化学腐蚀的原理,并对今后高中原电池原理的学习做准备。
(3)本实验想让学生通过实验探究的形式,逐步掌握研究问题的一般方法:提出问题――猜想与假设――制定计划――进行实验――收集证据――解释结论――反思与评价――表达与交流。
(4)在中学教材中只提到了铁生锈与水和氧气有关,学生能够理解铁生锈与氧气的关系,但水在铁生锈的反应里起到了什么作用,教材中并没涉及,学生也很模糊,希望通过实验让学生了解水在铁生锈过程中的作用。
二、实验设计思路
1.本探究包括三方面
(1)铁钉锈蚀所需的条件有哪些?
(2)在何种条件下锈蚀速率较快?
(3)水和二氧化碳在铁生锈的过程中起到了什么作用?
2.教学流程
(1)教师向学生提出有关铁生锈的几个问题
①铁为什么会生锈?
②铁在何种条件下锈蚀速率较快?
③水在铁生锈的过程中起到了什么作用?
(2)学生根据已学知识对此做出猜想和假设
猜想①:根据初中化学义务教育课程标准试验教科书的内容第八单元金属和金属材料中提到铁在潮湿和有氧气的环境下容易生锈,铁锈的主要成分是氧化铁。氧化铁本身疏松更容易吸收空气中的水,所以铁在潮湿的空气中最容易生锈。
猜想②:空气中二氧化碳对铁生锈的速度是否有影响?
(3)学生在老师的指导下分组设计实验并记录试验现象
将学生分成四个小组,每个小组根据自己所做实验的现象得出结论。
(4)各组将实验现象以及讨论结果进行交流
教师指导学生交流讨论,并给出原电池的原理。启发学生根据已掌握的初中知识,大胆猜想。并根据猜想鼓励学生设计实验论证。
三、具体实验内容
1.实验原理
金属腐蚀根据与金属接触的介质不同,一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。本实验的研究范畴属电化学腐蚀。电化学腐蚀是指不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化。在日常生活中接触到的铁主要以生铁为主。而生铁的主要成分是铁和碳的合金(初中化学义务教育课程标准试验教科书第八单元金属和金属材料)。在电解质溶液中铁作为负极而碳作为正极。发生如下反应:
(+):O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
(―): 2Fe - 4e- = 2Fe2+
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
氢氧化铁部分失水,即为铁锈。
2.实验仪器
试管、试管架
3.实验药品
铁钉、干燥剂CaCl2植物油、饱和NaCl溶液、蔗糖溶液、乙醇99.7%、棉花、橡皮塞子
4.实验步骤与现象
第一周:进行实验
将同学们分为4个组每组3名同学分别作以下实验(每组做三个平行实验)
第一组:
第二组:
第三组:
第四组:
第二周:观察并记录实验现象,填写表格,并根据现象讨论原因。
5.根据以上实验现象得出结论
(1)铁在没有水环境不易生锈
(2)铁在隔绝氧气的环境下不易生锈
(3)铁在有氧气和水的环境下容易生锈
(4)铁在氯化钠溶液中生锈最快最明显
(5)铁在蔗糖溶液和酒精中生锈不明显
6.提出问题并给出相关资料的提示
(1)根据实验现象提出问题
为什么在氯化钠溶液中生锈最快最明显而在酒精和蔗糖溶液中却不易生锈?
(2)相关资料
①酸碱盐溶液能够导电的原因是他们都能在水或熔融状态下电离出离子。我们把这样的物质叫做电解质。可溶于水的电解质溶液都具有导电性。
②生铁和钢都是铁和碳的合金,生铁中含碳量要高于钢。我们日常生活中用到的铁制品基本上都是铁的合金。
③二氧化碳能够溶于水并能与水反应生成碳酸,碳酸的酸性很弱但也能电离出氢离子和碳酸根离子。
④原电池是将化学能转变成电能的装置,组成原电池的基本条件是:将两种活泼性不同的金属(或石墨)用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。原电池中,较活泼的金属做负极(又称阳极),较不活泼的金属做正极(又称阴极)。负极本身易失电子发生氧化反应,电子沿导线流向正极,正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。电解质溶液中因为导电性增强了所以反应速度也相应加快。
7.补充实验
(1)电解质溶液的导电性
通过实验说明酒精和蔗糖溶液不导电是非电解质,而氯化钠溶液能导电是电解质。证明了在电解质溶液中会加快铁生锈的速度。
猜想:铁在潮湿的空气中生锈与电解质是否有关?(空气中谁能够溶于水形成电解质?)
(2)验证空气中二氧化碳对铁生锈的影响
四、实验现象解释
通过观察以上试管的反应现象,可以得出铁钉、空气和水同时接触才会发生锈蚀。铁表面的水膜溶有二氧化碳等物质,相当于电解质溶液,此时铁和杂质碳形成微小的原电池,使铁失去电子变成亚铁离子。当铁与NaCl溶液、碳酸溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀。
五、实验注意
1.教师应注意此实验中“控制实验条件”的化学实验方法。教师在总结时,应提醒学生,实验中研究某个因素对实验结果的影响时,要注意其他因素不能变化,不能对要研究的因素产生影响,这样才能保证实验的科学性。
2.教师要鼓励学生对铁生锈的条件做出多种猜想和假设。还可以让学生从生活中自己收集实验材料,使学生感到化学就在自己身边,有利于调动学生学习的积极性和探究兴趣。
六、反思与评价
1.教师的演示实验往往因为可见度不够而影响了教学效果,使看不清楚实验现象的学生失去了兴趣和热情。为了能更好地培养学生的动手能力和观察能力,增强学生的参与和合作意识,适应《化学课程标准》实施合作学习,注重学生实践能力培养的要求,应最大限度地将教师单独操作的演示实验改为师生共同参与操作的协同实验,或在教师指导下由学生合作共同完成,使学生始终保持积极参与的热情,激发学生的学习兴趣,提高学生实验能力。本次实验从其特点上来看并不适合课堂上的教学演示,主要原因是实验周期比较长,因此我将其放入化学课外小组进行并在原有实验的基础上增加了新的内容。
2.从学生实验的情况来看学生的积极性很高,在整个实验过程中学生积极思考,充分发挥了想象力和创造力。对实验现象的猜想丰富而且有一定的科学依据。尤其是在氯化钠溶液中腐蚀最快最明显的实验现象同学们最关注也最好奇。充分调动了学生探究的兴趣。
3.从实验原理上来看涉及到了多个方面的初中化学知识和一些高中化学知识。虽然原电池的反应在高中属于选修内容,有一定的难度,但从实际效果上来看学生理解的还是不错的。有的同学甚至还猜想如果是纯铁在潮湿的空气中被腐蚀的速度会不会比生铁慢。
4.从实验设计上来看,不同情况下铁生锈的的情况基本都考虑到了,为了保证实验的说服力每个实验都平行做了3次。只是由于时间问题对于电解质溶液中铁生锈的实验只做了氯化钠溶液。原本设计再加上醋酸和氢氧化钠溶液来增强实验的说服力,但考虑到醋酸是酸,学生会想到金属与酸的反应,而氢氧化钠在生活中并不常见,因此没有进行此两组实验。氯化钠是食盐的主要成分,而且在海水中含有大量的氯化钠,有一定的实际意义。另外如果将除去二氧化碳的潮湿空气中铁钉生锈的实验放到一开始做可以节约不少时间。同时学生在进行实验现象归纳和总结的时候也比较容易提出正确合理的猜想。
参考文献
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[7]朱裕平.新课程标准下构建学生自主学习课堂教学模式的思考与实践[J].中国历史教学研究,2005,3
关键词:交互式电子白板 初中化学 教学效率
随着现代教育技术,信息与通信技术以及计算机多媒体技术的迅速发展,交互式电子白板作为一种新型的信息技术设备,正在教育领域得到越来越广泛的应用。电子白板既是教师的辅助工具,也是学生的认知工具,只有充分发挥其功能,才能优化课堂教学,切实提高课堂教学效率。
一、交互式电子白板在化学教学中的优势
(一)有利于培养学生学习化学的兴趣,激发求知欲望
初中化学前无基础,学习时间短,知识点多,往届很多学生认为化学知识枯燥无趣,尤其是上学期刚开始很难入门,大部分学生的化学成绩是在下学期通过复习练习才得以提高。这样很多学生在开始阶段就对化学产生“畏惧”。而电子白板通过声、像、动画等学生喜闻乐见的形式,以其新颖性吸引学生的注意力,为学生创设符合心理特点的教学情境,不断给学生以新的刺激,使学生的大脑始终保持兴奋状态,激发了学生强烈的学习欲望,增强了学习兴趣。
(二)有利于化抽象为形象,更好地帮助学生突破重、难点,优化课堂
初中化学既有有趣的化学实验,又有抽象的理论知识。比如:分子、原子、离子、化合价等概念。由于初步认识微观世界,对于学生来说单独靠课前预习,教师讲解。学习难度很大。而交互式电子白板集传统黑板,计算机,投影仪等多种设备的功能于一身,为学生呈现清晰,良好,动态的视觉感受,图文并茂、声像并举、能动会变、形象直观等特点,化抽象的化学知识为具体化、形象化。不仅降低了知识难度,还满足了学生的好奇心理,加深学生对知识的理解和运用,便于学生接受。
例如,在“原子结构,离子形成”这一部分。我以探究“氯化钠的形成过程”为题,利用flas制作了时长5分钟左右的微课,在课堂上课件讲解了原子的结构,然后播放了微课视频,在视屏中既有原子的结构示意图,又有最外层电子运动的过程,既有画面又有教师的声音。既形象又生动,打破了常规教学,给学生留下了深刻印象,学生很快就理解了,同时也发现学生很兴奋,对老师也充满了敬佩。收到事半功倍的教学效果。
(三)扩大课堂教学容量,丰富了教学内容
初中化学中既有大量的概念、实验和例题,又有一些与生活链接的知识,如“爱护水资源”这一节。内容多而繁琐,有水的利用、水的污染、如何节约用水等。“燃烧和灭火”这一部分,有灭火器的介绍,火灾中的一些自救等知识。常规教学课堂时间有限,同时对于课内和课外衔接的生活常识,学生了解的也是有限度的。要想在有限的时间里,把如此大容量的知识介绍给学生,电子白板就显得尤为重要。提前制作课件,用课件上课就能大大节省课堂板书的时间,并且可以展示相关的很多图片或者 视频。
例如,在“爱护水资源”这一部分,我利用课件展示我国缺水的几个地区,如罗布泊因缺水“绿洲变沙漠”,缺水的人们去很远的地方挑水等。用图框数据介绍我们淡水资源的缺少和世界人均水量和一些国家人均水量,介绍我们的水资源状况,从而介绍节约水资源的重要性。如此少的水还有很多被污染,进而图片展示一些水被污染的具体例子,如工业废水的任意排放,沿河道堆积的生活垃圾,丢弃于河中的大量死猪等等,然后让学生讨论身边的水污染的例子,分析防治水污染的方法。最后展示板书总结。这些大量图片和数据既扩宽了学生的视野,又比单纯说教印象深刻。
二、交互式电子白板在化学教学使用中的误区
无论是什么先进的教学设施,教学工具,都只能起中介和辅助作用,教师仍起主导作用,学生起主体作用。电子白板作为先进的教学工具运用于化学教学,确实具有传统教学无法比拟的优点,引起大部分教师的重视和实践,但就我的实践和观察,还存在着一些值得注意的问题。
(一)电子白板不能取代教师,不能成为课堂的主人
教师要根据教学的目的和组织的需要,恰当的使用电子白板,让其成为我们教学的得力助手,充分展示他的优点,但是绝不能本末倒置“照板宣说”让电子白板替代教师,比如,将大量的图片或者视频无目的的,没有选择的展示给学生,就像看电影一样,课堂之上虽然热热闹闹,但是学生收获不大,记得有一次听课,教师上课直接打开电子白板把课件一系列展示给学生,根据课件内容这里讲讲,哪里说说,学生也随声附和。这样就失去了先进教学工具的意义。工具为教师所用,而不是教师为工具所用。
(二)电子白板不可以取代实验
一、改进复习方法,抓实基本操作的复习课,提高学生
的实验操作能力
初中化学实验复习课,时间短、内容多、任务重.如果将所有的实验内容照本宣科地复述一遍,不但在时间上得不到保证,也不能充分调动学生学习的积极性.所以,复习前要全面了解学生掌握实验的状况,做到有的放矢.要根据新课标要求,确定重点内容,制订可行的复习计划,改进实验课复习方法,提高复习效益.
复习中,还要结合书本知识,找出知识间的联系,编写一些基本操作实验习题,用问题的形式将每个基本操作贯穿起来,搭好台阶,引导学生积极主动地参与.
教学效果证明,这种重新组织教材,从新的角度以新的教学方法重温旧内容的做法,能引起学生的兴趣,调动学生的学习积极性,增强学生对化学实验基本操作知识和有关实验原理的理解和记忆,有效地提高了复习课效益.
二、通过典型实验的复习,提高学生的观察能力、分析
问题能力和解决实际问题的能力
实验复习课中我将典型的实验进行了归纳,分为:①气体的收集和制取;②物质的性质实验;③基本化学概念和原理的实验;④物质的分类实验;⑤配制一定质量分数溶液的实验;⑥物质检验实验.对每一类典型实验的复习,除了指导学生阅读课本和有关复习资料外,对其中部分重要的内容还变换形式做了课堂演示实验或安排了一些学生设计实验,以求学生能灵活运用已学的有关化学知识解决一些实际问题.
例如,①如何验证某混合气体中含有H2、CO、H2O、CO2、HCl等气体.②复习中安排了这样一堂学生设计实验习题课:把[实验8-2]改为:在一块表面上生锈的铁片上镀上一层红色的铜,要求包括:所依据的化学原理、用什么仪器和药品,具体的实验步骤和各步中可能出现的现象等.
通过这类习题的训练,能激发学生的学习热情,培养他们解决化学实验问题的能力和创造能力.
教学中对每个重点的实验进行复习之后,还配有一系列提问,从而使学生加深对实验现象、实验中的注意事项以及实验原理的记忆、理解和掌握.例如,结合课本[实验2-1]要求学生思考:盛白磷的锥形瓶若不用橡皮塞塞紧瓶口,这样做出的实验结果准确吗?白磷燃烧后,不待冷却到室温,天平能平衡吗?为什么?等等.
三、利用化学实验展览,提高实验技能,弥补课堂教学中
的不足之处
为了配合化学实验复习课,按新课标的要求和课本内容,利用化学课外活动时间,我们举办了总复习化学实验展览.展览主要分四部分:①常见仪器的使用;②三种气体的制法;③常见物质和离子的鉴别;④有关物质性质的演示实验装置展览.每一部分展览都附有一些对应的图表,对实验仪器的名称、仪器的使用方法、实验注意事项、实验步骤和实验现象以及实验原理都进行了注解.为了办好展览,还在学生中培训了一批讲解员,每次化学课外活动由每位讲解员负责5~8名学生的参观讲解工作.
实践证明,实验展览不仅能使学生对化学实验进行一次较系统的复习,而且可帮助学生深入理解课堂上所学的化学实验知识,提高实验技能,弥补课堂教学中的不足之处.
关键词:提高 化学 实验探究 教学质量
化学实验是学生认识化学世界的窗口,也是学习化学的重要手段,新课程突出强调创新精神和实践能力的培养,而学生创新精神和实践能力的培养需要通过学生具体的探究活动来实现。因此,科学探究成为新课程改革所倡导的重要理念。它不仅是一种重要的学习方式,而且也是学科课程的重要内容。教材作为课程的重要组成部分,不仅是课程目标得以体现并最终实现的一种重要方式和途径,而且是教师教和学生学的资源与工具。因此,教师应善于从教材中挖掘适合的内容,有计划地为学生开展探究学习提出要求和创造条件、引导他们开展探究性学习从而实现学习方式的改变。
实验探究教学不仅能够促进学生能够学习方式的转变,还能够培养学生们的创新精神和动手能力,也是培养学生创新思维、提高学生综合能力的重要手段。作为一名化学教师,累计二十载的教学经验认为,在具备必需的实验设备和条件之后,提高化学实验探究教学质量应该在如下几个方面着力加强和探讨:
一、联系生活,开展情境式教学
在化学的教学过程中笔者发现,学生们对于化学实验兴趣点并不高,其主要是因为实验过程和效果与实际生活联系较少,只是为了验证书本上的理论,所以学生兴趣点得不到激发。如果我们在化学教学中多进行联系生活的实验和相关教学策略,就会使得学生的积极性得到提升,并且愿意参加化学实验探究,增加了学生们的学习热情,提高了学生动手实践操作能力。这就需要教师开展情境式的教学方法,把书本上的化学知识尽可能的联系实际生活。比如说笔者在讲氢气一课时,我通常会举例公园里面卖的气球为什么能飘起来,是因为里面充进了一定量的氢气。通过对氢气的介绍,可以延伸到日常所用的盐酸与电池表面的金属锌为什么能够制造出氢气,这样不仅增加了学生的兴趣也开阔了学生的视野,也铺垫了教学情境,更是活跃了课堂学习气氛。通过情景教学模式还可以刺激学生主体性意识的发挥,学生会根据生活经验联系所学实验对教师进行发问,这样,不仅可以强化学生所学知识又能够培养学生探究问题的能力。
二、在教学实践上认真挖掘和探讨实验教学的具体空间
化学实验一般来讲,按实验主体分类有演示实验、学生实验,按量的关系可分为定量、定性实验,按实验在认识过程中的作用来分,又可以分为探究性实验和验证性实验。新教材与旧教材相比,其中一个特点就是新教材增加了探究性实验,减少了验证性实验,对实验能力的要求也大大提高。随着教学改革的不断深入,探究式实验教学模式越来越受到重视。新教材在“研究物质性质的基本程序”中使用了“研究氯气的性质”的探究案例,学生对氯气性质的研究,从表观物理性质的观察,到运用所学知识非金属单质(如氧气)的性质来预测氯气的性质,再设计实验用以验证自己的预测,最后通过自己的观察和记录总结出氯气的性质,这整个探究过程带来的学习乐趣、兴奋、成就感,甚至于对求知欲的激发,这种感觉,也许作为引导他们的老师也难以言表。
三、拓展思维,建立互动式教学模式
在化学教学过程中,教师应该转换教学思维,要从以前传统模式下的知识传播者过渡到学生学习的引导者,帮助学生独立开展化学实验探究,这样可以大大的发挥学生的智力和动手能力,也能更好地帮助学生掌握所学知识。对于一个实验课程的设计过程中,教师要考虑全面,不仅要考虑化学实验的难度,还要考虑到学生们的的知识水平,以此为出发点开展化学实验教学。本人的教学方法主要是进行小组式实验操作,按照学生的实际能力水平分为几个小组,给出几个实验方案让学生们进行讨论,找到合适自己小组的实验,然后分组开展化学实验,在学生们进行化学实验过程中,学生们各抒己见,随意的进行创新性实验,也可以和其他小组进行实验竞赛,这样不仅使学生们的学习兴趣大大提高,而且在讨论过程中也能取长补短,完善自己所学知识的不足,也对个人实践能力以及团队配合能力有相应的提高。
四、组织课外活动兴趣小组,培养学生学习兴趣
组织化学兴趣小组是开展课外活动的很好方式,兴趣小组活动除了举办扩展课内所学过的知识内容的专题讲座外,还以做化学趣味实验,制作实验教具、组织参观、进行社会调查等多种形式展开。在小组活动中尽量发挥学生的特长,鼓励学生多动手、多动脑、多实验。兴趣的激发大大提高了学习的主动性和积极性。
五、把现代信息教学技术应用于化学实验探究的教学中
多媒体技术在化学实验中,起到实验设计教学,对学生进行化学知识和实验操作技能的演示教学,有利于培养学生的迁移能力、解决问题的能力,相互协作能力和创造能力,在多媒体“实验室”中让学生在实验室中畅游,发挥自各自的才能,去探索化学世界的实验。例如:物质的鉴别,通过多媒体“实验室”提供学生所需试剂,由学生设计各种方法进行实验并加以判断。计算机对各种方法所产生的各种现象都会模拟,并正确判断加以正确提示,有利于培养学生对知识的巩固、应用和发展,培养学生的创造精神和创造能力。当今是网络化时代,网络技术的发展,将为学生的自主学习提供最丰富的信息资源,使学生的知识来源更广泛、更丰富、使学生可以不受时间、空间的限制,对有关实验问题进行探讨、推理,同时培养学生的化学实验探究能力。