研究性学习的重要途径——化学实验

  [摘要]化学的感性认识主要靠化学实验提供,重视化学实验是素质教育的重要标志。充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在研究性学习中的功能,对于改变学生的学习方法,形成终身学习的能力具有重要的意义。? 
  [关键词]化学实验 研究性学习 创新意识 
   
  时代发展对教育提出了新的要求,教育不仅要使人们能更好更多地接受知识,而且要使人们具有获取信息和处理信息的能力。于是,一种让学生在变化着的、还未知晓其基本内容或客观规律特点的情景中,主动设问和探究,从中发现规律,获取知识和各种体验,学会对信息的收集、分析和判断,解决问题的方法,培养能应对急剧变化环境的能力和创造力的学习方法─“研究性学习”出现了。 
  化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的形成和发展,新物质的发现和发明无处不闪烁着创造性思维的光芒,作为一名化学教育工作者,我们应该把培养学生创造性思维方法渗透到化学教学中。 
  化学教学本身并不只是传授给学生一些初步的化学概念和规律,而是通过一系列有效的教育教学手段,全面提高学生的智能,使他们能够掌握和运用一些化学原理和实验手段,学会科学研究的基本方法,学会辩证而客观地认识世界。 从而在将来能够独立地、有创造性地进一步深入学习和从事社会主义现代化建设。化学的感性认识主要靠化学实验提供,重视化学实验是素质教育的重要标志。实验在化学教学中起着举足轻重的作用。运用化学实验,通过一系列有效的方法和手段,能够较好地发展学生的智能。提倡和鼓励学生通过化学实验进行研究性学习,充分发掘化学实验在研究性学习中的功能和作用,让学生通过实验去发现和探究解决问题的方法,在化学实验中培养学生科学素质,实现学生的学习方式由被动接受的学习向主动探究性学习的根本转变。因此,抓住化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在研究性学习中的功能,是实施素质教育,搞好研究性学习的有效途径。  
   
  一、重视演示实验,挖掘教材内容 
   
  现行教材化学演示实验大多是验证性实验,启发性、探索性不够,影响了学生能力,有些实验成功率不高,使实验缺乏足够的吸引力。教师应大胆创新改变演示实验程序。使演示实验学生化,多提供探索性问题,注重分析实验过程和实验中出现的异常现象,提高演示实验的探索性和研究性。 
  如制备白色的Fe(OH)2沉淀,教材用在新制备的FeSO4溶液中滴加NaOH溶液的方法。实验时白色沉淀存在时间短且伴有褐色沉淀,应及时引导、启发学生分析原因,设计较佳实验方法:应该用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备,尽量减少试剂与空气的接触。可设计如下问题供学生参考:(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入什么试剂?(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用什么方法?(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么? 
   
  本实验是教材演示实验,在考虑每一个步骤时,都要围绕一个基本点,即减少或防止生成的Fe2+和Fe(OH)2与空气中的O2接触,从而保证制的Fe(OH)2沉淀是白色的。再联系氧化还原、水解、气体的溶解度等知识,不难得出结论。在此基础上,进一步设计出如下方案:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。 
  (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是__________。 
  (2)在试管Ⅱ里加入的试剂是__________。 
  (3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是__________。 
  (4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是__________。 
  该装置较生疏,可从以下方面分析:(1)题目未提供FeSO4溶液,可用稀 H2SO4和铁制备,且利用生成的H2排除试管Ⅰ和试管Ⅱ中及其内盛溶液中的空气。(2)观察该装置,如果在试管Ⅱ中加入稀 H2SO4和铁,则反应生成的H2从试管Ⅱ的短管中排出,无法进入试管Ⅰ中,两试管中溶液也不能混合,无法达到目的。从而可得合理的答案。 
   
  二、增加实验机会,培养创新意识 
   
  为了有效地激活学生的创造思维,我们在教学中尽量增加一些实验,特别是设计性、探索性的实验。实验设计是一个动手动脑培养学生各方面能力的过程,所以在实践教学中必须挖掘并利用其优势,积极探索实验设计模式。学生是实验的主体,应在老师的主导下积极地参与,充分发挥其主观能动性,在实验过程中主动地动手、动脑、动口。一些简单的演示实验,可以改为边讲边实验,或演示和边讲边实验相结合。例如在高一“碱金属”教学中,有一道测定碱金属原子量的计算题,命题者设计了一个装置,通过测定反应前后装置的质量,计算求得碱金属的原子量。这个实验真能用于测定碱金属的原子量吗?很显然实验的安全性和精度均有问题。可将问题设计为“怎样用实验方法确定某碱金属是否为钾”提交同学开展研究,从中找到合理的方案。学生还可通过查阅资料,利用碱金属能与醇缓和地反应放出氢气这一项化学性质(此知识点高一学生还未学到),设计最佳方案并进行实验,收到了令人满意的教学效果。又如许多家庭使用石油液化气,存在燃烧不充分的问题,既易产生CO毒气,又易熏黑炊具,浪费能源,因此 在做石蜡的催化裂化的实验时,将产生的气体通入一个特制的类似燃气灶的小装置,通过调空气量,让学生认识不正常燃烧产生的飘火、回火、脱火现象及排除措施,并调至最佳燃烧状态,既教会了合理安全使用石油液化气,又激发了研制高效、节能、安全的燃气灶具的兴趣,学生收获很大。 
   
  三、善用“家庭小实验”,培养探究能力 
   
  现行新教材相比老教材,增加了趣味实验、家庭小实验和选做实验。在具体的教学实施过程中得到了学生的欢迎,特别是趣味实验和家庭小实验,其具有的趣味性和与家庭厨房联系的特点,在很大程度上激发了学生学习化学的兴趣。根据学生现有的知识和当地的条件,适当地再开发一些激发学生兴趣的实验,以化学的奥妙引导他们亲手实验和进一步探索、思考,激发他们的求知欲,形成化学学习兴趣和对化学学习的爱好。如番茄汁(或橘子)呈酸性,当在番茄里平行地插入铜片和铁片时,形成原电池,配上小耳机体会电流的形成。根据进行羊毛织物、化学纤维织物燃烧时的现象和燃烧的产物,初步区分羊毛织物和化学纤维织物。利用食醋(最好为醋精)巧除家中烧开水的壶和盛放开水的暖瓶中的水垢。通过这种方法,开放学生视野,根据所学知识去发现和处理生活中的实际问题,使学生觉得化学就在身边,学习化学有用,更加激发了学生的求知欲望。 
  总之,化学是以实验为基础的学科,在教学中教师应提倡和鼓励学生通过化学实验进行研究性学习,充分发掘化学实验在研究性学习中的功能和作用,让学生通过实验去发现和探究解决问题的方法,在化学实验中培养学生科学素质,是实现学生的学习方式由被动接受的学习向主动探究性的学习的有效途径。 
   
  参考文献:  
  [1]孙元清主编.高中研究性课程导师指导手册[M].上海:上海科技教育出版社,2001.  
  [2]刘知新.化学实验论.广西:广西教育出版社,1996. 
  [3]全日制普通高级中学教科书,化学(必修加选修).第二册[S].人民教育出版社,2003.