浅谈探究性实验教学

时间:2022-08-22 08:36:04

浅谈探究性实验教学

[摘要]:化学课程改革是以培养学生科学素养为宗旨,以探究学生亲自动手为主要过程的学习活动,而化学实验就属于科学探究的一种重要方式和途径,学生掌握基本的实验方法,具备一定的化学实验技能和知识能力,是学好化学的基础和保证。

[关键词]:实验探究、多元互动、探究价值。

化学是一门以实验为基础的学科,实验能把书本知识由微观变为宏观,把抽象变为具体,变无形为有形。有人说:“即使讲千遍,不如做实验”。在传统的实验教学中,化学实验课存在着教师指令偏多,学生自主偏少,验证性实验偏多,设计性实验偏少,模仿照搬偏多,创新研究偏少的“三多三少”现象。而新的教育观念要求改变这种教育方式,使其成为教师引导、学生积极主动参与的探究式实验教学模式。

探究式的化学实验,是学生用类似科学研究的方法,在一定条件下,通过某种实验活动,主动的获取知识,构建知识系统的技能、方法、并应用知识解决问题,培养科学素质的过程,是对知识的归纳、巩固、创新的过程,从而培养学生的设计能力,动手能力及探究和创新能力,它符合自然科学论的基本过程,其一般程序为:

一、提出问题和假设

朱喜认为“读书无疑者,须教有疑”。可见提出问题的重要性。教师要通过创设问题情境,激发学生提出大量的思考性问题,培养学生发现和大胆怀疑的精神,提高自主探究的能力,这其中蕴藏的智慧和创造的火花,扭转了昔日知识“容器”和机械“书橱”的窘境,真正使学生成为一个富有挑战性和创新性的学习主体和创造者。

提出问题的原则

1、提出的问题要有针对性和其与学校是否具有实验探究的条件,即具有探究价值。

案例(1)

问题①:粗盐中泥沙能否溶于H2O中?

问题②:怎样检验粗盐中含有SO42-?

问题③:食盐能否溶于苯甲酸中?

对于问题①:由于学生在日常生活中已经有这方面的生活经验,因而对学生来说,这一问题过易,不具有探究价值。

对于问题②:学生们借助以往知识设计实验,可以解决这个问题,故此问题有探究价值。

对于问题③:一般实验室没有苯甲酸,没有苯甲酸的学校,学生无法验证,所以没有探究价值。

2、提出的问题要达到激趣的目的。

案例(2)

在钠的化合物的教学中,可从“在日常生活中,水通常用来灭火,同学们相信滴水反能生火吗?”引入。紧接着演示实验:在包有Na2O2粉末的棉花团上滴几滴水,当观察到棉花燃烧起来的现象后,学生已有知识与未知知识产生强烈冲突,学生马上就喷发出想去探究问题根源的欲望,最终达到激趣的目的。

二、实验方案的设计和操作

(一)设计原则

1、开放性原则。教师不能将设计思路条框化,要给学生一定的自由空间,使他们充分发挥想象力和创造力,不要急于否定学生的设计方案。在探究条件允许的情况下放手让他们大胆去尝试成功或失败。体验科学发现的真实过程,培养他们具有探索者的敏锐和求实思想。

2、知识能力相统一原则。设计方案时要充分发挥实验对学生的认识,情感、意志、行为、态度和方法等方面的激励和引导作用,活跃学生思想,开阔学生思路,使实验引导和启迪相统一,形成形象思维和抽象思维相融合,在掌握基本知识的同时发展能力,实现知识掌握和能力形成相统一。

3、多元互动原则。同样一个化学实验问题,可以设计出多种解决方案。在讨论和交流的过程中,教师要鼓励学生运用多种证剧对自己的实验方案进行论证,引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己的实验方案的评价意见,通过反思和自我评价,发现自己与他人的长处以及存在问题,提出进一步完善和改进的具体建议。

(二)实验操作

在保证安全的前提下,为了尽量创造机会,让学生多做实验。可将演示实验改成分组实验。如:每6个同学一组,设定实验操作员、中心发言人、记录员、监督员(3人)。这样可改变过去总是由老师演示,学生被动接受,在实验中学生没有思维和创新局面。

三、现象分析、得出结论

通过互动,师生交流、讨论实验现象,共同归纳总结,得出结论。

案例(3)

高中化学必修②第41页有关原电池的探究实验的设计过程如下:

围绕原电池的概念、原理和组成,组织学生开展发现性学习活动,在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及获取化学知识的技能。教师作为引导者和参谋,在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。

(1)提出问题和假设

通过积极引导学生思考,组织课堂学习小组进行交流、讨论、提出以下问题。

①当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。

②把氧化剂和还原剂分开,使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。(怎样实现上述想法?氧化剂和还原剂分别选择什么物质?它们怎样给出和接受电子?)。

③需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。

④从电学角度考虑仪器选择和组装问题。

(2)实验方案设计及操作

组织课堂学习小组,按要求进行分组实验。组织学生按教师预先设计好的实验步骤和要求做好以下:Cu—Zn原电池的实验。

①Cu、Zn分别插入稀硫酸中。

②Cu、Zn同时插入稀硫酸中。

③将Cu、Zn用导线连起来。

④在Cu、Zn导线之间接电流表。

⑤将Cu、Zn导线互换再接电流表。

在此基础上,向学生提供几种电极材料、稀硫酸、C2H5OH、水果等用品。启发学生自己设计对比实验方案并进行各种尝试,使学生初步学会控制实验条件的方法。要给学生思考空间,不要过多限制学生。最后由教师从众多方案中总结出以下几组典型对比实验方案。

① Zn—Zn与稀硫酸进行实验

Zn—Fe与稀硫酸进行实验

② Zn—石墨与稀硫酸进行实验

Cu—石墨与稀硫酸进行实验

③ Zn—Cu与稀硫酸进行实验

Zn—Cu与C2H5OH进行实验

④ Cu—Zn与一个西红柿进行实验

Cu—Zn与两个西红柿进行实验

让学生按以上方案分组实验,并编制对比表格作好实验现象记录。

(3)现象分析及得出结论。

各个课堂学习小组之间进行讨论、交流。活动中多给学生陈述自己观点的机会,完成感性认识到理性认识的转变。最后由教师归纳、概括原电池的3个构成条件。

①有两种活动性不同的金属(或其中一种为能导电的非金属单质)作电极。

②电极材料均插入电解质溶液中。

③两电极相连形成闭合回路。

(4)反思、评价、调整

①反思自己在探究过程中学会了哪些方法,各种基本技能有没有提高。

②对自己的设计、实验、推理、判断、分析、归纳等技能方法进行评价。

③活动中你认为最有用的方法是什么?学习中你是怎样与本组同学进行合作的?自己做得不好的作了调整了吗?等等。

总之,探究性实验教学在传统的实验教学基础上迈出了一大步。使实验教学真正体现出以学生的发展为本的教育观念。在探索性实验教学中,教师和学生共同参与,大家讨论问题,民主活跃、畅所欲言。师生之间彼此更加了解,关系更加亲密。

陶行知曾经说过:“解放孩子的头脑,使之能想;解放孩子的双手,使之能干;解放孩子的眼睛,使之能看;解放孩子的嘴巴,使之能讲。”要达到以上目的,做好探究性实验教学是致关重要的。

参考文献:

[1]马建峰,化学实验教学论[M]北京:科学技术出版社

[2]郑长龙等《化学实验教学新视野》高等教育出版社

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