开放式化学实验教学的探索与实践

摘 要:开放式化学实验教学是调动学生的积极性、培养他们的创造能力的最佳途径。开放式化学实验的教学给学生提供一个民主和谐的开放环境,创造出主动学习的条件和机会,充分发挥学生的能动性,培养学生的综合能力。那么,如何实行“开放式化学实验教学”呢? 笔者结合教学实践,从实验中借助开放式问题引领学生探究,深化思维;推行半开放的“分组实验”和“边讲边实验”,让学生在实践中创新;依托实验设计,培养学生创新思维能力,提高备考实力3个方面进行阐述。

关键词:开放式 化学 实验教学

开放式化学实验教学模式是指弱化演示讲授模式和实验归纳模式,强化实验探究模式,改变传统的“照方抓药式”,主张学生自行设计、独立实验,它是调动学生的积极性、培养他们的创造能力的最佳途径。开放化学实验的教学模式,应当是在一个民主和谐的开放氛围下,依托学生实验操作,围绕着实验教学内容通过学生团队的探索互动,分享彼此的思考、见解,交流彼此的情感、观念,从而丰富实验教学内容,求得新的发现,实现教学相长。因此,在精心预设的基础上,开放式实验更应注重探索互动下的动态生成,让和谐氛围下教学动态因素之间的互动促进教学活动生态均衡发展。

一、在实验中借助开放式问题引领学生探究,深化思维

开放性的化学问题应当强调问题的开放性,鼓励学生运用已有的知识和经验,对问题发表自己的见解,不同能力水平的学生可以从不同角度、不同侧面、不同层次、不同范围得出各种结论。它要求教师精心准备实验,挖掘实验现象,根据现象设计出有一定梯度的问题,让学生努力思考问题,从而达到训练思维能力、培养创新精神的教学目的。如,过氧化钠与二氧化碳的反应的演示实验,按照课本只要5分钟即可完成,笔者采取师生共同边讲、边做、边观察、边总结等程序组织教学,让学生以研究者的态度对待实验,收到良好的教学效果。具体做法如下:

在图1所示的干燥试管Ⅲ中装入过氧化钠后,通入通过浓硫酸干燥的二氧化碳,设计问题:

1.通CO2气体之前,应事先用弹簧夹K1,K2夹持好的目的是什么?

2.加热试管Ⅲ几分钟后,将带火星的小木条插入试管Ⅱ的液面上,有何现象?试管Ⅲ内淡黄色固体有何变化?然后组织学生讨论,得出如下结论:

在干燥状态下,过氧化钠不与二氧化碳反应。对照实验过程,将试管Ⅰ内的浓硫酸更换为碳酸氢钠饱和溶液,其他操作同上,观察反应现象,然后再组织学生讨论,得出如下结论:有水蒸气存在下,过氧化钠与二氧化碳反应。

根据所掌握知识,借助以上结论,可把二氧化碳与过氧化钠的反应分为3个阶段进行:

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2

2H2O2=2H2O+O2

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

经过这种问题讨论的多次思维训练和语言表达训练,不仅有利于学生缜密思维和探索能力的培养,同时有助于化学语言表达能力的培养,更主要的是学生的学习活动主要地甚至完全地由自己把握,使教与学在开放的环境中交互作用并进一步自主化。

二、推行半开放的“分组实验”和“边讲边实验”,让学生在实践中创新

在进行“分组实验”和“边讲边实验”时,除了按课本计划内容准备好“必备”的药品和仪器供学生实验外,还可给学生准备一些“份外”的药品和仪器,供学生们“自主”实验。这些药品、仪器大多与本实验相关,但可以进行“延伸”和“拓展”,可以使实验的意义更加显现和丰富。学生们可以根据自己的理解和需要进行适当的组合和选做,从而得出更加全面的结论,获取更大的收益。必要时,教师在讲桌上还增添了一些可供学生选用的药品和仪器,让少数“吃不饱”和对化学感兴趣的学生进行“自选”实验。这种“半开放”的实验安排,既满足了课堂教学的一般要求,也兼顾了教学的差异性,激发了全体学生的主动参与的热情。

例如在乙醇的性质教学中,笔者将课型设计为“边讲边实验”形式,并由此将乙醇性质的学习分为若干个模块的学生实验问题。根据问题设计,每个实验桌上既有教材中涉及的实验仪器用品,同时还提供了一些内容中未提及的试剂和仪器(温度计、蒸馏烧瓶、新制生石灰、无水硫酸铜)等,以便为学生的实验设计准备提供较充足的空间。在教学中引出课题乙醇后,便依次逐层地向学生提出以下3个方面的问题:(1)乙醇具有哪些重要的物理性质?(2)试通过实验判断实验桌上提供的乙醇为工业酒精,还是无水乙醇?(3)请设计实验装置,将含水的工业酒精提纯为无水酒精。由此要求学生自我去设计实验并通过操作实践来寻求问题的解决方案。以上3个问题由浅到深且无现成答案可循,然而在学生团队积极探索通力合作下,经过笔者适时引导,在教学实践中都得以解决,其效果十分令人满意。对乙醇分子结构分析后,笔者也将乙醇的化学性质教学设计成如下问题:(1)乙醇与钠的反应如何?(2)在了解上述反应的前提下,可否设计定量实验来测定反应中钠取代氢的位置?显然,问题(2)所提出的问题具有很高的要求,学生不仅需要对乙醇的结构和化学性质有所了解,更重要的是对反应产生的氢气收集、测定等定量实验分析手段要有一个完整清晰的认识,所涉及的知识包括化学、物理两个方面,完全可以认为是一个理科综合问题,这种问题的解决有助于学生创新意识和综合实践能力培养,教学中通过同学们不断努力和探索最终得到了较满意的结果,学生的创造能力同时也得以体现。

三、依托实验设计,培养学生创新思维能力,提高备考实力

化学实验教学可以从多方面入手,其中实验设计是实验教学的重点,也是学生学习的难点,更是能力型高考试题的命题热点。综观近年来新课程高考实验试题,几乎都是以课本上的基本实验为载体,经过改造加工,综合设计而成的,思维跨度大,知识容量多,能全方位考查考生的能力。许多考生失分严重,从而影响整体水平的发挥。从命题者的角度,正是因为实验设计有较大的区分度,使之成为每年高考的必考题。因此,不论是从提高学生素质还是应试的角度,我们应加强学生实验能力特别是实验设计能力的培养,让学生在熟练掌握实验基本操作的基础上进行实验设计,在熟练掌握教材现有实验的基础上探索创新,完善学生的知识体系,提高学生化学素质的同时提高实验备考能力。

例如在一次如何鉴别浓硫酸与稀硫酸的实验设计中,同学们从物理性质、化学性质角度出发,经过分组讨论后共设计出了13种不同方案:(1)直接观察看哪种酸更粘稠。(2)掂2瓶等体积的二酸的重量。(3)各取等量二酸敞开放置2天后看哪个增重。(4)用玻璃棒蘸取二酸于蓝色石蕊试纸,看颜色变化。(5)加热二酸,比较沸点大小。(6)将二酸均按稀释浓硫酸的方法进行稀释,看哪支试管烫手。(7)用火柴棒分别蘸取二酸,观察是否变黑。(8)将铁片分别投入二酸,看是否有气泡产生。(9)将铜片分别投入二酸中,加热,看是否有气泡产生。(10)分别滴少许二酸在白糖上,观察白糖是否变黑且体积膨胀。(11)将少量硫酸铜晶体分别投入盛有二酸的两支试管中,观察晶体颜色由蓝变白。(12)将碳粉分别加适量于盛有二酸的两支试管中加热,看哪支试管能反应。(13)将Cl2分别通过盛有二酸的洗气瓶后再通入放有干燥有色布条的集气瓶中,看有色布条是否褪色。

通过同学们自己思考设计实验,不但巩固强化了基础知识,而且还让学生自己去阅读和查找一些相关资料,找一些代用药品和仪器,并自己组装。正是这些过程,同学们既要动脑,又要动手,开阔了学生的视野,激发了学生的创新意识,锻炼了学生的动手能力,培养了学生的创新能力。

参考文献

[1]金显春.化学开放式实验教学在普通化学课中的探索[J].化学教育,2008,10

[2]刘贵银.化学实验教学中创造能力的培养[J].化学教学,2003,7

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