学生思维品质的化学实验论文

2019-10-26 版权声明 举报文章

学生思维品质的化学实验论文

1变换典型实验问题的角度,训练学生思维的灵活性

思维的灵活性反映了思维过程的灵活程度。具备了这种灵活性的学生能从不同角度运用不同的知识与方法思考和解决化学问题,并得到多样化的思维结果。课堂上,学生能否迅速地引发联想,建立联系,能否进行自我调节,迅速地调整原有的思维过程,是训练学生思维灵活性的关键所在。换言之,联想能力的强弱关系到思维的灵活程度。因此,在实验教学中,教师可以有意识地将典型的化学实验进行多角度的“变式”,有针对性地训练学生的联想能力,进而促使学生领悟知识间的纵横联系、加强演绎推理能力、丰富和发展自己的想象力,最终提高学生思维的灵活性。

1.1以问题指引探究,训练正向联想

正向联想是有预定目的的,并以完成某项任务为方向的联想。按问题所属,执因索果,沿着隶属关系、因果关系的途径探索方法,进而推断出问题的结论。案例2一次“试管版”气体制取装置的“展示会”在案例1的基础上,教师向学生巧妙地设置新的“疑惑点”,明确提问:“在你所组装的实验装置中,哪些适合于实验室制取气体?”学生们以“气体制取装置”为方向,迅速展开正向联想,回忆学过的制取氧气、氢气、二氧化碳等典型的气体制取装置,对不同的气体制取装置进行研究,总结关键要素,进而根据“反应物状态、反应条件以及气体的性质等因素确定试管口的朝向,并从组合好的装置中筛选或改装适合制取气体的实验装置(如图2)。

1.2由结果领悟方法,训练逆向联想

教师在实验教学中应当加强学生逆向思维的培养,引导学生从问题的相反面进行深入的探索。案例3一套试管简易装置的功能“开发”如果把案例2中由“实验目的”设计“实验装置”的思维方法看作正向思维,那么由“实验装置”分析“装置功能”则可视为逆向思维。在学生们展示完如图2所示等实验装置后,教师适时向学生展示了另一套装置(图3)并提问:“这套装置能否代替上述的气体收集装置?”此时,教师引导学生不要停留在该装置的形态分析上,鼓励学生自己动手将这套装置连接到气体发生装置中进行探究。学生在组装过程中发现了导管口的多种连接方法(图4),进而通过对各套实验装置的探究验证,终于得出结论:该装置具有多项功能,可以用来收集气体,即向上排空气法、向下排空气法和排水集气法,还有洗涤气体的功能。

1.3迁移实验情景,训练相类联想

相类联想,即从性质接近、形状相似的同类内容入手。案例3中,教师将相同的装置(图3)倒过来组合到气体发生装置中成为新的两套气体制取装置(图5),将其与学生的实验装置(图4)放在一起,引导学生再次仔细对比导管的连接方式,通过探究得出对该装置功能的新认识。上述的联想方法是相互贯通、相互渗透的。教师在实验教学过程中,应该根据实验教学内容的特点,通过化学实验转换问题情境和条件,因时制宜地对实验问题进行“变式”、“类化”,以促进学生思维灵活性的发展。

2拓展学生实验过程的宽度,提高学生思维的批判性

传统教学中,照本宣科多于讨论研究,抑制了学生批判性思维的发展。所谓思维的批判性,就是思维活动中的独立分析和批判程度。化学实验思维的批判性表现为:敢于质疑实验结果或有关结论的错误;敢于改进和优化实验的操作和装置;敢于对实验思维过程或方法作出评价,并根据问题及时调整思维的过程和方法,善于对思维过程和结果进行检验反思,并从中筛选最佳的方案。案例4一套“用试管制取气体”实验方案的优化过程在前例中,教师选取了如图6方案1的实验装置,让一组学生向全班演示用双氧水制取氧气的实验。演示结束后,教师引导:“请同学们评价一下这套装置用于制取气体的优点和缺点。”学生回答:“该装置优点是操作简便,缺点是不便添加药品和气体收集。”教师提问:“鉴于该装置的缺点,你们能否将其进行改进?”学生们经过进一步讨论分析后,各小组纷纷展示其改进的实验方案。学生展示1:“我们的方案(图6方案2)不仅便于添加液体药品和气体收集,还能控制反应速率。”学生质疑1:“该装置收集到的气体会混有空气,不纯净。”学生展示2:“我们的方案(图6方案3)通过多功能装置,采用排水集气法即可避免空气的混入。”学生质疑2:“双氧水分解反应后的水蒸气也会混在收集的气体中,该装置收集到气体仍会混有水分。”学生展示3:“我们的方案(图6方案4)通过使用干燥剂来解决水蒸气的问题。”……上述实验方案的优化过程,实质就是学生锻炼和提高批判性思维的过程。拓展学生在实验过程中的思维宽度,并非是增加实验内容和学习难度,而是通过抓住要领、质疑辨析、严格推断等思维过程,找出已知知识与未知问题之间的联系,实现思维结果的丰富和完善。

3突破教材实验素材的限度,促进学生思维的深刻性

思维的深刻性反映了思维的抽象程度和逻辑水平,以及思维活动的深度、广度和难度。化学实验思维的深刻性是培养和发展化学实验思维品质的前提和基础,也是学生通过实验现象的分析切实掌握有关知识的重要条件。案例5一个由“装置气密性检查”衍变出的“化学多米诺实验”检查装置的气密性,常规的方法如教材介绍(图7①),如果只靠机械背诵和记忆,难以深刻理解气密性检查的原理。教师在实验教学中,可以通过增加辅助仪器(图7②)、变换辅助仪器(图7③)、改变装置形态(图7④)等方式呈现实验问题,使学生在思考和解决各种形式的化学问题中,真正掌握装置气密性检查的原理:先让装置密封,再通过改变温度达到产生压强差的目的。此外,教师还可通过“化学多米诺趣味实验”(图8)帮助学生加深对压强与实验装置关系的认识。总之,化学实验为学生思维的深刻性的培养和发展提供了良好的条件。教师应该深入挖掘化学实验的教学功能,在教学中积极引导学生思考,使学生通过化学实验的“形”养成深刻的思维,以实现能力跨越的“实”。

4立足实验探究能力的高度,发展学生思维的独创性

初中生的知识建构水平相对较低,不可能脱离教师的指导独立探究,但是独创性思维必须从入门阶段就开始有意识的培养,因此,教师有必要在向学生传授各种实验方法、规范学生探究程序的基础上,根据学生的具体情况给予针对性训练,实施诱导型探究实验教学。在探究的过程中既扶又放,逐步培养学生的探究设计能力,促使学生的独创性思维发展。例如:根据前面五个案例,鼓励学生自主探究新问题“试管在固体反应体系是否也有各种不同的应用呢”,或者“将木炭还原氧化铜的实验装置中的试管口由略向下倾斜改为试管口朝上(图9)是否可行呢”,或者“改装后的装置具有什么优点”。图9木炭还原氧化铜的实验装置“木炭还原氧化铜”实验是教材中的典型反应,但按照教材的操作方法,这一实验并不容易做成功。与其牵强地对学生解释实验不成功的原因和“本应该有而事实上却没看到的现象”,不如以此来设置问题,逐步引导学生独立地探究这些问题。在本例中,学生的思维定势主要源于已学的“固固加热”装置中,试管口必须略向下倾斜,以防止冷凝水回流到热的试管底部而使其炸裂,据此,改装的“木炭还原氧化铜”装置似乎是“不可行的”,但通过实际操作却又能顺利地观察到明显的现象,学生由此而产生认知冲突,继而转变为对装置改装后的优点与注意事项等衍生问题的独立思考,获取更高层次的认知,包括:直立式装置比平卧式装置能在较短时间内获得持续稳定的高温,反应更快、现象更明显;直立式装置需要注意反应物的混合与用量;实验前需必要的预热操作等等。更重要的是,学生在这类问题的剖析过程中,开始养成敢于质疑、独立思考的习惯,不再唯课本而论,这不仅能使学生避免进入思维定势的误区,更能完善学生的认知结构,对优化学生的探究思路和实验作风,尤其是思维独创性的发展大有帮助。正如美国心理学家哈佛大学教授布鲁纳所认为:应当尽可能使学生牢固地掌握科学内容,还应当尽可能使学生成为自主且自动的思想家,这样的学生在正规学校的教育结束之后,将会独立地向前迈进。

5结语

在教学过程中,教师应当从思想上提高对化学实验教学功能的认识,充分挖掘化学实验的教学功能,通过化学实验有针对性地加强学生的思维训练,让学生在积极的学习活动中提升思维品质,完善思维品质结构,最终内化为科学素养。

作者:林耿辉 单位:东莞市寮步镇香市中学

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