书城科普读物动手做实验丛书--化学实验中的思维能力培养
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第11章 中学化学实验中的能力培养(11)

实验逐条过关,认清实验原理,突出实验现象,分析实验结论中学课本中演示实验和学生实验,一般把它们分为以下几部分:基本操作、物质的分离与提纯、物质的制备和收集、物质的检验、物质的性质和现象以及几个定量实验。先后分类逐条过关,把握其实验原理,让学生自己设计与课本不完全相同的装置,分析其异同点,找出常用的仪器共性,以利用于今后综合设计实验。同时把中学中相似的实验集中讲解,分析其共性。如实验室制甲烷、氨气、氧气的三个实验中,气体发生装置一样,原理不同,收集方法有差异,这当中还应明确实验中观察到的现象,以及其他可能出现的现象,分析其原因,使学生知其然,更知其所以然。通过对每一个实验的分析,比较综合,使学生明确实验的结论。

列举典型事例,引导学生思维,增强学生的识别能力

为了使所讲的实验理论更具有说服力,可以通过列举典型事例引导学生的思维。

对比归纳,总结实验规律,探讨最佳方法,提高学生设计实验的能力中学有许多实验,实验的装置、操作方法、原理都相似,比如实验室中制取氯气、氯化氢、乙烯、一氧化碳等,一般可以从反应原理、反应装置、试剂盛放的仪器、反应条件、气体收集、尾气处理及副反应的发生等几方面比较。分别找出类似这些实验组合,辩别异同点,对比归纳讲解,引导学生摸索实验中的规律,有利于学生对知识加深印象,增强记忆,以收到举一反三、触类旁通的效果。同时应把化学理论和实验知识相结合。

一般的设计实验让学生注意以下几点:①审清题设条件,明确设计目的,联系基础知识,设计实验程序;②发散思维,设计实验完成的多种方案,从而确定最佳途径,采用先“散”后“敛”的方法,优化实验的方法和程序;③思维要开阔,善于变通,真正做到最优组合。通过理论讲解结合具体设计性的习题练习,学生的设计实验能力,最终会明显提高。

典型装置拟设中的实验能力培养

充分利用典型实验装置,分析它的:①反应原理,②装置原理,③操作原理,这是培养学生实验能力的重要方法。重庆市巴蜀中学刘怀乐老师拟设了下面四套实验装置,它具有装置简单的特点,构思新颖,很富创造性和启发性。

①设计一套装置,这种装置可以检验和说明人呼吸过程中,呼出的气体比吸入的气体含有较多的CO2。

②生产上有如下应用:漏斗内装有一定浓度的CuSO4溶液,漏斗下以固定的角度斜放一块镀锌铁板,凭借漏斗以恒定的速度滴出硫酸铜溶液于镀锌铁板上,测得多少时间或多少滴硫酸铜溶液能把这镀锌铁板腐蚀至可看到基板(铁)呈黑色,从而比较得出镀锌层的厚度(或相对厚度)。

通常分液漏斗内液体的流速(开关一定)跟漏斗内液面的高度有关。为什么在漏斗内安插一根玻璃管以后,当漏斗的开头一定时,漏斗内流下液体的速度(以滴汁)有“”双箭头指示的高度范围内的流速是恒定的(被称作恒速滴液装置)?

③自动过滤装置通常的过滤操作总是时断时续的断续作业。图6实验装置可以将容器(细口瓶)内的悬浊液一次性完全自动过滤。

④安全装置为着观察平稳发生气体,又不致有倒吸现象发生,图7装置可以确保实验安全进行,玻璃管(安全管)长约60cm直插入水中,但不要与瓶底贴得太紧。当瓶内气体压力大于外界的大气压;安全管中的水柱要升高。水柱的高度表征着安全瓶内压力的大小,当安全管内的水柱平衡在一个高度,表明气体在均匀通过安全瓶;当安全瓶内压强减小时,空气会通过安全玻璃管进入瓶内(形成气泡)防止后续反应装置内的液体倒吸。

化学实验操作能力的培养

化学是一门以实验为基础的自然科学。在化学教学中培养学生的化学实验操作能力,是中学化学实验教学的主要任务之一。从目前的化学教学看,由于片面追求升学率的影响,不少教师黑板上“画”实验,课堂上“讲”实验,学生的化学实验操作能力很差,严重影响了化学教学质量的提高。针对这种情况,山东省安丘市第一中学曹洪昌老师在培养学生化学实验操作能力方面作了一些探索,取得一定的成效:

提高教师自身的实验操作技能,是培养学生实验操作能力的前提演示实验的过程是在学生注意力高度集中的情况下进行的,教师的一举一动都给学生很深的印象,它能对学生起到潜在的楷模作用。因此,在课前作一次自我操练,切实掌握好演示实验的要领,便于发现问题,找出原因,及时改进,使每个演示实验都万无一失。例如,氨的喷泉实验看来简单,可要做好,决非易事。只有你亲手操作过,切实掌握了一“干”(盛氨气的烧瓶要干燥)、二“严”(烧瓶要严密不漏气)、三“满”(氨气要尽量充满整个烧瓶)的要领,才能取得理想的效果。在演示实验中哪怕一个细枝末节,也绝不允许有不正确的操作出现,以免贻误学生。

抓好学生实验操作的基本训练,是培养实验操作能力的基础

“万丈高楼平地起”。学生实验能力的培养起始于实验的基本操作。为改变以往学生缺乏实验基本操作训练的状况,从实际出发,根据不同年级的教学要求,遵照“循序渐进”的原则,分别制定了各年级实验操作基本技能的训练要求,并归纳总结成表格,叫做培养化学实验技能的“序”。根据“序”的内容,落实到各个年级、每个实验、每种仪器、每项操作中去。在这个方面,主要采取以下四条措施:

(1)抓早

从初三年级就紧抓不放,在“绪论”课之后,让学生进入实验室,让他们接触实验的基本仪器、模型、标本、挂图,强调培养化学实验技能的目的,提出学生实验的要求和实验室规则,并有意让他们做点燃镁条的实验和用玻璃管向盛有澄清石灰水的烧杯中吹气变浑浊后又变清的实验,使他们产生兴趣,发现与提出了不少问题,也为他们掌握实验操作技能、观察实验现象牵线搭桥,收效很好,这是学生接触化学实验的第一课。

(2)抓细

凡是涉及实验操作的技能,都要舍得花课时,在课堂上逐项对学生进行训练考核,采取“讲清道理、示范操作、学生练习、总结提高”四“步”曲的作法,两人一组,人人动手,相互纠正,反复练习,项项落实,达到个个能独立操作的目的。若有少数不过关的学生,也不轻易“放”过,在取得班主任老师的支持后,让他们在课余时间去实验室重作实验,直到学会为止。

(3)集中抓

根据实验的难易程度和学生实验操作的实际情况,必要时要集中时间、集中内容,进行集中训练。高一新生来自各校,学生的实验操作能力参差不齐。因此,高一新生入校,用两周六课时的时间进行使用化学仪器技能和基本操作技能的集中训练,以填补空白,提高起点,为实验教学创造良好的基础。对于难度较大,要求较高的定量实验,我总是精心组织,集中训练,严格要求,落实到每个学生。

(4)反复抓

基本操作技能的掌握与熟练,并不是靠一朝一夕、一蹴而成的,需要循序渐进,经常训练和反复巩固提高,才能达到熟练掌握、灵活运用的程序。例如,中和滴定是中学化学的重要实验,对于酸、碱滴定管的使用及量液、读数等,大家感到并不难掌握,就是当用指示剂指示反应是否已达到终点时,有的学生畏缩不前,不敢再滴下去,有的学生放标准液时忘了摇锥形瓶,摇锥形瓶时又不敢放标准液,大多数学生滴过了终点,造成较大误差。为训练学生准确、熟练、协调的中和滴定操作技能,应采取“认真指导、集中训练、分散巩固、反复操作、定期考查、查漏补缺”的方法,让学生多次进行练习。实验结果表明:多数学生操作的熟练程度得以提高。

上好实验课,是培养学生操作能力的中心环节

(1)根据教学要求,制定学期实验课计划。

为了提高实验课质量,要根据大纲与教材的要求,制定学期实验课计划,统筹安排。内容有:实验的目的要求、实验内容、实验方法步骤、实验材料、实验基本技能训练要点、实验时间等,按计划分别落实到有关章节中去,对每章每节的实验要求具体,难易适度。由于每节实验课是全学年、学期或某一项实验操作技能培养过程中的重要一环,所以应当做到前后互相衔接。例如:培养学生使用试管的能力,在不同的课里应提出不同的要求,使学生逐步掌握:①在化学实验基本操作中,只要求他们能正确地拿试管,夹持试管,洗刷试管等。②在测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验中,要他们学会用试管加热固体物质(注意试管的倾斜方向)。③在进行酸碱反应实验课里,要求他们会振荡试管,用试管加热物质等。

(2)课前要认真做到“五备”。

“五备”即:备实验目的要求,备基本技能操作训练,备实验材料,备注意事项,备直观教具。对个别难度较大的实验(如:酸碱中和滴定,摩尔溶液的配置,多糖的性质实验),还要备培养积极分子的辅导计划。此外,实验前一定要指导学生作好预习工作,让学生认真填好实验报告中“实验内容、步骤”一栏。上课时,以报告单作“入场券”,教师每次抽查一二个组,这样,教师就可以节约讲解时间,让学生有充足的时间动手操作,以提高实验的速度和效益。

(3)充分发挥教师的主导作用,认真作好实验课的辅导。

过去,上学生实验课,进行辅导主要是演示,以为只要从头到尾演示一遍就行了。但因抓不住重点,占时间又多,效果不好。现在改变了过去“包办代替”的方法,既大胆放手,又不放任自流,采用提出本节实验关键性问题,时而演示时而讲解,时而边演示边讲解,巡回解决主要矛盾三条措施,收到良好的效果。