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4章 中学化学实验中的能力培养(4)

(4)同时观察适应于不同实验对象的比较或者多种现象都易消逝且不留下痕迹的变化,这要求充分运用感官,集中注意力,例如硫代硫酸钠溶液与盐酸溶液验证浓度对反应速度影响的实验;比较乙炔、乙烯使溴水褪色速度的实验。

(5)抓住时机观察提醒学生注意变化快或瞬间进行的变化,以免错过时机,例如由氢氧化亚铁变成氢氧化铁的颜色观察,中和滴定终点的观察。

其次,为了有良好的观察效果,培养观察能力,教师必须研究选择最佳演示实验:

(1)演示实验的成功性教师要善于改进实验,预先进行实验做到成竹在胸,确保实验成功,以防影响教学。

(2)演示实验的时间性用尽可能短的演示时间,确保45分钟的课堂教学,否则演示时间太长既是浪费,又可能使学生分散注意力。

(3)演示实验的可见性要求给学生清晰明显而易于观察的现象。在时间许可的情况下,演示动作要稳而慢,尽可能让学生观察清楚。

(4)演示实验的简捷性选择的演示实验必须装置简单,操作简便,既可节省时间又易于观察。

(5)演示实验的规范化要求有良好的演示习惯和规范的操作,此外,观察中要求学生模仿示范操作,培养模仿能力。

演示实验教学与思维能力

实验观察到的只是感性认识,必须经过思维进行“去粗取精”的“扬弃”过程,才能上升为理性认识。因此,教师要明确观察与“看见”完全不是同一回事,要重视观察与思维的相互渗透、相互包含。观察中思维什么?思维中怎样同时进行观察?这是实验教学的核心问题。两者都要有赖于教师的启发,学生自觉能动的探究。演示实验教学一般可按实验前、实验过程、实验后三个阶段来调动学生思维的积极性。

(1)创设问题情景,促进知识正迁移这是在演示实验前设置疑问,目的是使学生有个明确的观察目标,思考对象,以免盲目观察或观察过程中受旧知识干扰而产生认知障碍。例如演示从“煤油中取钠→切割→投入滴有酚酞的水中”之前,先设置如下问题:①钠如何保存?②估计金属钠的密度。③观察到哪些现象?如何解释?④本实验可总结出金属钠有哪些性质?

(2)结合实验过程设疑提问主要是借助生动的语言来形象描述现象,表达思维或提出问题,这样可以把得到的信息及时深化,通过观察到思维的反复来调动思维的积极性。例如演示“用四氯化碳萃取分离碘水”的实验,当观察到分液漏斗中有互不相溶的两层液体时,学生急于想知道萃取的原理,然后还可以“趁势”提出另一个问题:碘在四氯化碳溶液中如何把碘分离开来?又能激起学生思维的火花,引人入胜。

(3)创设问题情形,克服负迁移干扰这是实验后的重要环节。一方面是为了知识的及时反馈,修正感性认识,做到现象与结论的统一;另一方面是通过变式提出新问题,加深知识的理解和应用。培养良好的思维品质,比如①通过实验得出了结论“原电池形成条件及原电池的形成会加快金属的电化腐蚀”后,提出问题:锌可与稀硫酸反应而铜不能,那么把锌铜、铜-锌合金分别投入同样的稀硫酸中,何者反应速度最快?

②室温下,把同样的铁片分别投入4摩尔/升硫酸与4摩尔/升硝酸中,何者反应快?(考虑钝化现象)③胶体都有丁达尔现象吗?(如浓墨汁)④强酸强碱盐水溶液都呈中性吗?(如NaHSO4)实验结论得出后,提出的这些反馈练习题,使学生产生“疑-问-思”,能有效地训练学生的思维能力。

(4)做到观察与思维在方法论上的和谐统一实验教学体现着:实验→观察→分析→结论→运用或假设→实验→结论→证实假设→运用的模式。这些过程都离不开思维这个中心环节,因而思维的十大方法:分析、综合、比较、归纳、归类、系统化、抽象、概括、演绎、具体化,在观察与思维上的应用是和谐统一的,教师必须善于灵活运用这些方法于实验教学中,包括在操作、现象、结论及其应用等方面运用十大思维方法。

(5)改革演示实验启迪创造性思维演示实验教学不能满足于学生在教师演示之后能掌握些什么,重要的是教学在多大程度上诱发了学生的创造性思维。我们教师应该善于利用实验,满足学生由内部求知需要而不倦探索的明确的学习动机;激发稳固而持久的兴趣;锻炼勇敢突破、大胆创新的精神;鼓励学生克服以往经验的障碍,脱离思维的习惯过程;力争解决问题的新颖性和独特性,培养他们的创造能力等等。因此现在很强调改演示实验为学生自己探索发现知识的探索性实验。比如把教师要按自己的想法演示“区别盐酸、食盐水、蒸馏水”的实验,改为学生课堂实验。实践证明,学生可以提出:先用紫色石蕊试液区分出盐酸后,用加热蒸发或尝味道的方法再区别食盐水与蒸馏水等等鉴别方法,在教师指导下充分发挥了聪明才智和创造才能,是教师无法也不可能用自己的思维所代替的。

演示实验教学与记忆能力

记忆对学习效果的积累起决定作用。实验具有直观、形象鲜明的特点,它能吸引注意力,激发动机,产生兴趣,形成最佳的记忆心理状态,因而能够在头脑中留下深刻的痕迹。有利于知识的记忆。研究表明人的记忆力组成是85%的眼睛视觉+11%的耳朵听觉+4%的触觉和嗅觉,因此获得良好的观察是记忆的关键,从下面所列出的演示实验对记忆的作用来看,必须加强演示实验教学。以培养记忆能力。

(1)通过演示加深理解——理解记忆法这是一种最重要的记忆方法。即通过实验,力求在对知识的透彻理解的基础上而进行的记忆,具有鲜明、牢固的特点。例如①A13++3A1O2-+6H2O=4A1(OH)3↓②Mg(OH)2可溶于氯化铝溶液而氢氧化铝不能③原电池概念等等的记忆,都可通过实验演示,在理解的基础上进行。

(2)通过演示发现规律——规律记忆法通过演示实验把复杂的有内在联系的知识加以归纳整理,找出规律,便于记忆。比如进行一组演示:①分别通氯气于硫化钠、溴化钠、碘化钠溶液中②将溴水分别滴入硫化钠、碘化钠溶液中③将碘水滴入硫化钠溶液中,实验后总结出规律;还原性强弱顺序是S2-1>I->Br->C1-,这样就易于记忆阴离子放电顺序。

(3)通过演示对比——比较记忆法即比较不同的操作、装置、现象或物质的不同性质,通过同一个实验加以比较,以加深记忆,避免混淆。例如①氢气、一氧化碳、碳还原氧化铜实验的比较②制一氧化氮、乙烯、溴苯、蒸馏水装置的比较③验证S2-与C1-还原性强弱实验等等。

(4)通过观察演示——直观记忆法即直接接触或观看实验这种记忆相当牢固。例如演示硝酸铵晶体溶解吸热的实验;在试管架侧面上滴2滴水,放上盛水的烧杯,然后加入硝酸铵晶体溶解后将溶液倒出,手拿试管架空中旋转。观察到烧杯紧粘于架上而不掉下来,这个现象使学生难忘终身。

(5)通过演示激趣——趣味记忆它是通过有趣的现象吸引学生,创造最佳的记忆心理状态。

(6)通过演示克服记忆中的干扰,防止遗忘心理学认为,记忆的干扰作用有前摄抑制和倒摄抑制两种。具体的分别表现为:①旧经验在头脑中反复出现,妨碍新知识的记忆与保持,使记忆变得“模糊”。例如以前学过的测定溶液pH值都用玻璃棒沾取溶液滴在pH试纸上,对记忆后学知识测土壤溶液pH值是否可直接将pH试纸沾溶液将有干扰。②新知识对旧知识的回忆将有干扰。例如CH4在空气中燃烧火焰呈淡蓝色,回忆起氢气、一氧化碳在空气中燃烧火焰颜色怎样,就会受到前者干扰。为此,教学时必须①及时重复演示实验;②尽可能将易混淆的实验同时演示,加以对比或用语言加以强调,谨防遗忘。

综上所述,演示实验教学过程中要善于吸引学生的注意力和集中力,努力培养观察能力、思维能力和记忆能力。必定会在提高中学化学教学质量中取得丰硕成果。

分组实验与能力培养

化学是一门以实验为基础的学科。现行中学化学教材突出体现了化学学科的这一特点,例如注意并加强了实验教学、课堂实验(演示或边讲边做的实验)以及学生实验的数量都有新增加等。但是,美中不足的是它仍未摆脱传统教材的老框子。如在实验形式上,学生分组实验大部分仍为传统的验证式实验;在教学顺序上,学生实验全部安排在学生学完有关章节之后,做为“验证”和“巩固”所学知识;在实验内容上,有许多实验是重复教师在课堂上已演示过或已在教师指导下做过的实验。这样的安排方法,使学生只能按照教材所讲的内容或模仿教师的演示去进行操作,结果往往使学生只知道实验应该怎样做,而不知为什么要这样做,实验后,学生未学到发现知识的方法和探索知识的途径,不利于发展学生的智力和培养学生的能力。为了改变这些情况,山东邹县一中化学教研组依据现代启发式教学法的基本原则,对学生分组实验做一些改革:

准备阶段——以教师为主导,奠定知识基础,设计实验内容要把学生分组实验提前到学习有关教材内容之前来做,这只靠学生原有的知识是不能胜任的。为顺利地完成实验,保证实验效果,必须充分发挥教师的主导作用,先为学生奠定知识基础,再引导学生确定实验内容,进行实验设计。

(1)讲清实验所依据的基础知识,使学生明确探索方向在学生尚未了解实验所依据的基础知识之前,让学生进行他们根本不能理解的实验,是不会取得理想效果的。为了避免实验的盲目性,我们在进行每个实验之前,首先向学生讲清进行实验所必备的基础知识。例如,在《元素周期表》的教学中,将学生实验《同周期同主族元素性质的递变规律》安排在讲完元素周期表的结构之后和讲授元素原子结构与元素性质的关系之前来做。为了让学生明确应该怎样探索元素性质的递变规律,实验前,安排一课时,引导学生解决实验原理、确定实验内容和方法,进行实验设计。在这一节课中,首先让学生回忆他们已学过的金属、非金属单质及其化合物的有关化学性质,引导他们总结出判断元素金属性或非金属性强弱的化学性质依据。然后再让学生讨论:为探索元素性质的递变规律应当进行哪些实验?使学生明确了实验原理,并初步了解了实验的内容和依据。

(2)引导学生正确设计实验让学生根据已有知识结合实验目的来设计实验,是培养学生解决问题能力的重要环节。为了使学生学会设计实验的方法,实验的设计不能由教师包办代替。而应在教师的启发下由学生自己完成。如,为进行“探索元素性质递变规律”这一实验,可在引导学生明确实验原理、选定了实验内容之后,又在课堂上组织学生讨论“应怎样进行这些实验?”通过讨论,确定了为“探索元素性质递变规律”应该进行的实验内容和方法。在讨论中,要让学生充分发表意见,教师针对学生提出的各种设计进行有针对性的讲评,肯定正确设计,对学生提出的不合理的内容及设计要指出原因。最后,通过总结学生提出的各种设想,归纳出正确的实验方案。

学生实验阶段——以探索为主进行实验

把学生实验提前到有关章节之前来做,仍要以教材中所规定的内容和步骤进行,以充分发挥教材在教学过程中应有的作用。但将实验提前做,已使实验目的由“验证”变为“探索”。

由于学生预先讨论和预习,有了充分准备,所以对实验的内容、方法步骤比较熟悉,操作起来比较熟练,不再是一边看书一边操作的“照方抓药”式。由于放在讲授有关章节之前来做,学生带着明确的目的来做实验,而事先并不知道实验的结果,所以实验过程自始至终都处在积极思维的气氛中。这样学生操作认真,观察细致,记录详细,既培养了他们实事求是的科学态度,又使他们学到了进行科学研究的基本方法。

为了给学生提供尽量多的实验机会,使所有学生都能动手操作,配合上述改革采取一些措施。如在课外活动时间或自习时间开放实验室或将简单实验用品送到教室,让学生进行实验;将一个教学班分为两个小班轮流实验和以减少实验小组的人数等。

信息整理加工阶段——以学生为主体总结实验

学生在实验探索中获得了大量的信息,如何引导学生将这些信息经过思维加工使之升为理性知识,是分组实验教学能否达到预期目的的关键。

在实验总结中,仍然应强调以学生为主体,充分发挥学生的积极主动性,引导学生自己通过对实验现象(即所获得的“信息”)进行分析、比较、归纳、推理,得出正确结论,形成正确认识,从而获得应有的知识和猎取知识的方法。例如,在学生做完《同周期同主族元素性质的递变规律》实验后,紧接着就进入“元素原子结构与元素性质的关系”的教学,在教师引导下,学生能比较全面地总结出同周期同主族元素性质的递变规律。

改革试验初步收到了成效。

①将实验提前到讲解相关知识内容之前来做,对学生预习的要求高了,学生通过预习,不仅知道了实验应该怎样做,而且理解为什么要这么做。因此,实验过程中,目的明确,较以前积极主动,改变过去学生中存在的预习实验时“照抄课本”,进行实验时“照方抓药”的不良现象,从而提高了实验效果。同时也克服了教师教学过程中为实验而实验的形式主义,有力地培养了学生的实验能力。

②这样的安排方法,具有较强的启发性。符合学生由实践到理论的认识过程。学生学得容易,记得牢固。学生不仅获得了应有的知识,而且也知道了这些知识是怎样获得的,使他们能逐渐掌握、了解一个自然科学家的化学实验的多种方法,提高了学生通过实验和运用已有知识总结归纳推理探求新知识的能力。

③这样安排,可以节省教学时间,使学生有更多的时间进行自学和练习,有利于提高化学教学质量。

起始年级学生化学实验能力的培养

初三是化学课的起始年级,让学生认识这门学科是以实验为基础的学科,对化学实验给予必要的重视和加强,使学生对基本操作和基本技能掌握自如,对学习化学以至高年级的学习都具有重要的意义。为此,天津六十一中学高峰老师提出在学期备课时,要明确以下两个问题:

学习大纲、钻研教材、归类整理、做到胸中有数演示实验学生分组实验选做实验80102仪器(47种)操作技能(23项)熟练了解辨认熟练掌握初步学会161516518对化学仪器的名称、使用范围、注意事项、画法,应贯穿到全年教学的各个阶段中。

实验是掌握化学概念和理论以及培养学生能力的必要手段。学生只有掌握实验的基本功,才能为探索知识打开方便之门。

了解各种类型实验的作用