对于在研究物质的性质或建立某个概念时,有些易混淆的实验现象需要加以甄别,就有必要让学生做对比观察。如在“二氧化碳和氧气的性质”实验中,可用同样的大小集气瓶各收集满一种气体,然后分别把燃着的木条伸入集气瓶中,对产生的现象进行对比观察,可加深学生的印象,牢固掌握知识。
对于典型的重点实验或是学生易产生错觉的反应现象,就有必要将实验重复进行,给学生有重复观察的机会,经过重复观察所得结论将使错觉得到更正,印象更加深刻。例如初中学生对稀释浓硫酸的方法常搞糊涂,很容易发生危险。就可用此法进行重复观察实验。
通过对实验观察记录的检查总结,帮助学生总结观察规律检查方法除教师收阅实验报告之外,还可当场抽查,让一名学生朗读,其他同学补充,最后教师讲评。也可以针对实验的要点或容易忽视的问题课堂提问。如打开盛有浓盐酸试剂的瓶盖,有的同学说瓶口冒“烟”,有的说是“雾”,怎样表达才切确?教师应先向学生阐明烟和雾的概念;然后,再让学生对上述现象做观察、分析,分别阐述现象出现的原因,阐明判断的依据。最后教师再加以总结性评议。这样学生就逐步学会观察分析、进行抽象思维,从而对所观察的现象概括分类,找出规律,提高观察质量,向观察的更高层次发展。还有在总结复习时,与学生一起归纳总结化学实验现象的观察规律。如制取气体的装置常见有几类,各适于何种性质气体的制取,制取方法有何异同处;量取液体体积有那些仪器,使用温度计的规律是什么……等等,便于学生积累经验,使观察简化,也为学生自己设计实验打下良好基础。
培养学生辨色能力的方法
配制标准颜色系列,增强辨色能力
将不同颜色的溶液或样品置于带塞试管中,贴上标签,标明颜色名称,组成标准色列,使学生一目了然。我们将实验中常见的颜色编制成三个系列:
(1)红色系列①红色:0.1%的酚红溶液。
②紫色:0.1%的甲基紫溶液。
③紫红色:0.01%的高锰酸钾溶液。
④樱红色:0.1%的品红溶液或木质素加间三酚-浓盐酸所显示的颜色。
⑤玫瑰红色:品红亚硫酸试剂与醛类显色(临时配制)。
⑥红褐色:1M氢氧化铁溶液的颜色。
⑦砖红色:氧化亚铜粉末的颜色。
(2)蓝绿色系列①蓝色:1%淀粉溶液2ml,加2%碘溶液2ml。
②深蓝色:5%硫酸铜加浓氨水生成铜氨络离子的颜色。
③绛蓝色:5%硫酸铜与10%氢氧化钠和甘油各1ml,混合后所产生的颜色。
④蓝绿色:0.1%葡萄糖溶液加邻甲苯胺显色剂加热所产生的颜色。
⑤暗绿色:2%苯酚10滴加10%氢氧化钠10滴再加0.05%高锰酸钾2~3滴(临配)。
(3)黄棕色系列①淡黄色:0.5%三氯化铁溶液的颜色。
②鲜黄色:0.02%的2,4-二硝基苯肼的颜色。
③橙黄色:0.5%重铬酸钾溶液的颜色。
④红棕色:饱和溴水的颜色。
物质的状态,溶剂的种类对颜色的影响
学生在做碘化钾与氯水反应的实验时,总是认为生成物——碘会显暗紫色,事实上,反应后溶液变为淡棕黄色(碘溶于水所致),加入1ml四氯化碳进行萃取,四氯化碳层变为紫红色(碘溶于四氯化碳所致),对这些现象,一些学生似乎难以理解,他们只知道碘单质(固态)时的颜色为暗紫色,却不知道考虑溶剂对物质颜色的影响,通过这个实验,学生可以弄清,同一物质在不同状态(固,液,气)或不同溶剂中所显示出颜色不一定相同。
浓度对颜色的影响
在一般情况下,有色物质的溶液浓度越大颜色越深,对这一规律多数学生能掌握,但对那些因浓度改变而颜色种类也发生变化的现象,学生的认识不太深刻,我们让学生配制两种浓度不同的溶液,先配制1%高锰酸钾溶液(紫红色),然后取5ml这种溶液,加水稀释对100ml升,即得0.05%的高锰酸钾溶液(浅紫红色),比较后发现两种浓度的高锰酸钾均为紫红色,区别只在于深浅不同;另外,我们让学生配制1%的重铬酸钾(橙色),取该溶液5ml,加水稀释到100ml,即得0.05%重铬酸钾溶液(淡黄色),从外观上看,两种浓度不同的重铬酸钾溶液,其颜色明显不同,颜色的种类也发生了变化,通过这个实验,可以提醒学生,在观察颜色时,还应考虑浓度对颜色的影响。
学生独立完成化学实验的能力及其培养
学生根据已知的或自己设计的化学实验的内容和目的要求,正确选择实验仪器装置及药品,按有关的实验操作规范有序地加以独立完成的能力是中学化学教学需培养的学生学习能力的基本内容之一。培养提高学生独立完成化学实验的能力,能促进学生实验技能的提高和智能的发展,保证中学化学教学目标的全面实现。绍兴市教科所王越明老师总结介绍了切实有效地培养学生独立完成化学实验的能力的方法。
切实加强化学实验基本操作的训练
实验能力的提高,始于实验的基本操作。熟练的实验基本操作技能是学生独立完成化学实验的基础和保障。由于中学生实验操作技能的形成或需经历从操作概念到模仿操作,最后到操作熟练三个阶段,因此,在化学实验基本操作技能的训练中,务必做到“三要”。
(1)演示要示范,具有示范性
学生的实验操作是从模仿教师操作开始的,由于中学生的模仿性很强,对于教师不规范甚至错误的实验操作往往一见就会,且难以纠正。因此,要使学生对教师的操作领悟透彻,模仿准确,教师一定要加强自身的实验操作基本功训练,不断提高自身的示范操作能力,做到操作既规范有序,又熟练准确,给学生以美的感受。
(2)练习要循序渐进
练习是形成技能的基本途径,由于练习是有目的、有步骤、有指导的活动,因此,化学实验基本操作的练习要分阶段循序渐进。①实验操作的初训阶段:以教材中的“化学实验基本操作”为教学内容,采用教师先讲操作要求并示范;再将操作分解成几个简单、局部的操作;然后让学生进行训练。②实验操作技能的熟练阶段:以教材中的“学生实验”为主要内容,明确实验目的,让学生按照教材实验册或教师设计好的实验程序,独立地进行实验操作,以熟练操作技能。③实验操作技能的巩固阶段:利用“实验习题”和补充的包含多种实验操作内容的综合性实验,给学生一定的仪器和药品,在教师的启导下提出问题,确定目的,然后由学生自己设计实验程序,独立操作完成规定的实验,经过上述三个阶段的严格训练,基本上能使学生的实验操作达到准确、稳定和灵活。
(3)练习要采用集中与分散相结合的方法
实验技能的形成靠练习,但练习的效果与练习的次数、时间并不成线性关系,一般来说适当的分散练习比过度集中好,这不仅在时间上较为“经济”,而且可以提高每次练习的效果,在技能的保持上也较好。因而,要有意识地把教学大纲规定要求学生掌握的化学实验基本操作有计划、有目的地分散于有关的学生实验中进行多次反复的练习,以达到熟练掌握,运用自如。
创造条件增加学生的实验机会
要有效地培养提高学生独立完成化学实验的能力,一条基本的经验是在不增加学生学业负担的前提下,增加学生动手做实验的机会。
①在不增加化学科总课时数的情况下,适量增加实验课的时间,用所增加的实验课来训练学生的实验基本操作技能和做补充实验。实验课的内容可视学生实验操作技能的薄弱环节和知识教学的需要编拟。
②将教材中有些仪器简单、操作方便、安全可靠的演示实验,如药品的取用与称量、常见气体的制备、溶液配制、中和滴定、物质检验、性质实验等改为随堂实验,或由学生上讲台操作。这样既比单纯由教师唱“独脚戏”生动活泼、印象深刻;又可增加学生动手实验的机会。
③开放实验室,让学生自己动手做实验。对于学生在分组实验中做得不好的实验;一是在课堂上未观察清楚,需重新“验证”的演示实验;作了改进的实验;学生自己设计(经教师审核)的实验,应允许学生利用课余时间到实验室,在教师的指导下实验。另外,可通过开展以化学实验为主要内容的第二课堂活动,使学生的操作技能、实验能力在有趣的、富有探索性的课外活动中、在解决实际的化学问题中得到提高。
④上好实验习题课。实验习题具有复习巩固学生所学的知识技能,提高学生分析解决具体问题的能力作用,上好实验习题课有助于学生独立完成实验能力的提高。实验习题的教学要坚持让学生独立操作的原则,采用“预习——讨论——实验——争论——总结”的方法,课前要求学生做好有关知识的复习和实验方案的设计;上课时允许学生按照自己设计(经教师审核)的不同方案进行实验分析,并就实验成败的关键,方案的优劣及实验结论的准确性等问题展开讨论,以充分体现学生的主体作用。教师在实验习题课中的主要职责是把好实验方案的预审关,同时加强对学生操作规范的指导和实验疑难的解答。
通过“四抓”,保障学生独立完成化学实验的能力逐步得到提高(1)抓好学生实验前的预习
要以布置实验预习思考题,预解实验册中的“问题与实验”等形式指导学生做好实验前的预习,使学生在实验前做到“心中有数”,即明确实验的目的,懂得实验原理、实验步骤;清楚实验需要用到的仪器和药品,以及每一步操作、每一种仪器药品与实验目的内在联系等等,不允许未预习者进实验室。
(2)抓学生良好实验习惯的培养
在化学实验教学中,要通过教育督促,严格要求,促使学生养成良好的实验习惯,从而提高学生独立完成化学实验的能力。良好的实验习惯包括①能认真做好实验的预习;②做实验前先清点实验用品;③严格按实验内容、实验程序和操作规范做实验;④严格控制药品用量,注意药品节约;⑤随时保持实验桌面整洁;⑥实验完毕,将所用仪器刷洗干净,并整齐地放回原处;⑦认真做好实验记录,及时完成实验报告;⑧实验时保持相对安静,除规定外,同学相互间不讨论问题,独自思考。独立完成等。
(3)抓实验操作错误的纠正
无论是做随堂实验,还是做分组实验,教师都要用巡视的方法仔细观察每一位学生的实验操作,对于发现的错误要通过先指出错误,让学生暂停实验,启发学生分析为什么错,怎样操作才算是正确的;然后再让学生按正确的方法继续实验。另外,教师要把实验过程中所发现的操作错误加以概括,在实验结束时告诉学生,并与学生一起究其危害性,以引起学生的重视。
(4)抓化学实验的考核,将实验考核列入化学成绩的考核内容
化学实验的考核一般在期终进行,可采用考核前由教师以各章节的演示实验、分组实验和补充实验为基础编制若干道实验考核参考题,发给学生预习;学生通过预习列出各实验考核参考题中的实验内容、实验目的、实验用品、实验步骤及实验的注意事项等,并作适当的练习。考核时每位学生当场抽签后做实验,学生在完成规定的实验后立即完成实验报告。监考教师根据学生的操作熟练程度、实验的准确性和实验报告的质量作出评定的方法进行。最后以约15%的比例将化学实验考核成绩计入化学总成绩中,这种新颖有趣的实验考核方法可以促使学生平时重视实验的独立完成,能有效地提高学生独立完成化学实验的能力。
由于学生独立完成化学实验能力的提高,受学校的办学指导思想,办学条件,教师的自身素质和学生的智能水平等多种因素的制约,因此,只有从实际出发,因地制宜,因势利导,积极探索,持之以恒,方可取得成效。
化学实验设计能力的培养(一)
培养学生能力是现代教育的主要标志和根本任务。化学将成为未来世纪的中心学科,更应重视对学生能力的培养。而化学是一门实验科学,化学实验是化学教学的主要内容,是化学教师常用的教学手段,也是学生学好化学的有效方法。所以,以化学实验为突破口,探索一条培养学生能力的有效途径是必要的,也是可行的。现行中学教材中的化学实验大多是照方抓药式的验证性实验,启发性、探索性不强。影响了对学生能力培养。有些实验成功率又不高,更抑制了学生学习化学的兴趣和积极性,而实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程,是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有别有天地的实验现象和心理感觉,学生兴趣盎然。同时也会遇到挫折和失败,这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段,这又是我们现代教育中所必须的。安徽省涡阳县第一中学张勇、安徽省涡阳县长营中学冯飞老师介绍了加强实验设计、培养学生能力的做法。
实验设计的目的
实验设计是化学教学的重要内容,是培养学生应用化学知识解决实际问题的基本要求,是培养合格化学工作者和有文化的劳动者的基本要求。发展经济、建设祖国需要各种各样的化学人才。中学化学教育则是一个基础素质教育,要注重培养学生的能力,以适应社会发展的需要。而实验设计则是培养学生能力的一种有效途径,通过实验设计,培养学生的自学能力、动手能力、思维能力、观察能力及发扬实事求是和克服困难的精神。
实验设计的原则和方法
(1)实验设计的基本原则
安全第一,科学操作,现象明显,成功率高,仪器药品易得,实验具有一定的探索性和启发性。
(2)实验设计的基本方法
①主要程序选择实验设计的内容→论证实验设计的可行性→进行实验设计→实验结果讨论。
②具体方法实验设计的对象主要是现行中学化学教材中的演示实验、学生实验和一些安全可行的家庭小实验等。主要内容包括改进实验装置和方法、探索实验的最佳方案、寻找实验仪器和药品的代用品及设计“失败实验”对学生进行安全教育和挫折教育等。主要有以下几种形式:
A教师设计实验。教师设计实验主要设计有关演示实验中要求较高、难度较大、探索性强的实验和一些容易失败的实验,对学生进行安全教育和规范化操作的教育。
例如,我们在进行SO2-3的检验实验时,在待测液中滴加Ba(OH)2试液时,产生了白色沉淀,再加稀硝酸仍有少量沉淀不溶解,得到了与预想不同的实验结果,出现了“意外”事故,学生兴趣来了,课堂上活跃起来了。学生通过积极思考,找出“意外”
原因,有了“意外”的收获,比照方抓药式的实验效果要好,同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。
再如,稀释浓硫酸时顺序不能颠倒,否则将发生危险。老师再三强调,有些学生仍不以为然。
我们设计了如图3所示实验,把水加到浓硫酸中,液体飞溅,纸片变黑,学生对此印象极深,触动很大,学生懂得了化学实验一定要遵守操作规程。