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中学化学实验教学有效性策略研究

 

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摘    要: 化学是以实验为基础的自然科学,化学上的许多重大发现和研究成果都是通过实验得到的。实验教学在化学教学中占有很大的比例和十分重要的地位。实验是学习化学的一条重要途径。通过实验以及对实验现象的观察、记录和分析,可以发现和验证化学的原理,学习科学探究的方法并获得新的化学知识。然而,在教学实践中,以讲实验、背实验代替做实验的现象时有发生,实验教学效率低下,学生实验活动大打折扣。如何提高化学实验教学效果,是一个需要持续研究的课题

中学化学实验教学有效性策略研究

  关键词 :     演示实验;分组实验,合作学习;化学学科核心素养;

  化学是以实验为基础的自然科学,其理论形成与论证主要来源于实验。随着新课改的不断深入,学校化学实验设备、软件设施不断加强和完善,实验开出率达到100%。化学实验教学在化学教学中占有很大的比例和十分重要的地位,对培养学生实践操作能力、分析问题和解决问题的能力,培养实事求是、严谨治学的态度,具有不可替代的作用。下面笔者结合教学实践,谈谈自己的体会。

  一、练好化学实验操作基本功

  实验室是学生进行科学探究的重要场所。当教师带领学生走进实验室时,要做好充分的准备工作。《义务教育化学课程标准(2011年版)》明确指出,应编制学生实验活动指南,制定实验室规则、实验操作要求、实验安全注意事项和常见事故的处理方法,牢固树立实验安全意识;按要求配备专职实验员,做到每个学生都能动手做实验;让学生熟悉常见仪器、试剂、装置和防护用具的性能、操作与使用要求。[1]笔者在教学中,对化学药品的取用、物质的加热、连接仪器装置等基本实验操作方面,下了很大功夫。先确定项目,再逐项逐人进行实验操作考查,然后及时分等级评价,所带实验班的成绩明显高于其他班。

  二、有效开展分组实验活动

  小组合作学习是一种行之有效的课堂学习方式。在充分了解学生情况的前提下,根据学生情感态度、性格差异、学习基础,进行合理搭配分组,实现各小组成员在合作过程中的优势互补,且能人人参与。[2]实践表明,学生喜欢4人一小组进行实验活动,这样易于做到人人参与,便于观察,减少干扰,提高实验效率。在组内对每个组员进行合理的分工,除操作员、记录员、发言人外,组长要在完成好自己任务的前提下,负责指正其他成员存在的问题。  笔者在上初中化学实验活动课“氧气的实验室制取与性质”时,九年级某班进入实验室后,随意坐在一起,每5个人一个小组。笔者发现,其中一个组特质差异不大,但由于分工不明确,迟迟没人敢动手开始实验。在教师的催促下,学生开始做实验。一位学生将高锰酸钾装入试管后,在铁架台上固定时,由于铁夹拧得太紧,夹破了试管,高锰酸钾洒落在实验台上;另一位学生见状连忙拿起湿抹布就擦,紫红色的水浸染了桌面,学生手上也沾了许多;其他同学不知所措,场面一团糟。此时,我让他们先镇静下来,妥善收拾“残局”后,从另一组派出一位操作熟练的学生,重新做起,实验得以顺利完成。由此可见小组人员合理分工的重要性。

  小组合作学习是课堂教学的一种重要方式,但不是唯一的方式。在课堂教学中,教师要根据教学内容、学生实际情况、教学环境条件等,选择有价值的内容、有利的时机让学生合作学习。在初中化学中,共有8个学生实验活动,在实验之前,教师应指导学生撰写实验报告和科学探究报告,使学生胸有成竹,以便顺利完成实验任务。

  实验活动中,学生的合作讨论有时会偏离方向,抓不住重点。这时教师要充分发挥引导作用,尊重个体,保护学生的参与热情,同时采用多种形式鼓励学生积极参与活动。教师要做“引路人”,既要关注局部,又要顾及全班;既要把握每组实验的进展,又要指导现象观察的顺序和重点。[3]对各组学生观察到的现象、得出的结论,教师要及时进行适当有效的引导,最终形成共识。当然,对实验中出现的异常现象,教师也应立即捕捉,实事求是地解释这些生成性的、不可预期的实验结果。例如,一个小组在做“氧气的性质”实验时,铁丝在氧气中燃烧后,集气瓶的瓶底没有炸裂,反而瓶壁炸裂了。笔者仔细一看,原来是一位同学把铁丝燃着的一端碰到瓶壁上了。这位同学面对这个“失败”的实验不知所措。笔者因势利导,解释这一现象出现的原因后,进一步说明了集气瓶中预留少量水的必要性。

  三、教师要设计、做好演示实验

  化学演示实验是教师的示范性实验,是在操作的同时引导学生对实验现象进行观察、记录、思考和分析的一种教学方式。演示实验对学生起到言传身教、潜移默化的作用,规范的演示实验能吸引学生的注意力,激发学生的学习热情,激活学生思维,激励学生进步,提高课堂效率。

  (一)教师要有过硬的实验技能,确保演示实验成功

  打铁还需自身硬。演示实验有很强的示范作用,学生会以期待的眼神注视教师完成实验,教师的一举一动都会给学生留下很深的印象,并且学生会模仿教师的操作。因此教师一定要提高自身的实验操作技能,在课前对演示实验进行演练,便于提早发现问题,找出原因,及时改进,切实掌握好演示实验成败的关键,做到万无一失。例如,我们化学备课组就第七单元“燃烧和灭火”这一内容进行了“同课异构”活动。备课时,4位老师分别就“燃烧条件的探究”演示实验进行了预演,结果出现了不同的情况:有的由于热水的温度不够高,铜片上的白磷燃烧不顺利;有的由于没有挤干白磷上的冷水,实验失败;有的虽然白磷很快燃烧,但由于用量太多,使旁边的红磷也燃烧起来,造成浓烟滚滚,污染了环境;最后一种情况是,由于贮存氧气的瓶盖没拧紧而造成氧气散失,热水中的白磷燃烧产生火光现象未能出现。教学活动具无限丰富性和多种选择性。[3]针对以上实验发生的意外,大家都进行了深刻的反思,在有效观课的基础上,进行平等交流议课,及时总结实验成败关键,切实掌握要领,哪怕一个细枝末节,都要当作大事处理。第二天,在课堂教学中,每一位老师都成功地完成了演示实验,按时完成了教学任务。

  可见,教师课前对演示实验进行操作练习的同时,不断提高自身实验技能,以规范的操作示教,才能加强学生规范实验技能的意识,促进学生化学实验操作能力的提高。否则,学生会失望,甚至对老师的信任大打折扣。教师在演示实验的同时,还要帮助学生掌握科学观察、分析和研究问题的方法。

  (二)精心设计演示实验,引导学生尊重实验事实,形成严谨的科学态度

  在实验过程中,教师应重视对各种现象的观察与分析,引导学生既要抓住观察的重点,又要全面观察,更要实事求是。在实验过程中要真实记录实验现象及数据,认真分析观察到的现象及原理,严谨地填写实验报告。当实验出现异常现象时,要实事求是,查找原因,重做实验,或许会有新的发现。

  例如,在教第五单元“质量守恒定律”一课时,首先教师可以先把稀盐酸与碳酸钠置于敞口烧杯中进行反应,并称量反应前后的质量,发现反应后物质的总质量减少。然后引导学生得出结论:在敞口容器中,生成的二氧化碳气体散逸到空气中去了,导致称量的反应后物质的总质量减少。其次,教师把烧杯换成锥形瓶,且在瓶口套上一个气球(确保装置不漏气),重复上述实验过程。当参与反应的物质用量较多时,气球被气体充得鼓鼓的,但在称量时,发现反应后天平指针还是偏右。学生确认这一异常现象后,教师应立即设问:这次实验装置已经改成密闭容器,为什么反应后物质的总质量还是偏少呢?通过启发引导,学生终于想明白了一个关键细节:由于气球被吹得很胀,所以,空气对它产生了不可忽略的浮力,导致了这种异常现象。其实物质的总质量在化学反应前后依然守恒。通过这个实验设计,首先要让学生学会尊重事实,形成科学严谨的探究态度;其次在引导学生解释实验现象的过程中,培养学生的发散性思维,注重利用多学科知识来解释实验现象。

  (三)注重课堂交流互动,凸显学生主体地位

  课堂上大部分时间是学生齐声回答机会多,个人发言机会少,容易出现课堂气氛似乎很活跃,实际上部分接受能力强的同学的声音掩盖了其他同学的“无语”状态。因此,教师在课堂上应该多关注个体差异,照顾那些“大树下的小草”。教师应设置有梯度的问题,让不同层次的学生都有所收获,不要急于求成,要静待花开——学生回答问题时,要沉得住气,不要急着让学生快速回答。同时,教师要善于捕捉课堂上的有效信息。比如在化学实验课上,如果出现酒精灯点不着的情况,就需要教师善于把握时机,在“燃烧的条件”学完后,引导学生分析:酒精灯点不着,肯定是不具备燃烧的条件,那么到底缺哪个条件呢?如何解决?这样课堂就有了生成,有了生成,才会有亮点。在对“人吸入的空气和呼出的气体有什么不同”的探究课上,当学生看到教师呼出的气体将澄清的石灰水变混浊后,心情异常激动,其中有一位学生声音特别响亮地喊:“沉淀物越吹越多!”教师反问道:“沉淀物真是越吹越多吗?”学生异口同声地喊“是!”教师因势利导,让一位平时不爱发言的同学继续吹入气体,结果混浊的石灰水又逐渐变清了。学生在感到惊讶的同时,产生了想了解更多化学知识的欲望。这种师生思维的碰撞,极易擦出创新的火花,但需要教师敏锐地捕捉信息,并将其灵活地转化为教学资源。

  (四)尽量增大演示实验现象的“可见度”

  由于受时间、空间的影响,有些实验现象稍纵即逝,因此要提醒学生观察实验现象的时机和视野范围。有时需要“物静人移”,也就是如果实验装置复杂,不宜挪动,就让远处的同学走到跟前观察;如果装置简易,可以“人静物移”。总之,要让所有同学都能看到关键现象并引发思考,演示实验才会有效果。

  四、重视丰富多样的实验创新活动

  随着中考制度的改革和命题方向的变化,创新实验成为考查学生核心素养的重要题型。创新实验往往为优化实验,在实验内容、实验方案、实验装置和考查形式上求“新”,但在实验原理上仍是“旧”的。这就要求教师充分利用和整合教材资源,紧抓教材中演示实验、实验活动等素材进行实验方案设计、实验改进等变式拓展,培养学生在不同实验情境中应用信息和原理解决实际问题的能力。[5]教学中,我通过“铁树开花”“烧不坏的手帕”“魔棒点灯”等趣味实验,激发学生的学习兴趣,再通过布置家庭小实验,增加学生的动手机会,培养他们的实践能力。

  总之,要提高化学实验教学的有效性,从教师层面讲,应该加强化学实验师资力量,提高实验管理人员的服务意识和创新意识,设置实验安全应急预案。教师要提升自己的实验操作技能,扎实准备,提前演示,把握成败关键,做到成竹在胸,充分发挥教师演示实验的引领示范作用。同时印发实验报告单,加大传统实验手段与现代新媒体技术的融合,将虚拟实验与实体实验相结合,在预习阶段引入微课,使学生了解实验的基本原理和实验步骤,避免无序实验中的手忙脚乱。从学生方面讲,要落实课前预习、课内合作探究、课后撰写实验报告等环节,加强实验安全教育,养成良好的实验习惯,练好实验基本功。

  同时,要加强化学实验室的建设与管理,充分发挥实验室功能,积极开展、改进、创新演示实验和学生实验的活动,及时总结经验,交流分享学习成果,促进全体学生共同提高学习水平和化学学科素养。

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  参考文献

  [1]义务教育化学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2012.

  [2]王开平.透析小组合作学习模式中的“惰性问题及其对策[J]好家长,2017(11):21.

  [3][4]陈大伟.有效教学的理念与实践[M].天津天津教育出版社,2010.

  [5]才加以实验为基础的初中化学教学设计研究[A]北京中教智创信息技术研究院第十届中国智慧工程研究会基础教育" +三五规划课题会议论文集(议题四新方向新思路)[C]北京中教智创信息技术研究院:北京中教智创信息技术研究院,2017:9.

 

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