初中化學雖是化學教育的啟蒙教育階段,就其內(nèi)容而言不僅涉及到化學學科體系中的各項基礎知識、基本技能,還延伸到了社會和家庭。隨著新課程改革的深入,化學教學已經(jīng)從過分強調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化,從學生被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化。因此,如何充分利用實驗這一載體,在初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生主體意識、增強科學探究能力、實事求是科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神成為當前化學課程改革的關鍵。我在教學中根據(jù)化學學科特點和學生實際嘗試采用實驗探究教學方法,即根據(jù)所學內(nèi)容在科學知識和社會生活中選擇和確定研究主題,在教學中創(chuàng)設一種探究情境,通過學生自主、獨立發(fā)現(xiàn)問題,實驗、操作、調(diào)查、信息搜集和處理,表達與交流等探索活動,來獲得知識技能、情感態(tài)度,特別是探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展的學習過程。實踐證明,在化學探究性學習中,巧用實驗方法去探究各種情境事件,能有效激活化學的知識儲備,具有明顯的開放性。
一、實驗探究教學的優(yōu)點
所謂實驗探究教學是指學生在教師的引導下,運用已有的知識和技能,充當新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色,通過發(fā)現(xiàn)問題,做出假設,自己設計實驗方案,進行實驗操作驗證假設是否成立,然后進行歸納、總結(jié)規(guī)律的一種教學模式。其基本結(jié)構(gòu)為:問題—假設—設計實驗方案—實驗操作—結(jié)論—應用。它具有下述三大優(yōu)點:
1.有利于培養(yǎng)學生的學習興趣
孔子曰“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”。在初中化學教學中實施實驗探究教學是培養(yǎng)學生學習化學興趣的有效途徑。因為實驗本身就能引發(fā)學生濃厚的認知興趣和強烈的求知欲望。實驗興趣是認知興趣中重要的一種。只有當學生通過親自探究實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和規(guī)律時所形成的興趣才具有一定的穩(wěn)定性和持久性。實踐證明,實驗探究教學既可促使學生形成對化學學習的持久興趣,同時又可激發(fā)學生的求知欲。探究《二氧化碳的性質(zhì)》的一節(jié)課中,我根據(jù)教學重點設計實驗,提出富有啟發(fā)式的問題,引導學生積極思維。將課堂搬到實驗室,把演示實驗與學生分組實驗有機結(jié)合起來。
2.有利于突出學生的主體作用
傳統(tǒng)初中化學教學實驗多為驗證式實驗,先由教師演示實驗,然后學生觀察現(xiàn)象,并歸納物質(zhì)的性質(zhì),這樣學生只是被動,消極的知識接受者,沒有積極思維和創(chuàng)新,也沒有探索的目標和方向。而實驗探究教學則是在足夠的時間和空間范圍內(nèi),由學生在教師的引導下,查找資料,設計實驗方案并進行實驗操作,對實驗的事實加以分析并做出結(jié)論。在這樣的學習氛圍中,學生就能真正感受到自己是學習的主人,是課堂教學活動的主體,由此激發(fā)其主動參與的熱情,變“要我學”為“我要學”。在《質(zhì)量守恒定律》一課的教學中,教師普遍采用演示實驗驗證法,而我采用實驗探究教學法來處理。上課前教師首先準備好所需實驗儀器,由學生自己設計實驗方案,探究化學反應前后各物質(zhì)質(zhì)量總和的關系,然后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。這樣充分調(diào)動學生學習的積極式和主動式,充分發(fā)揮學生的主體作用。
3.有利于充分挖掘?qū)W生的潛力,培養(yǎng)其創(chuàng)新能力
傳統(tǒng)教學模式往往是教師牽著學生鼻子走,致使學生一味死記硬背而無暇顧及“創(chuàng)新思維!倍鴮W生的創(chuàng)新思維是建立在對知識深入理解的基礎上的!拔衣犃耍浟;我看了,記住了;我做了,理解了”這句話充分說明學生的親身體驗體驗對于理解知識的重要作用。實驗探究教學就能給學生營造主動探求知識的寬松環(huán)境,讓他們在成功的設計和實驗操作的愉快情緒下,潛力得到充分發(fā)揮,思維更加活躍。在對未知領域的探索過程中,通過自己的實驗操作和驗證,積極的去思考,去探索。從中就會迸發(fā)出更多的智慧和靈感。有利于學生創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)。例如:鑒別H2SO4和NaOH時,就可讓學生設計多種方案,然后進行實驗檢驗。學生們居然找到十多種方法,即(1)石蕊 (2)酚酞 (3)Na2CO3溶液 (4)BaCl2溶液 (5)CuSO4溶液 (6)FeCl3溶液(8)Zn (9)PH試紙 (10)CuO(11)Cu(OH)2等等。可見,學生們蘊藏著巨大的智力潛能,需要教師引領學生去挖掘
二、實驗探究教學的策略
“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征。初中化學課程中的化學實驗,雖然絕大多數(shù)是對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性能及其變化規(guī)律的再認識,但從本質(zhì)上看:這一過程,它一方面可以直觀、生動、形象地產(chǎn)生化學問題,能對學生在科學探究中提出的猜想或假設進行驗證;另一方面學生通過實驗研究,能掌握化學基礎知識和基本技能,初步學會化學研究的實驗方法,培養(yǎng)自主探究能力。
1.策略一 增強實驗趣味性
“興趣是最好的老師”,實驗的趣味性是提高學生探究精神的良好途徑。如在學習酸和堿的化學性質(zhì)之前,我先表演一小魔術:在黑板上掛一張“空”的白紙,當依次向紙上噴灑無色溶液A(水)B(氫氧化鈉溶液)后,一朵嬌艷的紅色玫瑰赫然出現(xiàn)。在學生的驚嘆聲中,我又繼續(xù)噴灑無色溶液C(稀鹽酸),“玫瑰不見了,不見了,太神奇了”。在整個魔術觀察過程中,學生的感觀受到刺激,探究的興趣被激起,這樣將發(fā)現(xiàn)權(quán)交給學生,使學生思維在邊實驗邊討論的氛圍中得到培養(yǎng)和提高。或者改變組織形式,我提出問題,學生自行設計,自我去探索,動手動腦。選用日常生活、環(huán)境、能源、生產(chǎn)中實際問題,家庭小實驗來探求、解決自身緊密聯(lián)系的問題。如:怎樣簡單快速除去室內(nèi)異味?麥收季節(jié)如何防止自燃現(xiàn)象的發(fā)生?如何防止家庭金屬制品生銹?等等;實驗用品盡量來源于生活:如用雞蛋殼代替石灰石,干電池鋅皮代替鋅粒,吸管代替導管,玻璃杯代替集氣瓶、燒杯等。在破除封建迷信,破譯魔術現(xiàn)象過程中,將學習與生活緊密結(jié)合,使學生感到化學無處不在,科學的神奇,拓寬學生思路,讓學生在生活中探索化學,在化學中研究生活。
2.策略二 提高實驗可視性
在化學實驗中,要啟迪學生的思維,其首要前提要求學生能清晰地觀察到正確的實驗現(xiàn)象,并對此產(chǎn)生濃厚的興趣,展開積極的思考。提高實驗的可視性,讓學生對實驗過程及現(xiàn)象獲得清晰的印象。
CO2氣體與NaOH溶液雖反應但無明顯現(xiàn)象。如何使實驗現(xiàn)象更明顯呢?學生經(jīng)過討論提出以下猜想:
(1)利用指示劑變色呈現(xiàn)現(xiàn)象
(2)利用反應前后,密閉容器中CO2氣體量改變,引起氣壓變化呈現(xiàn)現(xiàn)象。
猜想是否可行呢?學生利用已有知識,查閱相關資料得知:NaOH為堿,其溶液顯堿性;Na2CO3為鹽類物質(zhì),其溶液也顯堿性。從而否定猜想(1)
討論后,設計出以下實驗方案
經(jīng)過分組實驗,方案一實驗現(xiàn)象:試管內(nèi)液面上升;
方案二實驗現(xiàn)象:氣球脹大
方案三實驗現(xiàn)象:紅墨水向右移動
方案四實驗現(xiàn)象:燒杯中水倒吸入燒瓶形成噴泉,且變成紅色
由以上現(xiàn)象確定猜想(2)可行。
反思實驗探究過程,有同學提出質(zhì)疑:以上現(xiàn)象是否因為CO2氣體溶于水而產(chǎn)生?
經(jīng)過討論,同學一致認為應在每一實驗方案中增加CO2與水反應的對比實驗裝置,從而使實驗探究方案更嚴密。
從以上實驗探究結(jié)果,同學們將此探究方案類推至SO2與NaOH溶液、KOH溶液等反應。
有些實驗可將部分實驗的器材的外觀加以改變,使其符合學生的審美觀,如將鐵片、鎂帶、銅片剪成元素符號形狀放入培養(yǎng)皿中與酸反應,通過投影儀將其放大更能激發(fā)學生的探究精神。讓學生會感知,會觀察,會表達。
3.策略三 強化實驗的參與性
讓學生參與實驗之中,自主設計實驗方案,并加以實施,觀察實驗現(xiàn)象,探討實驗原理,來提高學生學習的主動性,以求更好的激發(fā)學生的探究精神。另外拓寬實驗的時間,將實驗下行到課外。在學習酸的化學性質(zhì)時,學生提出猜想:廚房里的食醋也是酸的,它是否也能象稀鹽酸、稀硫酸那樣與活潑金屬、金屬氧化物、部分鹽(尤其是碳酸鹽)等物質(zhì)發(fā)生反應?針對這一猜想,我布置學生利用家里的食醋及相關生活日用品,如:細鐵絲、帶銹鐵釘、干電池的鋅皮、大理石塊、食鹽、堿面、雞蛋皮等進行實驗,驗證自己的猜想。經(jīng)過實驗學生總結(jié)出食醋的化學性質(zhì)與稀鹽酸、稀硫酸相似。同時還積累了生活經(jīng)驗──利用食醋可以除去水垢。讓學生深刻體會化學與生活之間的密切聯(lián)系。
在教學中我將部分安全性高的演示實驗盡量讓學生來完成。充分利用校內(nèi)資源,開放實驗室,建立化學實驗探究學習小組,開發(fā)課程資源,讓學生根據(jù)自己的想法去做實驗。
4.策略四 探索實驗最優(yōu)化
教材中有些實驗操作方法在學生實際操作中仍存在這樣那樣的問題。我經(jīng)常鼓勵學生:實驗方法需要創(chuàng)新而且可以創(chuàng)新,對其不足之處加以改進。這樣既能促進學生對化學知識的理解和掌握,提高實驗設計能力,又能培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。
在探究MnO2對H2O2溶液的催化作用時,學生將MnO2加入到5%的H2O2溶液中,觀察到有氣泡生成。再將帶火星的木條伸入試管中,木條卻未復燃。反復幾次,結(jié)果相同。學生在分析過程中發(fā)現(xiàn):帶火星的木條從試管中取出后,前端變濕了。原來是H2O2溶液產(chǎn)生的O2中混有水蒸氣造成的。則如何除去水蒸氣使O2干燥成為首要解決的問題。學生經(jīng)討論后設計出以下方案(1)在試管口處加一帶導管的單孔橡皮塞,與干燥管相連。(2)在試管口處加一帶導管的單孔橡皮塞,與一根較長玻璃管相連,玻璃管外壁用冷毛巾包裹,使水蒸氣充分冷卻。經(jīng)過實驗,方案一效果明顯,且操作簡單易行,設計較理想:方案二效果較好,但玻璃管要足夠長,且要更換冷毛巾,操作較繁瑣。
學生在觀察實驗現(xiàn)象—提出猜想—設計實驗方案—進行實驗操作—得出實驗結(jié)論的學習過程中,敢于提出質(zhì)疑,其中評價方案優(yōu)劣等環(huán)節(jié)能夠很好體現(xiàn)學習的深度,發(fā)展探究能力。通過多次探究,讓師生有了共同學習的平臺,更加激勵學生的探究精神,培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。
三、實驗探究教學的效果
在教學中實施“實驗探究教學”,可以充分發(fā)揮學生的主體作用,培養(yǎng)獨立思考能力和創(chuàng)造思維能力,促進學生智力與非智力因素的同步發(fā)展。我曾經(jīng)對實施這一教學方法的三個實驗班的135名學生進行了調(diào)查。結(jié)果顯示:學習興趣方面,學生都喜歡上“實驗探究”化學課。知識和技能掌握方面,絕大部分的學生認為,通過“實驗探究教學”的學習,有助于對物質(zhì)性質(zhì)及其相互關系的理解,且在學習過程中,由自己或師生交替操作實驗,更有利于掌握實驗技能,F(xiàn)已有一半以上的學生能夠熟練地獨立地進行實驗操作。培養(yǎng)能力方面,大部分學生認為,通過參與“實驗探究教學”的鍛煉,實驗操作能力有了顯著的提高,且能夠帶著問題,積極開動腦筋,設計出多種實驗方案,目的明確地去做實驗。更有部分學生關注生活中的化學問題,曾主動做過這類化學實驗。 隨著新課改的不斷深入,教師們都在探求新的教學方法,尤其對“實驗探究教學”更是下足了功夫。我認為,“實驗探究教學”關鍵是教師要改變教學觀念,以新的視角開展實驗教學,要適當?shù)刈凃炞C性實驗為探究性實驗、設計性實驗,要挖掘?qū)嶒灥奶骄抗δ,?yōu)化實驗教學,不僅可以激勵學生產(chǎn)生強烈的求知欲望,主動地去獲取知識、而且可充分發(fā)揮學生的智力潛能和非智力因素的作用。實驗探究教學給學生創(chuàng)造了一個良好的學習氛圍和最佳的學習心境,大大提高了課堂效率和學生學習效率,尤其是設計探究性實驗,使學生受到科學研究方法的訓練,從而達到既訓練科學思維方法,又培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力之目的。通過實驗探究教學充分體現(xiàn)學生的主體位置,把強烈的創(chuàng)新意識、科學思維和動手能力滲透給學生,激發(fā)學生探究精神,讓他們在創(chuàng)新中成長。這是新課改的需要,也是培養(yǎng)未來人才的需要,讓我們攜起手來,共同為“實驗探究教學”打開一扇窗。
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