摘要:新课程标准明确指出,“突出化学学科特征,更好地发挥实验的教育功能”,本文针对目前高中实验教学过程中的存在问题,实施了基于能力本位的实验教学设计的探索和实践,旨在使实验教学迸发活力,发挥其所肩负教育功能,全面落实新课程的三维目标。
关键词: 新课程标准, 高中化学,实验教学,能力本位
化学是一门以实验为基础的学科,纵观化学发展史和化学教育发展史,实验无论在化学学科形成和发展过程中,还是在提高学生科学素养方面都有着不可替代的作用。因为化学实验过程蕴涵了丰富的科学思想和方法,既包括了操作技能技巧的培养,又包括思辨性的猜想和假设、逻辑性的分析和论证、准确性的测量和记录、严密性的推理和清晰的表述,所以,实验教学,不仅可以培养学生严谨细致的科学作风、实事求是的科学态度,而且能够培养学生敢于探究、勇于创新的科学精神,且这种科学的品质和能力,可以迁移到学习、工作以及社会生活的各个领域,对学生的可持续发展有着重要的意义。[1]著名的无机化学家、化学教育家、中科院院士戴安邦教授曾指出,“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技能,又训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力因素皆得到发展,故化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式”。同时,高中化学新课标明确提出“化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用”,提倡教师“在各个模块的教学中,都应结合模块的特点强化化学实验”、“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观”。为此,化学新课标教材在化学实验的数量、化学实验内容的选择、栏目的设置、实验的呈现方式等方面做了较大的调整,这些变化无不体现了化学新课程实验教学理念的变化。然而,在实际教学过程中,由于教师教学理念的偏差、本身科学素质的欠缺以及教学条件不足等原因,导致新课程实施过程中实验教学并没有发挥其应有的教学效果。如在化学实验教学中强调的是知识与技能,重视实验的验证、基本操作,而忽略了过程与方法的探究和训练,忽略了情感态度与价值观的培养,忽视了实验的教育功能。
要摆脱目前窘境和全面贯彻新课改理念,必须注重从学生的角度出发,体现 “以学生为本”的课改理念,树立绿色化学与可持续发展的观念,精选和设计实验教学内容。具体来说,做好如下几个转变,即从以学科为本、以实验为本向以学生的发展为本转变,使实验从作为知识灌输的基础转变为促进学生发展的重要基础之一;从为“教”设计实验向为“学”设计实验转变,使实验更好地配合学生的主动学习;从为学生课内学习而设计实验向兼顾学生的课内学习和课外学习而设计实验转变,适应开放式学习的需要;从只注重培养实验操作能力向培养实验思维能力和培养实验操作能力并重的方向转变;从教师垄断实验选题和方案设计向教师吸引、指导、帮助学生参与与实验选题和方案设计转变;从只注意“修修补补”性实验研究向重视开发性研究和创新设计、开发与完善相结合转变;从只重视理论到理论与实际相结合转变,重视化学实验与生活、技术的联系,注意用实验探究的方法解决实际问题。[2]在实际教学过程中,所采取部分措施如下:
一 精心“包装”演示实验,确立学生主体地位,变“要我学”为“我要学”
教材中有丰富的演示实验素材,在教学中,教师可以进行创造性地处理和运用,变验证为探究,从而升华实验的价值。[3]其设计理念如图1所示[2],
如介绍二氧化硫的还原性时,实验设计如下:
教师活动:演示二氧化硫通入溴水的实验
学生活动:观察现象,判断溶液中发生了氧化还原反应,推测可能反应。
教师引导:如何验证产物?
学生探究:讨论分析,推测溶液中可能有SO42-和Br-。设计实验方案,分组实验验证:分取两份反应后溶液,向其中一份滴加BaCl2溶液和稀HNO3,向另一份滴加AgNO3溶液和稀HNO3
师生交流:溶液中存在SO42-和Br-,证明SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr,SO2表现出较强的还原性。
教师引导:SO2可否与其它氧化剂反应?设计实验证明发生的反应。
学生探究:自选试剂,讨论方案,分组实验。
师生交流:SO2可与氯水、碘水、高锰酸钾溶液等反应,体现较强的还原性。
教学中,学生经历了观察现象、提出假设、拟订方案、实验验证、理论分析,再实验验证、归纳结论的过程,自主获得了SO2具有还原性的结论。这样处理,避免了生硬地出示结论和学生机械地接受结论,突出教师主导下的学生主体探究,使学生在积极的情感体验中获得知识和科学方法,并形成严谨的科学态度。
二 善于利用思维惯性“陷阱”,树立理论联系实际理念
教学中,师生对某一个问题会从不同的角度进行理解,产生不同认识。师生思维的碰撞极容易擦出创新的火花,但需要教师敏锐地捕捉,灵活地转化为教学资源。
如在讲授水解平衡知识时,我以硫酸铜水解为例,引导学生分析外界条件对水解平衡的影响。在分析金属铝片加入到硫酸铜溶液的现象时,有学生提出,铝与铜离子发生置换反应,促使水解平衡左移,溶液蓝色变浅;有学生则认为硫酸铜水解生成了硫酸,铝与硫酸反应生成气体,且水解平衡右移,有蓝色沉淀产生。对于两方争论我没有给出结论,只是在肯定他们的质疑精神的同时告诉他们,实验是最公正的裁判。在课外活动时间,两方观念的持有者和伙伴一起进入实验室实验、观察。他们惊奇地发现:将除去氧化膜的铝片投入硫酸铜溶液中,铝片表面立即产生大量气泡,铝片被托起悬浮在溶液中。不久,铝片表面渐附上红色的固体,有些红色固体散落到溶液中,同时,溶液中出现蓝色悬浮物。一段时间后,附有红色物质的铝片下沉,产生气泡变慢,表面上出现蓝色析出物……经过分析,学生认识到,自己原来的观念具有一定的片面性,理论和实践结合才一是获取真理的最佳途径。
教学中,教师要善于捕捉学生提出的问题闪光点,选择性地引导学生应用已有知识进行实验探索,其产生的教学效果远远优于教师苦心的讲授和解释。
三 巧妙利用丰富的实验习题资源,变“纸上谈兵”为“实战演练”
实验习题具有考查和评价作用,随着课改的深入推进,化学实验习题中“探究性”综合实验题日益增多且逐渐成为一种趋势,对于学生的综合实验能力提出了较高要求。很多高考实验题虽取材于教材,但是已深深地融入了探究性特质。充分拓展这些实验习题的功能,组织学生进行有理有序的探究,会让学生体验学习的乐趣,感受学习的奥妙。例如,
该题是基于探究氯水的成分的考题,其精华在于引发学生探究纵水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中,红色褪去,是中和反应引起的,还是HClO漂白引起的。教学中,此题第(3)问可设计成探究性主题,引导学生进行假设、设计方案,并进行实验验证。根据中和反应的实质,学生讨论得出,如果是氯水中的酸与NaOH溶液发生了中和反应使得NaOH减少而导致酚酞不变红的话,那么继续加NaOH溶液,溶液就又可以出现红色。经过实验验证后,学生得出答案:向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至碱性,溶液不再显红色。如此说明红色的消失不是由于中和反应引起的,而是由于HClO的漂白作用引起的。
许多实验习题是经过了编者精心设计的,凝聚了编者的智慧。教师在教学中如果多一份资源意识,就可以发现很多探究的实验素材,丰富实验教学内容。
四 注重化学实验与社会、生活、环境等的关联,变感性了解为理性探源
化学与社会、化学与生活联系紧密,教师可以开发适合于学生研究性学习的的化学实验,引导学生从生产和生活实际中挖掘素材,设计实验方案,进行以探究性实验为主体的研究性学习。教学中,我们结合教学内容,引导学生关注社会、生活中的相关事实,提出问题,筛选并确定研究课题,然后组织学生收集资料、研究实验方案、组织实验研究。如在《金属的腐蚀及防护》教学后,我发动学生从身边的铁制用品入手探讨铁生锈的条件及防护措施。学生分成几个实验组,有的带来了生活中常见的各种铁件分析锈蚀情况,有的设计不同的条件开展锈蚀实验,有的到工厂、废旧品收购站等开展实地调查……学生将实验探究与调查研究相结合,对铁生锈的原因、造成的危害及预防生锈的措施有了全面深刻的认识。
高中化学新课程提倡和鼓励学生通过化学实验进行科学探究,体验科学研究过程,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养创新精神和实践能力。做好新课标所倡导的几个转变,精心设计实验教学内容,全面发挥化学实验所肩负的教育功能[4]。
参考文献
1. 林水啸, 中学化学教学中贯彻可持续发展战略思索的探索与实践[D]. 福州师范大学, 2001.
2. 林晓明, 高中化学新课程实验教学的认识和实践[D]. 福州师范大学, 2008.
3. 娄青燕, 高中化学实验的有效教学策略研究[D]. 华中师范大学, 2008.
4. 黄波, 新课标下高中化学实验探究教学的研究[D]. 华中师范大学, 2007.
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