时间:2022-12-20 06:51:50
引言:寻求写作上的突破?我们特意为您精选了12篇化学实验教学论文范文,希望这些范文能够成为您写作时的参考,帮助您的文章更加丰富和深入。
二、化学实验教学中的方法改进
化学科学的每一项成就都离不开实验。化学实验教学可以帮助学生学习元素化合物知识,形成化学概念,获得理论的感性认识,并通过抽象思维形成理性认识,而通过实验又可以验证和巩固概念、理论,使之发展和深化。化学实验是培养学生自学能力的重要手段,为培养学生实事求是、严谨认真的科学态度和科学方法提供了极好的机会,对促进学生非智力因素的发展、辩证唯物主义世界观的形成、陶冶思想情操都具有非常重要的作用。因此笔者认为在中学化学实验教学中应当注重以下几点。
1.培养学生的观察能力
学生的观察能力不是自发进行的,要靠教师引导、启迪,逐渐培养而成。首先在教学中要让学生明确观察在化学实验中的作用及提高观察能力的意义,要经常要求学生预先做好观察的准备,提出明确的观察任务,制定进行观察的计划,掌握所必须的具体方法。这样有助于启发学生有目的、有计划的观察,提高了观察的效率,使学生的智力技能在良好的非智力品质的配合下迅速提高;其次是教师要根据观察对象的特征,有意识的训练学生协调运用多种感官进行观察,从而提高观察质量;再有就是指导学生学会既全面、又分清主次的观察。既全面又分清主次地进行观察,就是要求既要重点观察主要现象,又不遗漏观察次要现象;既要观察到明显的现象,又要迅速地发现不易发现或容易消失的现象,经常这样要求学生,可以培养出学生敏锐的观察能力;再还有就是指导学生将观察和思维结合,提高分析和解决问题的能力。观察的目的是探索和发现问题,达到对事物及其变化规律的认识。观察能力能引起思维能力的发展。观察越丰富、越准确,认识就越深刻,思维也就愈加活跃、广阔。观察力同时也能提高学生的判断能力。敏锐的观察力有助于对复杂的材料进行对比、分析,提高自己判断是非、区分本质和非本质的能力。教师应有意识的设计一些课题或者针对一些实验的异常现象,引导学生将观察和思维紧密结合,从而提高学生分析和解决问题的能力。总之,良好的观察能力是在实践中经过一定的训练而形成的。实验教学为培养和发展学生的观察能力提供了良好的途径,教师必须在教学中有意识的培养和发展学生的观察能力。
2.培养和发展学生的创新能力
培养和发展学生的创新能力,最重要的是要通过实验,让学生独立思考、大胆操作,在亲自实践的活动中培养和发展自己的创新精神。但是,通过教育实习和见习的亲身体会,以及一些走上讲台的化学教师的介绍,目前中学的学生实验课中,一般做法是将实验目的、内容预先按实验报告顺序列于黑板上。这严重影响了学生思维的发挥,不利于学生创新能力的发展。如果改为根据实验特点提出课题要求,引导学生运用所学知识,根据实验目的及内容,选择仪器药品,设计实验方案,然后进行实验操作。这种教学方式有助于发展学生思维的创造性,又能获得良好的实验教学效果。
3.培养学生的辩证唯物主义观
马克思说:“化学可以称为研究物体由于量的构成的变化而发生的质变的科学。”可见,化学与辩证唯物主义有着密切的联系。但是在中学化学实验教学中对学生进行辩证唯物主义教育经常被忽视了。在中学化学实验教学中,不管是教师的教还是学生的学都会受到一定的世界观和方法论的影响,特别是辩证唯物主义物质观、对立统一规律和量变与质变规律。对学生进行辩证唯物主义观点教育,就是要使学生把辩证唯物主义当作科学的世界观和方法论来理解,并用来指导当前的学习,以帮助他们找到解决问题的途径,指引他们沿着正确的方向前进。化学实验教学中对学生进行辩证唯物主义基本观点教育,有助于提高学生对实验的兴趣,提高实验效果,培养和发展学生的能力。
参考文献:
[1]纪图雅.中等职业学校化学实验教学中学生思维训练研究[D].内蒙古师范大学,2005.
[2]余跃平.试论初中学生化学思维能力培养[J].成都教育学院学报,2006.
2优化生物化学实验教学内容的策略
2.1定性与定量实验相结合
作为一门实验性学科,生物化学应该包含定性与定量实验才是完整的研究方法。定性分析就是运用物理、化学的手段,对生物活性分子进行“质”的分析,再通过归纳和演绎、抽象与概括、分析与综合等方法,对获得的各种信息进行思维加工,由表及里、去伪存真,以了解生物大分子的存在形式。定量实验是以定性实验为基础的研究活动,研究生物大分子的性质、组成和影响因素之间的数量关系,收集精确的数据,然后进行统计分析。定性和定量结合研究有助于学生对生物大分子赋予意义的基础上产生正确的认知和准确的定位,认识生物分子运行、变化的本质规律,揭示其结构与功能的内在联系。生物化学实验内容包括对糖、脂质、氨基酸、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素等生命分子的研究,还包括物质代谢与生物氧化实验,实验方法涵盖滴定、蒸馏、离心、分光光度比色、各种层析技术(薄层、凝胶、离子交换、亲和层析)、色谱技术(气相、高效液相色谱)、电泳、荧光、旋光法等。显然,相比于大学一年级开设的无机及分析化学实验已稍显复杂,是一门从基础实验过渡到专业实验的专业基础课。凭借这门课程学生初次认识到上述生物分子,依据循序渐进的原则,在有限的课时内选择有代表性的实验内容。例如我们在实际教学中,关乎生物分子的提取、分离、纯化、鉴定等内容选作定性实验,这些多为经典实验,一般占25%;而定量测定多为综合性实验,内容涉及基本知识在解决实际问题中的应用,一般占65%;另有10%的实验为定性与定量相结合的实验,内容多为探究性实验。学生通过实验,从特定的性质洞察这些物质的存在,从精确的数据了解它们在生物体内相互制约、相互转化的过程,根据质和量的统一促进学生对生物分子的全面认识,培养学生严谨的科学态度。
2.2验证性与探究性实验相结合
人们曾一度广泛提倡要摒弃验证性实验,认为只有大量开设综合性和创新性的探究实验才能培养出社会需要的人才。这种做法是违背教学规律的。探究性生物化学实验是探索生物大分子的未知性质,了解它们的组成、生物转化和变化特征,以及在机体内与其他分子的联系等的一种实验,受学生已知知识和技能的限制。验证性生物化学实验是指为了验证生物分子已被广泛认识的性质、概念、理论,通过演示再现其事实,强调其科学性。验证性实验可以把学生从懵懂状态引入生化知识的殿堂,有利于在较短的时间内获得更多的知识,继承研究方法,规范化、程序化的训练学生的实验技能,起到承上启下的作用。一些经典的验证性实验甚至可以激发学生的学习兴趣,有的验证性实验还可以发挥潜在的作用,例如利用前人的研究成果应用到一个确定的问题上比探究如何获得新成果要重要得多。所以在大力提倡探究性实验教学的同时不可随意摒弃验证性实验。我们需要做的是正确处理好继承和发扬的关系,把内容单一、彼此孤立的实验有机的结合起来,设立系列实验,实施层次化教学。例如,利用“3,5-二硝基水杨酸定糖法”测定马铃薯中还原糖含量是一个经典的验证性实验,如果利用该法测定马铃薯中总糖含量就在原来基础上增加了一个非还原糖的水解过程,再依据其还原性测定总糖,这就成为一个综合性实验;如果利用该法比较几个同学的唾液淀粉酶活力,这就需要定义一个“酶活力单位”,掌握底物与酶专一性、温度和pH对酶活性影响等知识的基础上,将糖和酶的作用加以拓展。显然,这个验证性实验很自然地过度到了探究性实验,提高了学生的学习兴趣。探究性实验就像这样通过具体实验来回答一个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养科学探究能力。再如根据三聚氰胺事件、艾滋病、地沟油等时事关注热点,探讨相关的研究工作、提出解决方案、设计创新实验,引导学生跳出课本的局限,拓展学生的思维和知识面,并利用所学知识解决实际问题。如果说验证性实验是传授知识和方法,那么创新性探究实验是传播一种科研思想,甚至是一种科研精神和社会责任。
2.3“静态”和“动态”实验相结合
《生物化学》教科书由“静态”和“动态”两部分知识构成,所谓“动态”就是新陈代谢,简称代谢,是生物体表现其生命活动的重要特征。作为实践环节的生物化学实验,往往偏重于静态部分内容,即对生物大分子的定性定量研究方面的训练比较重视,而忽视了代谢调控部分的研究。这也许是因为实验课时不好掌握,实验所需的环境条件不易控制造成的。然而,从知识完整性来考虑,这是片面的,因为生物大分子在生命体内都不是孤立存在的,彼此之间有着错综复杂的关系,它们也不是静止不变的,不停地发生着化学变化,不断得到自我更新。所以,在生物化学实验内容中应该包含一定比例的“动态”实验,通过实验使学生明白生物大分子是生命的物质基础,其特殊运动体现着生命现象,生命是生物大分子的存在形式,而且代谢使生物大分子以一定的有序性处于稳定的状态中,一旦代谢紊乱,稳定的生物分子体系就要向无序发展,机体就会病变。按照物质转化的方向,“动态”知识应该掌握两对重要的概念,即物质的分解和合成代谢过程,能量的释放和供给过程。鉴于此,生物化学实验要有的放矢涉及这方面的内容,以引导学生学会综合思考问题。例如,以“肌糖原的酵解作用”实验为代表了解在缺氧条件下经过一系列的酶促反应,最后转变成乳酸,并供给组织能量;利用琼脂糖凝胶电泳分离检测乳酸脱氢酶同功酶,可以作为某些代谢紊乱或炎症疾病诊断的依据之一。
2.4实验的“正结果”与“负结果”
传统的教学模式总是希望学生得到正确的实验结果,于是,实验前总是给学生设计好各种操作流程,学生完全“照单抓药”,无需多加思索就能够获得预计的结果,毫无悬念,以至于学生提不起精神做实验,也无以挖掘学生的创新潜质。为了改变这种状况,我们在实际教学过程中通过创设问题情境,甚至适当设置“陷阱”,使学生明确探究发现的主题,然后设计实验实施方案,在实验过程中通过自己的思考和实践解决疑难问题,以提高学习兴趣,促进知识的融会贯通。例如在“2,6-二氯酚靛酚法测定维生素C含量”实验中,故意选择紫葡萄、沙棘、西红柿等作为实验材料,在它们的提取液中含有色素类物质,给滴定终点的观察造成困难,这就要求学生自己去寻找方法解决问题。有的同学选用陶土或活性炭脱色,有的同学选择脂溶性溶剂(加1mL氯仿)萃取色素,这就很好地排除了对水相滴定终点的干扰。为了解决由于白陶土或活性炭吸附,或者氯仿萃取对维生素C造成的误差,同学们进一步测定已知标准维生素C样品的回收率来校正未知样品的结果。一个普通的验证性实验通过更换实验材料调动起学生探究的积极性,使得一个“负结果”的实验方法得以延伸和完善。此外,在实验操作步骤中有意设置漏洞,留下一块空白,在学生现有知识的基础上给予一定的提示,同学们为了规避潜在的风险,自觉地认真预习实验项目,甚至查阅文献资料,这种效果远胜于硬性强调预习的重要性。例如在“血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳”实验中,血清是一个混合的蛋白质样品,其中各种蛋白质的等电点大多在pH4.0~7.3之间,在pH8.6的缓冲液中均带负电荷,在电场中都向正极移动。因此,点样端应该置于电泳槽的负极端。在以往的教学中反复强调这一点,总有学生放反薄膜。现在我们只把原理讲清楚,不强调具体怎么操作,那些放反薄膜的同学势必得不到实验结果,这种失败他将会牢牢记住,再给一次重做的机会,获得成功之后的喜悦不言而喻。实践表明,得到一个“负结果”所起的作用远大于顺利地得到“正结果”,至少学生可以在失败中引起警觉和反思,进而主动探求解决方案。
应用型人才培养的教学理念要求在继承传统教学优势的基础上,大力创新教育观念,坚持以学生为本,调动学生主动性[3]。作为一门实践教学活动,高分子化学实验教学要取得良好的教学效果,必然要更新教学理念。在应用型人才培养定位下,我们确立了以学生为中心地位,尊重学生意愿,充分发挥学生能动性、积极性和创新性的教学理念。在教学过程中,让学生占据课堂的主导地位,将教师的被动教变为学生的主动学,教师定位于学生实验的组织者。教师的主要作用不是讲解,而是组织学生主动思考、动手实验。课堂上,教师不再用权威性的语言告诉学生,什么时候准备实验,选择什么样的试剂,而是把自己融入学生中,和学生一起讨论和思考,学生由被动转为主动,成为实验教学的中心。鼓励学生自己制定标准,自己确定实验步骤,允许按自己设计的预习报告进行实验,如实记录实验现象和实验数据,自己分析实验过程中存在的问题及解决办法。实验结束,鼓励学生自己点评,交流实验过程,总结成功经验,分析失败原因。
1.2在教学载体上,为学生提供充实的实验材料
在教学过程中,教师工作的重点是为学生提供大量的学习资源,使学生处于一种可以选择的、能满足他们需求的自由实验环境。通过开发《高分子化学实验》课件增设多媒体教学内容,将实验项目、基本仪器操作使用等制作课件,并将课程资料上网,学生直接申请下载、预约实验。通过多媒体实验演示,让学生在较短的时间内,直观的掌握更多的实验内容,节省了课堂时间,提高了授课的实效性,为学生的个性培养和自主学习创造了有利的条件。学生也可自行拟定设计课题,学生自己查阅资料,预约教师进入实验室进行指导。对学生自己设计的或自带课题的实验,只要所设计的实验方案合理、实验条件许可,就允许进入实验室开展实验,让学生成为实验的主人。上述课程改革,《高分子化学实验》课程已被评为校级精品课程。另一方面,逐渐开放实验室和仪器设备。常用的玻璃仪器由学生自己保管。大型仪器,如红外光谱、元素分析、激光粒径测定仪、X射线衍射仪、扫描电镜等为学生全部免费开放,学生通过提前预约,可对实验中制备的化合物随时进行分析表征。
1.3改革教学内容,增设综合性和设计性实验
为了增强学生的实践能力和独立思考能力,在教学中注重理论与实践相结合,结合高分子化学的基本问题,将科研成果转化为可供学生实验的教学内容改革教学内容,重新编写《高分子化学实验》教学大纲和实验指导书,删除了部分内容陈旧的验证性和基础性实验,增设综合性、探索性和设计性实验,确保实验教学内容的先进性、新颖性。通过精选实验内容使学生加深对所学理论知识的认识,了解高分子化学领域的飞速发展和高分子材料在人们的日常生活和高科技领域中的应用,为学生将来走向工作岗位奠定基础。在教学内容上,不设置标准答案,挑选应用性和综合性强的实验。将传统的单纯“灌注式”理论教学转变为"教学-文献查找-文献综述-汇报交流-自主实验"的多环节、多方式、互动性、研究性、开放式教学。如实验内容上增选“聚乙烯醇的缩醛化制备胶水”的实验。此实验应用性很强,让学生通过实验亲身感受高分子化学的重要意义和实用价值,增强学生实际动手能力。学生在实验中表现出浓烈的兴趣,相互之间探讨实验的工艺过程和应该注意的事项,对制备的胶水质量互相比较并查找原因,收到了良好的教学效果。在"苯乙烯分散聚合的实验"中,对同一单体选用不同的分散剂,包括有机分散剂、无机分散剂及复合分散剂。通过改变引发剂用量、搅拌速度等,使不同组的学生在不同的聚合条件下进行实验,然后将实验结果进行比较、讨论和总结。对于设计性和研究性实验,教师提前一周告知实验内容,提供部分参考目录,供学生查阅。学生自己设计出可行性的实验方案,经教师批准后进行实验。目前已开设的设计性和研究性实验都是以高分子领域中的最新研究成果并结合本院教师的科研项目与科研经验开设的,如"温度和pH值敏感性水凝胶的制备及对药物的释放性能"、"无皂乳液聚合制备核-壳结构聚合物"等。设计性和研究性实验的开设,能够充分调动学生的学习积极性,发挥学生的主观能动性。使学生把自己所学的理论知识、书面知识和科学研究紧密相结合,提高了学生对于科学研究的认识,同时激发和促进了学生的科研兴趣。
1.4考核方式上,采取组合式考核,提高实验教学效果
实验考核是实验教学的重要环节,是激励学生学习和巩固知识、检查教学效果、改革教学方法的重要手段。多年来,我校沿袭的高分子化学实验考核办法是实验报告和期末理论笔试各占50%。该考核方法导致学生对实验预习、实验操作重视程度不够,考试前死记理论知识,综合实践能力薄弱。在应用型型人才培养的要求下,我们改革了传统的实验考核方法,建立了平时成绩、实验操作考核和笔试相结合的新型考核模式,使实验课的考核和评价能够更加科学化和合理化。在高分子化学实验的考核过程中,采取平时考核和实验考试考核相结合的办法。平时考核侧重于对学生平时学习情况的评价,包括实验预习、实验操作、实验记录、实验报告等内容。实验考试考核既要考查学生的实验基本操作和综合运用能力又要检验学生掌握的理论知识。考试之前教师设定合理的考核内容,包括在规定时间内完成一个完整的实验和理论抽查。实验考试时,将学生每4~5人一组进行分批考试,通过考察学生的基本实验操作,实验方案、仪器安装、结果处理以及产品质量等,考查学生掌握实验技能情况。实验结束后,教师根据实验过程的条理性、实验操作情况以及实验结果对学生实验考试进行评分。操作考试结束后,针对实验过程中的理论知识随机抽查3~5个简答题,考察学生对知识的掌握情况。通过平时考核和实验考试考核相结合的方式,能科学有效地对学生进行学习效果评定,提高学生学习的积极性。
好奇心是每个学生身上都具有的一笔财富,有了好奇心,学生就会产生探索的动力,就会产生学习的欲望。因此,一个优秀的教师一定要懂得如何利用学生身上的这笔财富。与理论教学相比,实验教学具有形象、生动、直观等优点,化学实验所产生的各种现象会给学生的各个感官都带来强烈的刺激,因此,相较于理论知识的学习,化学实验往往更能够吸引学生的注意力,激发他们的好奇心。既然化学实验具有这个优势,教师就要有意识地利用有趣的实验来激发学生的学习兴趣。例如,我在给学生上第一节化学课的时候,为了激发学生对这门新学科的兴趣,就利用化学实验给学生变了几个“小魔术”,像“白纸显字”、“点铜成银”、“清水变牛奶”等。当我变完这些“小魔术”以后,我发现所有的学生都瞪着好奇的眼睛看着我,想要从中寻找到答案,这时候我知道利用化学实验激发学生学习兴趣的目的已经达到了,这就为以后有效地开展化学实验教学奠定了坚实的心理基础。
利用科学实验培养学生的探究意识
科学实验具有验证旧知识、探索新知识的作用,在化学科学的发展史中,很多伟大的化学家正是利用科学的实验来不断推进化学科学的进步。在以往,我们在开展实验教学的时候更多地是强调化学实验的验证功能,而忽略了它的探究功能,因此,我们所开展的化学实验更多地是一些模仿性的实验。在模仿性实验中,一般先由教师进行演示实验,然后再由学生按照刚才的实验步骤进行实验操作。在整个实验过程中,学生不需要动脑筋思考,只要记住教师之前的步骤,然后机械的重复实验步骤就可以了。这样的化学实验充其量只是让学生熟悉一下实验步骤,让学生变成了实验的操作工,而没有在实验过程中培养学生的探究意识和探究能力。因此,在如今新课改思想的指导之下,我们要加大探究式实验教学的比例,让学生多进行一些探究式的实验,这样才能够发挥实验教学真正的作用。例如,我在开展如何鉴别氧气的实验教学时,并没有事先教给学生如何鉴别氧气的方法,而是用了一个带火星的木条分别插入两个集气瓶中,然后让学生自己观察不同的瓶子里有什么不一样的现象,最后由学生自己总结得出如何鉴别氧气的方法,并按照自己的思路设计实验的方案,进行实验。当然,在这种具有探究性的实验过程中,教师不能只做观众,而是要注意从旁指导,以保证实验能够顺利的进行。
重视实验后的反思活动,培养学生树立科学的实验态度
当化学实验结束以后并不代表实验教学就结束了,而是要认真做好实验教学的善后工作。在每次实验结束以后,都要让学生认真撰写实验报告,然后由教师进行批改。当然,在开展实验教学的过程中,并不是每次的实验都能够取得成功或者完美无缺,这时候,就需要教师带领学生对实验教学进行科学的反思,这种反思活动不但可以帮助学生提高实验综合能力,而且更能够帮助学生树立科学严谨的实验态度。例如,在开展“测定空气中氧气含量”的实验时,对于空气的气密性和温度往往要求较高,一旦其中出现问题就有可能导致实验结果的不准确,甚至是失败。因此,当学生在做类似这样的实验时,一旦出现了问题,作为教师一定不能够听之任之,而是要指导学生分析实验出现问题的原因,并争取在以后的实验中避免同样的问题出现。
如图1、2所示:接受调查的对象分为两年级,其中,高二149人,高三23人。总人数172人,42分以下有5人;45-56分有18人;57-62分有86人;62分以上有63人。如下图所示:月收入2000以下、2000-4000、4000-6000、6000以上的人数分别有17人、35人、64人、56人;所占总人数百分比分别为10%、20%、37%、33%。
(二)因素分析
KMOandBartlett''''sTest采用KMO样本测度及巴特莱特球形检验法,对变量之问的相关性进行检验。KMO>0.9时为非常优秀;0.8<KMO≤0.9时为优秀;0.8<KMO≤0.7时为一般;0.7<KMO≤0.6时为差;0.5<KMO≤0.6为很差;KMO≤0.5时不能做。本次调查问卷KMO值为0.806为优秀。KMO值较高,说明该数据适宜作因子分析。巴特莱特球形检验统计值的显著性概率是0.000,小于l%。说明数据具有相关性,是适宜作因子分析的。
(三)家庭月收入的差异性
检验研究结果表明,“学生对化学实验的主观想法”只有这个因子与中考化学成绩差异显著。Sig值是0.049。其中随着家庭收入的增高,学生对“化学实验的主观想法”也越来越强。
二、针对高中生化学实验教学有关方面的应对措施
(一)改变传统教学观念,注重对学生科学素养的培养
所谓应试教育就是以考试为手段,以升学为目的,以分数高低论优劣的片面的教育模式,着眼于智育发展,忽视了德育美育等方面的提高,限制了学生潜能的发挥和全面素质的提高。应试教育对教学质量与效果产生了严重的负面影响,必须改变这种教育思想,才能让学生更好、更全面地发展。
(二)尝试多样化实验室管理,提高实验室的开放率
可以将学校化学实验室在学生的课余时间开放,这样可以减小课时紧张、实验室数量有限,给实验教学带来的压力。在实验室管理方面,可以采取学生轮流值日的措施,这样可以加强学生对实验仪器和药品的保管意识。使他们热爱实验室、热爱实验。
(三)注重加强化学实验教学内容的选择,激发学生对化学学习的兴趣
实验项目类型按照要求不同可以分为3个层次:一是基础性试验或验证性实验;二是综合实验;三是设计研究性实验。教师在进行高中化学实验教学时,对高中化学实验进行合理分配,对于基础性实验或验证性实验,应尽量让全体学生都能亲自动手,不仅锻炼他们动手能力还能使他们掌握化学实验的基本操作,熟练化学实验仪器的使用。
根据化学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1、有关制取固态、液态、气态物质的实验。
2、有关阐明概念,证明基本理论和定律的实验。
3、有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。
4、有关定量方面的实验。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验,在此基础上师生通过分析、对比,共同总结出这类实验的规律,以期达到触类旁通、举一反三的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验,我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。
在实验原理和基础知识方面,让学生着重掌握:①组成混合物的各种物质的溶解度;②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应(若能反应,需要弄清反应条件)。在实验技能方面让学生掌握:①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法;②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。
二、明确选择仪器的原则,正确选用仪器
实验中,培养学生准确地选择仪器,是保证实验顺利完成的前提之一。为此,我们从下述几方面对学生进行指导。
1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。
中学化学教材里,讨论化学反应的条件有:常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。
在实验室里,为了达到安全而又迅速地制取某种物质,有些反应需使反应速度加快,有些要控制生成物的量,有应物的性质来制取新物质时,所需要的仪器也就不完全相同。因此,我们在初中化学讲氧气的实验室制法时,着重向学生阐明两点:①凡是对固体物质进行加热制取气体时,均可采取制取氧气的这套反应装置;②集气的方法和操作,应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。
因为我们在讲氧气时进行了上述分析,所以在讲氨气、甲烷等气态物质时,就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析,提出实验所需要的仪器、装置,来完成制取上述物质的实验。
些则反之。为此,在实验中,要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时,就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解,使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。
三、分析典型实验,培养学生的实际操作技能
实验操作的正确与否,不仅是保证安全和实验效果的先决条件,也是培养学生实验技能所必需的。在这方面,我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外,还着重讲了下述几点:
1、剖析一个典型实验,讲清一类实验的操作内容:
如通过实验室里制取氧气的实验分析,可归纳总结出下述操作内容:①仪器的选择、连接和固定:②装置气密性的检查;③药品的取用;④加热方法;⑤气体的净化和干燥;⑥气体的收集和放置;⑦装置的拆卸。
对这些操作,都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时,由于浓盐酸有挥发性,水的沸点也不高,所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去,只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤,不能用水,这是因氯气与水能发生下列反应:C12+H20HCl+HC10根据化学平衡移动原理,可知增加生成物中的C1-浓度,可使平衡向左进行,以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质,要想干燥氯气,只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂,通常用浓硫酸做干燥剂。
2、通过对某些实验操作的分析,向学生阐明实验操作的要点。
我们在分析某些实验操作时,为了让学生学得会,记得牢,总是把操作要点总结成几个字或几句话,让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时,在分析演示的基础上我们总结出:?称(对固态溶质要称,?液态溶质要量)、溶(溶解)、洗(洗涤溶解时容器的内壁)、稀(稀释至容量瓶的刻度)四字配制法。
教学实践证明,学生根据实验内容、操作内容和要点,独立地进行实验,往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中关于氨气易溶于水的“喷泉”实验,若按教材中的实验要求,先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气,用于燥的烧瓶收集,再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里,很难将烧瓶搞得十分干燥,而氨气易溶于水,所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因,又重新研究了该实验的要求,所用药品的性质,提出了改进方法:即先在圆底烧瓶中加入2~3毫升浓氨水,然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉,立即演示“喷泉”实验,实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。
四、根据实验内容,处理好演示实验
准确而有效地进行课堂演示实验,不仅在培养学生实验技能中起着示范作用,而且也是启发学生思维,培养学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法,从而更好地揭示知识的内在联系,使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类,一是实验难度较大的(如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验),这是少数。这类实验必须由教师演示,力求操作规范化。二是实验技能难度较小,这是多数的实验。对于这类实验,有条件的学校可以改为边讲边实验的形式,实验条件较差的学校,某些课题也可以让学生到讲台上,在教师指导下去完成实验操作过程。
实践证明,对一些较简单的实验,经常在老师指导下,让学生动手去做,除了增加他们的操作机会以外,还呵以起到两个作用:①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作(如试剂的取用,取量的多少,试管夹持,一般加热等等)?,?及时发现错误,及时纠正,给学生以深刻的印象。②在实验过程中,向“学生恰当地提出问题,让学生在解决问题的过程中,使所学的知识更加系统化和深化,而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。
五、培养学生书写实验报告的能力
写实验报告是实验的重要组成部分,是分析问题解决问题的过程,也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些学生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。
有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此,他们常常把实验报告写得杂乱无章,空洞无物。为此,我们从第一节化学课开始,就注意培养学生写实验报告的能力,其具体做法是:
1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力
为培养学生观察现象的能力,我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态(状态)、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中,总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察,并将观察的结果记录好,认真分析,去伪存真,填写于实验报告中。这样要求学生,不仅使学生知道在实验中要观察些什么,使学生对知识获得比较完整的概念,而且也不会漏掉某些重要的实验现象,以致得不到正确结论。
2、采取具体措施,培养学生书写实验报告的能力
二、注重演示实验的示范作用
实验是化学教学必要手段。很多时候,教师都是一边讲一边操作,利用实验来验证课本上所讲述的知识的客观存在。教师在操作演示实验之前,会对实验的条件、准备、操作进行详细地介绍,对于有一定危险性的实验会提醒学生注意哪些事项,如何避免意外的发生。学生在观察教师做实验的同时,会对教师讲解的内容进行回顾,并高度注意以防应对意外情况。教师的这种言传身教,对学生的实验操作起到直接影响,引导学生条理分明地做好准备,并有条不紊地操作实验,是一种潜移默化地渗透,对学生的实验操作影响深远。
三、鼓励学生主动进行实验活动
目前的化学实验活动,多是由教师演示或是学生在教师的指导下集体进行。无论哪种形式,学生都是实验的被动接受者,没有主动进行实验的欲望。前一段时间,一个因学生做化学实验造成人身伤害的新闻在各大媒体上传播,引发了人们对学生自主进行化学实验的讨论,很多人指责学校管理不到位,但也有人指出:自主实验是学生探究性学习的重要手段,我们不能因噎废食,不能因为这次事故剥夺学生自主学习、探究的权利。教师一方面要对学生进行实验安全教育,另一方面要鼓励学生主动进行实验活动,拓展学习视野。
1.实验准备要充分,切记匆忙上场。要充分重视演示实验,演示实验的结果直接影响学生的学习积极性和实际的教学效果。为此,化学教师首先要熟悉教材,熟悉实验内容和实验步骤,明确实验目的,考虑如何引导学生观察,观察什么,如何观察。教师要充分做好实验前的准备工作,演示实验即使是最简单的实验,教师在课前也要进行尝试,确保万无一失。由于化学实验的特殊性质,为了保证实验圆满完成,教师有必要对演示实验所需的药品和仪器列个清单,走进课堂前一一对照,看是否遗漏,东西缺一样都会影响实验的进程,从而影响学生的情绪和实际学习效果。
2.实验操作要规范,切不可给学生随意的印象。在演示实验中,教师的一举一动都会成为学生独立操作的依据和榜样,对学生的实验技能起着示范作用。教师操作应按规定进行,有条不紊,只有这样才能完成化学实验教学的第一步。教师的实验过程要规范,演示桌上要整洁,与实验无关的东西,皆不要放在演示桌上,以免影响学生观察。试剂的取用要适当,多了浪费,少了现象不明显或造成实验失败。教师要合理地进行实验,使实验现象尽可能明显,尽量做到让每一个学生都观察到,有的实验学生离得远不好观察,教师可以组织学生就近观察,不要怕耽误时间和影响课堂纪律。因为如果学生没有观察到实验现象,跟没做就没有区别。
3.教师要格外注意实验教学的安全。由于化学实验的实验药品和生成物往往是有毒有害的,教师的演示实验要绝对安全,绝对不能危害学生的身体健康。如果发生实验事故,无论是学生还是教师,哪一方受伤都会产生不良影响。尤其是在制取有毒气体时,一定要检查装置的气密性,对易燃、易爆要更小心。教师要把实验的隐患降到最低,绝对不能让化学实验影响学生和教师的健康。
二、多组织实验,提高初中生学习化学的兴趣
学生多动手实验,可以使学生获得生动的感性知识,从而更好地理解、巩固所学化学知识,形成化学概念,促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高,并激发学生的学习兴趣。尽可能多地组织学生实验,能够调动学生的学习积极性。为了更好地组织学生实验,教师要做到以下几点:
2.通过实验创设问题情景
对于一些抽象的概念,学生学起来会感到枯燥乏味,如果巧妙地运用实验创设一种问题情境,让学生自己去寻找答案,就会化难为易,达到掌握概念的目的。例如在讲燃烧、自燃等概念时,可以演示这样的实验:用扇子对着浸过白磷二硫化碳溶液的滤纸轻轻扇风,滤纸突然燃起火苗。学生感到非常奇怪,不用火点,仅用扇子扇怎么就能使滤纸燃烧起来呢?学生急于寻找谜底,教师不必直接回答,可引导学生自己通过阅读课本去解决。
3.通过实验使学生获得知识规律
为了提高化学教学的效果,让学生掌握知识规律,可以在实验中提供机会。比如在讲盐与某些金属反应的规律时,可以为学生提供几种金属与几种盐溶液,让学生通过实验,自己总结出盐与金属反应的一般规律。然后再提醒他们将自己得出的规律与课本中的叙述作比较,看看自己总结的规律是否有不完善、不确切的地方。这样做既有利于学生掌握知识,又可让学生品味自己获得知识的喜悦。
请注意下列情况下常常会发生实验事故:
一、违反操作规定
例如,点燃氢气必须先检验纯度。可是,如果你在用锌和盐酸反应制取氢气的演示实验过程中,当锌粒反应完后,打开反应器的塞又装上锌粒,塞上塞就点燃,就会引起仪器爆炸。为什么会发生爆炸事故呢?这是因为你违背了点燃氢气前必须检验纯度的操作规定。实验过程中打开塞装锌粒跟实验开始时装锌粒相同,反应器里进入了空气,氢气和氧气混合,点燃都会发生爆炸。
又如,在制乙烯时,在大试管里倒入酒精和浓硫酸,加热时,就会发生液体喷出事故。为防止这样的事故发生,在加热液体制取气体时,应加入瓷片以防爆沸。
还要注意,如果你用酒精和浓硫酸加入瓷片加热制乙烯,用排水取气法收集完毕时,先撤去了酒精灯,冷水就会沿导管流入盛浓硫酸的烧瓶,以致引起烧瓶炸裂。这是因为你违背了实验操作而引起的。
加热制取气体并用排水法收集,实验完毕时,应先把导管从水里撤出,再撤酒精灯。上面的操作正好颠倒了,先撤去了酒精灯,还没来得及取导管,水就沿导管流入反应器,引起仪器炸裂,溅出硫酸。
二、用药过量发生事故
一些实验虽然剧烈,但试剂量小并无危险,用药量稍大便会发生危险。如红磷在氧气里燃烧时,反应很剧烈,但药量少时并无危险。
在做分组实验时,让学生观察红磷在氧气里燃烧时的现象,放入的药量一定要适量,不得随意用药,否则就会发生意外事故。
又如:用小苏打和浓硫酸反应做二氧化碳的灭火实验。如果小苏打和浓硫酸用量大,产生气压过大,会冲开胶塞,喷出酸液。像这样,也曾发生过烧坏衣服,腐蚀操作者的手的事故。
再如:配制银氨溶液时,如果加入过量的氨水,且不随配随用,久置后再用,溶液中生成了容易爆炸的物质,用时就会引发爆炸事故。此实验要防止加入过量氨水,银氨溶液必须随配随用,不能久置。
三、药品混入杂质
在用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时,错把木炭粉当作二氧化锰加入试管与氯酸钾混合,使得药品中混入了杂质,造成了爆炸事故。因此用药时要认真辨清药物,不得马虎从事。
又如:做甲烷的演示实验时,有人没有把空气排净就点燃甲烷气体,产生爆炸事故。此实验应先做甲烷的性质实验,再点燃甲烷气体,以防空气的混入,保证甲烷的纯度,避免爆炸事故的发生。
四、使用失落标签未经鉴定的试剂发生事故
如,在配制溶液时错把硫酸当盐酸使用,造成伤害事故。凡失落标签的试剂一定要检验确定后再使用,以避免伤害事故的发生。
五、实验室空气不流通
在演示氯气、硫化氢、二氧化氮、一氧化碳等有毒气体时,或学生实验可燃性气体。如制氢气、乙烯、乙炔等时,如果实验室空气不流通,有毒、易燃气体逸散到空气中越积越多,达到一定浓度,会引起师生中毒或其他意外事故。因此实验室应安置通风橱、换气扇等通风设施,必须做到实验室空气流通。
为安全地进行化学实验教学,实验时一定要做到以下几点:
1.一切实验一定要按照操作规定进行。
2.一切实验一定要在预备室准备好,做到实验无误,方可拿到教室或实验室做。
3.做有毒、可燃性实验时,一定要打开门窗,使空气流通。
4.有可燃性气体参加的实验,在点燃或加热前切勿混入空气或氧化剂。
5.用药量宁少勿多,不要取用未经鉴定无标签的试剂,随配随用,不可久置。
6.没做过的实验要向能者请教或查清资料再做,不要冒然实验。
7.步骤多的实验,操作顺序要记熟,不可看一步做一步。
一、围绕实验的“三大原理”引导学生展开思维活动
化学实验理论的主体内容,可概括为⑴实验原理;⑵装置原理;⑶操作原理。教师应当在具体的化学实验教学过程中,引导学生围绕对上述“三大原理”的探索、理解和辨析,自始至终渗透着思维训练活动。
首先,是实验原理的思维训练。“实验原理”即反应原理,指的是每个具体的化学实验,反映了或说明了或推断了什么样的物质发生何种变化的理论。可以围绕如下的角度引发学生思考:1.变化实质──什么化学物质(有时还应进一步分析为什么要选用这些物质)?2.定量关系──反应物之间采用怎样的物质的量(或质量、或体积、或微粒数目)的关系?为什么要采取此种定量或过量关系?3.反应条件──实验时应选择怎样的物质状态、变化温度、压强或催化剂条件?为何要选择这样的条件?(1).仪器选用──根据实验原理,对特定的反应物或生成物,应选用哪种量取、混合、反应、加热、除杂、干燥、检验、收集、吸收、分离、缓冲(安全)的仪器?为何选用这些仪器更适宜?(2).配套组合──根据实验需要,选用的仪器之间,大小、规格应怎样协调、搭配?如若不这样组合会出现什么弊端?能否作某种调换或代用?(3).连接顺序──为达到良好效果,选用的仪器应采取怎样连接的位置顺序和安装与拆除的先后顺序?为什么要安排这种顺序?不遵循此顺序会带来什么不良后果?
二、养成细心观察的习惯,为创造性思维夯实基础
爱因斯坦说过,他没有特别的天赋,只有强烈的好奇心。在人类认识史上,正是个别人对事物或某种现象产生了好奇感、惊奇感,从而导致了重大的发明创造。
化学与我们的生活息息相关,各种与化学有关的现象随处可见。用砖砌墙和贴瓷砖时,先要将砖和瓷砖用水湿润;新买的铝锅,烧过自来水后有黑色斑点;经常雷雨交加的地方禾苗长得很茂盛,这些奇妙的现象激起学生的好奇心后,就能促使他们去学习掌握水泥、铝和氮气的性质。
我们也会遇到一些奇特的实验现象。例如:一铝制的盛饮料的易拉罐内充满CO2气体,然后往罐内注入适量NaOH溶液,立即用胶布将罐口密封,反应一段时间后可能会出现什么现象呢?首先,易拉罐“内凹变瘪”,接着“瘪了的罐重新又鼓起来”。对于前面的现象一般很容易解释。这是因为学生很容易从固有的思维定势出发,即分析物质发生变化时,只从加入的物质来考虑,只分析NaOH溶液与CO2的反应,就能得出易拉罐“内凹变瘪”的现象。为什么会出现后面的现象呢?深入思考,不难得出这是因为容器本身“铝”与氢氧化钠溶液也会发生反应。对这些现象的好奇,能使学生的情绪亢奋、激动,从而在白热化的思维之中,迸发出创新的火花。
一般说来,学生对化学实验都颇有兴趣,但往往只是好奇心驱使所致,由于观察实验时目的性不明确,不善于集中注意力于那些关键设备的主要现象,加之演示实验时仪器小而教室范围宽、学生多,所以他们观察实验并不准确。为此,在可能条件下,教师宜改演示实验成并进实验,或借助CAI软件或VCD光盘、录相带等播放实验录像,尽可能结合并进实验或录像播放,穿插围绕“三大原理”的系列思考题,引导学生有针对性地思考,展开思维训练活动。
三、运用典型实验灌输创造性思维的方法
为了提高化学实验教学中思维训练的效能,教师应当借助典型的化学实验来诱导、激发学生的思维活动,这主要从三个方面着手:
一是教师宏观地把握大纲、教材的整体,通过哪些典型实验对学生进行哪些方面思维训练的规划,分阶段、分层次实施。例如,物质燃烧时有不同的特征。气体燃烧时产生火焰,固体燃烧时产生火星或火花。而硫在通常状况下是固体,可是,它在空气中燃烧时为什么产生火焰而不产生火星呢?我们只要引导学生仔细观察硫燃烧的特征就能把握其中的奥妙。原来燃烧时,固态硫先液化后气化,因此硫蒸气在空气中燃烧时产生淡蓝色火焰也就不足为奇了。
二是激发学习者的主观能动作用,将教材规定的某些演示实验或学生实验,改为实验设计或实验习题,让学生根据实验要求自己提出实施方案,以提高其创造性思维的能力.例如,给初三学生讲铁的性质,做铁钉生锈这个演示实验时,可先让学生自己找材料,每人在实验前10天准备三支干净的医用针剂小药瓶。按装满水、少量水、干燥三个不同条件各放入铁钉一枚。让学生每天观察一次并做好记录。等到讲这部分内容时,让学生带来“成果”。教师讲解与学生讨论结合;直到得出正确结论,效果就比较好。
三是选用一些中考”试卷的典型综合实验题,指导学生解题,乃至跟动手实验结合起来训练,中学教材和历届高、中考试题,不乏优秀的典型化学实验题型,如氢气、氧气、二氧化碳、一氧化碳等的制取与系列性质实验,对于培养学生的思维能力颇有作用。
综上所述,结论十分明显:化学实验教学中的思维训练不容忽视,化学实验活动中的思维训练前景广阔,大有可为。对化学实验的观察一般按下列顺序进行:(1)观察装置图,选择所用的仪器,了解它们的用途和用法;(2)观察反应物的颜色、状态;(3)注意反应发生的条件,同时注意观察发生的现象;(4)观察反应后生成物的颜色、状态等。要依次进行,不遗漏。实践证明,注重观察程序对培养学生的创造性思维确是行之有效的方法。
四、灵活运用演示实验、分组实验,为学生的创造性思维创建展示平台
演示实验是化学教学中经常运用的教学形式,它生动、简捷、有效,是培养学生的观察力、思维能力和动手操作能力最好的教学手段之一。我们在平时实施演示实验教学过程中,将教材中的演示实验分为三种形式教学:(1)对于重要实验,教师演示、学生观察分析得出结论;(2)对一些要求不高的实验,可对学生开放实验室,要求学生设计或改进后上台演示;(3)对一些难度较大,要求较高,现象又不太明显的实验,教师先进行演示,让学生在观察中提出问题,让学生讨论分析实验的缺陷在哪里,使学生始终处于探究的思维状态,进而改进实验。将分组实验改为单人实验,这样做使每个学生都能亲自动手操作而且独立进行。它有利于培养良好的学习习惯,使学生们懂得:办任何事情都要有目的、有计划,还要有坚持到底的决心。最重要的是有利于培养独立工作的能力,这也是教育本身所急需培养的一种能力。
(二)树立以学生为主体的教学理念
教师在实验讲授过程中应摒弃传统“程式化”教学方式,鼓励学生在实验课堂上充分发表自己的见解,大胆的提出质疑,积极进行各种探索,激发和培养学生的创新能力和创造潜能[4]。
(三)为提高学生的创新能力创造有利条件
设立综合性实验:通过优化整合将生物化学所包含的各类基本实验方法和技术,全部贯穿在某个综合性实验教学中,全面培养学生的实验技能、提高学生的主观能动性与创造性。例如,在进行“质粒DNA的提取、纯化和鉴定”实验时,融合了吸量管、移液器、振荡机、分光光度计、电泳仪、离心机、摇床、超净工作台等仪器设备的操作和使用;同时综合了混匀溶液、配制培养基、无菌操作、破碎细胞,蛋白质与核酸的沉淀,离心技术,DNA的酶切,琼脂糖凝胶电泳等实验技术。运用多媒体进行教学:制作一套应用于本校生物化学实验的多媒体教学课件,应用Flash做为主创软件[5],融合其他电脑技术,将实验操作过程以及注意事项通过动画形式进行演示和模拟操作,加深学生对所学知识的理解和掌握,保证实验安全有效的进行。
(四)优化考核制度
笔者采用的是综合评定的实验考核方法,将实验成绩分为平时成绩60%和实验考核40%相结合。平时成绩评分标准包括:实验用品的准备、实验的操作过程、结论的得出和报告的完成。这样的实验考核方法可以直观有效地反映学生对整个实验原理的理解和实验操作的掌握程度。