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主题探究:学生实验教学新尝试

2013-12-29夏梅芳倪娟

化学教学 2013年10期

摘要:以“基础实验8——酸与碱的化学性质”学生实验的教学为例,尝试以主题探究的方式组织学生实验。认为:合作能力的培养是学生实验探究的重要前提,知识网络的形成是学生实验探究的主要任务,课堂预设和生成关系的恰当处理是成功保障,探究主题的确立是学生实验教学的核心设计。

关键词:初中化学;学生实验;主题探究

文章编号:1005–6629(2013)10–0051–03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

1 问题的提出

与《义务教育阶段化学课程标准(实验)》相比,《义务教育阶段化学课程标准(2011版)》对学生必做实验做了明确规定,更加强调以实验为基础的“科学探究”,让学生自己动手做实验,亲身经历、感受实验和探究过程。学生实验教学本应让学生在“做”中学,应该是培养学生实验探究能力的一种有效途径。然而,在实际的学生实验教学中,一个常见现象是学生“照方抓药”,按照教师或者实验报告册上提供的步骤去完成实验操作,仅仅照着“菜谱”机械操作,“做”是做了,却未必能真正学到科学方法、科学思想与科学观念[1]。如何组织学生实验,让“探究性学习”能有条不紊并行之有效,这是摆在我们面前的一个重要问题。笔者尝试以主题探究的方式组织学生实验,把学生实验课设计为由学生在一定的情景中发现问题、选择课题、设计实验方案,通过主体的探索、研究求得问题解决的过程。下面结合《义务教育阶段化学课程标准(2011版)》规定的学生必做实验“基础实验8——酸与碱的化学性质”教学实践,谈谈以主题探究方式组织学生实验的教学实践和思考。EsV3jd2K89NeH0CkCpf6gQ==

2 “基础实验8——酸与碱的化学性质”教学设计

2.1 教材分析

“基础实验8——酸与碱的化学性质”是沪教版九年级化学第七章《应用广泛的酸碱盐》中的一个基础实验,其中包含了酸和碱的性质以及酸碱中和反应的实验,是在学生系统地学习酸碱盐的性质等知识之后进行的综合实验。

笔者把教材中的验证性学生实验设计成主题探究实验,让学生在掌握实验技能的基础上,学会设计并完成以“酸和碱的化学性质”为主题的化学实验,巩固第七章所学知识,增进学生对科学探究的体验,增强学生实验观察、交流讨论、表达的能力,初步学习运用比较、分类、归纳和概括等方法认识各类知识之间的联系,培养学生勤于思考与实践、善于发现问题、严谨求实、乐于合作等科学品质。

2.2 教学目标

2.2.1 知识与技能

(1)掌握常见仪器的名称和使用方法,能进行药品的取用、仪器的洗涤等基本实验操作。

(2)通过自主设计实验方案以及分组合作探究,认识常见酸和碱的化学性质,比较、归纳、概括酸与碱之间的联系。

2.2.2 过程与方法

(1)通过基本操作的学习,学会运用观察、实验等方法获取信息。

(2)通过教师演示、学生演示、学生互教互学和实际操练等,掌握规范的操作方法,养成良好的实验习惯。

2.2.3 情感态度与价值观

(1)通过有关实验的观察、操作,增强对化学现象的好奇心和探究欲,提高学习化学的兴趣。

(2)通过化学实验操作的学习过程,感受勤于思考、严谨求实、勇于实践的科学精神的重要性。

(3)在分组合作实验的过程中体验科学探究的一般过程,感受团队合作精神。

2.3 教学重点与难点

教学重点是通过学生动手实验进一步感知和认识酸与碱的化学性质、酸碱中和反应等。教学难点是自主设计多个实验方案鉴别盐酸和氢氧化钠溶液,掌握酸与碱的化学性质。

2.4 教法与学法

(1)教法:采用“问题探究式”和“讨论式探究”的复习法,先给出实验题例,通过对题例的探究发现问题,归纳知识点。

(2)学法:学生交流讨论,畅谈自己的设想;学生自主地思考、分析、讨论,从而解决问题,并在自己的探究实践中解惑。

2.5 教学流程

[引入探究课题]用央视热播的《熊出没》动画片设计一个故事情境:主人公光头强收到两瓶无色的“饮料”,打开第一瓶便闻到了刺鼻的气味,在丢掉的过程中,紫包菜、锈铁锅、大理石和纯碱沾到了“饮料”出现了奇怪的现象,由此引发对这两瓶无色“饮料”的好奇。

[探究课题1]区别两瓶失去标签的无色酸液和碱液。让学生尝试用实验桌上提供的药品和仪器来区别实验桌上的盐酸(14.6%)和氢氧化钠溶液(5%),检验出来后为它们贴上标签。要求每组至少用4种不同的方法来进行区别。

[展示方案,完成实验]利用多媒体课件对应地投影出学生的方案类型。一般学生能设计出如下五种实验方案:(1)与指示剂(无色酚酞试液)作用;(2)与金属单质(镁条)作用;(3)与金属氧化物(铁锈)作用;(4)与碳酸盐(石灰石、碳酸钙)作用;(5)与铜盐溶液(氯化铜溶液、硫酸铜溶液)作用……

[教师激疑追问]有生成不溶性碱的吗?刚才用氯化铜溶液或者硫酸铜溶液来鉴别两种无色溶液的时候,实验中生成蓝色的沉淀——氢氧化铜,能否用这个氢氧化铜沉淀来对两种液体进行鉴别呢?接着让学生尝试得到第六种方案:利用酸能与不溶性碱反应而碱不能来进行鉴别。

学生通过以上六种方法鉴别出了盐酸和氢氧化钠溶液,都给瓶子贴上了正确的标签。此时教师再提出另一个问题:大家在贴完标签以后思考两个试剂还有何注意点?碱是能够与部分非金属氧化物反应的,盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应该用橡皮塞而不是玻璃塞,因为氢氧化钠会和玻璃中的二氧化硅反应。那么,这就是第七种方案:利用碱能与非金属氧化物反应的性质来鉴别。接着将知识网络图进行补充,并要求学生及时将氢氧化钠溶液上的玻璃塞改为橡皮塞。

[教师演示设问](1)当学生回答“利用酸能与金属单质反应”时,利用实物投影进行演示实验:稀盐酸与锌粒、稀盐酸与镁条、稀盐酸与铜片的反应。引导学生根据实验的现象进行对比并思考以下问题:实验室制取氢气为什么选用锌粒?(2)当学生回答“利用酸能与碳酸盐反应”时,利用实物投影进行演示实验:稀盐酸与石灰石、稀盐酸与碳酸钠粉末、稀硫酸与石灰石的作用。引导学生根据实验的现象进行对比并思考以下问题:实验室制取二氧化碳为什么选用稀盐酸与石灰石?帮助学生了解到酸的相关性质,巩固实验室制取常见气体的注意点。

[引入课题]以上这些方案能够将盐酸和氢氧化钠溶液鉴别出来,是利用了它们跟不同物质反应出现不同现象。通过实验帮助光头强补充了化学知识,解决了光头强感到纠结的问题。光头强补好化学知识后,他觉得这两瓶无色“饮料”很神通,于是就想着把两瓶液体放在一起看看有什么变化。“大家想想:光头强能看到现象吗?没有明显现象是否真的不反应呢?怎样证明它们确实发生了反应呢?”引出酸与碱的中和反应实验。

[探究课题2]学生分工合作完成酸碱中和的实验。其间教师应提醒学生在向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸时要注意逐滴地加入,防止盐酸过量。

[交流与实验]学生通过交流能体会到稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象,但通过借助酸碱指示剂可以检验反应是否发生。

学生按照学案上的步骤正确操作,但在控制盐酸用量使红色刚好褪色方面略有问题,盐酸往往使用过量,导致回滴一滴氢氧化钠溶液不会马上变红,需要好几滴才变成红色。完成后请小组代表来交流现象和记录的温度变化。

[课堂总结]在《熊出没》主题曲的轻松愉悦的氛围中享受实验成功的快乐。做完实验,请学生按照PPT要求整理好仪器和药品。

3 “基础实验8——酸与碱的化学性质”教学反思

3.1 合作能力的培养是学生实验探究的重要前提

本节课改进为自主设计方案进行探究鉴别实验,起点较高、难度较大,课堂容量大。在学校条件允许的范围内,尽可能地将课内时间、空间和学习的主动权交予学生,全体学生在课堂上有充分的自主学习时间,并且是进行自主实验,在情绪上一直是保持着积极兴奋的状态。在交流与讨论的过程中,一般是学习绩优生能首先顺利完成方案设计和实验、开始交流方案,获得其他同学认可的是他们,能够给出难度较大方案的也是他们,这个学生群体的学习积极性得到了很大程度的激发。与此同时,普通生和学困生一般不会当堂暴露出他们的错误和不解,自尊心得到了一定的保护,在听取其他同学方案的过程中能发现自己的问题,找到差距,这样也在无形中激发了他们学习的积极性。在听取学生方案时,教师给出适当的引导和点拨,让学生加深印象,学生也在发表观点的同时聆听其他同学的方案,在学习的过程中获得新的学习经验。因此,小组合作学习策略的运用是教学目标达成的关键点之一。

3.2 知识网络的形成是学生实验探究的主要任务

在初中化学教学内容中,酸碱盐知识点相对较多,关系也较为复杂,是学习重点,同时也是难点所在。酸碱盐之间的关系主要体现在物质可以相互转化、相互反应。用实验的方法来区分盐酸和氢氧化钠溶液,不仅可以指导学生自我梳理知识体系,使所学知识网络化、结构化,而且可以让学生结合实验促进知识内化和建构,并且了解在日常生活生产中的实际应用,如生产中常用稀酸除去铁制品表面的铁锈。但是,能否将铁制品长期浸泡在酸溶液中?通过实验就迎刃而解了。同样,根据大理石、碳酸钠粉末分别与稀盐酸反应时的不同现象也能证实,实验室为什么常用稀盐酸和大理石反应来制取CO2气体。学生自然将理论知识与生活实际及社会热点问题相结合,学习从化学视角看待有关物质的利用,了解化学在研究解决这些问题时的作用,培养学生对社会的责任感。

3.3 课堂预设和生成关系的恰当处理是成功保障

考虑学生对酸碱腐蚀性的恐惧和有可能出现的意外,实验前明确实验的要求和处理方法,打消学生的恐惧心理。从整节课的情况来看,学生在设计实验方案时通常存在以下问题:①无从下手;②设计方案无法证实是否正确;③实际方案操作性不强;④个别学生的实验设计无法完成或者完成不规范,实验操作也存在一定错误及不规范等等。比如在做中和滴定实验时,有些同学耐性不够,往往盐酸滴加过量,导致回滴一滴氢氧化钠溶液不会马上变红,甚至要回滴好几滴。因此,在学生设计方案汇报总结过程中,教师利用实物投影仪有选择性地穿插投影一些对比试验,让学生在有限的时间内不仅初步学会设计实验,还能引导学生在实验中发现一些问题,纠正一些实验方案和操作,养成勇于发现问题的习惯。同时也要求教师在课后其他环节进行补充和完善,也要在今后的教学中多设计这样的环节,让每一位学生都不惧怕自主探究,不怕做错,不怕来不及,从错误中学习,从慢变快,通过认真分析原因,得到结论。课堂预设需要教师精心准备,课堂生成需要教师善于调控。没有精心预设和调控,学生实验课堂便没有思维深度。

3.4 探究主题的确立是学生实验教学的核心设计

各种探究课题的确立,要根据学生对探究实验的认知情况,首先对教材现有实验进行深层次的探究确立简单课题,然后学生根据自己的认知情况对部分实验进行拓展并确立探究课题。在课堂教学中不能“泛化”,教师不能一味顺从与迁就学生的探究欲望,要做好教学的向导。当学生们提出一些与主题关系不大或短时间内难以解释清楚的疑问时,教师要果断而又有“策略”地主导教学方向。毕竟学生的想法千差万别,然而课堂的时间是有限的。尽管学生有“十万个为什么”,我们也一定要引导学生把主要的时间和精力集中到探究的主题上面来。

主题探究学习是学生实验教学的一种重要方式,也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。在教学过程中,教师应充分调动学生主动参与探究学习的积极性,引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式,在提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等活动中,增进对科学探究的理解,发展科学的探究能力。

参考文献:

[1]倪娟.理科探究教学实践问题的理论思考[J].教育学报,2009,(2):26~33.

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