化学学习的实践之趣 :在探索中点燃创新火花
2024-10-18邵宏伟
化学,一门充满魅力与挑战的学科,对于高中生来说,化学学科非常重要。然而,化学的学习不应局限于课堂和书本,更应走向生活,在实践与探索中点燃创新的火花。本文将立足学生本位,介绍几种有趣的化学学习实践方式:在化学实验中感受化学的神奇、在研究性学习中发现和解决问题、在生活中应用化学知识等,揭示实践对于提高化学学习兴趣、培养科学素养的重要意义。同时,文章还将讨论在实践过程中如何保障安全,如何通过成果展示提高表达水平,以期为高中生的化学学习提供全面的参考和指导,助力学生在探索化学奥秘的过程中收获知识与能力,使其真正感受到化学学习的乐趣。
一、化学实验:在操作中感受化学的神奇
(一)基础实验:夯实知识,掌握技能
高中化学实验中的基础实验是学生学习化学知识、掌握基本操作技能的重要途径。例如,通过亲自动手操作“常见的分离、提纯方法”实验,学生学习了过滤、蒸发等基本实验操作。在“粗盐中难溶性杂质的去除”实验中,学生按步骤将粗盐溶解于水,再过滤,最后蒸发除去水分,获得较纯的食盐。通过一系列制备和提纯物质的实验,学生进一步练习了过滤、蒸发、结晶等基础实验技能。
在学习化学反应中的量关系时,学生通过实验加深理解。例如,在“镁与稀盐酸的反应”实验中,学生设计实验装置,控制镁和盐酸的量,测定实验中氢气的体积,进而得出镁与盐酸完全反应的化学计量比。类似的实验还有“铜与硫酸铜的反应”等,通过测定反应物和生成物的量,验证了化学反应的量关系。
此外,通过开展一些制取气体的实验,如“氧气的实验室制取”“二氧化碳的实验室制取”等,学生在实际操作中观察并理解了气体制备的原理和方法。电解实验(如“氯化钠的电解”)则让学生直观地认识了电解质的电离和电极反应。这些基础实验引导学生在实验操作中感知化学变化,理解化学原理,熟练掌握基本操作,为学生进一步学习化学奠定了扎实的基础。
(二)探究实验:边解决问题边学习
不同于按部就班的基础实验,在探究实验中,学生需要独立思考,自主设计实验方案,通过实验探究发现问题、解决问题。例如,在探究影响化学反应速率的因素时,学生可以设计实验,改变温度、浓度、催化剂等条件,通过观察反应速率的变化,得出影响因素及规律。
在学习常见化学试剂性质时,学生也可以设计探究实验,通过实践掌握试剂的特点和使用注意事项。例如,在探究酸、碱、盐等常见无机物的性质时,学生可自选实验材料,设计对照实验,研究不同种类、不同浓度溶液的化学性质,并总结试剂使用的注意事项。
(三)趣味实验:在生活情境中感受化学
在设计趣味实验时要选取生活中常见的材料。通过设置趣味性强的实验项目,学生能在轻松愉悦的氛围中学习化学。比如,在“自制洗洁精”的实验中,学生可以将生活中常见的原料利用起来,如肥皂、氢氧化钠等,经过一系列操作,自制洗洁精。在实验过程中,学生能学习到皂化反应的相关知识,加深对有机化学的理解。这种将生活与化学联系起来的实验,能增强学生的学习兴趣。
又如,在做“红酒中的铁元素检测”实验时,学生可以亲自动手,在红酒中滴加亚铁氰化钾溶液,观察到溶液由红色变为蓝色。通过查阅资料或讨论交流,学生了解这种现象的出现是由于红酒中含有铁元素,与亚铁氰化钾发生了显色反应。学生在观察有趣的化学现象的同时,也学习了金属元素检测的相关知识。
(四)实验安全:保障安全,提高警惕
化学实验常涉及含腐蚀性、易燃易爆、有毒的危险化学品。在做实验时,学生必须时刻保持警惕,严格遵守实验室的规则。例如,在使用浓硫酸、浓盐酸等腐蚀性液体时,要穿好实验服,戴好护目镜和橡胶手套,避免药品溅到皮肤或衣物上;在做加热实验时,要用酒精灯或电炉加热,不能用明火,以免引起灼伤或引燃易燃物质;实验过程中要保持通风,防止吸入有毒气体;接触化学药品后要及时用肥皂和流水清洗手部等。
此外,学校和教师也要重视实验安全教育。在开展实验教学前,教师要向学生讲解实验注意事项,指导学生正确使用实验器材,规范操作;实验过程中要加强巡视,及时发现和制止不当操作;实验结束后要督促学生清洁实验台,妥善处理实验废液、废物等。学校要定期对实验室进行安全检查,及时更换老化器材,添置必要的防护用品,保障安全。
二、研究性学习:从问题出发,在探索中成长
化学是一门与生活息息相关的自然学科。高中生要从身边的现象中发现问题,通过研究性学习来探索规律、解决问题。
(一)选题策略:关注生活,兴趣驱动
生活中随处可见化学问题。你是否好奇洗发水为何能去除头发上的油脂?你是否想探究食物变质的原因?选择研究课题,可以从这些生活化的问题入手。好的课题应贴近生活实际,又契合自己的兴趣,难度适中又有探究价值。不妨和同学一起“头脑风暴”,列出感兴趣的话题,再从中选出最想探究的问题。
(二)资料搜集:广泛涉猎,学会筛选
确定研究方向后,就要开始查找资料了。除了课本和参考书,还可以到图书馆借阅科普读物,或在网上搜索相关文献。比如,研究“天然染发剂的制作”时,可查阅《中药原植物化学成分手册》,了解各种植物色素的性质;上网搜索“天然染发”的相关文章,学习染发剂的制备方法。在资料搜集时要注重质量。从众多信息中甄别出可靠、有价值的内容,这本身就是一个学习的过程。
(三)方案设计:深入思考,合理规划
掌握足够的资料后,就要着手设计研究方案了。在设计研究方案时,要紧扣研究目标,合理规划探究步骤。以“塑料的鉴别与回收”为例,可先设计实验,用燃烧法、浮沉法等区分常见塑料,再到超市、社区调查塑料制品的使用情况,最后走访回收站,了解塑料回收的现状。在设计方案时不仅要考虑周密性,还要考虑实验的可行性和安全性。
(四)实施探究:动手实践,记录分析
化学研究,离不开动手实践。动手做实验,能在实践中发现新问题、获取新知识。以“果汁中维生素C含量的测定”为例,我们可以通过滴定法来测定不同果汁中维生素C的含量。实验结束后,我们要认真整理数据。通过对比不同果汁的测定结果,我们可以发现一些有趣的现象,如不同种类果汁中维生素C含量的差异,以及果汁新鲜程度对维生素C含量的影响。我们可以运用已有的化学知识,从水果的种类、成熟度等方面来解释这些现象。
(五)成果展示:提炼总结,学会表达
学生可通过制作展板、撰写论文、录制视频等方式,生动地呈现自己的发现与思考。例如,在“天然指示剂的应用”研究中,学生可通过拍摄相关视频(用紫甘蓝汁、茶汤检测溶液酸碱性),展示指示剂变色的神奇现象;录制科普视频,介绍使用天然指示剂的益处;制作电子书,系统介绍天然指示剂的种类、制备及应用。精彩的展示,不仅能传递知识,更能提升综合能力。
三、学以致用:将化学知识应用于生活
(一)身边的化学:学会发现,触类旁通
生活中随处可见化学的身影。学会发现和探究生活中的化学现象,能帮助学生将书本知识与生活实际相联系,加深对化学原理的理解。例如,将紫甘蓝切开,用热水、冷水、酸碱溶液处理,观察颜色变化,可了解植物色素的pH指示性;将新鲜的苹果切开,涂抹不同的液体,如盐水、醋等,观察苹果褐变情况,可探究抗坏血酸等物质的抗氧化作用。学生观察生活中常见的化学现象,并运用所学知识分析和解释,不仅能巩固知识,更能学会举一反三,触类旁通。
(二)化学与环保:关注环境,践行责任
化学与环境保护密切相关。了解环境问题的成因,掌握污染治理的化学原理,能让学生增强环保意识,主动承担环保责任。例如,通过测定不同水体的pH值、COD等指标,学生了解了生活污水、工业废水对水体的污染程度,认识到保护水资源的重要性;通过分析汽车尾气的成分,了解CO、NOx等污染物的危害,学生提出减少机动车污染的建议,如使用清洁能源、完善尾气处理装置等。将环保议题融入化学学习,能激发学生运用化学知识参与环境保护的热情,使学生在践行环保责任中实现知行合一。
(三)化学与健康:合理膳食,关注食品安全
化学与我们的健康生活息息相关。学习营养物质的化学成分和功能,掌握食品安全的检测方法,不仅能满足我们的好奇心,更有助于养成健康的生活习惯。例如,通过阅读食品配料表,学生可以了解各种食品添加剂的作用,例如,防腐剂山梨酸钾能延长食品保质期,天然色素苋菜红、柠檬黄能改善食品色泽。通过测定食品中的蛋白质、脂肪、维生素含量,学生能更科学地评估食品的营养价值,学会合理搭配膳食。同时,掌握食品安全检测方法(如用碘量法测定油脂新鲜度、用高锰酸钾溶液检测农药残留等),学生能够识别食品质量问题,增强食品安全意识。
(四)化学与生产:了解工艺,开阔视野
化学作为一门物质科学,与工农业生产密不可分。了解化工生产流程,学习新材料的制备与应用,有助于拓宽学生的视野,激发学生投身化学相关行业的热情。
例如,通过参观化肥厂,了解合成氨制备尿素的流程,学生能直观地感受到化学在农业生产中的重要作用。这种体验式学习,能让抽象的化学原理变得具体而生动。又如,通过调研新能源电池的研究进展,学习锂电池正极材料的结构与性能,学生能领略到化学在新能源产业中的广阔应用前景。这种探究活动,不仅能加深学生对化学知识的理解,还能让学生认识到化学的社会价值,强化学生学习化学的兴趣。
【本文系重庆市普通高中教育教学改革研究课题“新高考下学能倾向与教学的相互作用研究”(课题批准号:2019CQJWGZ3043)的阶段性研究成果】