在《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

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1、在實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力 探究能力是學(xué)生能力體系中極為重要的一環(huán),實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是最直接、最有效的培養(yǎng)途徑,所以教學(xué)中要充分利用新教材的實(shí)驗(yàn),特別是新編實(shí)驗(yàn)化學(xué),我們?cè)诮虒W(xué)中要挖掘蘊(yùn)藏在教材實(shí)驗(yàn)中的探究因素,以期對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力有所幫助。 探究能力探究思維 我國化學(xué)家戴安邦先生曾指出:“只傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)的化學(xué)教育,是片面的.用實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題使各項(xiàng)智力因素得到發(fā)展,故化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教育的一種最有效的教育形式。”實(shí)驗(yàn)化學(xué)是蘇教版化學(xué)的六模塊之一,而浙江又是唯一把實(shí)驗(yàn)化學(xué)定為必考模塊的一個(gè)省。如果將必考模塊的分值進(jìn)行均攤,實(shí)驗(yàn)的分值將在20分左右,所以我們?nèi)绾伟l(fā)揮實(shí)驗(yàn)化學(xué)的功能,是一

2、個(gè)需要關(guān)心的問題。在今年高考考綱中新增了一條:“了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)科探究過程的一種重要方法,了解實(shí)驗(yàn)探究的一般方法?!睆目季V中我們隱約可以感覺到,今年高考探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容必將有所體現(xiàn)。所以作為教師的我們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)過程中就應(yīng)時(shí)時(shí)注意對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。本文在蘇教版實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)過程中做了以下幾點(diǎn)嘗試,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力收到了較好的效果。一、創(chuàng)設(shè)探究學(xué)習(xí)情景,激發(fā)學(xué)生探究興趣探究學(xué)習(xí)情景是探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的背景和舞臺(tái)。教師在發(fā)現(xiàn)一些可探究題材時(shí),可以設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的真實(shí)情景,把學(xué)生置于問題的探究氛圍中。使學(xué)生親身發(fā)現(xiàn)問題所在,教師適時(shí)的將以引導(dǎo)讓學(xué)生明白解決這一問題的意義,激發(fā)學(xué)生的探究欲望;還可以讓學(xué)

3、生明白這不能單靠教科書呈現(xiàn)的知識(shí)就能得出答案的,必須通過自己的思考(有哪些可能原因)、查閱資料、交流討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)合得出結(jié)論。在整個(gè)過程中學(xué)生體會(huì)到了探究的樂趣,因此教師的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅要考慮教學(xué)目標(biāo),還要把情景設(shè)置看做時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一,充分挖掘教材中的探究因素。例如:在專題1 課題1海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)書本在“知識(shí)預(yù)備”中告訴學(xué)生海帶中的碘是以I-的形式存在的,經(jīng)過灼燒、溶解、過濾,碘元素便以I-的形式進(jìn)入溶液中,用適量的雙氧水或氯氣等氧化劑均可得到碘單質(zhì)。單質(zhì)碘能與淀粉溶液顯藍(lán)色。有關(guān)的反應(yīng)方程式為:2I-+ Cl2 = I2+ 2Cl-, 2

4、I-+ H2O2 + 2H += I2+2H2O學(xué)生按照這一原理按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):教師讓學(xué)生用新制氯水做氧化劑創(chuàng)設(shè)情景。意外出現(xiàn)了,在用氯水氧化后的溶液中滴加淀粉溶液沒有看到藍(lán)色現(xiàn)象,用四氯化碳萃取后也沒有得到紫紅色的有機(jī)層。學(xué)生馬上就產(chǎn)生疑問:實(shí)驗(yàn)用的氯水是不是變質(zhì)了?這時(shí)教師可以告訴學(xué)生氯水新制的,絕對(duì)沒問題。這樣學(xué)生的疑惑進(jìn)一步加大,新的情景產(chǎn)生。有的學(xué)生聯(lián)想到食鹽中的碘是以IO3-的形式存在的,如果是IO3-就不能被氯水氧化,也就不會(huì)有變藍(lán)的現(xiàn)象了,所以猜想海帶中碘不是以I-形式存在,而是象食鹽一樣以IO3-的形式存在。這時(shí)教師進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo),告訴學(xué)生書本也有可能存在問題的,要推翻書本

5、結(jié)論對(duì)于學(xué)生來說是個(gè)很大的挑戰(zhàn),學(xué)生的探究欲望一下子被激發(fā)了出來。接下來組織學(xué)生分組討論,查閱資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,再把實(shí)驗(yàn)方案匯總討論,用現(xiàn)有的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后得出了最佳的實(shí)驗(yàn)方案如下:實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在濾液中滴入數(shù)滴淀粉溶液,再快速加入足量新制的飽和氯水,震蕩溶液無藍(lán)色出現(xiàn)在濾液中滴入數(shù)滴淀粉溶液,再逐滴入新制氯水,邊滴邊震蕩溶液先變藍(lán)色,繼續(xù)滴加后變成無色往濾液中滴加酸化過的雙氧水,震蕩,片刻后,往試管加入少量的四氯化碳,震蕩,靜置四氯化碳層中出現(xiàn)了紫紅色往濾液中滴加適量的稀硫酸,震蕩,片刻后,往試管中加入少量的四氯化碳,震蕩,靜置四氯化碳層呈無色結(jié)論:海帶中的碘是以I-的形式存

6、在,沒有IO3-;新制氯水的氧化性太強(qiáng)可以將I-氧化成IO3-,因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)最好的氧化劑是雙氧水。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)非預(yù)期現(xiàn)象,教師只要將以利用設(shè)計(jì)生動(dòng)的探究學(xué)習(xí)情景就可以激發(fā)出學(xué)生的探究興趣。讓學(xué)生從多角度、多方面的思考問題,尋求多種可行的實(shí)驗(yàn)方案,訓(xùn)練學(xué)生思維的開放性、創(chuàng)造性,提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)能力,探究能力也會(huì)在不知不覺中得到提高。二、設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn),激活學(xué)生的探究思維化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),怎么強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)都不會(huì)過分。在蘇教版化學(xué)教科書中的實(shí)驗(yàn)主要是以驗(yàn)證或鞏固相應(yīng)知識(shí)為基本出發(fā)點(diǎn)來設(shè)置的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)原有的理論知識(shí)就可以直接推斷出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)J饺狈?duì)學(xué)生思維能

7、力、探究能力的培養(yǎng)。如果能將教材中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生處于一種主動(dòng)探究知識(shí)的興奮狀態(tài),成為實(shí)驗(yàn)結(jié)論的主導(dǎo)者,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,這對(duì)激活學(xué)生的探究思維所起的作用是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所無法替代的。例如:專題2 物質(zhì)性質(zhì)的探究 課題1 鋁及其化合物的性質(zhì) 實(shí)驗(yàn)2 鋁表面氧化膜的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟:(1)取三塊鋁片,將其中兩塊分別用砂紙擦去表面的氧化膜。(2)將一塊擦去氧化膜的鋁片放入20ml0.5mol/l CuSO4溶液中,觀察鋁片表面的現(xiàn)象。(3)將一塊未擦去氧化膜的鋁片放入20ml0.5mol/l CuSO4溶液中,觀察鋁片表面的現(xiàn)象。(4)取步驟(3)中鋁片,用水沖洗后,放入盛有3m

8、l 6mol/l NaOH溶液試管中,觀察鋁片表面的現(xiàn)象。12min后取出鋁片,洗凈,再放入盛有20ml0.5mol/l CuSO4溶液的試管中,觀察鋁片表面的現(xiàn)象。(5)將另一塊擦去表面氧化膜的鋁片放入盛有3 ml濃硝酸的試管中,觀察現(xiàn)象。取出鋁片,用水洗凈,再放入盛有20ml0.5mol/l CuSO4溶液的試管中,觀察鋁片表面的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(3)、(5)兩個(gè)實(shí)驗(yàn),在整個(gè)過程中看不到任何現(xiàn)象,與預(yù)期一致。(2)、(4)兩個(gè)實(shí)驗(yàn),反應(yīng)非常慢經(jīng)過1小時(shí)后才明顯看到有少量銅析出,經(jīng)過一天也就只有四分之一的銅覆蓋在鋁片上,這與教參對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述:鋁片表面很快出現(xiàn)海綿狀的暗紅色物質(zhì),接下來鋁片

9、又有大量氣泡產(chǎn)生,溶液溫度迅速升高等現(xiàn)象相差甚遠(yuǎn)。到底使什么原因呢?應(yīng)該怎么樣使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,又讓學(xué)生知道有氧化膜的存在呢?筆者在上課前讓學(xué)生進(jìn)入回憶,蘇教版選修4作業(yè)本P47 第19題 在一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,某學(xué)生用鋁片分別與稀鹽酸與稀硫酸反應(yīng),發(fā)現(xiàn)鋁片與稀鹽酸反應(yīng)使現(xiàn)象非常明顯,而與稀硫酸幾乎不反應(yīng)。這與教科書中“鋁與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”的說法不一致。針對(duì)這題當(dāng)時(shí)我們組織學(xué)生討論,提出可能的假設(shè),并設(shè)計(jì)方案,按照方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),最終得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是:Cl-對(duì)鋁與酸的反應(yīng)起到催化作用。我們還組織學(xué)生到圖書館查閱期刊文獻(xiàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cl-是對(duì)鋁表面氧化膜的除去有催化作用。復(fù)習(xí)了這樣一個(gè)探究

10、實(shí)驗(yàn)后,再讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)2 ,當(dāng)出現(xiàn)現(xiàn)象與預(yù)期不一致時(shí),學(xué)生有了一定的理論依據(jù)。猜想可能時(shí)鋁表面的氧化膜通過砂紙磨或者與氫氧化鈉反應(yīng)均難以徹底除去,因?yàn)樵诔サ倪^程中又在重新生成,所以學(xué)生認(rèn)為是鋁表面的氧化膜阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。這時(shí)教師可以利用回憶的知識(shí)將以引導(dǎo),如果是鋁表面的氧化膜沒除干凈,我們?cè)趺醋霾拍芗涌旆磻?yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間呢?學(xué)生的探究思維從一個(gè)實(shí)驗(yàn)跨越到另一實(shí)驗(yàn),思維也得到了拓展,新的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)順利的展開了。同學(xué)們提出了下列猜想:(1)用0.5mol/l氯化銅代替0.5mol/l硫酸銅進(jìn)行實(shí)驗(yàn) (2)在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向0.5mol/l硫酸銅溶液中滴加幾滴氯化鈉溶液,看反應(yīng)速率是否

11、會(huì)加快。筆者把學(xué)生分成兩組分別對(duì)兩種猜想進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用這兩種方法看到現(xiàn)象的時(shí)間明顯縮短,海綿狀的銅,量也要多些。最后同學(xué)們還討論總結(jié)出第(2)組實(shí)驗(yàn)55方案更具有說服力。全班同學(xué)臉上洋溢著勝利的笑容,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)書本的有些知識(shí)并不是最好的,特別是實(shí)驗(yàn)化學(xué)這一門新增的課程,里面有的知識(shí)點(diǎn)有待我們進(jìn)一步去完善。通過這次探究活動(dòng)一定程度上激發(fā)了學(xué)生的探究思維,學(xué)生的自信心也有所增強(qiáng)。三、開展探究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生探究能力在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生多角度的思考問題,以求得多種設(shè)想、方案或結(jié)論。通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn),學(xué)生的創(chuàng)新思維可以得到“活化”和發(fā)展,探究能力也會(huì)得到相應(yīng)的提高。例如:專題3

12、物質(zhì)檢驗(yàn)與鑒別 課題1 牙膏中某些成分的檢驗(yàn)書本只是就牙膏中的摩擦劑碳酸鈣、保濕劑甘油做了檢驗(yàn)。而我們目前市場上在賣的牙膏只有LG牙膏把其成分全部標(biāo)出的,其他基本上都只標(biāo)了牙膏的活性成分。像高露潔、佳潔士等標(biāo)明采用的是二氧化硅做摩擦劑,竹鹽用的是磷酸氫鈣二水物和水合硅石,真正只用碳酸鈣做摩擦劑的都沒有標(biāo)出。同樣市場上沒有一種牙膏標(biāo)出它的成分中有甘油的,反而像竹鹽、小白兔兒童牙膏標(biāo)的都是山梨醇做保濕劑。這就給學(xué)生的檢驗(yàn)帶來了困擾,所以教師如果把這個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),改成是探究性的實(shí)驗(yàn)更加貼合我們的生活實(shí)際,更能激發(fā)學(xué)生的興趣。教師可以讓學(xué)生把自己平時(shí)使用的牙膏帶來,對(duì)不同類別的牙膏進(jìn)行分類。分小組對(duì)不

13、同品牌牙膏的摩擦劑、保濕劑進(jìn)行探究。第一步因?yàn)榈拇蟛糠盅栏喽紱]有標(biāo)摩擦劑成分,所以學(xué)生按照書本提供的這四種摩擦劑進(jìn)行假設(shè):假設(shè)1 是碳酸鈣 ,假設(shè)2 是二氧化硅, 假設(shè)3是磷酸氫鈣,假設(shè)4 是氫氧化鋁 ,然后根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終得出自己平時(shí)在使用牙膏的摩擦劑是屬于哪一種的。第二步對(duì)上面牙膏的濾液進(jìn)行探究,檢驗(yàn)里面是否有甘油。按照書本向1ml0.5mol/l CuSO4溶液中加入幾滴1mol/l NaOH溶液,制得新制Cu(OH)2,然后再加入1ml的濾液,結(jié)果不管是哪個(gè)品牌的牙膏都沒有出現(xiàn)絳藍(lán)色現(xiàn)象。到底是什么原因呢?有同學(xué)想到在檢驗(yàn)葡萄糖中的醛基時(shí),所用的新制Cu(

14、OH)2是按氫氧化鈉過量制備的,而這里是CuSO4過量,是不是也應(yīng)該是堿過量呢?在前面幾個(gè)專題中都有出現(xiàn)現(xiàn)象與教科書不符合的地方,經(jīng)過學(xué)生的探究都得到了結(jié)論,所以現(xiàn)在也就敢于懷疑書本。學(xué)生就用具體的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,換成堿過量來制備Cu(OH)2,最終得到了絳藍(lán)色溶液。但是新的問題又出來了,不管是哪個(gè)品牌的牙膏,即使標(biāo)的是山梨醇的也出現(xiàn)了絳藍(lán)色現(xiàn)象。通過查閱資料,學(xué)生發(fā)現(xiàn)山梨醇是一種六個(gè)羥基的醇。經(jīng)過總結(jié)推論,得出用新制Cu(OH)2可以檢驗(yàn)多羥基物質(zhì),并不局限于甘油的檢驗(yàn)。單檢驗(yàn)這兩種成分還滿足不了學(xué)生的好奇心,他們想知道在自己使用的沒標(biāo)成分的牙膏中還有哪些成分,探究的興趣也就更加濃厚了。書本P3

15、6的交流討論就可以讓學(xué)生自己取查閱資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。利用好教材中學(xué)生感興趣的題材,充分挖掘蘊(yùn)藏在里面的探究因子。學(xué)生從中體會(huì)到化學(xué)“源于生活、用于生活”,跟我們的生活息息相關(guān)。這樣就更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,為能力的提高提供了客觀條件。四、反思受傳統(tǒng)填鴨式實(shí)驗(yàn)教育模式的影響,學(xué)生習(xí)慣了按教科書的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),缺乏自主探究的精神,在這種教學(xué)模式下長大的學(xué)生,對(duì)于現(xiàn)行高考實(shí)驗(yàn)命題的趨勢(shì)肯定是無法適應(yīng)的。所以我們要改變教學(xué)思想,利用新的實(shí)驗(yàn)題材、新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式給學(xué)生提供主動(dòng)探求知識(shí)的寬松環(huán)境,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中滲透對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)化學(xué)中出現(xiàn)的非預(yù)設(shè)結(jié)果的探究,學(xué)生積極地去思考、去探索,從中就會(huì)迸發(fā)出更多的智慧和靈感,探究能力也必然會(huì)得到提高。1人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)(必修)參考書2走進(jìn)新課程叢書編委會(huì)組織.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組編寫.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))解讀,武漢:湖北教育出版社,20043劉知新主編.化學(xué)教學(xué)論(第三版),北京:高等教育出版社,20044實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)意見

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