2023年加强实验教学 培养创新能力.doc

立足实验探究 培养创新能力 ：随着化学新课程标准的全面实施，科学探究在新课程的突出地位和对开展学生科学素养起到不可替代的作用。本文提出了立足化学实验探究，以培养学生创新观察能力、创新实验操作能力和创新思维能力。并在化学教学中如何进行科学探究，进行了大胆的尝试，以及为以后的进一步实践提出思考。 关键词：实验 创新观察 创新实验操作 创新实验操作 科学探究 实践 化学实验在培养学生创新能力方面有着重要、不可替代的作用。在所有的自然科学中，化学涉及实验面之大内容之广博是其他学科所不能比较的。实验以其生动、直观、新异有趣等特点，对学生具有极大的吸引力。它不仅可以培养学生的创新观察能力和创新实验操作能力，还能培养学生的创新思维能力。因此，我们必须立足实验----这个化学学科的根本特征，努力培养具有创新能力的新一代。 一、敏锐观察，培养学生创新观察能力 观察作为一种有目的、有方案、较持久的知觉，是人们认识事物、获取真知、发现问题的源泉。创新观察能力是通过各种感官，捕捉事物中典型的、具有本质的外部特征的能力。对人类作出重大奉献的科学家都具有敏锐的观察力。它是任何科学研究的开端。可见，观察能力本身也是创新能力的一个重要方面。化学实验中的观察一般包括对教师演示实验的观察和学生分组实验、边讲边实验中的观察几个方面。为了使化学实验中的观察真正成为创新意义层面上的观察，进而通过实验卓有成效地培养学生的创新能力，要求观察必须具备以下特征。 1、敏锐性 观察的敏锐性是指在一般的观察过程中比别人更敏捷地观察出某些事物的特点，能从平凡的现象中敏锐地发现别人在一般情况下不能发现的关键问题和事物重要特征。要善于抓住化学实验中好些稍纵即逝的化学现象，尤其是那些乍看起来有些反常的现象。敏锐的观察也是科学创造的前提。例如，在探究“〔氨〕分子的运动〞的实验中，所能观察的现象：B烧杯中的无色酚酞溶液并没有 变成红色？直观的现象对于学生来说是多重要。 全体同学的失望就可想而知了。这时，天空下着 细雨，失望的我就只有请一位同学将B、C两烧 杯的酚酞溶液给倒掉。这位同学神奇地倒在教室 内装有水的桶中。被几位好奇的、“不甘心〞的 同学发现了一个奇观。 图一 A、B 烧杯中的 “老师，我看见了红色。〞 溶液会发生变化吗 我急转头，也看见了一缕红，瞬间消失开去。于是，重新拟定实验方案并提出问题：“刚刚的这位同学发现了红色，只可惜同学们没有看见。怎样办就可以让同学们都能看见呢？〞 “用烧杯装一点水试一试！〞一位同学这样说道。 实验步骤 实验现象 实验结论 将实验完后仍看不见红色的B烧杯中的酚酞溶液倒在准备好的热水中 酚酞溶液变红， 并很快消失。 分子在不停的运动。温度越低，分子的运动速率越慢；温度越高，分子的运动速率越快。 通过这次实验探究得出结论，〔氨〕分子在处在不停的运动中，温度越高，分子的运动速率越快。还可以引导得出另外的结论：改变温度可以控制物质化学反响的速率。那么控制物质的化学反响的速率就成为课外兴趣小组活动的探究实验课题。另外这次探究实验，得感谢那几位同学，教学相长，这意外的实验现象被他敏锐地观察到，并努力思考它们怎样才能使同学们发现。对这一问题的深入研究，让学生真正成为发现的主人，同时，让他们充分体验到智力劳动的艰辛，以及科学发现的喜悦和化学美的体验，从而激起强烈的探究精神，培养学生创新观察与思维能力。 2、精确性 观察需要认真细致的科学态度。对一些定性的实验要求观察准确；对定量的实验那么要求必须有足够的精确度。例如，19世纪90年代，稀有气体氩的发现就是最好的例子。英国物理学家雷利测定氮气的密度时，他发现从空气中别离出来的氮气每升质量为1.257 2 g。而从含氮物质中制得的氮气每升质量为1.250 5 g。经过屡次测定，两者质量仍然相差几毫克。雷利没有无视这微小的差异，分析其产生的原因，他疑心从空气中别离出来的氮气里含有未被发现的较重的气体，又经反复实验，终于发现了一种新的气体氩气。可见观察的准确性是创新观察必备的条件。 3、全面性 全面性就是要求学生在化学实验中尽可能地用各种感官〔视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉等〕，从多方面〔如物质及其变化、化学实验仪器、装置和操作等〕进行观察。例如：测定空气中氧气的含量实验中，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，结合本实验推测氮气的性质〔初中化学教材P29的讨论〕。(1)氮气的物理性质：无色；气体；密度比水小〔这是一位同学在作业中得到的结论，这个结论对于是“长进短出〞还是“短进长出〞实验的判断尤为重要，正好体现观察的全面性〕；难溶于水；(2)氮气的化学性质：不燃烧；也不支持〔红磷〕燃烧。再例如：由于物质构成的奥秘的内容比较抽象，难于理解，可借助多种方法或手段，以加强教学的直观性。特别是对于插图的运用。比方原子的构成示意图，可以观察到： 1、原子是空心的，不是简单的、 不可分割的实心球体。 2、原子是由原子核和电子构成。 3、原子核在原子中央，电子在 原子核外，故简称核外电子。 4、通过对原子和原子核的直径的 图二 原子的构成示意图 观察和计算，原子核的直径约为原子的直径的十万分之一，原子核的体积只占原子体积千亿分之一，故原子核的体积很小。〔借用 2023年北京奥运会主会场“鸟巢〞和蚂蚁比喻原子和原子核，加深印象。〕 5、原子核中，质子带正电、中子不带电，电子带负电。进一步得出原子核带正电。 6、可以观察到原子核中，有3个质子、3个中子、3个电子。进一步得出质子数 = 中子数 = 电子数，于是联系质子带正电、中子不带电，电子带负电，便知原子呈电中性；还为后面的学习研究留下“败笔〞；以及推敲该原子是锂原子的构成图。 7、原子核相对静止，电子绕核做高速运动。当然可以联想有“淘气〞的电子运动到核外，使得原子带电，变成以后学习讨论的离子。 8、原子没有原子外壳，因为书上没有相应的文字印证，那么，空心球体的“外壳〞是电子高速运动的区域。 通过全面的观察，可以加深学生对抽象的原子内部的认识。当然，教学过程中，如何引导和探究就成为主题。总之，变讲为悟，通过学生的全面观察，进一步让他们学会在知识的思考中体验、感悟。比方可以把同学们心目中的其他原子的内部构成图给画出来，以反响感悟的效果。 二、勤于操作，培养创新实验操作能力 实验——培养学生各种能力、提高综合素质的大熔炉。 但是，相对于化学教材比较系统和完整的理论体系而言，实验都明显的缺乏。多年来，由于应试教育的影响，以致使我们教材中安排的本来就不算多的实验也往往难以落到实处。例如：在探究电解水实验中，我们的一些教师习惯于黑板上画实验、讲实验，学生听实验、背实验。严重地无视了学生对感性素材的收集。也就不符合学生的认知规律；或者说从感性到理性的过程中，并没有充分的感性根底，以及对学生实验操作能力的培养。对于该实验，我们却进行了如下改良。 仪器：烧杯〔为了节约药品〕、试管５支，直流电源、两个水分子模型〔泥团〕。 药品：水、氢氧化钠溶液、两支试管氢气、半试管氧气〔利用排水法收集，留下半试管水〕。 首先通过简易实验，让同学感知根本的现象:两支试管中均有气体产生；且与正极相连的试管产生的气体少，体积比约为１︰２。 〔归纳〕现象: V正气︰V负气＝１︰２ 然后利用准备好的两种气体对“正气〞和“负气〞进行检验。这里或许就会引起争议，不过面对学生来说，在化学实验中灵活、巧妙运用“移花接木〞 ，那么可得到很实在的效果。因为这样可以突破教学难点，加深学生对物质氢气的认识和对电解水实验的感悟。 先让学生猜测，并设计实验方案，然后进行实验。 实验步骤 实验现象 实验结论 将装有少量“正气〞的试管口向上，翻开橡胶塞，并用带火星的木条伸入试管内。 带火星的木条复燃。 与正极相连的试管产生的气体是氧气。 将装有少量“负气〞的试管口向上，翻开橡胶塞，并用带火星的木条伸入试管内。 带火星的木条没有复燃；也没有其它现象。 与负极相连的试管产生的气体不是氧气。 将装有少量“负气〞的试管口向下，翻开橡胶塞，用大拇指堵住，并移近火焰。 听到轻微的爆破声；枯燥的试管内壁产生水雾。 与负极相连的试管产生的气体是另一种气体：氢气 认识与负极相连的试管产生的气体----氢气。在第三个步骤中： 试管口向下， 原因：氢气的密度小于空气〔氢气的密度最小〕； 用大拇指堵住，原因：防止气体逸出； 移近火焰，听到轻微的爆破声，说明氢气能燃烧； 枯燥的试管内壁产生水雾，说明氢气燃烧的生成物有水。 〔归纳总结〕一、氢气的性质： 〔一〕氢气的物理性质：1、〔在标准状况下〕无色无味的气体； 2、氢气的密度最小； 3、难溶于水。 〔二〕氢气的化学性质：氢气能燃烧。 二、氢气的验纯： 原因：混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会产生爆炸。 方法： 实验步骤 实验现象 实验结论 用小试管口向下收集氢气，用大拇指堵住，并移近火焰。 听到锋利的爆破声 氢气不纯 听到轻微的爆破声 氢气已纯 (三)由电解水实验现象可知： 1、V氧气︰V氢气＝１︰２ 2、正极：氧气 负极：氢气 〔“正养父亲，氢二氧一〞〕 3、水在通电的条件下生成氧气和氢气。 即： 水 氧气+氢气 4、由电解水实验可以得到水是由氢、氧两种元素组成。 通过对电解水实验的改良，明显感受和学生互动更强，实验现象更生动、直观，归纳更容易。不过，从每年的中学生实验操作能力考察上看，中学生实验操作能力的现状是触目惊心的。中学生实验操作能力考察分为单独操作〔70分〕和实验步骤、现象、结论的记录〔30分〕。实验记录达标的学生人数可达70%以上；可操作达标的学生人数不到20%。因而，看来学生实验操作能力较差的问题仍然是一个不容无视的现实问题。要培养学生的创新实验操作能力，就必须努力加强对各种演示实验教学的改良，采取各种措施为学生提供较为充分的动手操作的实践时机。 1、拓宽实验空间 我们现行的中学化学课本中安排的实验课时较少，且太多为演示实验。演示实验习惯上都是由教师在讲台上做给学生看的，由此导致学生动 会明显偏少，动手能力普遍不高。因而我们有必要想方设法将演示实验的空间由通常的讲台向学生座位乃至更大的范围扩展。具体地说，可以通过改良、改组和改造等方法。其中，改良是将一些演示实验改为师生合作实验，如对氢气混合爆炸的演示实验改为师生共同做的实验；改组是创造条件将一些演示实验改为学生分组实验或边讲边实验，如初中酸碱盐性质的演示实验可改为学生分组实验或边讲边实验；改造那么是将一些演示实验在课堂正常安排的情况下，可改为课外实验。 〔1〕、补充趣味实验，激发创新意识 例1：在绪言课上，利用毛笔在宣纸上勾出梅花图，然后把无色的酚酞溶液涂在花瓣上，准备用氢氧化钠溶液喷在梅花图上，都可以看到红色的梅花。 例2：有一次实验课完成后，有一个学生问我：“老师，我能把钥匙放在余下的CuSO4溶液里吗〞我说，可以。然后他兴快乐烈地把钥匙链放在CuSO4溶液中。大约2min-3min后，红色的金属铜明显被镀到钥匙链上，其他同学也要试一试。此时，我把余下的CuSO4溶液稀释成不同浓度的三份，让几位同学同时把钥匙链放在不同浓度的CuSO4溶液中，让他们观察镀层出现的快慢〔速度〕和镀层的薄厚等〔并告诉他们要静置，不能振荡〕。通过比照、观察、讨论，学生获得了感性知识，还懂得了镀层的好坏与镀层溶液的浓度有关。这便为学习高三电化学奠定了一定的根底。 〔2〕、把实验习题搬进课堂 把实验习题搬进课堂，它也是培养创新 实验能力的好素材。例如，化学中“有名〞 的收集装置，收集时到底是“长进短出〞还 是“短进长出〞。跟集气瓶内的物质和需要进 去的物质的密度有关。安装仪器并演示，对 于学