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第二章〓中学化学实验教学研究

§2.3〓中学化学实验教学的要求

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核心术语◆演示实验〓◆学生实验〓◆活动课程实验〓◆边讲边实验〓◆学生实验课〓◆实验习题

从中学化学实验教学的组织形式来看,一般分为演示实验、学生实验、活动课程实验三种类型。把化学实验分为不同类型,完全是为了教学、研究的方便和需要。不同类型的实验有不同的教学组织形式和要求,发挥的作用也不同。对中学化学实验进行科学合理的分类,可以为化学实验教学提供多种有效的途径和方法,有利于我们有效地进行中学化学实验教学研究。

一、 中学化学演示实验的特点和要求

(一) 中学化学演示实验的特点

化学演示实验是教师在课堂教学过程中示范操作表演的实验。它可以给学生留下生动、鲜明而深刻的印象,是一种传统的、基本的实验教学形式,也是最有效的直观教学方法之一。演示实验过程中,教师的示范操作表演对于训练学生的实验操作技能、培养严肃认真的工作作风和实事求是的科学态度具有“言传身教”、“潜移默化”的影响。所以演示实验在中学化学教学中具有非常重要的作用,运用十分广泛。

化学演示实验一般可概括为两种方法: 一种是先进行演示实验,根据观察到的现象,引导学生分析并作出结论。这有利于帮助学生形成正确的概念,激发学生的学习兴趣,培养学生的观察、分析、综合与判断的能力。另一种是先向学生讲清楚实验的装置、操作步骤,告诉学生应该观察到的现象和得出的结论,然后用实验证实这些结论或原理。这有利于帮助学生巩固、运用和深化知识。郑长龙.化学实验教学论[M].北京: 高等教育出版社,2001: 3239.

(二) 中学化学演示实验的要求

1. 充分准备,确保成功

演示实验一旦失败,将会严重地影响教学效果。为了保证实验成功,教师首先要从思想上重视,认真对待每一个实验和实验的每一个环节。其次,准备工作必须周密细致,对实验所用仪器和试剂、实验时间和反应条件的控制都必须做到心中有数。对难做的实验,例如氢气跟氯气混合见光爆炸实验,应多次重复预试,认真分析成败原因,掌握成功的关键。

2. 目的明确,重点突出

演示一个实验要达到什么目的,解决什么问题,突出什么现象,重点示范什么操作,有哪些具体要求等,无论教师和学生都应该明确。要引导学生观察主要特征,不能仅仅观察某些新奇的现象,要透过现象看本质,从深层次上举一反三,反思知识结构之间的联系。

3. 现象明显,便于观察

明显的实验现象能给学生以深刻的印象,这是顺利进行形象思维和抽象思维的基础。演示实验的装置应面向学生,如演示天平称量,指针应朝着学生,便于他们观察。仪器的大小和放置的高低要适当,并随时注意不要让其他仪器挡住学生的视线。为增强实验效果,可根据具体情况,背衬白色或黑色屏,或做空白实验进行对比。有的实验变化细微,可设法用投影仪放大。演示实验切忌走过场,要防止在大多数学生还未看清楚现象时就停止实验。另外在保证实验现象明显的前提下,应尽量使实验装置简单。

4. 引导思维,培养能力

明显的现象能给学生以生动的直观印象,但只有通过思维才能完成认识上的飞跃,达到教学目的。为此,教师的演示应跟讲述、引导观察、质疑、板书密切配合,让学生明确实验的目的和观察的要求,并对实验装置、操作步骤、观察到的现象进行积极的思考。启发他们对实验现象和实验结果进行分析,经过抽象、概括、总结和归纳,透过现象认识本质,以形成化学概念和掌握基础理论知识。实践证明,在演示实验中教师做必要的讲解和适当地提出思考性问题,都会引起学生的积极思维。因此,在演示实验过程中,尤其要注重培养学生的思维能力。

5. 掌握时间,保证安全

演示实验是课堂教学的重要一环,必须在较短的时间内完成。教师应周密安排,控制条件,使实验现象适时出现。同时,演示实验必须十分安全。教师应充分认识仪器、药品的性能,化学反应的原理,严格遵从操作规程,对于有危险性的实验,必须细致周密地落实预防和补救措施。

二、 中学化学学生实验的特点和要求

学生实验可以分为边讲边实验、学生实验课、实验习题三种类型,每一种类型的实验都有其特点及具体要求。

(一) 边讲边实验

边讲边实验是教师一边讲,学生一边操作的实验。这种实验模式多用于教授新课。在复习课上,有时为了加深概念的理解,也能适当采用。从实验内容的角度,边讲边实验通常适用于那些与化学基础知识有密切联系,又能培养和锻炼基本实验技能的实验;或者是那些适合学生水平、操作较为简单、学生能独立完成并易获得正确现象的实验。

1. 边讲边实验的特点

边讲边实验的特点是在课堂上把教师讲授和学生实验结合起来进行教学。课前在学生的课桌上摆好必需的仪器和试剂。教师在上课讲授过程中,每当需要学生通过实验来认识某一物质的性质及其变化,或形成某一新概念、理解新的原理时,教师就组织、指导学生进行相应的一个(或一组)实验。学生在一边听取教师的讲授,一边通过自己动手操作、观察和思考来获得知识。因此,比起单独由教师演示,学生能更仔细地观察实验现象,对所获得的物质及其变化的印象更加深刻,加深新概念和新原理的理解,从而使掌握的知识更加牢固。同时,由于学生亲自动手,能更好地培养学生的实验操作技能、技巧和其他多种能力。整个实验是在教师的指导下进行,因此教师的主导作用和学生在学习中的主体作用都能得到充分发挥,学生学习的效率和质量都能得到提高。

2. 边讲边实验的要求

(1) 精心选择边讲边实验的实验内容。正确地选择边讲边实验的内容的条件是: 紧密配合教材内容,并为设备条件所允许;实验内容简单,操作方便,时间短;实验现象明显,直观而不易发生异常现象;实验安全可靠,不宜选用产生有毒气体或易发生爆炸的不安全实验;同一节课所选用的边讲边实验的数量不宜过多,以免学生疲于实验操作,无暇仔细观察和思考。

(2) 做好边讲边实验的课前准备工作。首先,教师要对上课时拟做的实验反复预试,除要求掌握实验成败的关键外,还要估计学生在课堂实验时可能出现的问题和大约所需的时间,教师在课堂上指导学生实验时心中有数,控制教学进度。其次,做好学生实验所用仪器、药品的准备。将检查合格的仪器、药品,整齐有序地分放在学生的课桌上。讲台上还应另摆一套,以备教师示范演示用。

(3) 做好边讲边实验的课堂组织和指导工作。上课时要注意把讲授和组织学生实验有机地结合起来。教师要先向学生提出实验目的和要求,交代实验步骤和注意事项,然后学生才动手实验,观察现象。在学生进行实验时,教师要细心地观察学生的操作情况、实验现象和记录情况,并及时指导。必要时还可中断全班实验,纠正出现的普遍性问题。待实验完结后,教师可根据实验结果和实验现象进行提问。如学生的发言中有遗漏或错误,则组织其他学生补充或讨论,最后由教师总结。

(二) 学生实验课

学生实验课是在一个单元教材学习之后,为了复习、巩固和验证课堂上所学的知识并系统培养学生的实验能力,由学生独立完成一定实验任务的实验教学形式。

1. 学生实验课的特点

学生实验课是学生学完某一单元或某一章节之后,在教师的组织和指导下,利用整节课的时间,在实验室里独立运用已获得的知识技能进行实验操作,观察和思考实验现象,做好实验记录,写出实验报告。通过学生实验,能进一步巩固和加深学生已获得的知识,提高学生实验操作技能和独立工作能力,培养理论联系实际的学风、实事求是的科学态度和良好的道德品质。

2. 学生实验课的要求

(1) 做好课前准备。师生都应明确每一次学生实验课的目的。教师在实验前应做好实验的预试;备好课后,应把学生实验用品准备齐全,并利用学生的仪器和药品进行全部实验,这样可以进一步检查仪器、药品是否短缺或有效。学生实验桌上的仪器、药品要摆放整齐、合理,这不仅给实验提供方便,而且也给学生做出示范。

(2) 课堂上检查提问。实验课开始时,教师要进行必要的提问检查,判断学生是否明确本实验的目的、操作步骤和注意事项,这是学生实验成败的关键。此外教师还要对学生实验做简短的讲述,对初次接触的仪器要作介绍,操作要作演示,结合操作过程交代有关注意事项。这样就能给学生留下直观的印象和感性的认识。

(3) 辅导耐心认真。在实验全过程中,教师应认真负责,耐心细致地做好辅导工作: 既要照顾全班学生的实验正常进行,又要对“两头”的学生做好重点指导,使基础好的学生能更进一步,使基础较差的学生能完成任务。如果发现普遍性的问题或不安全因素,可停止实验,经教师解决后再继续实验。

(4) 抓好思想教育。在实验课上,要注意对学生进行思想教育,除了辩证唯物主义教育外,还应培养学生遵守纪律、胆大心细、爱护公物、求实探索和勇于创新的良好工作作风和高尚的道德品质。

(5) 及时小结实验。实验完毕,教师要对实验情况进行小结,即从实验操作、实验现象、观察记录、科学态度、遵守纪律、道德品质、实验作风等各方面进行全面评述,指出全班实验的优缺点,并分析原因、提出希望,实验小结应以表扬鼓励为主。小结之后,要求学生刷洗整理好仪器,药品归还原位,打扫卫生后离开实验室。

(三) 实验习题

实验习题是学生综合运用已学的化学知识和化学技能,采用化学实验方法来解答的一类化学习题。

1. 实验习题的特点

实验习题只给学生提出了题目,而没有提供如学生实验课那样现成的教材,要求学生在实验之前,要独立思考、研究,探索解答习题的途径,设计出解答习题的实验方案,经教师审阅批准后实施。其他内容如原理、仪器、药品、方法、步骤、注意点等也均由学生自己考虑。因此,实验习题既是化学教学中的一种特殊形式的习题,也是要求较高的一种学生实验。实验习题除具有与学生实验课相同的作用外,特别在培养学生综合运用知识、技能和实验方法来解决化学问题的独立工作能力方面,在培养学生设计化学实验和探索、创造能力方面,以及在进一步激发学生自觉地掌握和巩固化学基础知识和化学基本技能的积极性等方面都有良好的效果。

2. 实验习题的要求

实验习题的特点表明,学生只有在具备了一定的化学知识、技能的条件下,实验习题课才能顺利进行。因此,教师可在一定的阶段,例如单元复习或总复习,适当地布置实验习题。实验习题可以分散布置在一般的学生实验课中,进行个别实验习题的解答;也可以集中组织几个题目作为一节独立的实验习题课单独进行。为了提高实验习题课的效果,还要求教师做好以下几点。

(1) 做好实验习题的准备工作。教师对每个实验习题都必须预做。对一题多解的题目,应对其可能的各种实验设计方案,以及相应的实验条件和关键,都必须掌握,以便熟练地进行指导。同时,教师要充分了解学生的化学知识和化学实验技能的掌握程度,估计学生可能设计出的各种实验方案。在此基础上,充分准备好学生可能要求发给的仪器和药品。

(2) 加强学生设计实验方案的指导和组织。教师布置实验习题后,首先要指导学生钻研实验习题的要求,阅读有关材料,复习有关化学知识,思考解题的实验原理、方法和步骤;预计所需仪器和药品;考虑实验中可能产生的现象、容易出现的错误以及安全注意事项等;最后独立设计出实验方案。实验方案应包括实验题目、内容、仪器药品、操作步骤、预计产生的现象和结论(包括解释和书写化学方程式)。

(3) 加强学生实验过程中的指导。学生领齐实验仪器和药品后,即可独立进行实验。通过实践验证预计的方案。在学生进行实验的过程中,教师要巡视指导并进行小结。实验结束后要求学生做好实验室的清洁工作,并按时完成实验报告。

(4) 调动学生做实验习题的积极性和培养他们的创造精神。教师应根据学生的水平和兴趣确定题目,并对学生的设计进行指导。如怎样审题,如何寻找参考资料,需要注意哪些问题等,教师既不包办,又要使学生尽量少走弯路。学生设计的实验,只要原理正确,设计合理,方法可行,就应尽量满足他们的要求,为他们准备好所需的仪器和药品,同时应鼓励富有创新的实验设计方案。对于不适用的设计,也应讲清道理或帮助改进。有的实验习题可以组织学生探讨各种设计方案的优劣,选择较好的方案,再进行实验。让同学们在问题解决的过程中,亲身体验到化学知识的增长和实验能力的提高,从而增强学生对化学实验的兴趣,培养学生勇于创新的精神。

三、 中学化学活动课程实验的特点和要求

化学活动课程实验是学生综合运用已有的化学知识、实验技能,主要围绕探究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育等,通过活动课程实验来解决化学问题的一种教学组织形式。其主要环节包括查阅资料、方案设计、活动与评价等,一般由学生独立来完成,必要时教师可以给予相应的指导。

(一) 中学化学活动课程实验的特点

活动课程实验是指以综合性信息和直接经验为主要内容,有目的、有计划、有组织地以学生为主体,通过他们的亲身体验学习,从而促进学生能力和综合素质提高的一种实验组织形式。与学科课程实验相比,活动课程实验具有以下特点。

1. 主题的社会性

活动课程实验是以探究体验为主要形式的实践活动,把智力活动和操作过程更紧密地结合起来,强调“做中学”,重视直接体验和经验学习,重视知(识)行(为)的统一;同时活动课程实验在活动主题上力求贴近社会生活实际,把学生的理论学习与社会实际生活挂钩,使学生感到学有所用,进一步增强学习动机。

2. 内容的综合性

活动课程实验的内容可以不受学科知识体系的局限,常以涉及多学科的综合信息和直接经验为主。因此,它有助于弥补按知识体系分科学习的不足,有利于知识的整合运用和能力的均衡发展。

3. 学生的主体性

活动课程实验尊重学生的主体性和个性发展,强调学生是教育与学习的中心,强调发挥学生自身的主动探索和创造精神,注重学生的自我组织和互相启发。同时,实验过程不拘泥于一种方案和途径,从而为学生的个性化学习留下了广阔的空间,有利于他们的多样化发展。

(二) 中学化学活动课程实验的要求

从活动课程实验的教学过程划分,可以分为实验活动准备、实验活动导入、实验活动实施和实验活动总结四个步骤。在每一步骤具体实施过程中,应力求达到以下要求。

1. 实验活动准备阶段

要求教师和学生共同进行实验活动的准备工作,包括教师研究学生的兴趣、需要和直接经验,进行实验活动方案的总体设计,学生和教师一起制订活动的具体计划,安排实验活动材料,精心设计实验活动情境。实验活动准备是否充分,是影响实验效率的关键。

2. 实验活动导入阶段

要求教师和学生明确实验活动的主题、目的和要求,引起学生积极参与实验活动的欲望,激发兴趣,明确问题。这一阶段也极大地制约实验的实验效率,影响学生主动性、创造性的发挥。

3. 实验活动实施阶段

这是活动课程实验教学过程中的中心环节,要求教师指导学生按照实验活动的目的和要求自主进行实验操作,动脑动手,直观体验,完成教学内容和任务。

4. 实验活动总结阶段

在实验结束时,教师引导学生对完成的实验自己进行分析、总结和评价,以提高认识,总结经验和教训,形成技能技巧。

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