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第二章〓中学化学实验教学研究

§2.4〓中学化学实验教学的模式

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核心术语◆化学实验教学模式〓◆演示讲授模式〓◆实验归纳模式

◆实验演绎模式〓〓〓◆实验探究模式

化学实验教学模式是指在一定的教育思想和教学理论指导下,为完成一定的化学教学目标和任务,而建立的一种比较典型和稳定的化学实验教学程序及其实验方法的策略体系。目前,在教学实践中比较常用的有演示讲授模式、实验归纳模式、实验演绎模式和实验探究模式等。郑长龙.化学实验教学论[M].北京: 高等教育出版社,2001: 5962.

一、 演示讲授模式

演示讲授模式是一种经典的、较为传统的实验教学模式。它的特点是将化学演示实验与教师的讲解、评述有机地结合起来,以达到预期的教学目的,是中学化学(实验)教学中最为广泛运用的一种教学模式。它的教学程序大体如下(见图22)。

图22〓化学实验演示讲授模式

A指教师示范操作,用简洁的提示,引导学生观察、思考;B指教师的启发讲解,师生交流;C指提供新事实、新情境,让学生练习运用获得的结论;D指教师(或学生)结合实际的评价、调整。

运用这种模式的关键是要使演示与讲授密切配合,要防止演示离开教师的启发引导,形成做“哑巴实验”,或教师讲解超前,过多过细,干扰学生专注的观察和结合事实现象的思考。在教学过程中教师更要注意学生学习积极性、主动性的发挥。

二、 实验归纳模式

实验归纳模式是将学生的实验活动与教师的引导提示相结合,通过归纳整理的方法,使学生认识化学概念和化学理论的一种实验教学模式。在中学化学教学中,边讲边实验应该属于这种模式。它的教学程序大体如下(见图23)。

图23〓化学实验归纳模式

A指学生做简易型实验、观察、识记;B指学生(在教师指导下)进行归纳概括;C指结合教学要求的练习运用;D指教学反馈。

实验归纳模式初显了探究性教学的功能。学生能够亲自动手完成实验操作,对实验现象的观察更加细腻、精准,学生的实验操作技能得到训练。因受多种因素的制约,利用这种模式开展的教学活动还不够普遍,微型实验的引入在一定程度上有可能改变这种局面。

三、 实验演绎模式

实验演绎模式是在学生已有化学知识的基础上,通过新的实验用演绎的方法深化、拓展相关知识。如学生学习了金属活动性顺序,知道排在前面的金属能够把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。但把金属钠放入硫酸铜溶液中,却得不到金属铜,而产生氢氧化铜沉淀。学生通过实验,推理得出结论,这就是实验演绎模式的教学示例。它的教学程序大体如下(见图24)。

图24〓化学实验演绎模式

A指学生做实验、观察、识记;B指学生(在教师指导下)进行演绎推理;C指结合教学实际进行的练习运用;D指教学反馈。

实验演绎模式不仅对学生巩固、深化、拓展所学知识有很大作用,而且有利于学生思维能力的发展和提高。

四、 实验探究模式

实验不仅是一种验证性的实践活动,而且更重要的是一种探究性的实践活动。早在18世纪,法国思想家、教育家卢梭就提出了探究教学的思想,他主张“用探究的方法创造性地进行学习”。在新的化学课程标准中,实验探究被作为化学实验教学新的目标和方式,实验探究模式成为当前化学实验教学的重要模式。

验证性实验与探究性实验作为实验活动的重要表现形式,试结合实例说明两者的区别和联系。

实验探究模式大体分为两种: 刘知新.化学教学论[M].北京: 高等教育出版社,2004: 173177.

模式Ⅰ:

图25〓化学实验探究教学模式Ⅰ

模式中的科学抽象是指在人的思维中,排除认识对象的非本质属性,而抽取其共同的本质属性的一种方法。科学抽象的进行,需要运用比较、分类、归纳和概括等逻辑方法。因此,教学中应尽可能选用多的具体事例作为探究对象,以便进行更充分的分析、比较、归纳和概括,使得出的结论令人信服。很多元素化合物知识、化学概念、定律、原理等都可运用此模式来进行教学。

盐跟某些金属的反应

【创设情景】铜树实验: 取一铝制易拉罐,剪去两底,取其铝片。擦去其表面的氧化物,之后将铝片剪成树状,并塞入事先洗净的雪碧塑料瓶中。取胆矾约25g~30g加入雪碧瓶,之后注水,以没过树状铝片为宜,再拧紧瓶塞。装置如图26所示。

图26

【明确问题】盐能否跟金属发生化学反应?

【收集事实】

【实验1】在两只盛有氯化铜溶液的试管里,分别浸入一段洁净的铁丝和铂丝,过一会,取出,观察有什么变化?

【实验2】将两根铜丝分别浸入盛有硝酸汞溶液和硫酸锌溶液的试管里,过一会,取出,观察有什么变化?

【实验事实】

标号

反应物

金属盐

实验事实化学方程式

①FeCuCl2铁丝表面覆盖一层红色物质Fe+CuCl2FeCl2+Cu

②PtCuCl2没变化——

③CuHg(NO3)2铜丝表面覆盖一层银白色物质Cu+Hg(NO3)2Cu(NO3)2+Hg

④CuZnSO4没变化——

【科学抽象】

通过比较发现,这四组实验可以分为两类: 一类发生了化学反应,即①、③组;另一类没有发生化学反应,即②、④组。

从①、③组可以看出,铁比铜活泼,铜比汞活泼,也就是说,活泼性较强的金属能把活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。

从②、④组可以看出,铂没有铜活泼,铜没有锌活泼,也就是说,活泼性较弱的金属不能把活泼性较强的金属从其盐溶液中置换出来。

【得出结论】

在金属活动性顺序里,只有排在前面的金属,才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

【交流与应用】

能否用铁筒装硫酸铜溶液?

模式Ⅱ:

图27〓化学实验探究教学模式Ⅱ

模式中的假说是指根据已知的实验事实和科学理论,对未知的自然现象及其规律所做的一种推理和解释。假说的形成一般要经过提出假说和验证假说两个阶段。假说的提出通常包括两个环节: 一是根据为数不多的实验事实和科学理论提出假设;二是在假设的基础上进行推理和判断。假说的验证包括实验验证和理论验证,其中实验检验是最直接、最可靠、最有力的方式。

“苯酚”性质的实验探究王志丹.实验教学: 从封闭走向开放——“自主、合作、探究”型实验教学模式在高中化学教学中的应用[J].内蒙古师范大学学报: 教育科学版,2007(8).

【创设情景】结构决定性质,性质是结构的反映。我们观察一下苯酚的分子结构OH,其特征基团是什么?

【提出问题】羟基与苯环直接相连的有机物称为酚,试推测最简单的酚——苯酚具有哪些化学性质?

【提出假设】

1. 苯酚有羟基,可能具有醇的某些性质,如: 与Na反应、与O2反应等。

2. 苯酚有苯环,还可能具有苯的某些性质,如: 与H2发生加成反应、与卤素单质发生取代反应等。

3. 苯酚与乙醇具有相同的官能团——羟基,却是两类物质,它们还存在差异。

【实验验证】

【实验1】将两只各盛少量苯酚、乙醇的大试管置于70℃左右的热水浴中,然后再分别投入大小相同的金属Na小颗粒,观察现象。

【实验2】向苯酚乳浊液中滴加NaOH溶液,观察现象。

【实验3】一组: 向所得苯酚钠溶液中滴加酚酞,观察现象。

二组: 向苯酚钠溶液中滴加盐酸,观察现象。

三组: 向苯酚钠溶液中通入CO2,观察现象。

四组: 向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液(注意是否有气泡)。

【得出结论】

【实验1】苯酚与钠反应比乙醇与钠反应剧烈,说明酚羟基比醇羟基活泼。

【实验2】苯酚能与NaOH反应,说明苯酚具有酸性。

〓〓

【实验3】一组,苯酚钠溶液变红,依据盐类水解规律说明苯酚为弱酸;二组,溶液变浑浊,依据强酸制弱酸原理说明盐酸酸性强于苯酚;三组,溶液变浑浊,依据强酸制弱酸原理,说明碳酸酸性也强于苯酚;四组,无明显现象,说明苯酚酸性不强于碳酸。(同时通过三、四两组的对比可以得出苯酚钠中通入CO2后产生的是NaHCO3而不是Na2CO3的原因。)

总结: 苯酚具有弱酸性,其酸性比碳酸还弱。

【交流与应用】

1. 从结构入手如何解释这一结论呢?羟基旁所连的基团不同,对其活性的影响不同。如含羟基的醇、水、酚、无机含氧酸等羟基氢的活性各有不同,这正体现了基团之间的相互影响。

2. 苯基对羟基的影响使羟基的活性增强体现酸性,那么羟基对苯基的影响又会使苯酚中的苯基具有哪些不同于苯的性质,需要设计怎样的实验去研究这些问题呢?

实验探究教学模式I和模式Ⅱ的划分并不是绝对的。同一教学内容既可以按照模式I,也可以按照模式Ⅱ来设计,但两者在培养学生能力方面的作用程度是有区别的。以假说及其验证为主要内容的模式Ⅱ,由于要求学生要大胆地进行想象和推测,发表自己的见解,因而更有利于培养学生的创造能力。中学生在不同学习阶段的思维特点不尽相同,在高年级更善于进行推理和判断,主动思考问题,发表独立见解。因此,教师可根据教学内容和学生的实际情况,灵活运用不同的教学模式,有计划、有步骤地培养学生的科学探究能力。

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