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依托化学实验，提高学生思维和实验能力 常州市武进区礼嘉中学213176 费金忠 化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和易感知性。 我国著名化学家戴安邦指出“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的，全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧，又训练科学方法与思维，还培养科学精神和品德，学生在化学实 验中是学习的主体，在教师指导下，进行实验，训练用实验解决化学问题，使各项智力皆得到发展。”所以化学实验是化学教育的一种最有效的教学形式，它可以帮助学生建立和巩固 化学基本概念和基本理论，获取化学知识，培养科学素质。下面就以化学实验教学中，如何培养学生的思维能力和提高实验能力做以概述。 一、实验是化学教学的基础，通过实验教学，不仅可以使学生学习系统的化学知识，还能掌握科学的认识方法。 1.培养“点→线→网”的学习方法 化学科学的形成和发展，都以实验为基础，化学教学中的实验为学生正确认识物质本质及变化规律提供实验事实，并通过这些事实把学到的一个个知识点分类串连成线，进而构成网状知识体系 。 如实验室制取气体，氧气、氨气、甲烷等是固体与固体混合加热生成；二氧化碳、硫化氢 、二氧化硫等是固体与液体混合(不加热)所得；氯气、乙烯、氯化氢等是固体与液体混合加热制成。这叁种方法基本涵盖了实验室制取气体的方法，这些气体制备实验和其他化学实验互相交叉，使化学知识网状化、一体化，使学生对各物质及其共性、特性全面认识。 2.掌握认识的方法 实验教学是一种重要的感性认识方法，在教学中实验可分为探索性实验和验证性实验。探索性实验，是学生在实验和观察的基础上通过科学抽象来获得结论的一种实验，主要通过“问题→实验事实→科学抽象→结论→应用”这一过程体现。如问题：盐溶液能否与非金属单质反应，有无规律?实验：向淀粉碘化钾溶液中通入适量Cl2，溶液变蓝色。结论：氯气能与碘化钾反应，生成碘，活泼性强的非金属单质能把活泼性弱的非金属单质 从其无氧酸盐中置换出来。应用：氯水与硫化氢溶液混合出现浑浊。 验证性实验是对化学假设进行检验的一种实验，主要是通过“问题→化学假说→ 实验验证→结论→应用”的过程完成。如：氢气的验纯实验、氢气的燃烧实验、氢气与空气混合的爆炸实验，以及由这些实验得到的启示：可燃性气体发生泄漏时，应杜绝一切火源、火星，以防止发生爆炸。将这些知识的教学可设计成验证性实验来完成。现在在实际的教学中基本不用这种方法。 总之，无论采取何种实验手段，既是学生认识化学知识必须遵循的过程，又是运用自然科 学方法培养学生科学学习方法，提高化学素质的途径。 二、化学实验教学中思维能力的培养 化学实验是掌握化学知识的入门向导和手段，学生以实验事实出发形成化学概念，上升为化学规律，进而编织知识网络，构筑知识框架，是经过由表及里，由此及彼，去粗取精，去伪存真的思维过程。教师适时引导学生结合实验观察过程，激发思维活动，实现由感性阶段向理性阶段的飞跃。另外，中学基础教育阶段思维训练的重点应放在培养学生的思维品质上，即通过化学知识教学适时培养学生思维的灵活性、广阔性、深刻性、发散性和敏捷性，而化学实验的教学过程，自始至终都充满着培养和锻炼学生上述思维品质的契机。那么如何在化学实验中培养学生的思维能力呢? 1.“思”源于“疑”，设疑是培养学生思维活动的有效方法 学生的思维活动是在他们感到迫切需要解决新问题时开始，因此在教学中应 充分发挥实验设疑作用，使实验内容和所学知识具体化、条理化、问题化，启发学生强烈求知欲望，使学生始终处于有效的积极思维状态。例如，我们将氯气的制取及性质实验做如下改动，在药品中准备了二氧化锰、浓盐酸、硝酸、硝酸钾等，并提出制取氯气用什么药品好呢?以上几种药品两两组合有几种制氯气的反应呢?生成的氯气通入湿润的有色布条和干燥的有色布条有何不同?学生带着这些问题，经过动手、动脑，不仅提高了学习兴趣，巩固了所学知识，同 时培养了独立思维能力。 2．比较、概括、综合，是培养学生思维能力的基本方法 在教学中经常进行同中求异，异中求同的比较，知识间的概括、总结，可以 培养学生的良好思维习惯。在学习了一氧化碳性质后，我们组织学生做氢气还原氧化铜，碳还原氧化铜，从使用的仪器、仪器的安装、反应的原理、实验的现象、操作的方法及注意事 项等方面，引导学生对比、总结。通过对比、总结，学生熟练的掌握了三个实验操作及各反应物知识，培养了学生逻辑思维、抽象思维。 叁、提高学生化学实验能力方面，采取了下达几点做法，收到了较好的效果。 （一）、分析一个典型实验，阐明一类实验规律 根据化学教学大纲和教材，就实验内容来讲，可归纳为以下几种类型。 1、制取有关固态、液态、气态物质的实验。 2、阐明有关概念，证明基本理论和定律的实验。 3、研究有关物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。 4、有关定量方面的实验。 一般说来，每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时，首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验，在此基础上师生通过分析、对比，共同总结出这类实验的规律，以期达到触类旁通、举一反叁的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验，我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。 在实验原理和基础知识方面，让学生着重掌握：①组成混合物的各种物质的溶解度；②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应（若能反应，需要弄清反应条件）。在实验技能方面让学生掌握：①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法；②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。 （二）、明确选择仪器的原则，正确选用仪器 实验中，培养学生准确地选择仪器，是保证实验顺利完成的前提之一。为此，我们从下述几方面对学生进行指导。 1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。 中学化学教材里，讨论化学反应的条件有：常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反应物的性质来制取新物质时，所需要的仪器也就不完全相同。因此，我们在初中化学讲氧气的实验室制法时，着重向学生阐明两点：①凡是对固体物质进行加热制取气体时，均可采取制取氧气的这套反应装置；②集气的方法和操作，应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。因为我们在讲氧气时进行了上述分析，所以在讲氨气、甲烷等气态物质时，就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析，提出实验所需要的仪器、装置，来完成制取上述物质的实验。 2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。 在实验室里，为了达到安全而又迅速地制取某种物质，有些反应需使反应速度加快，有些要控制生成物的量，有些则反之。为此，在实验中，要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时，就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解，使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。 （叁）、分析典型实验，培养学生的实际操作技能 实验操作的正确与否，不仅是保证安全和实验效果的先决条件，也是培养学生实验技能所必需的。在这方面，我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外，还着重讲了下述几点： 1、剖析一个典型实验，讲清一类实验的操作内容： 如通过实验室里制取氧气的实验分析，可归纳总结出下述操作内容：①仪器的选择、连接和固定：②装置气密性的检查；③药品的取用；④加热方法；⑤气体的净化和干燥；⑥气体的收集和放置；⑦装置的拆卸。对这些操作，都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时，由于浓盐酸有挥发性，水的沸点也不高，所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去，只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤，不能用水，这是因氯气与水能发生下列反应： C12＋H20→HCl＋HC1O←根据化学平衡移动原理，可知增加生成物中的C12浓度，可使平衡向左进行，以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质，要想干燥氯气，只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂，通常用浓硫酸做干燥剂。 2、通过对某些实验操作的分析，向学生阐明实验操作的要点。 我们在分析某些实验操作时，为了让学生学得会，记得牢，总是把操作要点总结成几个字或几句话，让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时，在分析演示的基础上我们总结出：称（对固态溶质要称，?液态溶质要量）、溶（溶解）、洗（洗涤溶解时容器的内壁）、稀（稀释至容量瓶的刻度）四字配制法。 教学实践证明，学生根据实验内容、操作内容和要点，独立地进行实验，往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中对于氨气易溶于水的“喷泉”实验，若按教材中的实验要求，先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气，用于燥的烧瓶收集，再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里，很难将烧瓶搞得十分干燥，而氨气易溶于水，所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因，又重新研究了该实验的要求，所用药品的性质，提出了改进方法：即先在圆底烧瓶中加入2～3毫升浓氨水，然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉，立即演示“喷泉”实验，实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。 （四）、根据实验内容，处理好演示实验 准确而有效地进行课堂演示实验，不仅在培养学生实验技能中起着示范作用，而且也是启发学生思维，培学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法，从而更好地揭示知识的内在联系，使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类，一是实验难度较大的（如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验），这是少数。这类实验必须由教师演示，力求操作规范化。二是实验技能难度较小，这是多数的实验。对于这类实验，有条件的学校可以改为边讲边实验的形式，实验条件较差的学校，某些课题也可以让学生到讲台上，在教师指导下去完成实验操作过程。 实践证明，对一些较简单的实验，经常在老师指导下，让学生动手去做，除了增加他们的操作机会以外，还呵以起到两个作用：①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作（如试剂的取用，取量的多少，试管夹持，一般加热等等）及时发现错误，及时纠正，给学生以深刻的印象。②在实验过程中，向“学生恰当地提出问题，让学生在解决问题的过程中，使所学的知识更加系统化和深化，而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。 （五）、培养学生书写实验报告的能力 写实验报告是实验的重要组成部分，是分析问题解决问题的过程，也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此，他们常常把实验报告写得杂乱无章，空洞无物。为此，我们从第一节化学课开始，就注意培养学生写实验报告的能力，其具体做法是： 1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力 为培养学生观察现象的能力，我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态（状态）、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中，总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察，并将观察的结果记录好，认真分析，去伪存真，填写于实验报告中。这样要求学生，不仅使学生知道在实验中要观察些什么，使学生对知识获得比较完整的概念，而且也不会漏掉某些重要的实验现象，以致得不到正确结论。 2、采取具体措施，培养学生书写实验报告的能力 为培养学生写好实验报告，从学生的实际出发，让学生在演示实验的过程中，实事求是地认真观察、分析，并记录于表的空格中，经过几次填写，学生就能比较正确、熟练地对实验进行观察记录，做出解释和结论。培养了学生书写实验报告的能力。 3、培养学生绘制装置图的能力 写好实验报告的一个重要内容，就是正确地绘制装置图。过去学生绘的装置图往往比例失调，难以辩认。近年来，我们在培养学生绘制装置图方面，首先分析各种仪器的构形，找出每件仪器各部分线条的比例关系及每件仪器部分线条之间的比例关系，作反复的绘图练习，使学生在写实验报告时能迅速而正确地画出装置图。 总之，在实验教学中既要加强学生的思维能力，又要加强学生动手实验的能力，充分体现出新时期的素质教育，改造自然，服务社会。除了课堂实验教学质量的提高外，还要倡导学生配合课内学习，在课外日常生活中，开展力所能及的化学小实验和解释社会生产、生活中的某些化学现象的活动。如对土壤成分的检测，对大气、水质的分析以及对污染的防治的调查、对钢铁腐蚀及保护的认识、对建筑合成材料性能的应用和了解等。通过这 些实验和调查活动，运用化学原理积极思维、逐步提高分析问题和解决问题的能力。 |
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