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關鍵字:高中化學實驗;創新;課程
文章編號: 1005–6629(2012)6–0042–03 中圖分類號: G633.8 文獻標識碼: B
以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一。化學實驗不僅是化學科學發展的重要基礎,也是基礎化學教育的核心內容和基本方式[1]。如何進一步挖掘傳統化學實驗的教育價值,積極創建新的高中化學實驗課程體系,培養學生創新精神和實踐能力,是我們近幾年來在教學實踐中一直思考和探索的問題。
1 對高中化學實驗教學的思考
1.1 對化學實驗教學創新的思考
創新有兩種:一種是科學發現與技術發明,這是一種從“無”到“有”的原創;另一種是對已有科學發現的補充與技術發明的改進,這是一種“好了”還要“更好”的再創造。對教師來說,教育或教學沒有最好,只有更好。傳統化學實驗在高中化學教學中占有很大的比重,對學生學習化學不可或缺。但高中傳統化學實驗偏重于結論的驗證,偏重于操作技能的訓練,過于重視實驗的認知性結果,忽略學生過程性體驗,留給學生探究的空間較少,忽略了其應有的方法論和教學論功能,不利于全面提升學生科學素養[2]。因此,對中學化學教師來說,改進化學實驗與化學實驗教學能為創新提供廣闊的用武之地。
如何著手?當我們面對一個個具體實驗時,往往由于思維已成定勢,似乎一切都是理所當然,創新不知從何下手。顯然,以課程標準的要求為依據,以有利于學生發展為準則,重新審視化學實驗的教育價值,尋找改革、改進的切入點,進而開發新實驗,創建新的實驗課程體系,既是必要的,也是現切實可行的。
作為科學教育的重要組成部分,化學是一門最富有創造性的自然科學,化學學科本身有著迷人的創造魅力[3]。重視以化學實驗為主的多種探究活動,注重學生體驗科學探究的過程,提升科學素養是中學化學實驗教學改革的趨勢與重要特征。而聯系生產生活實際,注重趣味性,增強探究性,體現綠色化學思想,引入定量思想等則應是化學實驗教學改革的主要內容[4]。
1.2 對“育人”與“育己”關系的思考
“育人”必須首先“育己”,“育己”才能更好地“育人”。要求學生具有創新精神和實踐能力,教師自己必須首先去努力實踐。其實,每一個人,不管是教師還是學生,都有創新的潛能。要能有效地挖掘學生創新的潛能,教師必須首先挖掘自己創新的潛能。因此,創新應該成為我們的一種追求;創新不是空喊口號,創新是一種實實在在的行動;創新不可能一帆風順,因此,創新還是一種精神。教師有創新追求,才有資格引導學生追求創新;教師投入創新實踐,才能理解與珍惜學生在創新實踐中的點點滴滴;教師在創新實踐中堅忍不拔,才能感染、引導學生在實踐中勇往直前。
實踐表明,教師對待傳統化學實驗教學創新的態度與積極投入,對學生始終有著潛移默化的示范作用和感染作用。堅持對于傳統化學實驗的研究一定會喚醒學生探索的熱情,激發學生研究的動力。盡管高中生的創新大量表現為對原有傳統化學實驗的改進和修飾,但顯現的這種創新意識與萌芽極其珍貴,必須給予適時的呵護。正視高中階段這一培養學生創新意識、創新思維、創新能力的關鍵時期,努力創設條件引導學生參與實驗過程,親身經歷實驗的樂趣,主動獲取知識、發展能力、提高科學素養,是時代賦予教師的神圣職責。
2 高中化學傳統實驗的改進
化學演示實驗的作用和重要性毋庸諱言。但演示實驗不能只照方抓藥。教師合理改進教材演示實驗,是化學實驗教學創新的開始。
2.1 單個演示實驗的改進
案例1 銅和濃硫酸的反應
按照教材陳述進行實驗,易倒吸或造成二氧化硫逸出,反應后混合液藍色不明顯,有較多黑色物質,影響了實驗效果。我們認為產生藍色混合液的實驗現象是否明顯是實驗關鍵之一,研究發現要得到穩定的藍色溶液,必須控制硫酸的濃度、反應的溫度以及銅的用量。經過多次試驗,我們設計了如圖1所示的實驗。
實驗步驟:先在試管中加入薄銅片(約4~5 g)和12 mL蒸餾水,再從分液漏斗中加入6滴98 %的濃硫酸,并加熱。稍后繼續從分液漏斗中加入13 mL 98 %的濃硫酸,再加熱,銅片消失前移去酒精燈。該實驗不僅藍色明顯、穩定,不會引發倒吸或污染,而且可以引發學生連續思考。因為整個實驗過程蘊含著許多鮮活的化學知識,如銅與稀硫酸不能反應、銅與稀硫酸加熱后也不反應、銅與濃硫酸不加熱仍不反應、銅與濃硫酸加熱才能反應,反應生成硫酸銅和二氧化硫等。該實驗生動地顯現了化學反應對于反應條件是多么的敏感!
2.2 組合實驗的設計與運用
組合實驗,就是將物質的制備、性質實驗以及尾氣處理等單一的實驗通過改進組合到一個實驗裝置中,有助于學生對物質形成全面整體的認識,也利于發現與探究問題,發展創新意識和探究能力。
案例2 硫化氫性質的組合實驗
硫化氫有劇毒,容易造成環境污染。作好硫化氫性質實驗,關鍵是防止污染。如果是單個實驗逐一演示,則污染不可避免。為此,我們設計了組合實驗,實驗裝置見圖2。
實驗時,可先進行硫化氫與紫色石蕊、溴水、硫酸銅溶液的性質實驗,后進行燃燒實驗,以保證硫化氫的純度。實驗中可以觀察到紫色石蕊變紅、溴水褪色、硫酸銅溶液變黑;浸在冰水的U 形管中出現少量的淡黃色固體,C處見到硫化氫在空氣中燃燒現象,在火焰上方放一潔凈的蒸發皿,可以看見硫化氫不完全燃燒生成的淡黃色固體等現象。
該實驗將硫化氫實驗室制備、還原性、可燃性、熱不穩定性、氫硫酸酸性等集于一體,既直觀全面地呈現了硫化氫性質,又有效避免了硫化氫的泄漏,適合課堂演示。
3 分層遞進的高中化學實驗課程體系的創建
僅通過教師改進演示實驗,尚不足以達到實驗教學改革的最終目的。因為改進的實驗數量畢竟有限,且主要囿于教師演示,學生缺少動手的機會,難以體會改進的樂趣。為此,我們把教師團隊研究傳統實驗教學的經驗逐步上升為化學實驗課程建設,以化學基礎型課程為依托,合理整合拓展型課程和研究型課程,設計與創建了分層遞進的化學實驗課程體系。
高一年級,以課本實驗為基礎,設計了《化學實驗基礎》課程,安排專門課時讓學生動手操作實驗,培養學生基本實驗技能和素養。該課程設計的專題有:了解并制作簡單實驗儀器如認識實驗好伙伴、簡單玻璃工件制作等;實驗的基本操作如粗鹽提純和海帶提碘等;定量實驗如中和熱的測定等;課本實驗的拓展如加碘食鹽中碘元素存在形式探究等。每堂課學生合作完成一個實驗。課程評價除完成實驗報告外,每學期還單獨進行命題實驗考核。在高一下學期,設計了《趣味化學實驗》課程,讓學生在聯系生活的趣味實驗中拓展視野,通過嘗試激發創造性的欲望,提升創新的動力。《趣味化學實驗》課程共開設十個課時。內容有:火柴中的化學、制作水果電池、自制酸堿指示劑、腌制皮蛋、葉脈書簽制作等。
高二年級,在學習《化學實驗基礎》、《趣味化學實驗》課程的基礎上,開設《化學實驗研究》課程,從趣味實驗、疑難實驗、異常實驗和創新實驗等四個角度入手,著力提升學生探究化學實驗問題的意識、能力和方法。該課程由學校教師和外聘大學教師聯合執教。《化學實驗研究》開設的專題有:創新實驗——主要通過介紹全國和上海一些典型的實驗創新設計作品,引導學生進行評析,逐步領悟化學實驗創新設計的原則和方法;異常實驗——通過不同案例,引導學生從反應機理、反應物用量及濃度、實驗裝置、反應溫度等角度系統分析“異常”實驗的成因。趣味實驗——以主題形式展開,如燃燒條件及燃燒現象的研究則是通過擴散燃燒、蒸發燃燒、分解燃燒、表面燃燒等四種燃燒形式的案例介紹向學生滲透一些選題及研究方法,并提出一些參考選題等。疑難實驗——主要關注一些目前尚沒有完全解決或認識上尚存在偏差的一些實驗如石蠟的催化裂化等,引導學生進入傳統實驗研究的前沿。
有了課程保障,學生實驗能力進一步得到提升,研究化學實驗的興趣進一步增強。學生紛紛自發提出實驗研究問題,我們根據學生提出研究課題或問題的方向,合理分組并組建了“EC化學社團”、“碳碳四鍵化學社團”、“YMP環境小碩士”等化學實驗研究社團。在教師指導下,利用學校社團活動時間自主開展實驗研究。一年時間內,學生自行查閱資料、自主設計方案、合作研究、撰寫研究報告并進行答辯交流。近幾年形成了“可以‘吃’的一次性筷子”、“防曬霜防曬效果比較”、“硫酸鋁和聚合鋁絮凝作用的實驗研究”、“堅不可‘吹’——一種比較牙膏固齒效果的簡單方法”、“氯水見光分解實驗的改進與裝置的應用開發”等學生實驗研究課題或報告近百個,通過這些課題的研究,很好地提升了學生研究水平和能力,發展了學生創新思維。
4 啟示與展望
開展以傳統化學實驗為基礎的教學改革,對學生創新思維的發展與科學素養的提升大有裨益。實踐中我們明顯感受到學生在化學實驗中由“看客”變成“實踐者”、由“生疏”變“熟練”、由“弱”變“強”。學生的創新意識、創造潛能不斷開發,一批又一批熱愛化學、熱愛科學探究的學生茁壯成長。在上海市英特爾青少年科技創新大賽、上海市百萬青少年爭創“明日科技之星”評選活動、上海市“白貓杯”化學知識與應用技能競賽中頻頻獲獎。教師亦在傳統化學實驗教學改革實踐中得到了很好的提升。
開展以傳統化學實驗為基礎的教學改革,需要的不是更多的設備、條件,而是創新的意識、創新的思維和探究問題的能力,這飽含著教師對化學教學和化學課程本質的認識,以及對學生地位和教師作用的重新審視。
在我校進行的傳統化學實驗教學改革,不是教師的個別行為,而是一支隊伍的集體探索。根據化學老師的特點和專長,教研組組成側重點不同的研究小組,既分工又合作地開展傳統實驗研究。教材實驗改進小組主要研究教材演示實驗的改進和優化,聘請富有經驗的退休教師做顧問,以教材章節為序,逐一確立研究主題和內容,每周一到兩個半天集中研究一到兩個實驗,著重解決演示實驗現象是否明顯、安全和污染控制問題。創意實驗小組本著巧用實驗制造認知沖突,活用實驗引領學生思考,善用實驗揭示化學之美、化學之真,主動根據教學目標有目的地自行設計實驗。“異常”實驗小組則著重研究由于主客觀因素影響而產生不同于常規預期現象的實驗,通過對“異常”現象本質原因的分析,引領學生正確對待化學實驗中的“異常”。
誠然,我們在化學傳統實驗改革方面取得了一定的經驗和成效,但在融入傳感器技術、現代儀器分析技術等方面還要加快步伐,同時要借學校創新素養培育實驗項目開展之際,加快推進學校“化學創新實驗室”建設,為學生創新素養的培育搭建更廣更高的平臺。
參考文獻:
[1]王磊.中學化學實驗及教學研究[M].北京:北京師范大學出版社,2009.
摘要:在小學教學體系中,科學教學是重要的組成部分。通過開展科學教學,可以激發學生的學習興趣,提高學生學習主動性和積極性,并能夠培養的創新能力、實踐能力等,有助于學生綜合全面的發展。小學科學教材中包含很多化學知識,而化學的基礎則是實驗,為此,針對小學科學教學中的趣味化學實驗進行了舉例和分析,旨在提高科學教學的效率,讓學生通過趣味化學實驗掌握科學知識。
關鍵詞:小學;科學教學;趣味化學實驗;分析
化學是十分重要的基礎科學,與天文學、自然地理學、生物學和物理學等學科相互滲透和促進,進而推動了技術和學科的發展[1]。在生活中處處都與化學有關,人們通過學習化學能夠對物質世界有更深刻的認識,同時也能夠改造物質世界,使人們的生活變得更加豐富多彩,提高人們的生活質量。當前在小學科學教材中很多知識點都與化學有關,但是小學生的認知能力有限,并不能直觀的認識化學、了解化學,因此在實際的教學過程中,可以借助趣味化學實驗展開教學,教師需要在課前精心設計教學內容,將教材中的知識點與趣味化學實驗有效結合在一起,從而讓學生在快樂的實驗中掌握相關知識,有助于激發學生的學習興趣和好奇心,使學生積極主動的參與到教學活動中,提高學生的探究能力和動手實踐能力,加強對科學知識的深入理解,收獲理想的學習效果。
1探究提高型趣味化學實驗
在小學科學教學中融入探究提高型趣味化學實驗,可以加強學生對化學原理和知識的理解,并可以讓學生學習到課本以外的知識,調動學生的學習積極性,讓學生主動對知識進行探究和學習,從而鍛煉學生的思維活躍性,提高學生學習能力和對事物的認知能力,進一步增強學生的學習興趣[2]。例如,在學習《化學變化伴隨的現象》一課時,為了讓學生了解更多的化學現象,體驗化學變化,教師可以設計“魔棒點燈”趣味化學實驗,具體實驗方法是:將高錳酸鉀晶體研細,放在蒸發皿上,在晶體上滴入幾滴濃硫酸,用玻璃棒輕輕地將高錳酸鉀與濃硫酸混合,混合均勻之后用一根較長的金屬棒或者玻璃棒沾取混合物,用其點燃燈芯。該實驗的原理是:高錳酸鉀與濃硫酸混合后會發生化學反應,生成Mn2O7,Mn2O7具有非常強的氧化性,當遇到易燃有機物時會立即發生燃燒現象。
2創新前沿型趣味化學實驗
在小學科學教學中進行創新前沿型的趣味化學實驗,可以讓學生掌握更多生活中的化學知識,了解化學在生活中的實際應用,通過合理的實驗設計,讓學生在實驗的過程中不僅可以體驗化學實驗的神奇現象,還能認識更多新型的材料[3]。
2.1透明的鋁片
該實驗是利用草酸讓高純鋁片進行陽極氧化,使鋁片的厚度變薄,孔徑達到100nm以下,進而在電鏡下觀察到透明的氧化鋁薄膜。具體的實驗方法為:準備高純鋁片,將其清洗干凈并拋光,將處理好的鋁片放置到草酸溶液中,通過電流產生電解反應,之后將鋁片進行擴孔,最終得到透明的鋁片。
2.2污水變純凈水
實驗方法:在燒杯中倒入自來水,之后將兩三滴紅墨水滴入到燒杯中,等待紅墨水擴散之后,再將適量的納米二氧化鈦加入其中,稍作等待之后,學生便會發現燒杯中紅色的水又重新變回透明色。該實驗的原理是:納米二氧化鈦是新型的材料之一,而紅墨水之所有會是紅色,是由于墨水中含有有機色素,將納米二氧化鈦放入燒杯中,可見光可以使其產生催化作用,故而降解紅色墨水,使其生成二氧化碳和無害無色的水,達到污水處理的效果。通過“污水變純凈水”的趣味化學實驗,學生可以通過神奇的化學現象理解污水處理原理,并能夠讓學生了解到更多生活中的知識,培養學生珍惜水資源的意識,擴寬學生的知識面和視野[4]。
3鞏固知識型趣味化學實驗
將趣味化學實驗與教材內容有機結合,能夠加深學生對教學內容的理解,同時也能夠使教學內容變得更多豐富多彩,充分吸引學生的注意力,進而取得良好的教學效果。
3.1廢舊飲料罐制作凈水劑
在學習《飲料罐的故事》一課時,教師可以讓學生進行廢舊飲料罐制作凈水劑的趣味實驗,從而讓學生了解到飲料罐的諸多用途,提高學生的環保意識。該實驗的操作方法是:將飲料罐剪下一塊打磨干凈,溶于硫酸和氫氧化鈉當中,用酒精燈稍稍加熱至完全溶解,之后放于冰水中,過濾析出結晶,得到硫酸鋁鉀(凈水劑),在渾濁的污水中放入凈水劑,學生可以看到渾濁的水逐漸變得清澈透明。該實驗的原理是:硫酸和氫氧化鉀可以使鋁(飲料罐)溶解,得到硫酸鋁鉀,再經過水解之后得到氫氧化鋁,氫氧化鋁的吸附性很強,因此可以起到凈化污水的效果[5]。
3.2紅糖制白糖
在學習《各種各樣的液體》一課時,教師可以做“紅糖制白糖”趣味化學實驗。在小燒杯中放入紅糖和水,加熱溶解紅糖,再將活性炭放入其中,用玻璃棒攪拌,之后過濾渾濁的紅糖水,得到無色液體,在水浴中蒸發濃縮濾液,剩余25%時不再加熱,讓燒杯自然冷卻之后析出白糖。該實驗原理是:利用活性炭來吸附紅糖溶液中的有色物質,通過過濾、濃縮和冷卻后得到白糖。
3.3燒不壞的手帕
在學習《雨天中的布料》一課時,通過教師讓學生對各種布料的滲透情況進行測試之后,學生很容易掌握了“雨天中的布料”特點,這時教師可以利用趣味化學實驗來加深學生對知識的理解,同時也能夠學會新的知識。在做“燒不壞的手帕”化學實驗過程中,教師準備酒精燈、酒精、水、鑷子、手帕等實驗材料,將水和95%的酒精進行混合,比例為1:2,將手帕浸泡在混合液當中,之后利用鑷子夾住手帕的一角,讓酒精燈對手帕進行均勻的燃燒,邊燃邊搖動,學生會發現手帕不怕火燒,依舊完好無損[6]。這時學生不禁會產生疑問,為什么手帕不會燃燒起來呢?教師為學生解釋其原理,由于手帕上沾染了大量的乙醇,乙醇燃燒會使水蒸氣蒸發,而通過來回搖動手帕帶走了大量的熱,因此手帕的溫度達不到著火點,所以便出現了“燒不壞的手帕”這一現象。
4結語
在小學科學教材中有很多知識點都與化學有關,而化學的學習離不開實驗,因此,將趣味化學實驗融入到小學科學教學中,通過神奇的化學現象可以有效激發學生的學習興趣,并能夠加深學生對教學內容的理解,讓學生掌握更多課本以外的知識,拓寬學生的知識面。通過進行趣味化學實驗,還能活躍課堂教學氣氛,提高學生學習積極性,培養學生的實踐能力、思維能力等,有助于學生綜合全面的發展,同時也能夠進一步提高小學科學教學的質量和效率。
參考文獻
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[2]周速施.小學科學課堂趣味實驗教學策略分析[J].讀寫算:教師版,2017(31):248-248.
[3]高思山.小學科學實驗教學有效性分析[J].吉林教育,2017(30).
[4]房筱梅.小學科學課堂趣味實驗教學策略探析[J].小學科學:教師版,2016(4):39-39.
[5]高潔.論化學實驗教學功能的發揮——以小學科學教學為例[J].西部素質教育,2016,2(14):101-101.
一、夯實基礎,梳理拓展
由于近幾年的高考題中基本操作的考查主要都集中在怎樣檢查氣密性,怎樣檢查沉淀洗滌干凈等,所以在復習過程中我們往往在這個方面下的力度比較大。比如,檢查氣密性的問題:一般氣密性的檢查的方法有①利用熱源:用手捂或用酒精燈微熱,看
是否有氣泡,移開熱源,是否有一段水柱;②利用液面高度(差)有否變化。總的來說,我們是把整個實驗裝置變為一個密閉容器,然后使其改變氣壓,看氣壓變化后的現象來說明氣密性是否良好。
但是裝置種類很多,我一般在上課是先拋出問題,比如,選修四化學反應速率,課本的實驗是鋅與稀硫酸反應。課本上的實驗用的就是帶刻度的注射器,這樣的儀器怎么檢測,有哪些方法?學生討論后,可總結有十余種氣密性檢查的方法。在這個基礎上我們繼續探究,還有哪些實驗室利用氣壓大小來進行的呢?這個時候很多學生會想到噴泉實驗。進一步提問探究,噴泉實驗的原理及種類,并且要學生注意舉例說明。
二、拓展能力,培養技能
除了教會學生一般的解題方法之外,我覺得更重要的是重視教材實驗的探究,前者只是紙上談兵,而后者更會讓學生熟悉課本,能夠對教材實驗進行遷移。
教材安排的實驗,考慮不同年級學生的認知結構,許多實驗還留有余地。所以在復習時,可以有選擇地對教材實驗進行延伸、拓展、綜合等改造。比如:①選擇教材中重點演示實驗或學生實驗,細細化解其探究過程;②以教材實驗(特別是實驗化學)為載體,結合新物質性質等信息設計新實驗方案等。
[案例一]課本“比較鹵族元素單質的氧化性強弱”――細化演示實驗
教材:在三個試管中分別進行實驗驗證鹵素的氧化性。變換:要求設計一個可一次性驗證氧化性強弱的實驗,應該怎么做?簡述實驗操作,并寫出相應的實驗現象及結果。學生會設計很多種方法,最常見的就是把氯氣通入溴化鈉溶液,看到溶液變成橙色,然后生成的溴單質再通入碘化鉀溶液中,看到溶液變成黃色,即
可證明氯溴碘單質氧化性強弱。我隨即提出,這樣的實驗怎么證明氧化碘離子的是氯氣還是溴單質呢?又有同學提出,可不可以在溴離子和碘離子的溶液中逐滴加入新制氯水,氯單質會先氧化碘離子再氧化溴離子,同樣可以證明單質的氧化性強弱。但同時也有學生指出怎么看現象,碘單質析出時,溶液顏色已經變成棕黃色,溴單質析出時我們并不能觀察到。還有學生提出在上述實驗中可以加有機溶劑萃取碘單質后再滴加氯水,即可觀察實驗現象,又有學生反駁,怎樣知道碘離子已經反應完……還有學生提出可以用濃溴水先滴加氯化鈉溶液,沒有現象即證明溴單質氧化性比氯單質差,然后就在這個試管中加入碘化鉀溶液,溶液變成棕黃色,即證明溴單質的氧化性比碘單質的強。學生議論紛紛,這時探究已經就從枯燥的理論變成了學生興趣盎然的討論,學生的探究能力也在討論中進行了提高。
[案例二]課本“噴泉實驗”――整合教材實驗
教材:HCl噴泉實驗、NH3的噴泉實驗。整合:提出問題:是否只有水溶性很大的氣體才能做噴泉實驗?噴泉實驗成功的關鍵是什么?中學化學中類似此原理能形成噴泉的組合還有哪些?從物理氣壓原理分析形成噴泉操作還有哪些?如CO2與NaOH溶液,Cl2與NaOH溶液等等。還可以在沒有噴泉實驗中的膠頭滴管的條件下,用熱毛巾包裹圓底燒瓶而產生噴泉現象。
[案例三]課本“乙醇和金屬鈉反應”――變定性實驗為定量實驗
教材:乙醇和鈉的演示實驗。拓展:選擇給定儀器,設計最簡單、合理的實驗裝置推斷乙醇的結構。從定性來看:現象性質官能團,從定量來看:由量的多少官能團的個數。
三、真題演練,反思總結(弱化)
以2010年福建理綜25題為例:
工業上常用鐵質容器盛裝冷濃硫酸。為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應,某學習小組進行了以下探究活動:
[探究二]
分析上述實驗中SO2體積分數的結果,丙同學認為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設計了下列探究實驗裝置(圖中夾持儀器省略)。
(1)裝置B中試劑的作用是____________________。
(2)認為氣體Y中還含有Q的理由是____________________(用化學方程式表示)。
(3)為確認Q的存在,需在裝置中添加M于_____(選填序號)。
a.A之前 b.A-B間 c.B-C間 d.C-D間
(4)如果氣體Y中含有H2,預計實驗現象應是___________。
(5)若要測定限定體積氣體Y中H2的含量(標準狀況下約有28ml的H2),除可用測量H2體積的方法外,可否選用質量稱量的方法?做出判斷并說明理由:____________________。
探究點1:化學實驗方案設計的思路
探究點2:物質制備實驗方案設計的原則
探究點3:性質實驗方案設計的流程
探究點4:實驗數據的處理和篩選
實驗所得的數據,可分為有用、有效數據,正確、合理數據,錯誤、無效數據及無用、多余數據等。能從大量的實驗數據中找出有用、有效、正確、合理的數據是實驗數據分析處理題的一個重要能力考查點,也是近年來命題變化的一個重要方向。
四、模擬出題,深化課本
高考題的實驗著陸點依舊還是課本,課本上的實驗我們可以在高三復習的過程中要學生再加工,自行模擬高考出題,學生之間交叉做題訓練。將多個實驗科學重組(如無機與有機、電化學與無機或有機化學、制備與定性定量等)設計綜合性實驗。比如:教材中有Na2O2的性質實驗,有NH3的制備和性質實驗,有NO和
NO2的性質實驗,然后要求學生設計實驗囊括上述實驗內容,進行多個實驗重組。有學生是這樣設計的:利用水與過氧化鈉反應制氧氣,利用Ca(OH)2與NH4Cl反應制氨氣,把這兩種氣體通過加熱的催化劑,利用氧氣的催化氧化制取NO,再讓NO與O2反應出紅棕色的NO2。實驗設計得巧妙,裝置圖畫出來后,我就讓學生指出不足之處。不少學生指出,水和過氧化鈉反應后的氧氣不干燥,不能與氨氣在硬質玻璃管中進行催化氧化,應該在兩種氣體反應之前應該先加上干燥裝置。這種說法等到了其他學生的一致好評。我進一步啟發,還能不能設計實驗檢測NO2的性質?有學生設計通入水中,有學生設計把裝有NO2的試管侵入冰水中看平衡的移動,等等。
關鍵詞:空氣;教學設計;體驗;合作探究
文章編號:1008-0546(2017)02-0051-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.016
新一輪基礎教育課程改革自啟動至今已經歷了16年,純應試教育的教學方式已經逐漸減少。但若審視今天的課堂,有些現象依然存在,如:學生缺少課堂的體驗,總是被動地學習;重知識記憶、重考試而輕創新探究。致使學生的主體性和積極性受到了很大的抑制。因此《義務教育化學課程標準》明確要求“轉變學生的學習方式,突出學生的實踐活動,使學生積極主動地獲取化學知識,培養創新精神和實踐能力”,并提倡自主、合作、探究的學習方式[1]。這是一種有利于學生終身學習、發展學習的方式,真正把“以學生為主體”落到了實處。
一、理論依據
由于教師的“教”是為學生的“學”服務的,并對學生的學習方式起著重要的引領作用,因此要轉變學生的學生方式,教師必須首先轉變教學方式。教師在教學過程中應善于利用問題的討論與交流、實驗的探究與體驗等環節,讓學生成為課堂的“主角”,突出其課堂學習的主體性。尤其是要采用設計、動手操作等體驗活動,這樣學生由實驗的觀察者轉化為實驗過程的建設者與參與者,其心理狀態也從原先閑適地等待著實驗結果,轉變為一種急切的期待。這樣,學生在自覺、自主、合作地建構化學知識過程中,其學習方式已經悄然發生了轉變。
“激發和培養學生對化學學習的興趣”是《義務教育化學課程標準》中情感、態度與價值觀方面的目標要求[2],研究也表明[3],當我們開始接觸某個事物時,往往因好奇而懷有比較濃厚的興趣,但這樣的興趣是淺層次的,不穩定的,在學習過程中如果遇到了難以克服的困難,這時興趣就會大減,而戰勝了困難興趣又會大增。因此教師要在教學中因勢利導,通過讓學生體驗學習的快樂、成功的快樂、分享的快樂,把興趣轉化成學習的樂趣;進而在學生領略了化學的奇妙和內在魅力后,樂趣又會轉化成志趣,那么學生就能保持經久不衰的求知欲,這也是學生轉變學習方式的重要促進力量。
二、目標分析
本課是滬教版九年級上冊第一章第二節第二課時內容,屬于“我們身邊的物質”主題下“我們周圍的空氣”部分。在過去的學習中學生對空氣已經有了簡單的了解,但是從化學的角度來審視還是第一次。另外,該學習內容也是學生認識混合物并探究混合物中成分含量的重要學習過程,不過,學生還是第一次來完成實驗與定量分析。綜合以上情況,結合課程標準三維目標的要求,提出以下的教學目標:
①能用實驗事實說明空氣是混合物;了解空氣中的主要成分在生產、生活中的用途。
②知道并能辨析混合物與純凈物這兩個不同的概念,能區分一些典型的混合物與純凈物。
③通過探究過程,體驗從化學視角研究物質組成的一般方法,培養科學探究能力,學習觀察、思考、分析等研究方法,善于交流與討論,敢于發表自己觀點。能運用分析、對比、歸納的方法對獲取的信息進行整合。
④通過探究空氣中氧氣的含量實驗,初步學習觀察、記錄實驗的方法,能理解該方法對學習化學的重要性,并體驗化學實驗是進行科學探究的一種手段。
⑤通過空氣研究的歷史回顧,激發化學探究的欲望,發展學習化學的興趣,樹立對待任何事物嚴謹的科學態度。
三、設計思路
基于以上理念,為達成本節課的教學目標,本課時設定教學方法為“情景探究,小M合作”,以空氣成分的發現史為線索,學生的活動為主要方式,完成“感受空氣、認識空氣、探究氧氣含量及物質分類”四個環節的學習(見圖1)。學生通過切實的融入課堂,體驗到學習的樂趣,積極性得到了充分調動,從而激發了學習的熱情。同時,學生在實驗、合作交流過程中,通過教師適時參與、適當引導,以及鼓勵為主的評價,從而更加關注合作意識和團隊精神,形成共識,得到啟示。教學手段上教師使用多媒體輔助演示實驗原理,增強直觀性,幫助學生突破難點。這樣,學生在教師的引導下自覺、自主、合作地建構化學知識,從而轉變了學習的方式。當然,課堂中一方面凸顯了學生的主體性,另一方面教師的主導性作用也得到有效體現。
四、教學過程
【新課引入】
(謎語)一物到處有,用棒趕不走;眼睛看不見,手摸也沒有;咀嚼無滋味,沒它活不久。(打一常見物質)
【模塊一】感受空氣
(學生活動)請你回答:日常生活中哪些事例可以讓我們感受到空氣的存在呢?
教師:當然我們也可以通過設計實驗來證明空氣的存在。
(教師演示)取一支空的注射器,用手指堵住口部,推注射器的活塞,推不到底部。
教師過渡:空氣對我們來說很熟悉,但對空氣的認識卻經歷了一個漫長的過程。
【模塊二】認識空氣
教師:空氣看不見摸不著,你知道空氣是一種物質還是由多種物質組成?
(PPT展現)17世紀以前,人們還認為空氣是“一種”氣體。在17世紀科學家們開始對燃燒和呼吸有了深入的研究,發現空氣實質是由多種氣體組成的復雜物質。
(學生活動)請你回答:
(1)根據已有知識,同學們還記得空氣中含有哪些成分嗎?
(2)在日常生活中,什么現象可以體現空氣中有氧氣、二氧化碳、水蒸氣存在?
教師過渡:經過幾代科學家的不懈努力,證實了空氣由氮氣、氧氣、二氧化碳、稀有氣體、水蒸氣及雜質組成。那么它們的體積分數各是多少呢?科學家又開始了新的追尋。
【模塊三】探究氧氣含量
(合作學習)閱讀體會下面這段話:
“1774年,法國化學家拉瓦錫用金屬燃燒實驗證明是金屬與空氣中‘上等純空氣’作用的結果,并發現了金屬燃燒后余下的‘空氣’不支持燃燒和呼吸,第一次明確提出空氣是由氧氣和氮氣組成的。 ”
(小組討論)根據拉瓦錫的實驗方案,如果請你設計“測定空氣中氧氣的含量”實驗,你的基本思路大致是什么?
教師:每個小組的桌上都有一套裝置和相應的藥品,下面我們先一起認識一下儀器。
(教師出示整套裝置,簡單介紹各個儀器的名稱。)
(學生實驗)
1.閱讀教材,認真閱讀(P13)“觀察與思考”,注意領會操作要領。
2.小組合作完成實驗,教師引導學生觀察實驗現象,并做好相關記錄。
(交流與討論)
(1)水為什么能進入集氣瓶?為什么水只進入了1/5而不是全部呢?
(2)集氣瓶中剩余的氣體是什么?體現了它的什么性質?
(3)紅磷在集氣瓶中未能全部燃燒,說明了什么?如果紅磷沒有剩余能得出正確結論嗎?
(4)為什么要冷卻到室溫,如果不冷卻到室溫對結果有何影響?
(5)已知木炭能與氧氣反應生成二氧化碳,將紅磷改用木炭,可以嗎?
(請你反思)
(1)你實驗成功了嗎?你成功(或失敗)的主要原因可能是什么?
(2)仔細觀察一下,你實驗中進入的水是1/5嗎?導致其不是的原因可能是什么?
(思維拓展)
根據你的實驗體會,你發現本實驗的設計上存在哪些問題?想一想可以如何改進?
(學生充分交流后,教師多媒體展示)
(課堂小結)
科學家們通過精確的實驗,證明了干燥空氣中各組分氣體的體積分數大約是:氮氣78%,氧氣21%,稀有氣體(氦、氖、氬等)0.94%,二氧化碳0.03% ,其他氣體0.03%。并且在通常情況下,空氣中各種成分的含量保持相對穩定。
教師過渡:空氣由多種物質組成,但紅磷卻只含有一種物質,那么在化學學習中用什么概念來區分它們?
【模塊四】物質的分類
(學生活動)
(1)混合物和純凈物的概念,學生齊讀強化。
(2)思考:在日常生活中有很多純凈物和混合物,你們能舉幾個例子嗎?
(3)練習:紅磷、氧氣、五氧化二磷是純凈物還是混合物?
(教師評價,并突出從化學式角度判斷物質分類:純凈物組成固定,可用化學符號來表示。)
(4)練習:請你說出下列物質分別屬于混合物還是純凈物?
氮氣、二氧化碳、河水、空氣、礦泉水、純凈水、冰水混合物、碳酸氫銨、氨氣、石蠟、澄清石灰水、鐵水、水銀、水、稀有氣體
(教師小結):混合物沒有固定的組成,各成分的含量可以改變,沒有專門的化學符號。今天的實驗也表明,雖然混合物由多種物質組成,但各種成分之間沒有發生化學反應,仍保持各自原來的性質。
課堂總結:
(1)經過本節課的學習,你掌握了哪些化學知識?
(2)在課堂學習過程中,你在學習方法等方面有哪些收獲?
【課堂連線】在空氣組成的發現史上有這么一個有意義的故事[4]:“稀有氣體的發現”。
你從這段故事中可以得到什么啟示?
五、課后反思
本節課學生在教師的引導下全面地自主學習、合作實驗,實現了知識的自我構建和教育的自我演變,這樣,學生的學習方式得到了根本的轉變。綜合起來,本節課的設計有以下三個突出的亮點:
1. 有效利用化學史,與課堂教學融合
n堂教學中不僅利用化學史作為學習的材料,而且又以空氣組成的認識史為線索,將所有知識按邏輯順序串聯起來。同時,以化學史開始、并以化學史結束拓展了課堂教學的寬度和高度,這樣的教學設計具有較強的創新性。
2. 形式很好地服務于內容
本節課設計活動多、形式多,各種活動共有12次,這其中既有學生之間的討論(如“合作學習”),又有學生個體對問題的思考(如“學生活動”),還有師生之間的你來我往式的互動。但教學形式是由課堂教學內容決定,無論小組討論、大組交流、實驗探究、個人思考回答,都根據實際內容的需要,統籌安排。多樣化的活動形式安排,就使普通性問題在小組內解決,提升性問題全班解決,專業性問題教師講授學習,努力做到小組合作學習與學生的個人思考有機結合,真正做到課堂教學“有趣、有序、有效”。
3. 知識的學習與素養的形成相輔相成
當今課堂教學中都存在兩方面的基礎要求:對化學重點知識的學習與化學素養的培養。毋庸諱言,知識是學生應試的基礎,但素養才是學生學習的價值與意義體現,也是學生學習的落腳點。因此,二者不可偏頗,例如,學生在實驗探究的誤差分析過程中,掌握實驗誤差的形成及誤差分析方法,同時培養了對待任何事物嚴謹的科學態度;“冰水混合物”中冰和水是同一種物質,只是狀態不同的混合,突出了對周圍世界認識的化學視角。
本文在修改過程中得到了華東師范大學沈甸教授的悉心指導,在此表示誠摯感謝!
參考文獻
[1][2]中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2012
第九單元
溶液
課題1
溶液的形成(第一課時)
【學習目標】
1.掌握溶解現象,知道溶液、溶劑、溶質等概念;
2.掌握溶液的基本特征,了解一些常見的乳化現象;
3.了解溶液在科研、生產和生活中有重要應用。
【課前預習】
1.提高科學核心價值觀,學會從化學的角度分析問題。下列分析不正確的是()
A.液氧用于火箭發射——氧氣具有可燃性
B.洗滌劑清洗油污——洗滌劑有乳化功能
C.氫能源未廣泛應用——氫氣制取成本高、貯存困難
D.氮氣充入食品包裝袋中防腐——氮氣化學性質不活潑
2.下列說法正確的是
(
)
A.均一、穩定的液體都是溶液
B.鐵絲在空氣中燃燒,火星四射,生成黑色固體
C.鐵和硫酸銅溶液發生反應,溶液質量增大
D.合金中一定含有金屬,不一定含有非金屬
3.下列有關溶液的說法正確的是
A.鹽水的沸點比水低
B.無色澄清液體一定是溶液
C.只有固體能作溶質
D.溶液的各部分性質均相同
4.下列有關溶液的敘述錯誤的是(
)
A.長期放置后不會分層的液體一定是溶液
B.衣服上的油污用汽油或用加了洗滌劑的水可除去
C.一瓶合格的生理鹽水密封一段時間,不會出現渾濁
D.實驗室常將固體藥品配制成溶液進行化學反應,以提高反應速率
5.下列有關溶液的說法正確的是(
)
A.溶液都是無色的
B.溶液中只能含一種溶質
C.植物油加入水中可得到溶液
D.溶液都是均一、穩定的混合物
6.小軍同學需要快速配制一杯可口的白糖溶液,下列措施不能達到目的的是(
)
A.用冰水溶解
B.用熱水溶解
C.把白糖碾成粉末后溶解
D.溶解時用筷子攪拌
7.下列物質放入水中,能形成無色溶液的是
A.高錳酸鉀
B.蔗糖
C.植物油
D.面粉
8.下列生活及化學實驗中涉及的變化,一定屬于化學變化的是
(
)
A.被雨淋濕的自行車鋼圈上慢慢出現了銹漬
B.用汽油洗去沾在衣服上的油漬
C.用磁鐵分離銅粉中混有的少量鐵粉
D.電燈通電后發光
9.下列洗滌方式應用乳化作用的是()
A.用汽油洗油污
B.用水洗去盤子上的食物殘渣
C.用洗衣粉洗衣服
D.用鹽酸洗水垢
10.家用洗滌劑可以洗去油污,汽油也可以洗去油性物質,兩者的原理是(
)
A.前者為油能溶于洗滌劑中,后者為汽油能乳化油性物質
B.前者為乳化作用,后者為溶解作用
C.兩者都是溶解原理
D.兩者都是乳化原理
【學習探究】
自主學習
閱讀課本,完成下列問題
1.溶液是指
或
物質分散到
物質里,形成
、
混合物。能溶解其他物質的物質叫
,被溶解的物質叫
。
2.從組成上看,溶液是由
和
組成,從質量上看,溶液的質量等于
和
的質量之和,溶液的體積
溶質與溶劑的體積之和。溶質可以是
、
、
,如果兩種液體互相溶劑時,一般把量多的一種叫做
,量少的一種叫做
,水是最常見的
,此外
、
等也可作為溶劑。
3.物質的溶解通常伴隨著
的變化。如氫氧化鈉溶于水時溶液溫度
;硝酸銨溶于水時,所得溶液溫度
;氯化鈉溶于水時,所得溶液溫度
。
4.小液滴分散到液體里形成的混合物叫做
。洗潔精、洗衣粉等洗滌劑具有乳化功能,它能使植物油分散成無數細小的液滴隨著水流走,而不聚成大的
,從而使乳濁液的穩定性
,洗滌劑的這種作用稱為
。
互學探究
[探究一]蔗糖和食鹽的溶解
步驟
現象
結論
食鹽加入水中
食鹽可以___在水中
蔗糖加入水中
蔗糖可以___在水中
思考:如何從微觀上理解這一現象?
小結:蔗糖表面的分子在___分子的作用下,向水里運動擴散,并均一地分散到水分子中去了。氯化鈉中的鈉離子和氯離子在___分子的作用下,向水里運動擴散,也均一地分散到水分子中去了。
思考:(1)我們剛才得到的液體是純凈物還是混合物?_____
(2)每種液體各部分一樣嗎?_____
(3)放置了這么長時間,你有沒有看到哪種液體析出沉淀?_____
1、溶液的定義:_____或_____物質分散到_____物質里,形成_____的、_____的_____。
溶液的特征:(1)溶液具有
性:溶液各個部分的組成
;
(2)溶液具有
性:是指外界條件(溫度、壓強等)不變時,溶液長期放置____(“會”或“不會”)分層,即只要
,所加入的物質也不會分離出來。
注意:溶液的均一性和穩定性是指溶液形成以后,而不是指在溶解過程中。
思考:溶液中水具有什么作用?
溶劑:能____________的物質。溶質:__________的物質。
練習:在蔗糖溶液中,溶質是___,溶劑是___。在食鹽溶液中,溶質是____,
溶劑是____。
2、問題:只有水能做溶劑嗎?不溶于水的物質是不是什么時候也不會溶解呢?
[探究二]:
溶質
溶劑
現象
碘
水
碘
_____于水
碘
汽油
碘
_____汽油
高錳酸鉀
水
高錳酸鉀
_____水
高錳酸鉀
汽油
高錳酸鉀
_____汽油
植物油
汽油
植物油
_____汽油
結論:同種溶質在不同溶劑中的_____不同,不同溶質在同種溶劑中的_____也不同。
【解決問題】:討論:當衣服上沾上油漬時,用水很難冼去為什么?我們可以怎么辦?
回答:______________________________。
[探究三]水和乙醇能夠互溶嗎?
在盛有2mL的水的試管中滴加2~3滴紅墨水,振蕩,然后再用滴管緩緩加入約2mL的乙醇,不振蕩觀察現象,看溶液是否分層,然后震蕩在觀察是否分層,靜置后觀察溶液是否分層。
溶質
溶劑
振蕩前
現
象
振蕩后
現
象
靜置后
現
象
結論
乙醇
水
酒精和水_____,形成____。
想想:大家能否舉出溶質是氣體的例子?________
小結:溶質溶解前可以是:____體、____體、____體。
3、溶質和溶劑的判斷:
固—液型
液體—溶劑
固體—溶質
例如:________________
氣—液型
液體—溶劑
氣體—溶質
例如:________________
液—液型
,非水溶液中
量多—溶劑
量少—溶質
例如:___________
液—液型
,水溶液中
水無論量多、量少,水為溶劑
例如:___________
注:通常沒有指明溶劑的溶液中,水是溶劑,其他的是溶質。
思考:請你能否再舉出一些溶液?指出其溶質、溶劑。并談談溶液的用途?
二、溶液的用途
見課本
【課后練習】
1.下列說法正確的是(
)
A.催化劑在化學反應前后質量和化學性質都不變
B.發現煤氣泄漏時,可用明火查找泄漏點
C.洗滌衣服上的油污可用汽油乳化
D.鋁具有很好的抗腐蝕性是因為鋁的化學性質不活潑
2.下列消毒液的溶劑不是水的是
A.75%醫用酒精
B.過氧乙酸溶液
C.過氧化氫溶液
D.碘酒
3.人類的日常生活和工農業生產離不開水,下列說法正確的是(
)
A.無法用水鑒別硝酸銨、氫氧化鈉兩種固體
B.用水澆滅著火的紙箱,其原理是移除了可燃物
C.天然水經過自然沉降、過濾、吸附,即得純水
D.使用加有洗滌劑的水可去除衣服上的油污
4.下列物質在水中,能形成溶液的是
A.牛奶
B.汽油
C.泥土
D.高錳酸鉀
5.下列有關水和溶液的說法正確的是
A.飽和溶液析出晶體后,溶液的溶質質量分數不一定減少
B.河水經過沉降、過濾、活性炭吸附后得到的水是純凈物
C.通過洗潔精的乳化作用,可將食用油溶解于水形成溶液
D.試劑瓶中的溶液在使用時不慎灑出一部分,剩余溶液溶質質量分數減少
6.沒有水就沒有生命。下列關于水的說法正確的是(____)
A.水能溶解所有的物質
B.用肥皂水可區分硬水和軟水
C.洗滌劑可使油污溶解在水中
D.通過活性炭吸附可將海水淡化
7.下列實驗現象描述正確的是(
)
A.加熱硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應后生成的物質:藍色溶液中出現黑色固體
B.向鐵粉中加入足量稀硫酸:黑色固體逐漸減少至消失,溶液由無色變為淺綠色,放熱
C.汽油加入高錳酸鉀中:暗紫色固體逐漸減少,溶液由淡黃色變為紫色
D.檢驗水通電分解后負極得到的氣體:木條燃燒更旺,產生藍色火焰
8.下列物質中不屬于溶液的是(
)
A.食鹽水
B.糖水
C.泥土水
D.澄清石灰水
9.下列各組物質中,前者是后者溶質的是
(
)
A.氯化氫、鹽酸
B.生石灰、石灰水
C.鐵、硫酸亞鐵
D.酒精、碘酒溶液
10.下列說法不正確的是(
)
A.長期放置后不會分層的液體一定是溶液
B.用洗潔精除去油污,是由于洗潔精對油污有乳化作用
C.硝酸銨溶解于水時,吸收熱量,溶液溫度降低
D.食鹽水能導電,是因為溶液中有較多自由移動的Na+和Cl﹣
11.化學就在我們身邊。請根據所學化學知識回答下列問題:
(1)“高鈣牛奶”中的“鈣”是指______(填“元素”、“原子”或“分子”)。
(2)“八月桂花香”。從分子的角度解釋能聞到花香的原因是______。
(3)從微觀角度分析:H2O2和H2O的化學性質不同,原因是______不同。
(4)碘酒常用于消毒,該溶液中的溶劑是______。
12.(1)寫出下列物質的化學式
①生理鹽水溶劑____②標出FeCl2中Fe化合價_______
(2)下列屬于溶液的是
______(填序號)
①蒸餾水
②油水混合物
③黃河水
④豆漿
⑤鹽酸
⑥碘酒
(3)將鋅粉和鐵粉的混合物加入到盛有一定量硝酸銀溶液的燒
杯中,充分反應后過濾,得到濾渣和濾液。若將所得濾渣加入稀鹽酸中,有氣泡產生,則:濾渣里一定含有______(填寫化學式),濾液中一定含有______(填寫化學式)。
13.回答下列與水有關的問題。
(1)硫酸銅溶液中的溶劑是___________。
(2)日常生活中常用___________的方法降低水的硬度;
(3)通過電解水實驗及對生成氣體的檢驗可知,水是由___________組成的。
14.把少量下列物質分別放入水中,充分攪拌,可以得到溶液的是_____
A
面粉
B
氯化鈉
C
蔗糖
D
汽油
15.下列有關溶液的敘述中,正確的是______(填序號)。
①溶液都是無色透明的
②溶液中各部分都是均一的
③溶液中的溶劑一定是水
④氣體、液體、固體均可作溶質
⑤任何條件下的溶液都是穩定的
⑥兩種液體互溶時,量少的一定是溶質
⑦在溶液中進行的化學反應速率較快
⑧食物里的養料經消化變成溶液才能被吸收
⑨溶質在溶解的過程中,有的放出熱量,有的吸收熱量
⑩溶質在溶解時,擴散過程中吸收熱量,水合過程中放出熱量
【參考答案】
【課前預習】
1.A
2.D
3.D
4.A
5.D
6.A
7.B
8.A
9.C
10.B
【課后練習】
1.A
2.D
3.D
4.D
5.A
6.B
7.B
8.C
9.A
10.A
11.元素
分子不斷運動
分子的構成不同
酒精
12.
⑤⑥
Fe、Ag
Zn(NO3)2
13.水
加熱煮沸
氫元素和氧元素