例如:化学实验中有一些是爆炸型的。像H2和Cl2混合见光实验,在收集、光线、气温的某些客观条件下,混合过程中,有时甚至会在手中炸响,十分危险;而有时却用怎样强的光线也无法引发,这时就需要化学教师在课前精心准备,反复探索,找到一个当时的条件下成功的实验方法:设想:当教师在课堂上,熟练地收集混合气体,从容地点燃镁条,只听一声巨响,盖在混合气瓶口的塑料片高高飞起时,会创设怎样一种教学气氛,有时同学们会在大惊失色之后,跳起来高喊:“再来一个!”毫无疑问,这里充满兴奋、满足的心理体验,能激发学生学习化学的创造动机。
因此,通过教师的人格魅力,征服学生,使学生由对教师的肃然起敬,内化为对教师所授知识的钟爱,是培养、诱发学生创造动机的有效途径。
(2)化学教师在实验教学中的学术品位化学教师在演示实验中恰当地运用对比、放大、背景、空白等实验技巧和实验设计,来强化化学实验的学术品位,使各种实验结论的产生无懈可击;在学生实验中能娴熟地指导学生,研究探讨各种正常的和“反常”的实验现象,以渗透学术研究和科学意识,使学生实验中的学习愿望得以满足;最终转化为学生创造动机的形成与发展是非常重要并且十分有效的。
例如:在讲解乙烯制备的原理时,化学反应方程式为:
C2H5OH浓硫酸170℃C2H4↑+H2O然而,实验现象却是烧瓶中液体逐渐变黑,生成黑色固体,产生的气体有刺激性气味,教师应不失时机地把握这一机会,通过解释这一“反常”现象,激发学生的探索热情。
首先引导学生回忆浓H2SO4的脱水性,得出黑色不溶物质是C2H5OH脱水碳化的结果,而生成的碳又可与浓H2SO4发生反应:
C+2H2SO4(浓)△CO2↑+2SO2↑+2H2O刺激性气味是生成SO2的结果,如何证明这些推断呢?教师引导重新设计一套实验装置,确定反应后的气体中含SO2和CO2,从而有力地解释了实验中的“反常”现象。(实验装置略)在这套装置设计过程中,学生的兴趣极高,被化学知识使用的科学性、变通性和选择性所征服,这种化学问题的解决所创造的学术氛围也使学生深切地感受到了科学的魅力。
设置不同的教学情景,激发学生的求知欲新知识的掌握与运用,有些是旧知识的延续,有些是旧知识的升华,有些是一般之中的特殊,有些是特殊中的一般,教师可根据新知识与旧知识的相互联系方式,设置不同的教学情景,激发学生的求知倾向,进而有效地转化为创造动机的形成与发展,根据这种联系可采用下列方法设置教学环节:
(1)演绎-验证-分析法演绎是由一般原理推出特殊情况下的结论的推理方法。在化学新问题面前,学生通常习惯根据已有的知识经验去进行推断,教师应及时把握学生这种心理,引导学生用实验验证,当演绎的结果没有被验证时,就极大地激发了学生的求知欲,此时教师在进一步启发学生认识新事物的同时,恰当地渗透创造意识,便可在学生的心中架起求知欲与创造动机之间的桥梁。
例如:从SO2的组成与结构上可以断定是一种酸性氧化物,将其通入石蕊试液中现象会怎样呢?学生会演绎出:“紫色石蕊试液”会变红的结果,而实验的结果是:“紫色的石蕊试液变红后又褪色。”学生的好奇心得到了极大的调动,萌发了探索的欲望,在这种条件下,教师引导学生回忆Cl2通入紫色石蕊试液的现象,学生便会得出“SO2也具有漂白性”的结论。教师可再一次指出学生的这种演绎仍有问题并进一步指出Cl2与SO2通入石蕊,使石蕊先变红,再褪色的不同之处:一是起漂白作用的物质不同;Cl2通入石蕊试液起漂白作用的是HClO,而SO2通入石蕊试液,起漂白作用的就是SO2本身;二是漂白原理不同,前者是由于HClO的强氧化性,产生的漂白作用是不可逆的;而后者是由于SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质,这样的漂白是可以逆转的。然后,提出问题:如何证明SO2与有色物质结合生成的无色物质是不稳定的呢?这又进一步调动了学生的求知欲,经过讨论,最简单易行的方法是将形成的无色溶液加热,验证一下无色物质的热稳定性如何,这之中实际上已带有创造的色彩了。验证的结果是:无色溶液又恢复为红色。“从而,验证了同学们要证实的结论,最终使他们获得了求知与探索方面的极大满足。”
(2)探索-分析-归纳法在化学问题中,经常会出现两种物质之间的反应因某些客观条件不同而方式不同的情况,这也是调动学生求知欲的极好时机,遇到这样的教学情景,教师可有意不对客观条件加以限定,放手让学生们探讨,当截然不同的实验结果出现时,学生的好奇心受到极大的振动,产生的求知欲也就来得十分强烈。经过严谨、科学的分析与讨论,学生所归纳出来的内容就注入了创造动机。
例如:在Fe3+氧化性的教学中,教师可将“FeCl3溶液与Na2S溶液反应”设置为一个课题,让学生分组进行实验探索,开始学生可能很不以为然,然而,随着不同课题小组所做出的实验报告内容截然不同时,学生们便在茫然之后表现出好奇的兴奋状态,实验报告大概可有两种形式:
第一种:
①FeCl3为黄色溶液,Na2S为无色溶液;②混合之后,溶液中出现黄白色浑浊,溶液颜色由黄色变为浅绿,发生的化学反应为:
2FeCl3+Na2S2FeCl2+2NaCl+S↓第二种:
①FeCl3为黄色溶液,Na2S为无色溶液;②混合之后,溶液中出现黑色沉淀,溶液颜色变为浅绿色,发生化学反应为:
2FeCl3+3Na2S2FeS↓+S↓+6NaCl在不同的探索结果面前,孰是孰非?教师既肯定了两种答案的合理性,又指出了它们的片面性,并在启发引导的分析中,归纳出如下实验报告形式:
第一种:
①FeCl3为黄色溶液,Na2S为无色溶液;②将Na2S逐滴加入FeCl3溶液中,先产生黑色沉淀,经振荡后变为黄白色浑浊,溶液黄色变浅,产生臭鸡蛋气味气体。化学反应原理为:
2FeCl3+3Na2S2FeS↓+S↓+6NaCl由于FeCl3溶液为酸性,所以:
FeS+2H+=Fe2++H2S↑③继续加入Na2S,黑色沉淀不再消失,溶液变为浅绿色,化学反应原理为:
由于Na2S过量,溶液酸性降低,则Fe2++S2-=FeS↓第二种:
①FeCl3为黄色溶液,Na2S为无色溶液。
②将FeCl3溶液滴入Na2S溶液中,产生黑色沉淀,其反应原理为:
2FeCl3+3Na2SS↓+2FeS↓+6NaCl因为溶液为碱性,所以FeS不能溶解。
③继续滴入FeCl3黑色沉淀逐渐转化为黄白色沉淀,并产生臭鸡蛋气味的气体,溶液变为浅绿色。其化学反应原理为:
由于FeCl3过量,溶液酸性增强,所以:
FeS+2H+=Fe2++H2S↑在这种教学过程之中,学生始终带着求知的渴望,在求知的探索、分析及归纳之中铸成了学生内心创造性的坚实基础,打下了为了科学而钻研、创新的深深的烙印。
“中学化学实验研究”教学与创造型人才培养
“中学化学实验研究”课是我校新设的一门课程。如何在教学中培养创造性人才,经过钻研教学大纲和有关参考资料,结合实际情况。
云南昭通师专马学超老师介绍的设想和具体做法如下:
鼓励学生探索最佳实验方案首先提出什么是最佳实验方案?最佳方案必须具备下列要求:
①以教材为根本,密切结合学生实际和学校设备条件;②所用的实验仪器、药品易得,装置简单;③操作条件易控制,现象明,效果好,时间短;其次,布置实验习题,鼓励学生按要求大胆地提出设计方案,交教师审阅,如无大的问题就交还学生去做。如方案中还有不妥之处,教师给以适当启发,让学生本人修改后再做。
再次,开放实验室,让学生按自己设计的方案亲手去做。发现问题,总结经验,修改方案,继续实验,直到方案较佳为止。
最后,组织做同一实验的学生在一起分析比较,找出其中最佳的方案在全班交流经验。教师给予表扬鼓励,激发学生探索最佳方案的积极性和兴趣。
自制仪器,搜集代用品措施是:①规定任务:每个学生至少完成三样仪器或药品的自制任务、多者不限。②给学生时间和物质上的保证:实验研究课,间周一次,除正课时间安排两次外,其余在没有实验那一周也留给学生自制仪器和药品;需要的工具和材料由实验室供给。③教师作启发引导:给学生介绍一些有关自制仪器、药品的参考书籍。④措施落实:先确定自制仪器与药品的方案,中途检查学生自制的情况,期末展出成果,互相参观学习,并进行评比、验收。对成绩突出有创新者,评给高分,给予奖励,还组织经验交流,让更多同学受到启发。
研究和改进演示实验演示实验的成功与否是教学成败的关键之一。所以对初中课本里的一些重要的、难度较大的演示实验,作一些研究和改进是很有必要的。具体要求是:
(1)认真阅读课本上的演示实验内容和有关参考资料,明确实验目的,掌握成败的关键和注意事项,发动学生提出改进的措施。
(2)按演示实验的要求,学生当老师,实验桌当讲桌,要求学生练习反复操作,边讲边做,以适应将来教学的需要。
(3)独立准备实验和尽量找代用品做实验。实验员只给学生发放必要的仪器和药品。凡是学生能自找的代用品,都得准备。如制氢气用的锌,制二氧化碳气体用的碳酸钙,制氧气用的二氧化锰等,都要求学生自找代用品做实验。
(4)写实验报告。着重要求学生写实验目的,成败的关键,注意事项,改进意见和总结自己的基本操作是否起示范作用,还存在什么问题。每项规定出评分标准,以督促学生去钻研,去改革创新。
(5)总结经验,发动学生写稿。一学期来在《中学化学实验研究》中,确实取得了一定成绩,其中也有一些改革创新的成就,并且发动学生写稿件,向有关杂志推荐或留作以后教学的参考。
(6)教师主要起组织诱导作用。对实验成败的关键,装置的改进,要让学生在钻研课本和资料的基础上,认真总结自己所做的实验,找出成败的原因,对成功者,教师加以肯定。对实验中出现的问题,教师及时提醒,以防后患。
怎样引导学生研究和改进演示实验?概括起来就是十六个字:读读想想,做做讲讲,议议比比,总结提高。就是要求学生在未做实验前认真读课本和参考资料,想想实验的目的、注意事项、成败的关键和改进措施;在做实验的过程中要求学生边做边讲:仪器、药品、反应原理及现象、装卸方法、注意问题等。议论比较一下成败的关键和改进方法;最后要求学生写成总结或稿件,达到提高的目的。
初步效果与存在问题由于我们开展《中学化学实验研究》的时间短,取得的效果还不十分显着,但初步效果已经有所体现:
(1)学生的积极性提高了。表现在预习、实验和写实验报告中,他们不迟到更不缺席。有的学生为了做好实验,到处找参考资料或积极购买参考书。规定他们至少自制三件仪器、药品或教具,可多数同学超额完成,质量还不错,做完实验后,认真写实验报告。
(2)认真钻研课本,积极提出改进意见。每个学生都在动脑筋研究成败的关键、改进装置和找代用品。如有的同学带着盐酸到校园搞修建的地方去找石灰石或方解石来做制二气化碳的实验,找废电池的锌皮来制取氢气。一个学期来全班32个学生,自制药品13种,自制仪器16种,改进装置14种,自作教具10种,写稿32篇。
(3)对实验中出现的问题能积极展开争论,互帮互学,共同提高。如做碳酸氢铵加热分解,如何检验有氨气生成时,有的说,可用浓盐酸,有的说,可用石蕊纸,有的说,还可用酚酞,有的说,这些都不行,有的不服气就亲自去做,得出结果,更有其说服力。在实验中,能力强的同学帮助实验操作能力较差的同学进行实验,直到成功。
以上所讲的只是初步成效。当然也存在一些问题,例如,刚开课时,少数同学对这门课的重要性认识不足,有的同学不习惯边讲边做和亲手操作,有的把别人改进的方案窃为己有,有的装置不合理,操作不规范。以上这些问题,在教学过程中,虽已得到了基本的克服。
今后教学还需加强这些方面的具体辅导。
化学实验教学与学生智力培养
发展学生智力的实质,就是培养学生认识世界和改造世界的能力。通过化学实验教学能够使学生初步学会认识自然界的科学方法。化学实验教学中常使用的有:观察、实验、控制实验条件、实验记录、数据处理和解释、分类、抽象、分析综合、归纳演绎、发现规律、提出假说和验证假说等各种方法。使学生掌握科学方法,是培养学生解决化学问题能力极为重要的内容和手段,同时对于发展学生智力将起到重要作用。
利用实验的直观性和趣味性调动学生学习的积极性化学实验形象、直观、有趣,本身就能调动学生学习的愿望和兴趣,这是发展学生智力的前提。如在讲燃烧时,补做白磷的自然实验,把白磷溶于二硫化碳中,将此溶液倒在滤纸上,然后用一镊子夹住滤纸,在空气中扇动几下便着火,并做空白实验对照之。
学生便产生强烈兴趣,要求了解化学变化的理论依据。此时教师讲解白磷是一种着火点(40℃)低,易于燃烧的物质,学生不但对知识掌握牢固,而且学习兴趣大增。又如“玻棒点火”、“氢气弹爆炸”、“H2、Cl2混合拍照”等等,一系列直观性和趣味性强的实验,都可极大地激发学生的求知欲,为发展学生的智力很有好处。