(二)课堂实践
第一阶段:教师示范,学生感知探究性实验
刚接触化学的初三学生对化学仪器和实验基本操作都不了解,要让他们进行探究性实验几乎是不可能的。在教学过程中,教师先为学生设计好探究性实验报告,内容包括:发现问题---提出问题---做出假设---设计方案---进行实验---交流讨论---归纳总结---得出结论”,然后老师做演示实验。学生通过实验报告和老师的示范实验,感知实施探究性实验的一般方法。
比如,在给学生第一节课上课时,常常给学生演示镁条在空气中燃烧,当学生第一次遇到老师给同学们演示实验时,几乎是即兴奋又无序观察过程现象。怎样让刚接触化学学习的学生成功地迈开他们观察和思考有关化学实验过程问题呢?老师应为他们对未知实验进行示范引导,让他们感知化学探究实验的神秘与魅力:
探究性实验——镁条的性质
提出问题:镁是一种重要的金属,它可能有什么性质?与你平时常见金属的性质有什么相同和不同之处?
做出假设(猜想)
制定实验方案:
① 观察镁条的外观,试试看是否容易被折弯、扭断。
② 用砂纸打磨镁条,它的外观有什么变化?
③ 取一段打磨好的镁条,用坩埚钳夹持,用酒精灯外焰加热。当镁条开始燃烧时,移到石棉网上方,让它继续燃烧,观察燃烧的现象和燃烧后产物的状态。
进行实验,观察现象,作好记录:
分析、归纳、证实或否定猜想:
交流、讨论,得出结论:镁的性质—可以在空气中燃烧
当学生一边观察老师的演示实验,感受探究实验的同时,边观察、边思考、边体验的过程中,学生感知了化学探究性实验的神秘。学生实验后感知,原来这些知识可以通过实验自己去发现和总结,化学探究实验是这样有趣啊。
第二阶段:学生尝试、教师给予指导和帮助
学生在感知了探究性实验,并有亲自动手去做探究性实验的冲动后,教师可尝试着稍稍放手,在先学生学习化学实验的一些基本要求和技能后,让学生尝试化学探究性实验中的某几个环节,例如:简单实验方案的设计,探究性实验的基本操作。在此阶段,学生设计的实验方案的可操作性、安全性,教师在学生实验前要仔细批改,及时给予指导。前几次学生进行实验的过程中,在基本操作的规范性、实验观察的方法、实验现象的记录等方面出现的问题,教师及时提供帮助。学生通过亲自动手尝试,对探究性实验的认识和实施有了进一步的认识。
下面是化学探究性实验《大自然中的二氧化碳》教学过程:
探究课题:如何制取二氧化碳?二氧化碳有哪些性质?
[面对问题,开始时学生一时无法着手]。
此时教师可创设问题情境:复习思考如何制取氧气的?用到哪些仪器和药品?反应原理是什么?如何收集?如何检验和验满?
思考之后,学生提出问题的解决方案:
学生:可以用碳酸钠和硫酸反应,或者碳酸钙和盐酸反应。反应仪器可以选择大试管、广口瓶或者锥形瓶等,收集方法可以选择排气法或者排水法。 教师肯定了实验方案的可行性,并对学生的实验基本操作给予指导。
对于二氧化碳的物理性质的学习,学生提出各种探究实验方案,可以选择将水倒入盛有二氧化碳的瓶子中,观察现象,得出溶于水的性质。
学生向盛有澄清石灰水和紫色石蕊试液的试管中吹气,来探究其化学性质。
在教师适时诱导和帮助指导下,学生独立进行了简单的探究性实验,体验到了探究的乐趣。
第三阶段:师生、生生合作,发展探究性实验的能力
学生对实验方案的设计和实验基本操作及简单的仪器使用有了一定的了解后,教师可以适时引导学生从身边的一些现象中去发现问题、提出问题、作出猜想,进而独立地设计解决问题的方案、进行实验、分析实验,找出问题的答案。在探究过程中学生遇到困难时,我们总是鼓励他们采取一些可行的措施,如小组合作、师生合作的方式来化解困难。
以下是探究纯碱中碳酸钠含量的实验事例:
教学目标 :
1 学会用定量和定性结合的化学方法探究纯 碱中碳酸钠的含量
2 学习分析实验任务、设计实验方案的一般思路,练习常用实验方法和技能,提高通过实 验解决问题的能力。
3 激发学习兴趣,培养创新意识和实践能力,养成勇于探索、严谨求实的科学态度。
教学重点: 设计实验方案的思路和实验方法
教学难点: 设计实验方案的思路
食用纯碱的主要成分是碳酸钠,另外还含有少量的氯化钠,为了测定某品牌食用纯碱中Na2CO3的质量分数,某校化学研究学习小组探究:
[提出问题]样品中Na2CO3的质量分数是多少?
猜想与假设:
1 如果Na2CO3中的碳酸根离子转化成CO2气体通过称量CO2的量,求得Na2CO3
2 如果把Na2CO3中的碳酸根离子转化成沉淀(如CaCO3 或BaCO3),通过称量沉淀的量,求得 Na2CO3
3 如果Na2CO3正好和其他物质(如氢氧化钙或盐酸)反应,通过已知其他物质的量,求得 Na2CO3
分析实验方案1,2,3
方案1:Na2CO3和盐酸反应,生成气体CO2,称量反应前各物质的质量和反应后各物质的质量,计算差值求出CO2质量,再计算Na2CO3质量
关键点:需要称量哪些数据?
如何确定Na2CO3完全反应?
哪几个主要步骤?要注意什么?
仪器:烧杯、玻璃棒、PH试纸、天平、盐酸
步骤:称量反应物、滴加盐酸、测PH值、称量生成物、观察现象和记录数据、计算结果、反思分析
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(三)教学中具体的探究设计
在实践与研究中,针对不同阶段学生对探究性实验的实施水平、针对不同特点的探究性实验,我们总结出了一些不同的教学指导策略。比如:教师示范策略,边讲边实验策略,合作实验策略,变演示实验为探究性实验策略,等等。比如:《水的电解》、《粗盐的提纯》《氧气的实验室制取》、《二氧化碳的实验室制取》、《分子的运动》、《质量守恒定律》、等。
五、课题研究的主要绩效
在最初的探究性实验教学中,发现他们一般依赖于老师向他们提出的问题,而不会主动地去发现问题、提出问题。当老师设置了问题情境,让学生通过探究实验来解决问题时,学生多半会到教材中找现成的实验方案,很少有学生能创造性地去设计新的实验方案。学生在热热闹闹地完成实验后,对实验现象、实验结果进行分析的意识很薄弱或没有这种习惯。而这些恰恰是探究性实验的重要环节,也是促进学生探究能力、提高科学素质的基本途径。
通过学生在有限的时段探究性实验的课堂教学,学生在学习主体发展上得到了一定的提高。当然课前老师对收集学生的方案进行批阅是一定要的,所以课前老师的功夫要下的足。由于学生学习方式也得到了一定的转变,同时也促进了学生的主体发展。