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充分发挥化学实验的教学价值的路径分析

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月26日 21:04:51

王永兴,贺海风,北京市第一零九中学(100061)。


    实验是化学的基础。如何在教学中充分发挥化学实验的价值,提高学生的科学素养呢?首先,教师要深入钻研教材教法,研究课程标准,对实验进行合理地改进和创新;其次,要研究学生的学习心理,充分利用学生的好奇心和求知欲,调动学生的积极性;最后,要将实验教学与课堂教学有机地结合起来,把实验的价值发挥到最大。
    以下仅举几例简述我们对高中化学实验的一些改进方法和体会。
    一、将普通实验改为微型实验,节约药品
    氨气和氯化氢的化合、氯化铵的分解是人教版高中化学教材必修1第4章第4节中两个重要的反应。在新教材中,氨与氯化氢的化合只用了一张图片展示效果;氯化铵的分解则只有一个化学方程式。这样学生并不能直观地观察到实验的现象。而在旧教材中,氨气和氯化氢化合的实验没有采用密闭环境,污染较大;氯化铵分解的实验药品用量较大,需要加热较长的时间才会有比较明显的现象。
    针对这种情况,我们对这两个实验的装置和操作方法进行了如图1所示的改进与整合。
    经过改进后的实验优点如下:首先在密闭环境中减小了污染;其次降低了药品的用量,只采用4滴药品即可完成两个实验;同时将两个实验整合为一个,操作简便,现象明显,有助于学生连贯学习氨气和氯化铵的性质,又可将两个反应的条件进行对比。
    二、减少实验中污染的产生,提倡环保教育
    污染是化学实验带来的不可忽视的弊端。将污染进行合理的处理,本身就是化学学科实际价值的一种体现,同时也可将绿色环保的理念传递给学生。
    G37W662.jpg
    例如,在G37W638.jpg的教学中,为了分析G37W638.jpg的还原性,我们选择了G37W663.jpg溶液和碘水进行实验。对于G37W638.jpg有两种选择:一是可以利用气体,但要制备,会带来污染;二是可以利用亚硫酸溶液,污染比较小,但亚硫酸溶液并不完全等同于G37W638.jpg气体,可能不利于学生的理解。权衡利弊,我们选择了第一种方案——制备气体,力争把污染降到最低。最终设计了如下页图2所示实验。
    G37W664.jpg
    在教学过程中,通过教师的引导,学生经过讨论得出需要用NaOH溶液进行尾气吸收的方案,提高了环保意识。当学生看到G37W663.jpg溶液、碘水与淀粉混合液逐渐褪色过程中产生的美丽花纹时,不禁发出一阵惊叹。
    三、将实验现象变得易于观察且有趣,激发学生的学习兴趣
    在讲授G37W638.jpg的水溶性时,教材必修1第90页实验4-7提供了一种演示方式。但水上升到试管中的实验现象只有前排部分学生可以观察到,班级里大部分学生因为距离远不能很好地观察到这一现象,而将它改为分组实验污染又比较大,可行性不强。因此,我们将书上的实验进行了图3所示改进。
    气球的变化引发了学生极大的兴趣。通过热烈地讨论,学生顺利地分析出了G37W638.jpg在水中的溶解性和溶于水后形成的亚硫酸溶液的酸性,为后续G37W638.jpg性质的教学做了很好的铺垫。
    四、将化学实验与生活实际相联系,使学生体会到化学的学科价值
    生活中很多的实际问题可以运用化学知识来解决。如果能够以实验的形式展示出来,让学生亲自动手进行一些趣味实验,一定能够激发他们的学习兴趣,展现化学的学科魅力。
    G37W665.jpg
    比如:在讲授酚羟基的检验时,教师会演示苯酚溶液与G37W666.jpg溶液的显色反应。而在茶叶中存在着茶多酚,茶多酚中就有酚羟基,能否用G37W666.jpg溶液进行检验呢?绿茶饮料中标明原料含有绿茶叶,这是真还是假呢?能否用G37W666.jpg溶液进行鉴定呢?
    于是我们设计了如下的实验:
    实验一:取冲泡好的茶水少量于试管中,滴加G37W666.jpg溶液。
    实验二:取市售绿茶饮料少量于试管中,滴加G37W666.jpg溶液。
    以上两个实验发生了明显的显色反应,说明茶叶中确实含有茶多酚,或说明实验选用的市售绿茶饮料中含有绿茶叶。
    学生对这个实验感到非常惊讶,没有想到课本中酚羟基的检验方法居然在生活中能够用于检验茶饮料的真假。与其说这个实验带给学生的是触动,不如说带给教师的是震动。作为教师,我们没有想到,这样一个小小的实验会激发学生如此大的好奇心和求知欲,以致课后居然有学生买了其他品牌的绿茶饮料找到我们做实验以辨别真伪。
    又如:在讲授G37W658.jpg的检验时,教师会采用KSCN溶液进行实验。能否将这个实验与生活中的食物补铁结合起来呢?经过查阅资料,我们发现,含铁元素丰富的食物有木耳、黄花菜、动物肝脏、大枣、菠菜等,但在烹调过程中,由于处理不当,使得食物本来含有的G37W667.jpg很容易转化为G37W658.jpg,而不被人体吸收。因此我们仿照烹调过程设计了如下实验:
    实验一:将木耳研细、灼烧、浸泡于稀盐酸中,一段时间后过滤,得到滤液。向滤液中加入KSCN,溶液显红色。证明滤液中含有G37W658.jpg,木耳中存在铁元素。
    其中“研细”类似于切,“灼烧”相当于炒,“浸泡于稀盐酸”模拟了胃中的消化环境。
    这时提出问题:实验中哪个因素使G37W667.jpg转化为G37W658.jpg了呢?学生经过讨论推测可能是灼烧时的高温环境加速了G37W667.jpgG37W651.jpg的反应。为了证实学生的推测,我们又进行了如下实验:
    实验二:将木耳研细、浸泡于稀盐酸中,一段时间后过滤,得到滤液。向滤液中加入KSCN,溶液显浅红色。
    通过实验,证实了学生的推测是成立的。
    那么,在把实验一和实验二作为对比进行实验时,有什么需要注意的问题呢?学生经过讨论一致认为两个实验中除了灼烧这个因素不同外,其他都要完全相同,比如木耳的质量、盐酸的浓度、浸泡的时间等。教师再顺势加以引导,指出对比实验中单一变量的重要性。
    自此,这组实验已经不再是简单的G37W658.jpg的检验,它不仅包含了用化学实验解决生活中的实际问题——食品中铁元素的存在形式和检验;同时又衍生出重要的实验思想——对比实验中的单一变量问题,挖掘出了更多的教学功能和价值。
    五、对教学内容进行深层次地挖掘,补充实验帮助学生理解枯燥难懂的理论知识
    在人教版高中化学教材选修4《化学反应原理》实验4-1原电池的教学中,引入了盐桥(含琼胶的KCl饱和溶液),这是与旧教材中的不同之处。为什么要使用盐桥?它的优点是什么?带着这些问题我们设计了如下实验:
    实验一:在盛有0.1 mol/L G37W668.jpg溶液的小水槽中放入锌片和铜片,并将两电极用导线相连,两电极间接入电流表(如图4所示)。测量电流的方向和大小。
    实验二:在盛有0.1 mol/L G37W652.jpg溶液的小水槽中放入锌片,在盛有0.1 mol/L G37W668.jpg溶液的小水槽中放入铜片,两个小水槽用自制盐桥相连,两电极用导线相连,两电极间接入电流表(如图5所示)。测量电流的方向和大小。
    G37W669.jpg
    通过以上两个实验说明:
    (1)使用盐桥后:
    ①仍能构成闭合回路,形成原电池。②没有改变原电池的正负极,没有改变电流方向。③增加了电阻,电流明显变小。④电流比较稳定。原因:盐桥中离子运动受阻,比溶液中离子导电性弱。锌片与G37W668.jpg溶液不再接触,避免了置换反应的发生。一段时间后,电流表读数稍增大,可能是由于盐桥中的KCl扩散到溶液中,导致溶液的导电性稍有增加,但增加幅度很小。
    (2)不使用盐桥:电流不稳定,持续减小。
    原因:锌片与G37W668.jpg发生置换反应,表面逐渐析出铜(实验过程中有大量深红棕色或黑色的物质附着在锌片表面),形成许多微小的原电池,阻碍预设原电池反应的进一步发生。
    因此得出实验结论:使用盐桥,有利于原电池产生持续稳定的电流。
    这个实验可以在选修课中组织部分学生完成,在全班教学中将实验数据展示出来,使学生通过数据分析清晰地认识到盐桥的作用。参与实验的学生将实验成果展示给全班同学,锻炼了他们的操作能力和表达能力。班级里的其他同学进行分析,提高了分析、处理数据和总结归纳的能力,每位同学都有收获。更重要的是,全班同学有分工、有协作,真正体会到了团队的力量。
    通过以上几个实例,我们体会到,只有教师不断学习和钻研才能对实验进行改进和创新,才能在教学中将更环保、更精彩的实验带给学生,才能让学生有更多的机会动手、观察、分析、归纳,从“想学”到“学会”直至“会学”,最终感受化学带来的美。