(3)教师对教材内容的处理和各阶段所需时间的掌握也是一个基本环节。每个阶段都不一定是一节课时,这与内容多少及各阶段工作的熟练程度有关,如“钠的性质”我们用两课时完成的,一课时设计实验方案,课后准备用品,第二课时完成实验,而像“钠的化合物”也是两课时,“铁和铁的化合物”是三课时。
“实验化学”从教学时空运作的角度,一是来看对学生心理及行为的训导,二是来分析不同教学过程方式其相应的素质教育效果,以便有最佳选择。可以看出,“实验化学”与传统教学法比较,在教学目标上,把传统的学科应试教育转变为以学科为载体的人的全面素质教育;在教学方式上,把对抽象知识的间接讲授转变为通过直接经验认知再上升到理论的过程。
中学化学实验的类型
按不同的标准,可以把中学化学实验分成如下不同的类型:
分类标准实验类型
按实验主体分类演示实验(实验主体是教师)学生实验(实验主体是学生)按实验内容质和量的关系分类定性实验定量实验按实验在认识过程中的作用分类启发性实验(又叫发现式、探究式或探索性实验)验证性实验演示实验
演示实验是由教师进行表演和示范操作,并指导学生进行观察和思考的实验。它是化学教学中广为应用、最为有效的一种教学形式。它可用在各种教学场合。
用在化学概念、化学基本理论的教学,它能为学生提供感性认识材料;用在一个单元或一次课的开始,它可以起着激发学生的学习兴趣和集中注意力的作用;用于验证假说,有助于培养他们进行推断、作出结论、解决化学问题的能力;用来向学生提出问题,可以考核学生观察、记忆和运用知识的能力;用于解答化学问题,它能启发学生解题的思路;演示实验可以使学生学到正确、规范化的实验操作技术和方法,受到教师的良好实验习惯和严肃认真科学态度的薰陶和感染。
演示实验还可用在多种场合,在各种情况下都起着重要作用。因此,教师要努力做好演示实验,以提高教学质量。
概括国内外的有关经验,做好演示实验应注意以下几点要求:
(1)必须成功
演示实验的成败直接影响教学效果。要保证演示实验成功,就要做到:首先,必须在思想上给以足够的重视,认真对待每一个演示实验,即使是非常熟悉的或很简单的实验也不能掉以轻心。其次,要坚持课前亲自动手做好预试,对实验中使用的试剂纯度、溶液浓度、用量、仪器的选择、各种实验条件如何控制、所需时间等都必须做到心中有数。对较复杂、较难做的实验,要探索出其最适宜的条件,掌握住成功的关键。最后,课堂上演示用的仪器和药品应该是教师亲自预试过的,上课之前要做一次仔细检查,为了防备万一,需要有一套备用的仪器和药品。
如果由于某种原因,在课堂上演示实验失败,教师要以实事求是的态度向学生说明失败的原因,不得文过饰非、隐瞒真相;不成功的实验,应安排时间重做或补做。
(2)保证安全
实验中出现的不安全因素,会导致严重的后果,将给学生的身心带来无法估量的损害。因此,教师必须树立“安全第一”的思想。这就要求教师,首先必须明确所做的演示实验是否具有不安全因素(如易燃、易爆、剧毒、有刺激性气味等),其中哪些不安全因素是通过实验设备和采取一定措施可以克服的,哪些危险因素是自己无法解决的,前者可以演示,后者不宜演示。其次,要采取一切有效措施消除不安全因素,如,演示氯气的性质时,可在氯气集气瓶口上方,倒放一个同样大小的、无底的集气瓶,防止氯气逸散到空气中。再次,必须注意实验操作规程,有些实验虽然具有危险性,但只要按操作规程进行是不会发生危险的,如可燃性气体在点燃之前必须做好纯度检验等。
(3)注意直观
要充分发挥演示实验在化学教学中的作用,还必须注意做到直观。这就要求教师把实验装置放在全班学生视野范围内,使最后一排学生也能观察到实验产生的各种现象和看到教师的表演。这就要考虑:选择那些能产生鲜明现象的实验进行演示,如发生颜色的变化、生成沉淀、产生气体的实验;使用专门演示实验用的大型仪器,如大型试管、演示用电流表;把实验装置放在高于学生课桌的实验平面上;有时要在容器的背后衬托一屏板,有时可借助投影仪放大用肉眼难以直接观察的细微现象。这些做法都能提高演示实验的直观效果。
(4)注重示范
演示实验中教师的示范作用是非常重要的。首先,在实验基本操作的规范化方面,教师的每一个操作都必须做到一丝不苟,严格按照规范化的要求进行,对学生中存在的问题,要结合本身的示范操作,进行必要的提示和强调,提出要注意的问题,以引起学生的重视。其次,教师的示范作用还表现在严格遵守实验操作规程上,那种只追求演示实验的快速、直观和简易,而违反实验操作规程的。做法是不可取的。再次,教师在演示实验中的良好习惯和科学作风对学生也会产生潜移默化的影响,如玻璃仪器洁净透明、用品排放井然有序、实验操作有条不紊、计划性强、准备充分、态度认真,对实验中出现的问题能以实事求是的态度对待等。
(5)简易快速
在不违反科学性和上述要求的前提条件下,演示用的仪器和实验装置应力求简易。这是为了把学生的注意力引到实验装置的主要部位上来,以减少因仪器过多、装置复杂而分散学生的注意力。快速是指演示实验能用较少的时间完成,对于那些需要时间较长才能完成的实验不宜选为演示实验。
(6)引导思维
引导学生进行积极思维是提高演示实验教学效果的一个重要方面。这就要:
让学生明确实验的目的和观察中的要求,把实验装置、操作步骤和实验注意事项与化学反应原理联系起来,把观察到的现象与已有的知识和经验联系起来;启发他们对观察到的现象和测定的数据进行必要的分析和处理;此外,由于教师的语言也是引起学生思维的刺激物,演示实验中教师的讲解和适当地提出思考性问题,都会引导学生进行积极的思维。
学生实验
学生实验是由学生亲自动手来完成的实验。它是培养学生实验技能、观察能力、分析问题和解决问题的能力,学习科学方法,养成科学习惯和科学态度的重要教学形式。学生实验一般又分为并进式实验和学生实验课两种。并进式实验(又叫做“实验作业”、“边讲边实验”
、“边讲、边议、边实验”、“随堂实验”等)是学生实验与教师讲授相结合的一种课堂实验教学形式。学生实验课(又叫做“实习作业”或“分组实验”)是在一个单元教材学习之后,为了复习、巩固和验证课堂上所学的化学知识,并系统培养学生的实验技能和独立工作能力而进行的一种课堂实验教学形式。为了研究上的方便,现将这两种形式的学生实验列成下表。
并进式实验学生实验课
1与讲授新知识紧密配合,能为新知识的学习提供感性认识材料,多属启发性实验和定性实验。1对已学知识起着运用、巩固、检验和加深的作用。多属验证性实验,有定性实验和定量实验。
2实验仪器较简单,试剂的种类和数量较少,操作方便,需时较多(一般一个实验要用1~5分钟),在时间上较分散。2实验仪器一般较复杂,试剂的种类和数量较多,操作较复杂,要求较高,需时较多(一节课或两节课),在时间上比较集中。
3现象明显,容易观察,印象深刻,便于记忆。3同左。
4有利于学生基本实验操作技能的培养。4有利于系统地培养学生实验操作技能。
5有助于培养学生的观察能力、思维能力、科学习惯和科学态度。5有助于培养学生的能力,特别是有利于培养学生的独立实验能力、科学态度和科学习惯,系统学习科学方法。
为了提高学生实验的教学质量,应注意以下几点基本要求:
并进式实验的基本要求学生实验课的基本要求
1教师必须做好实验的准备工作,课前仔细检查。1同左。
2教师必须做好周密计划,使学生实验与新知识的讲授紧密配合,让学生处于边实验、边观察、边思考的主动学习情境中。2教师必须认真分析学生的化学知识基础和实验技术水平,结合具体实验内容,估计学生可能产生的困难和问题。提出解决的办法。
3要求学生对课本进行一般性的预习,对随堂实验能有个概括了解。3要求学生一定做好预习,让他们明确实验的目的和要求,了解实验步骤和操作方法,能在不看教材和实验笔记的情况下,独立地完成实验。
4要严格要求学生,让他们认真遵守实验纪律,在教师未发指令时,不得动用仪器和药品。4要严格要求学生,让他们遵守实验室纪律和规定的实验守则,并注意执行教师提出的具体要求。
5教师要加强指导,除了注意对全班学生的一般指导,还要注意个别指导。
发现全班性问题,要及时解决。5同左。
6要学生做观察记录,画好实验装置图。6要学生做好观察记录(现象、事实、数据),对观察到的现象、测得的数据进行分析、处理,并写在实验报告上,画好实验装置图。
7实验结束后,组织学生洗刷仪器,清理实验台面,保持环境的整洁。7同左。
并进式实验以几人一组为宜,这要根据学校的具体条件来确定,如果学校条件较好,仪器和药品较充足,实验本身又比较简单,以一或二人一组为宜,这能保证每个学生都有动手的机会,对学生实验技能的培养最为有利。学生实验课以几人一组为宜,除了要考虑学校的条件外,还要考虑实验本身的特点,对于实验装置和操作较为复杂、实验技术要求较高的,如,制备物质和进行测定的实验,最好是二人一组。如果学校条件较差,一个实验小组的人数较多,就要注意使每个学生都有操作机会。
启发性实验启发性实验是让学生在实验和观察的基础上,通过科学抽象和逻辑思维,自己概括和归纳得到理性认识的一种教学形式。在这里是实验在前,化学概念的形成、规律性的认识在后,前者是后者认识上的感性基础,后者是前者发展的必然结果。运用这种形式的实验进行教学,其基本过程大体上可以分为以下几个步骤:
①由教师或学生提出要解决的问题;②让学生通过实验和观察收集化学现象和事实,或者通过测定收集数据,并做好实验、观察和测定记录;③让学生对所收集到的化学现象和数据进行研究、分析和处理;④在教师的启发引导下,让学生在分析、处理材料和数据的基础上,经过抽象、概括、归纳得出结论、形成概念、认识规律。
这种实验教学的优点主要是:
①从提出问题开始,到形成化学概念、解决问题为止,学生始终处于独立探索的学习情境中,实验的成功、数据的分析和处理、结论的得出,使他们初步尝到科学探索的乐趣,有助于激发他们的学习积极性。
②这种实验教学的基本过程是符合学生认识规律的。实验给出的现象、事实和数据为学生形成理性认识打下了感性认识基础,为学生透过宏观现象认识微观粒子的运动规律提供有利条件。有利于感性知识的记忆和理性知识的理解与掌握。
③能使学生受到科学方法的系统训练,有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
根据实验主体的不同,启发性实验又可分为启发性演示实验和启发性学生实验,后者对学生的全面培养较前者更为优越。启发性实验一般需要时间较长,特别是启发性学生实验,教学进度不易控制。要做好启发性实验应注意以下几点要求。
①教师要发挥创造性,设计出启发性实验的具体教学方案。为此,教师应在认真研究、分析教材所提供的教学内容和实验素材的基础上,在不变动教材内容的前提下,设计好启发性实验的内容和步骤。根据需要可以适当增加些实验,也可以变验证性演示实验或验证性学生实验为启发性学生实验,以期取得较好的教学效果。
②要掌握好时间,严格控制实验进度。这就要求选好实验内容,注意实验内容的典型性、代表性与简易性的统一,在不失科学性的条件下,对实验装置和实验步骤进行必要的简化。
③启发性实验要有计划、有步骤地进行安排,要结合学生的实际,循序渐进地进行,不可求之过急和要求过高。
验证性实验
验证性实验是用来证实、检验所学的化学知识的。因此,这种实验是安排在化学知识讲授之后的。根据实验主体,验证性实验也可以分为验证性演示实验和验证性学生实验。前者多用在讲授新课,其做法是在教师讲过有关化学知识之后,或者是在学生阅读教材了解了有关化学知识和化学实验的叙述之后,再由教师演示实验,用来证实某些化学事实、物质的某些性质、某些变化规律和所得的结论。这种实验适用于比较抽象的化学概念和化学理论学习之后,适用于抽象思维能力较强的高年级。其优点是便于巩固学过的化学知识,其缺点是不利于学生能力的培养,因此,这种实验不可过多,特别是在低年级不宜多做。
现行课本中的学生实验属于验证性学生实验,这种实验对学生运用、验证和巩固已学的化学知识是有积极作用的,对学生实验技能和独立工作能力的培养、科学方法的训练都是有益的,应该给以足够地重视。
按实验内容质和量的关系,又可以把实验分为定性实验和定量实验。定性实验是用来判定实验对象具有哪些性质,某种因素是否存在,某些因素之间是否具有某种关系。中学化学课本中的多数实验属于定性实验,定性实验是定量实验的基础。定量实验是用来测定某个对象的数值,或求出某些因素间的经验公式,或用来揭示各个有关因素之间的数量关系。化学课本中的测定实验属于这种实验。
如果从化学实验对学生学习化学基础知识以及掌握化学实验技能方面所起的作用来看,又可按实验内容把它分成如下几种:
基本操作实验
化学实验中的基本操作是构成化学实验活动的基本要素,它对保证实验的顺利进行起着重要作用。因此,要把实验的基本操作当做学生必须具备的基本功,让学生学会或熟练地掌握。
属于实验基本操作的内容,主要有:药品的取用、称量、溶解、振荡、搅拌、加热、过滤、倾泻、蒸发、升华、结晶、气体的收集、溶液的配制等。这些有的是要求通过学生实验课进行集中练习的,多数是结合其他实验内容进行训练的。根据中学化学教学大纲的规定,有的要求学会,有的要求达到熟练。学会和熟练都需要经过有计划、有步骤、反复多次的练习才能达到。每项基本操作第一次在实验中出现时,都需要教师做出示范性操作、指出操作规范性的要求,并进行必要的讲解。
元素化合物性质和制备的实验