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高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)有效性的探索論文
摘要：
隨著新課程改革的深入，實(shí)驗在化學(xué)中的地位逐漸提高，教師對實(shí)驗也相應(yīng)地重視起來。但仍然存在實(shí)驗教學(xué)低效或無效的行為，針對這種行為，筆者對實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查與分析，并在新課程教學(xué)中如何提高實(shí)驗教學(xué)的有效性，從以下幾方面進(jìn)行了一些有效的探索和嘗試。
關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗 有效性
新課程的化學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在化學(xué)課本中有大量的實(shí)驗，實(shí)驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中不可缺少的重要組成部分。我國著名化學(xué)家傅鷹先生曾說過：“化學(xué)是實(shí)驗的科學(xué)，只有實(shí)驗才是最高的法庭”。因此，如何進(jìn)行有效的實(shí)驗教學(xué)，是非常重要，也是非常必要的事情，這關(guān)系到實(shí)驗的真正教學(xué)效果，同時，也是對學(xué)生從知識、能力、情感態(tài)度體驗等方面進(jìn)行教育的良好機(jī)會。然而，在實(shí)驗的教學(xué)中，目前存在的一些與新課程不協(xié)調(diào)的低效或無效的行為，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗的興趣下降。基于此，筆者對實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查與分析，并在新課程教學(xué)中也對實(shí)驗教學(xué)的有效性進(jìn)行進(jìn)一步的探索和嘗試。
一、化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析。
實(shí)驗教學(xué)中低效或無效的的行為，主要有以下幾種情形：
1、部分教師對照考綱的必做實(shí)驗，是一支粉筆、一張嘴，從目的、原理、步驟、實(shí)驗的注意事項等在黑板上畫實(shí)驗、講實(shí)驗，學(xué)生聽實(shí)驗、背實(shí)驗。意識滯后是根本原因，有些教師認(rèn)為中學(xué)階段，不是搞科學(xué)研究，學(xué)生做不做實(shí)驗妨礙不了多大事情，只要不影響考試成績就行，他們對學(xué)生實(shí)驗不予重視，帶有應(yīng)付心理。
2、部分教師做實(shí)驗時按課本照方抓藥，缺少趣味性。
3、部分教師對某些實(shí)驗采取回避的方式。是由于有些實(shí)驗對試劑濃度、用量、滴加順序、溫度等要求嚴(yán)格，不易成功，或是由于反應(yīng)物有毒或?qū)嶒炦^程產(chǎn)生較多的有害、有毒物質(zhì)。
4、實(shí)驗成功率不高，就拿進(jìn)課堂里去做。由于教師沒有預(yù)先多做幾次，以取得成功經(jīng)驗，就匆忙拿進(jìn)課堂去演示，在學(xué)生面前出現(xiàn)失敗的尷尬局面，只好東拼西湊地找些原因解釋。
5、實(shí)驗與生活脫節(jié)，缺乏學(xué)習(xí)的價值體驗。
6、完全用計算機(jī)演示代替化學(xué)實(shí)驗，一張接一張的投影片和動畫播放，進(jìn)行“電灌”，化學(xué)實(shí)驗中的多種新鮮感覺只剩下視覺和聽覺，實(shí)驗的真實(shí)性大大打了折扣，學(xué)生對實(shí)驗本身的體驗幾乎相當(dāng)蒼白。
7、在分組實(shí)驗教學(xué)時，只管讓學(xué)生信馬由韁地實(shí)驗，而沒有指導(dǎo)、交流、反饋和總結(jié)，絕大多數(shù)教師強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的“自主學(xué)習(xí)”，卻忽視了教師的主導(dǎo)作用；注重了學(xué)生的過程學(xué)習(xí)卻忽視了方法的指導(dǎo)，這就使實(shí)驗帶有很大的隨意性和盲目性。
二、對化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的有效性的思考與實(shí)踐探索。
�。ㄒ唬└滤枷胗^念，提高自覺執(zhí)行新課程實(shí)驗的意識。
首先，加強(qiáng)對新課標(biāo)、新理念、新方法的學(xué)習(xí)，了解新課程對實(shí)驗教學(xué)的新要求，提高對實(shí)驗教學(xué)的思想認(rèn)識，充分認(rèn)識到實(shí)驗教學(xué)在實(shí)施以“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”為核心的素質(zhì)教育中的重要作用。其次，刻苦鉆研業(yè)務(wù)，提高自己的實(shí)驗技術(shù)水平。在實(shí)驗教學(xué)中，對于新課程中規(guī)定要開設(shè)的實(shí)驗應(yīng)該進(jìn)行合理地劃分：明確哪些實(shí)驗利用現(xiàn)成器材是可以開設(shè)的；哪些需要適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)等，并按照教學(xué)計劃，教學(xué)進(jìn)度，實(shí)驗器材獲得的難易程度，進(jìn)行合理的規(guī)劃，從而確保實(shí)驗教學(xué)順利和有效地進(jìn)行。
�。ǘ┳龊玫湫蛯�(shí)驗的分析，讓學(xué)生觸類旁通。
根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)就實(shí)驗內(nèi)容來說可歸為以下幾種類型：有關(guān)制取實(shí)驗、性質(zhì)實(shí)驗、生活實(shí)驗、闡明概念定律實(shí)驗、定量計算實(shí)驗等。而每類實(shí)驗的原理、裝置、操作都有規(guī)律可循，因而應(yīng)做好典型實(shí)驗，實(shí)驗后注意實(shí)驗的歸納反思，使實(shí)驗?zāi)康母逦�，效果更�?yōu)化，再由典型實(shí)驗引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰�，將知識技能內(nèi)化。如在學(xué)習(xí)實(shí)驗室里用濃鹽酸和二氧化錳混和加熱制取氯氣時，我先讓學(xué)生回憶實(shí)驗室里制取氧氣的實(shí)驗，歸納總結(jié)出下述操作內(nèi)容：儀器的選擇、連接和固定、裝置氣密性的檢查、藥品的取用、加熱方法、氣體的收集和放置等。對這些操作的知識，理論根據(jù)尤為強(qiáng)調(diào)。然后引導(dǎo)學(xué)生得出制取氯氣的發(fā)生裝置、收集方法等。在學(xué)習(xí)《氨氣的實(shí)驗室制法》《乙烯的實(shí)驗室制法》時進(jìn)一步鞏固氣體制取實(shí)驗的有關(guān)設(shè)計思路、操作等。
�。ㄈ┳寣W(xué)生參與演示實(shí)驗，培養(yǎng)動手及參與探究的意識。
學(xué)生是課堂的主體，更是化學(xué)實(shí)驗中的主角，他不應(yīng)是被動的、消極的知識接受者，而應(yīng)是主動的、積極的知識的探究者。而作為教師，應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)造更多的動手機(jī)會，其中課堂上讓學(xué)生大膽的動手做演示實(shí)驗是的一種較好的方法，前提是課前在老師指導(dǎo)下反復(fù)練習(xí)，確保實(shí)驗成功。由于學(xué)生參與課堂演示實(shí)驗，課堂氣氛變得寬松、活躍，學(xué)生觀察實(shí)驗的注意力更加集中，同時也關(guān)心著同伴實(shí)驗成功與否，哪些學(xué)生能榮幸上臺演示？教師可根據(jù)實(shí)驗類型與難度挑選學(xué)生，既可以作為對學(xué)習(xí)上有明顯進(jìn)步學(xué)生的獎勵；也可以作為成績欠佳而動手能力較強(qiáng)學(xué)生的鼓勵；更可以推選優(yōu)秀學(xué)生作為同學(xué)們學(xué)習(xí)的榜樣。此方法的優(yōu)點(diǎn)是比較注重學(xué)生的個體差異，能照顧到不同層次的學(xué)生，有利于使每個學(xué)生得到充分地發(fā)展，尤其是后進(jìn)生，當(dāng)他們被鼓舞、被信任、體驗到成功的愉悅時，他們才有更大的積極性，才有可能學(xué)得更好。事實(shí)上多數(shù)的教師演示實(shí)驗可以讓學(xué)生來做，如：鹽溶液的酸堿性、金屬與酸或堿的反應(yīng)、鎂帶在二氧化碳中的燃燒等。
�。ㄋ模┖侠砀倪M(jìn)和設(shè)計實(shí)驗，激活學(xué)生的思維。
由于種種原因，教材中的部分實(shí)驗效果不盡人意，如有些實(shí)驗現(xiàn)象不明顯或反應(yīng)過程中有害、有毒氣體泄漏等。為此，我以這一點(diǎn)作為突破口，對實(shí)驗進(jìn)行合理的改進(jìn)和設(shè)計。
1、實(shí)驗的簡單化。
教材中的有些實(shí)驗，操作復(fù)雜，實(shí)驗不宜成功，只要稍作分析，略加改進(jìn)，就能達(dá)到化繁為簡且實(shí)驗現(xiàn)象明顯的效果。如關(guān)于氨氣易溶于水的 “噴泉”實(shí)驗，若按教材中的實(shí)驗要求，先用氫氧化鈣與銨鹽反應(yīng)制取氨氣，用干燥的燒瓶收集，再按教材中“噴泉”實(shí)驗裝置進(jìn)行實(shí)驗。特點(diǎn)是：一是反應(yīng)速率較慢，二是操作較麻煩，所以實(shí)驗效果往往不理想。為此我分析了實(shí)驗失敗的原因，又重新研究了該實(shí)驗的要求，所用藥品的性質(zhì)，提出了簡捷有效的改進(jìn)方法：即先在圓底燒瓶中加入2——3毫升濃氨水，然后搖晃燒瓶并加熱燒瓶收集氨氣，立即演示“噴泉”實(shí)驗，實(shí)驗效果比按教材中提出的實(shí)驗方法好得多。
2、實(shí)驗的趣味化。
興趣是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動機(jī)，是促進(jìn)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的前提。課本上的一些演示實(shí)驗往往現(xiàn)象不明顯或缺少趣味性，若稍動一下腦筋，就可以搞出與書上的實(shí)驗相近，但又不同于它的非常有趣的一種新式實(shí)驗結(jié)果，學(xué)生通過看得見、感受得到的形象生動的演示結(jié)果，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)識沖動，并形成最佳的心理狀態(tài)，這時他們的注意力、觀察力和學(xué)習(xí)的積極性都會有明顯地提高，就會由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。
再經(jīng)過教師的講解和自身的積極思考，能很快掌握有關(guān)的知識內(nèi)容。如過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)實(shí)驗，在小U型管里放入2小塊石灰石，滴加2毫升稀鹽酸，立即有氣體生成，用燃著的木條靠近U型管—管口，木條熄滅，在U型管另一管口（管口預(yù)先塞一團(tuán)玻璃棉，上面撒上半藥匙過氧化鈉），用帶火星的木條檢驗反應(yīng)后產(chǎn)物，木條便復(fù)燃起來。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，效果明顯，實(shí)驗趣味性濃，喚起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，使他們能積極地參與到教學(xué)活動中來。再如，濃硫酸與蔗糖反應(yīng)，可通過“引蛇出洞”的趣味性實(shí)驗，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。實(shí)驗操作改進(jìn)如下：將蔗糖放入大試管中，向其中注入濃硫酸，用玻璃棒攪拌，再用少量水調(diào)成糊狀，玻璃棒攪拌并往外牽引。其結(jié)果是：注入濃硫酸后，蔗糖變黑，再用少量水，體積膨脹，像一條“黑蛇”一樣被玻璃棒引出來，同時放出大量熱，產(chǎn)生有酸味、刺激味的氣體。當(dāng)學(xué)生觀察到生動有趣的實(shí)驗現(xiàn)象時，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的探求欲望。
3、實(shí)驗的生活化。
隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗”的實(shí)驗思想，已深入人心。我們在研究實(shí)驗時，注重因陋就簡、就地取材、廢物利用，不單為學(xué)校節(jié)約了開支，而且由于取材為學(xué)生所熟悉，使他們感到化學(xué)知識就在我們的生活中，體會到學(xué)習(xí)的真正價值，從而提高學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到最佳。具體做法：
�、僖龑�(dǎo)學(xué)生做日常生活中的小實(shí)驗，如“衣服污跡處理”、“棉線和毛線的鑒別”等。
�、诮M織學(xué)生收集或制備一些常用化學(xué)試劑，如從廢干電池中收集鋅、銅、石墨、二氧化錳等，從舊電瓶中回收稀硫酸等。
�、蹎l(fā)學(xué)生自己收集生活中的廢舊制品（如眼藥水瓶、注射器、純凈水塑料瓶等）制作化學(xué)實(shí)驗代用品，并用自制的代用品做化學(xué)實(shí)驗。例如銅與稀硝酸的反應(yīng)，產(chǎn)生的NO會立即與氧氣反應(yīng)生成NO2，不易觀察現(xiàn)象，且產(chǎn)生有毒氣體。我鼓勵學(xué)生針對這些問題進(jìn)行改進(jìn)，他們通過聯(lián)系有關(guān)知識、查閱相關(guān)資料并討論其優(yōu)缺點(diǎn)，最后將書中的實(shí)驗改為注射器實(shí)驗：事先將螺旋好的細(xì)銅絲放入注射器中，吸取稀硝酸，讓反應(yīng)在注射器中進(jìn)行，產(chǎn)生的氣體可以將注射器的活塞頂起，由于注射器內(nèi)無空氣，可以觀察到無色的氣體，抽動活塞，讓空氣進(jìn)入，明顯的觀察到氣體的顏色變化，此時迅速將氣體注入足量氫氧化鈉溶液中。改進(jìn)后的實(shí)驗，不僅實(shí)驗現(xiàn)象明顯且極大的減少了有毒氣體的排放。
4、實(shí)驗的微型化和綠色化。
創(chuàng)造條件讓學(xué)生多動手做實(shí)驗已成為眾多化學(xué)教師的共識，但由于學(xué)生實(shí)驗準(zhǔn)備工作量大，藥品耗用多，實(shí)驗開支大，且實(shí)驗過程中，往往會產(chǎn)生有害有毒的物質(zhì)，因此開展微型實(shí)驗（其特點(diǎn)是：儀器小、耗藥少、攜帶方便、操作容易、安全性高）就顯得很有必要，不但給實(shí)驗準(zhǔn)備工作減少了麻煩，節(jié)約了實(shí)驗經(jīng)費(fèi)，而且還有利于減少環(huán)境污染和保護(hù)學(xué)生的身體健康。微型實(shí)驗儀器可以是實(shí)驗室里的常規(guī)儀器，也可以是生活中的一些物品或廢棄品，如：
①培養(yǎng)皿，可進(jìn)行氣體性質(zhì)實(shí)驗和溶液之間互相反應(yīng)的實(shí)驗。
�、诒砻婷�，可作為具有顏色變化或沉淀生成實(shí)驗的反應(yīng)容器。
�、圩⑸淦鳎哂忻芊庑院�、透明、標(biāo)有刻度等特點(diǎn)，可準(zhǔn)確地計量體積、可進(jìn)行簡易密封實(shí)驗等。
④點(diǎn)滴板，在多種離子性質(zhì)的實(shí)驗中，除了少數(shù)需要加熱的反應(yīng)和觀察產(chǎn)生氣體的實(shí)驗以外，都可在點(diǎn)滴板中進(jìn)行。
�、萃该魉幜０b片，藥粒用完后，扯掉密封箔，就相當(dāng)于簡易透明的點(diǎn)滴板。例如在氯水的性質(zhì)實(shí)驗時，可采取每桌發(fā)一個點(diǎn)滴板、幾只塑料滴管和少數(shù)幾瓶相應(yīng)溶液的方法就能進(jìn)行實(shí)驗。再如銅與濃硫酸反應(yīng)，生成的二氧化硫是有毒的氣體，針對此實(shí)驗我設(shè)計問題：如何使實(shí)驗操作簡便、現(xiàn)象明顯，且環(huán)境污染又少？通過討論，最后得出：用具支試管代替試管，塞上橡皮塞，用螺旋好的細(xì)銅絲代替銅片，并穿過橡皮塞，用橡皮管將具支試管與球形干燥管（靠近具支試管一端塞上蘸過品紅溶液的棉花，另一端塞上蘸過氫氧化鈉溶液的棉花）連接起來。改進(jìn)后的實(shí)驗既可通過抽拉細(xì)銅絲的方法隨時控制反應(yīng)的進(jìn)行，又可通過觀察品紅溶液的褪色，說明有二氧化硫氣體生成，還可通過氫氧化鈉溶液對二氧化硫的吸收減少環(huán)境污染。同樣，濃硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗也可選用此裝置進(jìn)行。
由此可見，實(shí)驗的改進(jìn)，能使學(xué)生體會到如何利用化學(xué)基本原理來重新設(shè)計、改造、組合多種儀器裝置，以滿足不同規(guī)格的實(shí)驗操作要求。這種靈活運(yùn)用知識的過程，對活躍學(xué)生的思路，激發(fā)他們的創(chuàng)造性將起積極的作用。
�。ㄎ澹╅_展邊教學(xué)邊實(shí)驗，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。
將部分演示實(shí)驗、學(xué)生實(shí)驗改為邊教學(xué)邊實(shí)驗，使學(xué)生能夠獲得親自參與研究、探索實(shí)驗的體驗，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。這種實(shí)驗形式是學(xué)生通過自己的觀察和思考來獲取新知識，與教師先講完理論之后，過幾天再做學(xué)生實(shí)驗相比，由于這是學(xué)生通過自己動手來“首次”觀察可能的現(xiàn)象，他們有較強(qiáng)新鮮感受和興奮點(diǎn)，探索問題的欲望十分強(qiáng)烈，效果更加明顯。適合在課堂上開展邊教學(xué)邊實(shí)驗的基本條件是：
�。�1）有適合于學(xué)生在課堂上操作的小型、便攜、易掌握、能快捷裝配的實(shí)驗儀器。
（2）取藥品方便，實(shí)驗安全，試劑用量少，產(chǎn)生的廢液少，幾乎沒有毒氣污染。如氫氧化鋁的兩性、鹽溶液的酸堿性等實(shí)驗都可開展邊教學(xué)邊實(shí)驗。
�。┙柚嗝襟w進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)， 提高實(shí)驗效率。
多媒體教學(xué)是一種現(xiàn)代的教學(xué)手段，它是利用文字、實(shí)物、圖像、聲音等多種媒體向?qū)W生傳遞信息，能夠極大地豐富課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和記憶，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，提高了學(xué)生的素質(zhì)，從而大大提高了教學(xué)效果。
借助多媒體，將一些重要的、實(shí)驗現(xiàn)象不明顯的或在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗環(huán)境下難以完成的實(shí)驗，進(jìn)行模擬，既能彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗儀器的不足，又能吸引學(xué)生的注意，充分調(diào)動學(xué)生的各種感官刺激，使他們在最短的時間內(nèi)獲得更多的知識，很好地理解教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，從而取得更好的實(shí)驗教學(xué)效果。利用計算機(jī)的模擬具有化小為大、化遠(yuǎn)為近、化快為慢、化慢為快、看不見變?yōu)榭吹靡姟⒊橄笞優(yōu)榫唧w等優(yōu)點(diǎn)，從而使學(xué)生很快地理解知識。如電解的原理是通過微觀粒子的運(yùn)動變化情況來解釋宏觀發(fā)生的現(xiàn)象，內(nèi)容比較抽象，我采用了先進(jìn)的教學(xué)媒體計算機(jī)，用計算機(jī)模擬了一個電解池的裝置，在電解池內(nèi)的氯化銅溶液中繪出幾個帶有顏色的圓球，藍(lán)色的代表銅離子、綠色的代表氯離子（當(dāng)然氯離子是沒有顏色的），然后讓這些圓球動起來，先是離子的無規(guī)則運(yùn)動，繼而是通電后的陰陽離子向兩極的定向運(yùn)動，緊接著是離子到達(dá)電極上的放電過程，氯離子失出電子變?yōu)槁仍咏Y(jié)合成氯分子，電極上產(chǎn)生了氣泡，銅離子得到電子變?yōu)殂~原子，屏幕上析出銅的電極顏色逐漸變?yōu)榧t色且逐漸加深，當(dāng)氯離子失去的電子通過導(dǎo)線移向另一個電極時，微機(jī)發(fā)出“嘟嘟”的響聲，十分形象、生動，學(xué)生看了個個興趣十足。另外對于一些危險的、有毒的、復(fù)雜的、多次重復(fù)的等實(shí)驗用計算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗也是可行的，甚至是必須的。
（七）組織課外活動興趣小組，促進(jìn)教師和學(xué)生自身的發(fā)展。
組織興趣活動小組成員，進(jìn)行如下工作：
①參與學(xué)生實(shí)驗的準(zhǔn)備工作，如配置藥品溶液、儀器準(zhǔn)備等。
�、谧屗麄冾A(yù)先試做實(shí)驗，分析實(shí)驗，這樣在學(xué)生實(shí)驗課堂教學(xué)過程中可以幫助指導(dǎo)其他同學(xué)順利完成實(shí)驗任務(wù)。
③讓他們開出學(xué)生實(shí)驗課中實(shí)驗結(jié)果不夠理想的不成功實(shí)驗的補(bǔ)做實(shí)驗，對這些實(shí)驗進(jìn)行認(rèn)真分析，討論改進(jìn)實(shí)驗的方法。
④讓他們自行設(shè)計實(shí)驗研究、自制教具、小發(fā)明、小制作等。通過這些工作的開展，有利于促進(jìn)教師和學(xué)生自身的發(fā)展。
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