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新时期发展条件下,高中化学新课程改革推动教学的主体发生了变化,再也不是以往的教师“满堂灌”形式了,学生学化学代替了老师教化学,从行为主义到构建主义。在这种形势下,教师是学生化学学习的引导者,课堂成为师生交流互动的大平台。具体教学实施中,教师首先要从心理上关注学生的学习发展,了解其对化学实验课的认知;其次关注学生的学习过程,从学生心理及知识构成出发,选择教材和具体的实验操作方式,对于不适合学生探究的化学章节,老师完全可以自行编教材和设计实验。教学中,教师应当倾听学生的发言,合理采纳学生的有效建议,应当鼓励勇于提出自己想法的学生,从心理上给学生营造自信的环境,不会让学生有压抑感。课后,鼓励学生对课堂实验进行积极反思,进而实现学生自身不断完善,提高自己的化学实验素质。
2.加强化学实验学习和现实生活的联系
任何学科领域都能在现实生活中找到原型,高中化学实验涉及的教学内容也不例外,脱离现实的化学实验课程,无疑会因其抽象性增大学生的理解难度。综合看来,新教材内容更注重对学生自身经验的强调,将其中化学知识内容设计得更贴近现实生活,并充分反映化学学科的思想。具体实践中,应当在备课及上课时从学生实际入手,结合学生所说的身边实际案例,将其设计进实验教学中,进而由教师引领他们进入到自己熟知的情景中,实现对化学知识的探究性学习。在寓教于乐的氛围下,促成高中学生有效实验。如学习“酸的性质”时,可结合生活中的实际案例,提出问题:“同学们都知道用醋可以除茶壶里的水垢,这其中包含着什么样的化学原理,怎样通过实验证明呢?”从而激发学生的探究欲望。还可结合生活实际,让学生自行设计实验,如学习“酯和油脂”时,可指导学生讨论探究“餐具上附着的油脂的最佳清洗方案”,让他们分组设计实验步骤,分别用冷水、热水、在冷水中加几滴洗涤剂、在热水中加几滴洗洁剂四种方案,清洗餐盘上的油脂,观察哪种方案清洗效果最好,所用时间最短,并对其中所含化学知识进行思考分析。结合生活中的例子,通过学生自主设计实验,使学生在操作过程中掌握实验方案的内容、实验设计方法、技巧等,提高学生的实验探究能力。
3.加强案例教学的运用
在新时期教学方式方面,案例教学法结合学科知识特点,促进学生有组织、有目的性地学习,进而积极锻炼学生的学习、研究能力,注重学生智力开发,作为一种启发式教学方法,其很适合现代学生综合素质的培养。通过利用案例教学的实践性和重现性,能在化学实验教学中发挥其辅助功能。如在“测定溶液pH值”的实验中,教师可为学生提供实验操作的反例:为测定某种溶液的pH值,某位同学设计了实验方案:①用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液体,将其滴在润湿的pH试纸上,对比标准比色卡,确定溶液的pH值;②将试纸放入待测液体中,对比标准比色卡,得出pH值。让学生对该例子中的实验方案进行分析,探讨实验能否成功。通过对“测定溶液pH值”的实验进行分析可知,在实验操作过程中,不能使用润湿的试纸,也不能直接将溶液放入待测液体中,因此以上两个方案都是错误的。通过举出反例的方法,学生在讨论分析案例中错误之处时,更进一步了解实验设计方法,从而更好地培养学生的实验能力。另外,在运用案例教学的过程中,应注意案例的趣味性、实效性和典型性等,更应从教学定位角度开展教学。
4.开展拓展性实验
当前高中化学实验教学一般涉及很多演示实验,目前,在高中化学此类实验教学中,往往注重通过学生观察的方式学习了解化学知识,一般辅助以教师的讲解,在此基础上总结观察到的现象、结论,这种模式下先让学生始终处于被动地位,久而久之,会磨灭其对化学实验教学的兴趣,使其缺乏对实验的热情和探究欲望,这对于学生的化学实验素质培养是极其不利的。因此,教学过程中,应对此类实验进行改进,开展拓展性实验,加之融入创造方面的内容,扩大学生思考空间。实施拓展性实验教学,可以通过改变演示实验的目的、要求、材料、控制条件及处理方法、仪器、实验步骤及过程、实验场景等进行,从而创新实验教学,培养学生的实验设计和创新能力。如在学习“验证浓硫酸的脱水性”实验中,教师为学生展示需要的实验仪器,并对仪器在本实验中的作用进行解说后,引导学生分析讨论实验仪器的技术要求,待学生了解相关知识后,要求他们对替换装置或对装置进行改装,让学生利用不同实验仪器达到原实验的目的,训练学生的化学实验素养和创新思维素质。如可以从生活中取材,利用细长带有盖子的玻璃饮料瓶代替烧杯,用铁丝代替环形玻璃搅拌棒等。综合来看,虽说演示探究实验较耗时,却可以加深学生对化学知识及实验现象的理解,一定程度上减少后续的反复巩固用时,有利于学生掌握学科知识的主干,并使高中学生的知识结构和能力得到有效拓展。
5.结语
关键词 高等数学;Mathematica;数学实验
中图分类号:G642.423 文献标识码:B 文章编号:1671—489X(2012)30—0114—03
1 引言
随着计算机技术,尤其是数学软件技术的发展,如何借助于它们实现现代高等数学教学与学习的改革来提高教学和学习的效率,成为世界各国实现教育信息化持续关注的课题。由于高等数学课程本身所具有的特点,在教学实践的过程中不能完全抛弃传统的教学方式来进行推理、论证,因此进行将数学软件Mathematica融入教材内容、教学过程、学习过程、实践与评估过程等的教学改革。在课堂教学中则主要通过构建可视化的教学案例,让数学思想和理论“可视化”[1],从几何直观、数值分析和符号推算的结合中加深对概念和理论的理解,增强应用理论解决问题的能力,增强教学和学习效果。根据案例在教学过程中起到的作用,将构建的案例分为演示型案例、探索型案例、学科交叉应用型案例和理论说明型案例等,以下是各案例类型的具体实现过程与方法。
2 演示型案例
这种类型的案例主要通过图形、动画和数值演示的方法,让学生在案例的演示过程中对高等数学中相关图形、方法和结论加强直观印象,培养学生观察、分析、理解和解决问题的能力。
在这方面最有直观效果的就是Mathematica软件的绘制函数图形的功能。借助Mathematica软件提供的绘图命令函数,可以快捷绘制各类函数所对应的曲线和曲面图形。借助动画创建命令函数则可以实现交互式动画的演示效果。
案例1:摆线[2]。设动圆的半径为R,圆心至定点M的距离为d。通过建立适当的直角坐标系,可得定点随着圆滚动生成的曲线参数方程为:
将3个不同的参数R,d,t设置为可控参数,可实现交互式动态演示。通过调节不同参数值可以看到不同预置条件下生成的曲线过程,了解各参数的意义和摆线的实际曲线图形。
案例2:旋转曲面[3]。根据图形的生成过程,空间曲线x=φ(t),y=ψ(t),z=ω(t),t∈[a,b]绕z轴旋转一周所得旋转曲面的参数方程为:
绕其他坐标轴得到的曲面方程可以类似得到。通过取具体的空间曲线数学描述,可以实现曲线生成曲面的交互式动画演示,观察曲面生成效果。在高等数学教学内容中能够构建演示型案例的内容很多,这里只是其中的两个例子。通过这两个例子可以看到,演示型案例能够在视觉上让学生产生愉悦的学习心态,感受到数学的奇幻莫测的变化,从而在脑海中留下深刻印象,也进一步加深对所学知识的理解。
3 探索型案例
大学学习不仅仅是学习知识,更重要的是培养能力。高等数学作为几乎所有专业都要开设的基础课程,在培养学生的文化素养、创新能力和探索精神方面起着重要作用。课堂教学作为学生主要接受教育的形式,在这方面有着十分重要的引导作用。引导学生学会利用已有知识和经验,挖掘新问题,探索新领域,提出新观点,从不同角度思考问题,选用不同方法解决问题,形成多角度、多方面的思维品质也是课堂教学必不可少的教学环节。适当地构建合适的可视化教学案例能够起到极大的引导和推进作用。
案例3:交错级数的重排。有限个数相加,改变求和的顺序其和不变,这一性质称为加法的交换律。这里的问题是交换律对于无限个数相加还成立吗?根据交错级数的定义,借助于具体的交错级数进行探索。在数学软件的帮助下进行数值性的探索与验证,并通过图形绘制功能演示直观逼近效果。在实验中也给出数值列表和具体的项求和形式,通过实验探索得出有趣的结论。
案例4:曲率。在现行的高等数学教材中对于曲率的引出一般都是通过弧微分的介绍,分析弧长变化与切线转角变化之间的关系得到。在课堂教学实践中,尝试使用“三点确定一个圆”的方法,直接使用圆的大小来度量曲线弯曲程度的方式进行引入与介绍。这样就很直观地和中学内容衔接起来,更容易让学生接受。并且,在实验结果的理论探讨过程中还加深对之前极限与导数内容的理解,可谓取得一举多得的教学效果。
具体实施方法:利用Mathematica软件计算不同圆的半径,利用给定函数y=f(x)对应的曲线上三个点的坐标(x0,f(x0))和(x0±h,f(x0±h))求得对应圆的圆心坐标和半径计算公式;根据计算得到的公式,取f(x)=x2为例绘制曲线与不同位置的曲率圆,观察曲线弯曲程度与曲率圆大小的变化对应关系;对Mathematica中求得的公式,取t0进行理论推导得到半径和圆心坐标的极限值;最后发现得到的结果与教材中利用弧微分推导得到的结果一致,从而验证该方法的有效性。但是该方法相对于弧微分方法来说更加直观、简单和更容易被学生所接受。
4 学科交叉应用型案例
1 案例:基因突变及其在育种上的应用――复习课
1.1 背景
在高二上新课的时候,必修二第四章“生物的变异”中第一节“生物变异的来源”以及第二章“生物变异在生产上的应用”两部分分开来讲解,高兰复习课的时候,学生已具备了一定的有关变异与育种的知识基础,将特定的变异与其在育种上的应用结合,有利于学生将所学的知识点准确地联系起来。
1.2 课前思考
(1)什么是变异?什么是可遗传变异?可遗传变异的来源有哪些?什么是基因突变?基因突变的特点、意义?
(2)育种方法有哪些?哪种方法的基本原理是基因突变?
在上课之前,教师布置学生预习教材中相关内容,并回答以上问题,通过学生与教材内容的对话,从中解决问题,进而发现更深层次的问题。
1.3 课堂教学过程再现及评析
师:什么是变异?
生甲:变异就是子代不同于亲代性状的现象。
生乙:变异就是“一猪生九仔,连母十个样”。
师:你们都回答得很好,已理解了变异的基本内涵。遗传和变异是生物的基本特征之一,生物界普遍存在着变异现象。变异可分为可遗传的变异和不遗传的变异……
评析:在与学生的对话中,理清了变异、可遗传变异、可遗传变异的来源以及基因突变等基本概念。
师:基因突变可理解为是基因结构的改变,包括DNA分子上碱基对的缺失、增加、替换。请大家结合PPT中展示的基因片段,分别画出可以表示碱基对的缺失、增加、替换的示意图。
评析:以往的教学中,都是直接展示基因突变类型的示意图,这样对学生掌握知识点有一定的帮助。
建构主义对话教学论认为:教师作为知识权威的角色发生了转变;学习是学生以已有的经验为基础,通过与外部的对话互动获得知识、建构意义的过程。
复习课的时候,学生已经具备一定的知识基础,让学生自己去画,实现学生与“已掌握知识”的对话,能进一步加深所学的知识。在学生画示意图的过程中,教师要求学生同桌之间相互讨论,从而确定一个最佳方案。对于那些对该知识点没有任何储备的学生,则允许查阅教材、参考书,先通过自学对基因突变、碱基对的缺失、增加、替换有所了解。在这短短的3 min里,学生各司其职,不论是基础好的还是基础差的学生,都能有“事”可做,让每位学生都感受到自己是课堂的主人。
3min后,学生展示学习成果(图1)。
用幻灯片展示以下问题:
(1)碱基对的缺失、增加、替换均可以引发基因突变,哪一种方式对基因突变的影响最大?为什么?
(2)如果某一碱基对发生替换,对多肽组成有影响吗?一定吗?
(3)缺失或增加1个、2个碱基对呢?。与替换相比,影响大小?
(4)缺失或增加3个碱基对呢?
展示后,教师引导学生逐一进行讨论,分析总结,得出答案。
师:现在我们已经清楚地知道DNA中碱基对的增加、缺失、替换会导致基因突变,那么请大家结合细胞分裂的相关知识,考虑一下基因突变发生的时间?
生甲:DNA复制的时候。
生乙:不对,应该是分裂间期。
师:其实你们都对,基因突变发生在细胞分裂的间期,细胞分裂间期最主要的任务就是完成DNA的复制。
教师通过与其他知识的联系,让学生逐步建立知识网络,体会到小小成功的喜悦。每一节课,可能就建立了一两个知识点之间的联系,但若能每节课都做到将所学的知识有所联系,将会取得很好的复习效果。
在学生理解了基因突变的基本涵义后,播放视频――神七飞天。
幻灯片展示:
资料一:神舟育种。
1999年,我国成功发射神舟一号航天飞船,而太空育种的步伐也是同样跟进,自发射神舟一号开始到2008年发射神舟七号,我国先后将甜瓜、番茄、西瓜、南瓜、向日葵,蝴蝶兰等种子送入太空,初步试验结果表明,从搭载物品中可精选出优质的品种。
资料二:仔细观察下列图片,请尝试总结出基因突变的特点(图片为从太空旅游回来的南瓜种子种植后的不同情况)。
通过以上对话,学生基本能回答出基因突变的特点:稀有性、有害性、多方向性,在学生回答的基础上,我通过举例(植物的白化病、果蝇的红眼和白眼),引导学生得出基因突变的有害性、可逆性,最后由我给学生解释基因突变的普遍性。
师:我们知道,基因突变具有稀有性,或者说低频性,那么基因突变这种可遗传变异在育种中有什么意义?
生:基因突变在育种上的的意义是可以产生新的基因。
师:回答得非常正确,在实际的育种过程中,我们要想方设法提高基因突变的频率,主要方法有以下几种:物理因素、化学因素和生物因素。让种子去太空旅游,是提高基因突变频率的有效方法。
幻灯片展示:
资料三:太空育种。
太空育种主要是通过强辐射、微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因发生突变。太空育种属于诱变育种。
诱变育种是利用物理、化学因素诱导生物发生变异,并从变异后代中选育出新品种的过程。诱发突变可明显提高基因的突变率和染色体畸变率。
教师要求学生举例说明诱变育种的特点。
评析:在高二学习诱变育种的时候,学生总觉得比较抽象,不是很容易理解。诱变育种的原理主要是基因突变,也可能发生染色体畸变。“相对来说,基因突变更容易发生”,学生很容易认为诱变育种的原理就是基因突变。这一知识点在考查的时候,往往是举一个具体事例,让学生填写育种方式、育种原理。比如利用辐射的方法,使家蚕的ZW(带有卵色基因)卵和zz卵有所区别,这样在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。这一实例的育种方式是诱变育种,育种原理是染色体畸变。回答育种原理的时候,教师可让学生先自己复习“染色体畸变”的内容,让其与教材对话,从而理解这里的育种原理是染色体畸变而不是基因突变。
总评:“基因突变及其在育种上的应用”这节课,要解决2个重点问题:一是基因突变的类型、特点和意义;二是基因突变在育种中的应用。基因是属于分子水平的,且不能在光学显微镜下观察到,学生对于基因的认识,只能是老师的讲解以及日常生活中社会知识的积累,基因对他们来说,至今仍然是神秘的。当老师告诉他“基因是具有遗传效应的核酸片段”时,他
可能还在努力思考什么是核酸,因此在学习这一内容之前,需要学生有一定的知识积累,比如什么是核酸、什么是DNA、什么是染色体以及三者的关系。在复习这部分内容时,教师要有充分的时间(可课前布置)帮助学生建构起相关的知识网络,让“基因”于学生来说不再神秘,而是“水到渠成”,学生可“信手拈来”。基因突变的类型:碱基对的增加、缺失、替换,学生通过自己画图来掌握。事实说明,这样的方式容易让学生掌握该知识点;基因突变的特点在学生自己概括的基础上加以总结,可使大部分学生达到“当堂掌握”的目的。
建构主义教学论认为,学生学习知识是学生根据已有的知识、生活经验等的主动建构过程,教师是学生学习过程中的指导者、帮助者,学生才是学习的主体。这与传统的以教师为主体的教学论观点是完全相反的。在课前,教师要与教材等文本资料进行对话,要与自我原有的知识进行对话,读懂教材,按照自己的理解理清思路,写好教学设计;在课堂上,教师不能再一味地讲授,要多与学生对话,并引导学生与教材对话、学生与学生对话(合作学习)以及学生与“已有知“识”的对话,让学生积极主动地参与到课堂学习过程中。实践证明,有学生积极参与的课堂是活跃的,课堂效率也能得到明显提高。在这样的课堂中,充分体现了教师与学生的对话,很多有意义的生成性问题将会在此产生,这对于学生和教师双方来说都是宝贵的精神财富;在这样的课堂中,教师除了传授给学生知识之外。更多的是提供给学生思考问题的思路、解决问题的方法,而这对于学生以后的发展是大有裨益的。
本文结合笔者在教学中运用的一些实验改进案例进行阐述.
1苏科版九上13章第一节知识点“短路”
在实际教学中很多教师对“短路”知识点的处理方式多是理论讲解,“短路”会造成很大的电流、烧坏电源等等.而对于教师讲解的这一结论,由于缺乏可视性实验,学生在生活中碰到短路现象的机会不多,对这一知识点的理解往往认识不够.
1.1改进实验设计方案一
短路干电池.由于干电池内阻较大,短路后,实验操作者可以通过触摸的方式,感受电池发烫,发热,作为演示实验,可视性很差,即使找一两个学生上来触摸,其他同学也没有直观的感受.在这个实验的基础上再次改进,串联3节或4节干电池,再次进行短路实验,实验呈现效果与一节干电池被短路的效果差不多.后来考虑将演示实验改为分组实验,因为成本大,浪费太多这一方案放弃了.在后来的改进中尝试在电路中接入保险丝,观察保险丝能否被熔化,现象远处根本看不到.后来又尝试将细细的火药粉(从火柴头上刮下)放在棉花上,包裹在保险丝上,观察起火现象.现象微弱,没有明显的明火,有淡淡的烟,后面的同学还是不易观察到,这一方案只得作罢.
1.2改进实验方案二
进一步思考后,实验的设计将重点放在增大电流和减小电池内阻上,在短时间内能观察到明显的实验现象.鉴于以上思考后来改用学生电源,老式的最大电压可以增加到24 V的电源,用直流输出,用鱼嘴型导线夹夹住一段保险丝,采用20 V∽24 V的电压,用试触的方法,短路的瞬间可以观察到明显的电火花,实验效果很好,很远都可以观察到,电火花产生的一瞬间,学生一片惊诧声.
后来在网上看到一段野外生活的视频――在没有明火的情况下,获得火源的方法:具体方法是用南孚电池,香烟中的锡箔纸裁成细条,用锡箔纸短路一节南孚电池,很快就有明火出现了.这个实验装置用来演示短路实验效果也很好.
2苏科版八下第十章第三节“气体的压强”知识点“感知大气压”――“瓶吞蛋”实验的改进
感知大气压或气体的压强,学生活动的小实验很多,其中文献报导瓶吞蛋实验
较多,苏州市中考题中出现过“瓶吞蛋”后,再将蛋吐出有哪些方法的考试题.命题者在命题时体现一种“逆向思维”方法的运用,这也是我们平时的实验教学中很容易忽略的,当时这道题成了当年中考的压轴题,得分率很低,在此后的几年时间
里引起广大教师的关注.
2.1改进实验方案一
广口瓶或锥形瓶瓶口向上,将鸡蛋(煮熟的直径略大于瓶口)放置瓶口,瓶内事先倒入热水排出空气,或用点燃的酒精棉排出空气,使鸡蛋慢慢地进入瓶内.吐蛋的方法刚开始采用将瓶口倒置,用电吹风吹风,减小瓶口处的压强,利用瓶内外气体的压力差将鸡蛋压出瓶子,但实际操作后发现电吹风增大了瓶口处空气的流速,但由于外界空气的影响,瓶口处气压减小有限,内外压强差不足以将鸡蛋从瓶内压出.进一步思考后考虑增大瓶内的压强,将瓶口倒置在铁圈上,在瓶上浇上刚刚烧开的热水,瓶内气体受热膨胀,将鸡蛋慢慢压出瓶子.笔者很长的一段时间在讲课时都是采用这个实验设计,由于瓶口是竖直向下的,鸡蛋往下落,学生总认为是重力影响的.后来听了一位特级教师的讲座,有了下面的实验方案.
2.2改进实验方案二
将广口瓶或锥形瓶倒置在铁圈上,将鸡蛋放在瓶口下方刚好卡住不掉落,此时鸡蛋也不上升.学生很清楚重力的方向是竖直向下的,重力不会使鸡蛋上升.取下鸡蛋,在瓶内倒入刚烧开的水,排出空气,将鸡蛋放在瓶口下方刚好卡住,可以观察到鸡蛋在缓慢上升,为了使实验效果更加明显,鸡蛋上升要快,可以在瓶底放上冰块,降温,气体受冷收缩,瓶内压强减小,压力差方向向上,将鸡蛋压入瓶内.
点评实验改进的思维发展往往不是一蹴而就的,总会遇到一些困难或瓶颈,根据遇到的问题逐一解决会有意想不到的良好效果.
3苏科版九下13章第四节知识点“水果电池”
“水果电池”实验是教材WWW的一道习题.水果电池的发电原理是:两种金属片的电化学活性是不一样的,其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子,由于产生了正电荷,整个系统需要保持稳定(或者说是产生了电荷),所以在组成原电池的情况下,
从理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关.通常选择3∽ 4个柠檬(酸橙、苹果、梨、菠萝也可以),铜片和锌片,插入其中,就制成一个水果电池.用电压表测量铜片和\片之间的电压,并指出它们中哪一个是正极、哪一个是负极.如果电压太小,通常多串联几个水果电池,再用电压表检测.为了使实验现象明显,可以尝试接入发光二极管,尝试接入车载太阳能摆件.在设计中又暗含了能量转化的思想.实验也可以用果汁、可乐等替代品,实验效果也较好.
4苏科版九上13章第一节知识点“升华”
教材中的升华实验用碘锤加热,观察紫色的蒸气,说明固态碘直接变为气态,这个实验用热水浴效果较好,可以分组实验,在水浴中固态碘很快升华为紫色碘蒸气.而如果直接用酒精灯对碘锤加热,局部温度过高容易出现液态.
4.1改进实验方案一:樟脑丸升华与凝华实验――“人造雪”
将樟脑丸研碎,放在大烧杯内,剪一节松枝,放在烧杯内,将烧杯用白纸封口后用酒精灯加热,萘升华,慢慢冷却后附着在松枝上,白白的像雪,很漂亮,但在加热的过程中萘的气味非常刺鼻,而且有毒,这一方案也舍弃了.
4.2改进实验方案二:神奇的干冰升华现象
(1)干冰放入有水的水桶,产生巨大的泡沫――熟称“干冰泡沫”,实验现象很震撼.
(2)干冰放入热水或咖啡中,现象也很是震撼.
(3)将干冰放入保温杯中封好杯口,待到用时在杯口放一个瘪掉的塑料袋,慢慢地塑料袋就膨胀起来,里面充满了气体,通常还有其它附带的现象――下雪、凝华、液化等等.
干冰可以开发许多有趣的小实验,这里就不再一一赘述了.
5苏科版八上第一章第一节知识点“声音的产生”――演示音叉的振动及发声
在“声音的产生”这节内容中有这样一段叙述:“用橡皮锤敲一下音叉,就可以听到音叉发出的声音.让悬在线上的小球靠近音叉,小球就会被音叉弹开,这表明发声的音叉在振动着.如果捏紧音叉的叉股,使它停止振动,我们就听不到声音了.”用橡皮锤敲一下音叉,其振动和发出的声音都很微弱,教室前排的学生也很难看清或听到,因而音叉的振动及发声必须通过音叉与其它物体发生作用才能显示出来.
实验改进方案如下:在演示音叉的振动时,可将敲击后的音叉叉股直接轻触桌面,便能听到叉股与桌面撞击时发出的喀喀声,提示学生发声的音叉在振动.将敲击后的音叉叉股直接与硬纸片接|,整个教室内都可听到硬纸片在振动的叉股作用下发出的响声,这些现象都能表明音叉的振动.在演示音叉发声时,可将音叉的底部与课桌等物体紧密接触,这时用橡皮锤敲一下音叉,整个教室内可听到音叉发声引起的共鸣声.如果用手捏紧音叉的叉股,就听不到声音了.另外,由于课桌等物体的共鸣频带较宽,在用音叉组演示音调时也可采用此方法.这一实验不需增加其它器材,但效果却十分明显.
1、拍摄实验录像
利用数码相机可把一些不宜或不可在课堂上进行的实验拍成录像在课堂上展示。高中化学中有些污染环境、有些危险性较大、有些反应速率缓慢、有些不具备条件等等使其不宜或不可在课堂上进行,如果事先能够在实验室或室外完成实验并用数码相机拍成录像插到课件中展示,就能收到好的效果。如我们将实验室制备氯气、甲烷与氯气取代反应、铝热反应、石油的分馏、钢铁在潮湿环境下生锈、氨的催花氧化等实验拍成录像,应用于课堂教学,收到了良好的效果。
[教学案例1]甲烷与氯气取代反应实验
通过多次事先实验的录像,让学生们观察到实验的进行情况,液面的上升,还有当光照太强时出现的爆炸情况等等,效果还是相当好的。
2、投影演示实验
演示实验可以培养学生的观察能力、思维能力。只有对观察所获得和积累的感性材料进行科学的分析,才能透过现象认识事物的本质,进而上升到理性认识。因此在实验中,要注重培养学生的观察能力,积极引导学生思考,使其智力得到充分发展。当然在演示实验时,教师必须在操作上做到规范化、在技能上做到熟练化、在效果上做到现象明显、在安全上做到万无一失。同时,要善于把观察的问题具体化,即在进行每一个实验时,教师都必须向学生提出,观察什么,怎样观察,并且善于启发学生从隐蔽的细节现象中探索事物的本质,这样才能充分发展学生的智力,提高学生分析问题、解决问题的能力。
投影是在投影仪上进行化学实验。化学实验经过投影可以得到形象放大、清晰、真实的实验现象,因此可以大大提高演示的实验效果。投影实验作为现代电教设备在化学教学中的一个重要应用,与传统演示实验相比有以下几个优点。
2.1放大实验现象。实验现象经过投影可以放大几倍,使教师中远离展示台的同学也能清楚的看到。有些实验只有细微的变化或变化现象不太明显,如果通过投影放大,可以清楚的展示在屏幕上。
[教学案例2]铜锌原电池实验
传统演示实验中,学生不易观察到两个电极上气泡的产生,尤其是铜片上气泡更不易观察到,而通过实物投影演示,则此现象清晰明显。
2.2多角度观察现象。一般在教师进行演示实验时学生都是从侧面观察实验现象,而有些实验则需要俯视仪器内部才能较全面的观察到化学变化中的各种变化。使用投影仪竖直投影时,银幕上的影象是,侧视观察到的现象,投影仪水平投影时,银幕上的影象是俯视观察到的现象,因此可以根据需要选择从不同的角度观察,方便快捷。
[教学案例3]金属钠与水的反应
金属钠与水的反应一般是在烧杯中进行,水面与学生的视线持平,学生从侧面很难观察到完整的实验现象,如教师采用投影仪水平投影,学生可俯视水面,能很好的观察实验现象。
2.3节省药品。由于投影能将实物和现象放大,因此可以在较小容器内用少量药品来完成实验。
[教学案例4]溴单质物理性质
单质溴有毒且具有挥发性,观察其颜色、状态时,要求药品用量越少越好。为了更准确观察现象,教材安排在锥形瓶中演示,药品用量较大,污染严重。如改用投影演示,只需用胶头滴管吸取少量液溴在投影仪下演示,效果明显。
3.多媒体演示实验
多媒体是和计算机连接的可以把计算机上的内容投在银幕上,一些我们用肉眼无法观察到的现象和一些危险性的实验可用多媒体展示。创设良好的情境是克服学生疲劳,增加愉快气氛的手段。在科技高速发展的今天,现代教育技术在教学中的应用为新课标的实施、新课程的改革注入了无限的生机与活力;特别是多媒体网络教学为创新教育提供了良好的施教环境,也为化学实验教学开辟了广阔的舞台。例如,利用计算机技术借助flash等,微观模拟原电池反应的化学原理,可将知识变抽象为直观,使学生易于理解与接受。当然,除了充分利用现代教育技术手段教学外,有时采用传统的直观教具(如挂图、模型、自制教具等)进行教学,效果也很好。同时,我还在课堂上增设与教学内容相关的趣味性实验,定期召开化学实验晚会,寓教于乐,进而培养学生学习化学的兴趣,激发他们的学习热情及学习的积极性、主动性。
[教学案例5]口向上加热试管
利用计算机模拟加热固体药品时,试管口向上倾斜,水倒流回试管底部,或没有预热就直接加热,造成试管破裂的危险场面;对点燃未检验纯度的氢气就可能发生爆炸进行模拟,使学生加深对错误操作引起危害的认识。这样让学生很直观的认识到错误操作引起的危害性。因此教师在讲解实验基本操作或有危险性的实验时,利用多媒体先进行模拟操作,来加深对正确操作的理解,然后再进行正确的实验,将大大增强学生深刻理解正确操作的重要性,更提高了实验的有效性和成功率。