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关键字:高中化学实验;创新;课程
文章编号: 1005–6629(2012)6–0042–03 中图分类号: G633.8 文献标识码: B
以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验不仅是化学科学发展的重要基础,也是基础化学教育的核心内容和基本方式[1]。如何进一步挖掘传统化学实验的教育价值,积极创建新的高中化学实验课程体系,培养学生创新精神和实践能力,是我们近几年来在教学实践中一直思考和探索的问题。
1 对高中化学实验教学的思考
1.1 对化学实验教学创新的思考
创新有两种:一种是科学发现与技术发明,这是一种从“无”到“有”的原创;另一种是对已有科学发现的补充与技术发明的改进,这是一种“好了”还要“更好”的再创造。对教师来说,教育或教学没有最好,只有更好。传统化学实验在高中化学教学中占有很大的比重,对学生学习化学不可或缺。但高中传统化学实验偏重于结论的验证,偏重于操作技能的训练,过于重视实验的认知性结果,忽略学生过程性体验,留给学生探究的空间较少,忽略了其应有的方法论和教学论功能,不利于全面提升学生科学素养[2]。因此,对中学化学教师来说,改进化学实验与化学实验教学能为创新提供广阔的用武之地。
如何着手?当我们面对一个个具体实验时,往往由于思维已成定势,似乎一切都是理所当然,创新不知从何下手。显然,以课程标准的要求为依据,以有利于学生发展为准则,重新审视化学实验的教育价值,寻找改革、改进的切入点,进而开发新实验,创建新的实验课程体系,既是必要的,也是现切实可行的。
作为科学教育的重要组成部分,化学是一门最富有创造性的自然科学,化学学科本身有着迷人的创造魅力[3]。重视以化学实验为主的多种探究活动,注重学生体验科学探究的过程,提升科学素养是中学化学实验教学改革的趋势与重要特征。而联系生产生活实际,注重趣味性,增强探究性,体现绿色化学思想,引入定量思想等则应是化学实验教学改革的主要内容[4]。
1.2 对“育人”与“育己”关系的思考
“育人”必须首先“育己”,“育己”才能更好地“育人”。要求学生具有创新精神和实践能力,教师自己必须首先去努力实践。其实,每一个人,不管是教师还是学生,都有创新的潜能。要能有效地挖掘学生创新的潜能,教师必须首先挖掘自己创新的潜能。因此,创新应该成为我们的一种追求;创新不是空喊口号,创新是一种实实在在的行动;创新不可能一帆风顺,因此,创新还是一种精神。教师有创新追求,才有资格引导学生追求创新;教师投入创新实践,才能理解与珍惜学生在创新实践中的点点滴滴;教师在创新实践中坚忍不拔,才能感染、引导学生在实践中勇往直前。
实践表明,教师对待传统化学实验教学创新的态度与积极投入,对学生始终有着潜移默化的示范作用和感染作用。坚持对于传统化学实验的研究一定会唤醒学生探索的热情,激发学生研究的动力。尽管高中生的创新大量表现为对原有传统化学实验的改进和修饰,但显现的这种创新意识与萌芽极其珍贵,必须给予适时的呵护。正视高中阶段这一培养学生创新意识、创新思维、创新能力的关键时期,努力创设条件引导学生参与实验过程,亲身经历实验的乐趣,主动获取知识、发展能力、提高科学素养,是时代赋予教师的神圣职责。
2 高中化学传统实验的改进
化学演示实验的作用和重要性毋庸讳言。但演示实验不能只照方抓药。教师合理改进教材演示实验,是化学实验教学创新的开始。
2.1 单个演示实验的改进
案例1 铜和浓硫酸的反应
按照教材陈述进行实验,易倒吸或造成二氧化硫逸出,反应后混合液蓝色不明显,有较多黑色物质,影响了实验效果。我们认为产生蓝色混合液的实验现象是否明显是实验关键之一,研究发现要得到稳定的蓝色溶液,必须控制硫酸的浓度、反应的温度以及铜的用量。经过多次试验,我们设计了如图1所示的实验。
实验步骤:先在试管中加入薄铜片(约4~5 g)和12 mL蒸馏水,再从分液漏斗中加入6滴98 %的浓硫酸,并加热。稍后继续从分液漏斗中加入13 mL 98 %的浓硫酸,再加热,铜片消失前移去酒精灯。该实验不仅蓝色明显、稳定,不会引发倒吸或污染,而且可以引发学生连续思考。因为整个实验过程蕴含着许多鲜活的化学知识,如铜与稀硫酸不能反应、铜与稀硫酸加热后也不反应、铜与浓硫酸不加热仍不反应、铜与浓硫酸加热才能反应,反应生成硫酸铜和二氧化硫等。该实验生动地显现了化学反应对于反应条件是多么的敏感!
2.2 组合实验的设计与运用
组合实验,就是将物质的制备、性质实验以及尾气处理等单一的实验通过改进组合到一个实验装置中,有助于学生对物质形成全面整体的认识,也利于发现与探究问题,发展创新意识和探究能力。
案例2 硫化氢性质的组合实验
硫化氢有剧毒,容易造成环境污染。作好硫化氢性质实验,关键是防止污染。如果是单个实验逐一演示,则污染不可避免。为此,我们设计了组合实验,实验装置见图2。
实验时,可先进行硫化氢与紫色石蕊、溴水、硫酸铜溶液的性质实验,后进行燃烧实验,以保证硫化氢的纯度。实验中可以观察到紫色石蕊变红、溴水褪色、硫酸铜溶液变黑;浸在冰水的U 形管中出现少量的淡黄色固体,C处见到硫化氢在空气中燃烧现象,在火焰上方放一洁净的蒸发皿,可以看见硫化氢不完全燃烧生成的淡黄色固体等现象。
该实验将硫化氢实验室制备、还原性、可燃性、热不稳定性、氢硫酸酸性等集于一体,既直观全面地呈现了硫化氢性质,又有效避免了硫化氢的泄漏,适合课堂演示。
3 分层递进的高中化学实验课程体系的创建
仅通过教师改进演示实验,尚不足以达到实验教学改革的最终目的。因为改进的实验数量毕竟有限,且主要囿于教师演示,学生缺少动手的机会,难以体会改进的乐趣。为此,我们把教师团队研究传统实验教学的经验逐步上升为化学实验课程建设,以化学基础型课程为依托,合理整合拓展型课程和研究型课程,设计与创建了分层递进的化学实验课程体系。
高一年级,以课本实验为基础,设计了《化学实验基础》课程,安排专门课时让学生动手操作实验,培养学生基本实验技能和素养。该课程设计的专题有:了解并制作简单实验仪器如认识实验好伙伴、简单玻璃工件制作等;实验的基本操作如粗盐提纯和海带提碘等;定量实验如中和热的测定等;课本实验的拓展如加碘食盐中碘元素存在形式探究等。每堂课学生合作完成一个实验。课程评价除完成实验报告外,每学期还单独进行命题实验考核。在高一下学期,设计了《趣味化学实验》课程,让学生在联系生活的趣味实验中拓展视野,通过尝试激发创造性的欲望,提升创新的动力。《趣味化学实验》课程共开设十个课时。内容有:火柴中的化学、制作水果电池、自制酸碱指示剂、腌制皮蛋、叶脉书签制作等。
高二年级,在学习《化学实验基础》、《趣味化学实验》课程的基础上,开设《化学实验研究》课程,从趣味实验、疑难实验、异常实验和创新实验等四个角度入手,着力提升学生探究化学实验问题的意识、能力和方法。该课程由学校教师和外聘大学教师联合执教。《化学实验研究》开设的专题有:创新实验——主要通过介绍全国和上海一些典型的实验创新设计作品,引导学生进行评析,逐步领悟化学实验创新设计的原则和方法;异常实验——通过不同案例,引导学生从反应机理、反应物用量及浓度、实验装置、反应温度等角度系统分析“异常”实验的成因。趣味实验——以主题形式展开,如燃烧条件及燃烧现象的研究则是通过扩散燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧等四种燃烧形式的案例介绍向学生渗透一些选题及研究方法,并提出一些参考选题等。疑难实验——主要关注一些目前尚没有完全解决或认识上尚存在偏差的一些实验如石蜡的催化裂化等,引导学生进入传统实验研究的前沿。
有了课程保障,学生实验能力进一步得到提升,研究化学实验的兴趣进一步增强。学生纷纷自发提出实验研究问题,我们根据学生提出研究课题或问题的方向,合理分组并组建了“EC化学社团”、“碳碳四键化学社团”、“YMP环境小硕士”等化学实验研究社团。在教师指导下,利用学校社团活动时间自主开展实验研究。一年时间内,学生自行查阅资料、自主设计方案、合作研究、撰写研究报告并进行答辩交流。近几年形成了“可以‘吃’的一次性筷子”、“防晒霜防晒效果比较”、“硫酸铝和聚合铝絮凝作用的实验研究”、“坚不可‘吹’——一种比较牙膏固齿效果的简单方法”、“氯水见光分解实验的改进与装置的应用开发”等学生实验研究课题或报告近百个,通过这些课题的研究,很好地提升了学生研究水平和能力,发展了学生创新思维。
4 启示与展望
开展以传统化学实验为基础的教学改革,对学生创新思维的发展与科学素养的提升大有裨益。实践中我们明显感受到学生在化学实验中由“看客”变成“实践者”、由“生疏”变“熟练”、由“弱”变“强”。学生的创新意识、创造潜能不断开发,一批又一批热爱化学、热爱科学探究的学生茁壮成长。在上海市英特尔青少年科技创新大赛、上海市百万青少年争创“明日科技之星”评选活动、上海市“白猫杯”化学知识与应用技能竞赛中频频获奖。教师亦在传统化学实验教学改革实践中得到了很好的提升。
开展以传统化学实验为基础的教学改革,需要的不是更多的设备、条件,而是创新的意识、创新的思维和探究问题的能力,这饱含着教师对化学教学和化学课程本质的认识,以及对学生地位和教师作用的重新审视。
在我校进行的传统化学实验教学改革,不是教师的个别行为,而是一支队伍的集体探索。根据化学老师的特点和专长,教研组组成侧重点不同的研究小组,既分工又合作地开展传统实验研究。教材实验改进小组主要研究教材演示实验的改进和优化,聘请富有经验的退休教师做顾问,以教材章节为序,逐一确立研究主题和内容,每周一到两个半天集中研究一到两个实验,着重解决演示实验现象是否明显、安全和污染控制问题。创意实验小组本着巧用实验制造认知冲突,活用实验引领学生思考,善用实验揭示化学之美、化学之真,主动根据教学目标有目的地自行设计实验。“异常”实验小组则着重研究由于主客观因素影响而产生不同于常规预期现象的实验,通过对“异常”现象本质原因的分析,引领学生正确对待化学实验中的“异常”。
诚然,我们在化学传统实验改革方面取得了一定的经验和成效,但在融入传感器技术、现代仪器分析技术等方面还要加快步伐,同时要借学校创新素养培育实验项目开展之际,加快推进学校“化学创新实验室”建设,为学生创新素养的培育搭建更广更高的平台。
参考文献:
[1]王磊.中学化学实验及教学研究[M].北京:北京师范大学出版社,2009.
摘要:在小学教学体系中,科学教学是重要的组成部分。通过开展科学教学,可以激发学生的学习兴趣,提高学生学习主动性和积极性,并能够培养的创新能力、实践能力等,有助于学生综合全面的发展。小学科学教材中包含很多化学知识,而化学的基础则是实验,为此,针对小学科学教学中的趣味化学实验进行了举例和分析,旨在提高科学教学的效率,让学生通过趣味化学实验掌握科学知识。
关键词:小学;科学教学;趣味化学实验;分析
化学是十分重要的基础科学,与天文学、自然地理学、生物学和物理学等学科相互渗透和促进,进而推动了技术和学科的发展[1]。在生活中处处都与化学有关,人们通过学习化学能够对物质世界有更深刻的认识,同时也能够改造物质世界,使人们的生活变得更加丰富多彩,提高人们的生活质量。当前在小学科学教材中很多知识点都与化学有关,但是小学生的认知能力有限,并不能直观的认识化学、了解化学,因此在实际的教学过程中,可以借助趣味化学实验展开教学,教师需要在课前精心设计教学内容,将教材中的知识点与趣味化学实验有效结合在一起,从而让学生在快乐的实验中掌握相关知识,有助于激发学生的学习兴趣和好奇心,使学生积极主动的参与到教学活动中,提高学生的探究能力和动手实践能力,加强对科学知识的深入理解,收获理想的学习效果。
1探究提高型趣味化学实验
在小学科学教学中融入探究提高型趣味化学实验,可以加强学生对化学原理和知识的理解,并可以让学生学习到课本以外的知识,调动学生的学习积极性,让学生主动对知识进行探究和学习,从而锻炼学生的思维活跃性,提高学生学习能力和对事物的认知能力,进一步增强学生的学习兴趣[2]。例如,在学习《化学变化伴随的现象》一课时,为了让学生了解更多的化学现象,体验化学变化,教师可以设计“魔棒点灯”趣味化学实验,具体实验方法是:将高锰酸钾晶体研细,放在蒸发皿上,在晶体上滴入几滴浓硫酸,用玻璃棒轻轻地将高锰酸钾与浓硫酸混合,混合均匀之后用一根较长的金属棒或者玻璃棒沾取混合物,用其点燃灯芯。该实验的原理是:高锰酸钾与浓硫酸混合后会发生化学反应,生成Mn2O7,Mn2O7具有非常强的氧化性,当遇到易燃有机物时会立即发生燃烧现象。
2创新前沿型趣味化学实验
在小学科学教学中进行创新前沿型的趣味化学实验,可以让学生掌握更多生活中的化学知识,了解化学在生活中的实际应用,通过合理的实验设计,让学生在实验的过程中不仅可以体验化学实验的神奇现象,还能认识更多新型的材料[3]。
2.1透明的铝片
该实验是利用草酸让高纯铝片进行阳极氧化,使铝片的厚度变薄,孔径达到100nm以下,进而在电镜下观察到透明的氧化铝薄膜。具体的实验方法为:准备高纯铝片,将其清洗干净并抛光,将处理好的铝片放置到草酸溶液中,通过电流产生电解反应,之后将铝片进行扩孔,最终得到透明的铝片。
2.2污水变纯净水
实验方法:在烧杯中倒入自来水,之后将两三滴红墨水滴入到烧杯中,等待红墨水扩散之后,再将适量的纳米二氧化钛加入其中,稍作等待之后,学生便会发现烧杯中红色的水又重新变回透明色。该实验的原理是:纳米二氧化钛是新型的材料之一,而红墨水之所有会是红色,是由于墨水中含有有机色素,将纳米二氧化钛放入烧杯中,可见光可以使其产生催化作用,故而降解红色墨水,使其生成二氧化碳和无害无色的水,达到污水处理的效果。通过“污水变纯净水”的趣味化学实验,学生可以通过神奇的化学现象理解污水处理原理,并能够让学生了解到更多生活中的知识,培养学生珍惜水资源的意识,扩宽学生的知识面和视野[4]。
3巩固知识型趣味化学实验
将趣味化学实验与教材内容有机结合,能够加深学生对教学内容的理解,同时也能够使教学内容变得更多丰富多彩,充分吸引学生的注意力,进而取得良好的教学效果。
3.1废旧饮料罐制作净水剂
在学习《饮料罐的故事》一课时,教师可以让学生进行废旧饮料罐制作净水剂的趣味实验,从而让学生了解到饮料罐的诸多用途,提高学生的环保意识。该实验的操作方法是:将饮料罐剪下一块打磨干净,溶于硫酸和氢氧化钠当中,用酒精灯稍稍加热至完全溶解,之后放于冰水中,过滤析出结晶,得到硫酸铝钾(净水剂),在浑浊的污水中放入净水剂,学生可以看到浑浊的水逐渐变得清澈透明。该实验的原理是:硫酸和氢氧化钾可以使铝(饮料罐)溶解,得到硫酸铝钾,再经过水解之后得到氢氧化铝,氢氧化铝的吸附性很强,因此可以起到净化污水的效果[5]。
3.2红糖制白糖
在学习《各种各样的液体》一课时,教师可以做“红糖制白糖”趣味化学实验。在小烧杯中放入红糖和水,加热溶解红糖,再将活性炭放入其中,用玻璃棒搅拌,之后过滤浑浊的红糖水,得到无色液体,在水浴中蒸发浓缩滤液,剩余25%时不再加热,让烧杯自然冷却之后析出白糖。该实验原理是:利用活性炭来吸附红糖溶液中的有色物质,通过过滤、浓缩和冷却后得到白糖。
3.3烧不坏的手帕
在学习《雨天中的布料》一课时,通过教师让学生对各种布料的渗透情况进行测试之后,学生很容易掌握了“雨天中的布料”特点,这时教师可以利用趣味化学实验来加深学生对知识的理解,同时也能够学会新的知识。在做“烧不坏的手帕”化学实验过程中,教师准备酒精灯、酒精、水、镊子、手帕等实验材料,将水和95%的酒精进行混合,比例为1:2,将手帕浸泡在混合液当中,之后利用镊子夹住手帕的一角,让酒精灯对手帕进行均匀的燃烧,边燃边摇动,学生会发现手帕不怕火烧,依旧完好无损[6]。这时学生不禁会产生疑问,为什么手帕不会燃烧起来呢?教师为学生解释其原理,由于手帕上沾染了大量的乙醇,乙醇燃烧会使水蒸气蒸发,而通过来回摇动手帕带走了大量的热,因此手帕的温度达不到着火点,所以便出现了“烧不坏的手帕”这一现象。
4结语
在小学科学教材中有很多知识点都与化学有关,而化学的学习离不开实验,因此,将趣味化学实验融入到小学科学教学中,通过神奇的化学现象可以有效激发学生的学习兴趣,并能够加深学生对教学内容的理解,让学生掌握更多课本以外的知识,拓宽学生的知识面。通过进行趣味化学实验,还能活跃课堂教学气氛,提高学生学习积极性,培养学生的实践能力、思维能力等,有助于学生综合全面的发展,同时也能够进一步提高小学科学教学的质量和效率。
参考文献
[1]张树军.例举小学科学教育中的趣味化学实验[J].速读旬刊,2017(5).
[2]周速施.小学科学课堂趣味实验教学策略分析[J].读写算:教师版,2017(31):248-248.
[3]高思山.小学科学实验教学有效性分析[J].吉林教育,2017(30).
[4]房筱梅.小学科学课堂趣味实验教学策略探析[J].小学科学:教师版,2016(4):39-39.
[5]高洁.论化学实验教学功能的发挥——以小学科学教学为例[J].西部素质教育,2016,2(14):101-101.
一、夯实基础,梳理拓展
由于近几年的高考题中基本操作的考查主要都集中在怎样检查气密性,怎样检查沉淀洗涤干净等,所以在复习过程中我们往往在这个方面下的力度比较大。比如,检查气密性的问题:一般气密性的检查的方法有①利用热源:用手捂或用酒精灯微热,看
是否有气泡,移开热源,是否有一段水柱;②利用液面高度(差)有否变化。总的来说,我们是把整个实验装置变为一个密闭容器,然后使其改变气压,看气压变化后的现象来说明气密性是否良好。
但是装置种类很多,我一般在上课是先抛出问题,比如,选修四化学反应速率,课本的实验是锌与稀硫酸反应。课本上的实验用的就是带刻度的注射器,这样的仪器怎么检测,有哪些方法?学生讨论后,可总结有十余种气密性检查的方法。在这个基础上我们继续探究,还有哪些实验室利用气压大小来进行的呢?这个时候很多学生会想到喷泉实验。进一步提问探究,喷泉实验的原理及种类,并且要学生注意举例说明。
二、拓展能力,培养技能
除了教会学生一般的解题方法之外,我觉得更重要的是重视教材实验的探究,前者只是纸上谈兵,而后者更会让学生熟悉课本,能够对教材实验进行迁移。
教材安排的实验,考虑不同年级学生的认知结构,许多实验还留有余地。所以在复习时,可以有选择地对教材实验进行延伸、拓展、综合等改造。比如:①选择教材中重点演示实验或学生实验,细细化解其探究过程;②以教材实验(特别是实验化学)为载体,结合新物质性质等信息设计新实验方案等。
[案例一]课本“比较卤族元素单质的氧化性强弱”――细化演示实验
教材:在三个试管中分别进行实验验证卤素的氧化性。变换:要求设计一个可一次性验证氧化性强弱的实验,应该怎么做?简述实验操作,并写出相应的实验现象及结果。学生会设计很多种方法,最常见的就是把氯气通入溴化钠溶液,看到溶液变成橙色,然后生成的溴单质再通入碘化钾溶液中,看到溶液变成黄色,即
可证明氯溴碘单质氧化性强弱。我随即提出,这样的实验怎么证明氧化碘离子的是氯气还是溴单质呢?又有同学提出,可不可以在溴离子和碘离子的溶液中逐滴加入新制氯水,氯单质会先氧化碘离子再氧化溴离子,同样可以证明单质的氧化性强弱。但同时也有学生指出怎么看现象,碘单质析出时,溶液颜色已经变成棕黄色,溴单质析出时我们并不能观察到。还有学生提出在上述实验中可以加有机溶剂萃取碘单质后再滴加氯水,即可观察实验现象,又有学生反驳,怎样知道碘离子已经反应完……还有学生提出可以用浓溴水先滴加氯化钠溶液,没有现象即证明溴单质氧化性比氯单质差,然后就在这个试管中加入碘化钾溶液,溶液变成棕黄色,即证明溴单质的氧化性比碘单质的强。学生议论纷纷,这时探究已经就从枯燥的理论变成了学生兴趣盎然的讨论,学生的探究能力也在讨论中进行了提高。
[案例二]课本“喷泉实验”――整合教材实验
教材:HCl喷泉实验、NH3的喷泉实验。整合:提出问题:是否只有水溶性很大的气体才能做喷泉实验?喷泉实验成功的关键是什么?中学化学中类似此原理能形成喷泉的组合还有哪些?从物理气压原理分析形成喷泉操作还有哪些?如CO2与NaOH溶液,Cl2与NaOH溶液等等。还可以在没有喷泉实验中的胶头滴管的条件下,用热毛巾包裹圆底烧瓶而产生喷泉现象。
[案例三]课本“乙醇和金属钠反应”――变定性实验为定量实验
教材:乙醇和钠的演示实验。拓展:选择给定仪器,设计最简单、合理的实验装置推断乙醇的结构。从定性来看:现象性质官能团,从定量来看:由量的多少官能团的个数。
三、真题演练,反思总结(弱化)
以2010年福建理综25题为例:
工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
[探究二]
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(1)装置B中试剂的作用是____________________。
(2)认为气体Y中还含有Q的理由是____________________(用化学方程式表示)。
(3)为确认Q的存在,需在装置中添加M于_____(选填序号)。
a.A之前 b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间
(4)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是___________。
(5)若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28ml的H2),除可用测量H2体积的方法外,可否选用质量称量的方法?做出判断并说明理由:____________________。
探究点1:化学实验方案设计的思路
探究点2:物质制备实验方案设计的原则
探究点3:性质实验方案设计的流程
探究点4:实验数据的处理和筛选
实验所得的数据,可分为有用、有效数据,正确、合理数据,错误、无效数据及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点,也是近年来命题变化的一个重要方向。
四、模拟出题,深化课本
高考题的实验着陆点依旧还是课本,课本上的实验我们可以在高三复习的过程中要学生再加工,自行模拟高考出题,学生之间交叉做题训练。将多个实验科学重组(如无机与有机、电化学与无机或有机化学、制备与定性定量等)设计综合性实验。比如:教材中有Na2O2的性质实验,有NH3的制备和性质实验,有NO和
NO2的性质实验,然后要求学生设计实验囊括上述实验内容,进行多个实验重组。有学生是这样设计的:利用水与过氧化钠反应制氧气,利用Ca(OH)2与NH4Cl反应制氨气,把这两种气体通过加热的催化剂,利用氧气的催化氧化制取NO,再让NO与O2反应出红棕色的NO2。实验设计得巧妙,装置图画出来后,我就让学生指出不足之处。不少学生指出,水和过氧化钠反应后的氧气不干燥,不能与氨气在硬质玻璃管中进行催化氧化,应该在两种气体反应之前应该先加上干燥装置。这种说法等到了其他学生的一致好评。我进一步启发,还能不能设计实验检测NO2的性质?有学生设计通入水中,有学生设计把装有NO2的试管侵入冰水中看平衡的移动,等等。
关键词:空气;教学设计;体验;合作探究
文章编号:1008-0546(2017)02-0051-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.016
新一轮基础教育课程改革自启动至今已经历了16年,纯应试教育的教学方式已经逐渐减少。但若审视今天的课堂,有些现象依然存在,如:学生缺少课堂的体验,总是被动地学习;重知识记忆、重考试而轻创新探究。致使学生的主体性和积极性受到了很大的抑制。因此《义务教育化学课程标准》明确要求“转变学生的学习方式,突出学生的实践活动,使学生积极主动地获取化学知识,培养创新精神和实践能力”,并提倡自主、合作、探究的学习方式[1]。这是一种有利于学生终身学习、发展学习的方式,真正把“以学生为主体”落到了实处。
一、理论依据
由于教师的“教”是为学生的“学”服务的,并对学生的学习方式起着重要的引领作用,因此要转变学生的学生方式,教师必须首先转变教学方式。教师在教学过程中应善于利用问题的讨论与交流、实验的探究与体验等环节,让学生成为课堂的“主角”,突出其课堂学习的主体性。尤其是要采用设计、动手操作等体验活动,这样学生由实验的观察者转化为实验过程的建设者与参与者,其心理状态也从原先闲适地等待着实验结果,转变为一种急切的期待。这样,学生在自觉、自主、合作地建构化学知识过程中,其学习方式已经悄然发生了转变。
“激发和培养学生对化学学习的兴趣”是《义务教育化学课程标准》中情感、态度与价值观方面的目标要求[2],研究也表明[3],当我们开始接触某个事物时,往往因好奇而怀有比较浓厚的兴趣,但这样的兴趣是浅层次的,不稳定的,在学习过程中如果遇到了难以克服的困难,这时兴趣就会大减,而战胜了困难兴趣又会大增。因此教师要在教学中因势利导,通过让学生体验学习的快乐、成功的快乐、分享的快乐,把兴趣转化成学习的乐趣;进而在学生领略了化学的奇妙和内在魅力后,乐趣又会转化成志趣,那么学生就能保持经久不衰的求知欲,这也是学生转变学习方式的重要促进力量。
二、目标分析
本课是沪教版九年级上册第一章第二节第二课时内容,属于“我们身边的物质”主题下“我们周围的空气”部分。在过去的学习中学生对空气已经有了简单的了解,但是从化学的角度来审视还是第一次。另外,该学习内容也是学生认识混合物并探究混合物中成分含量的重要学习过程,不过,学生还是第一次来完成实验与定量分析。综合以上情况,结合课程标准三维目标的要求,提出以下的教学目标:
①能用实验事实说明空气是混合物;了解空气中的主要成分在生产、生活中的用途。
②知道并能辨析混合物与纯净物这两个不同的概念,能区分一些典型的混合物与纯净物。
③通过探究过程,体验从化学视角研究物质组成的一般方法,培养科学探究能力,学习观察、思考、分析等研究方法,善于交流与讨论,敢于发表自己观点。能运用分析、对比、归纳的方法对获取的信息进行整合。
④通过探究空气中氧气的含量实验,初步学习观察、记录实验的方法,能理解该方法对学习化学的重要性,并体验化学实验是进行科学探究的一种手段。
⑤通过空气研究的历史回顾,激发化学探究的欲望,发展学习化学的兴趣,树立对待任何事物严谨的科学态度。
三、设计思路
基于以上理念,为达成本节课的教学目标,本课时设定教学方法为“情景探究,小M合作”,以空气成分的发现史为线索,学生的活动为主要方式,完成“感受空气、认识空气、探究氧气含量及物质分类”四个环节的学习(见图1)。学生通过切实的融入课堂,体验到学习的乐趣,积极性得到了充分调动,从而激发了学习的热情。同时,学生在实验、合作交流过程中,通过教师适时参与、适当引导,以及鼓励为主的评价,从而更加关注合作意识和团队精神,形成共识,得到启示。教学手段上教师使用多媒体辅助演示实验原理,增强直观性,帮助学生突破难点。这样,学生在教师的引导下自觉、自主、合作地建构化学知识,从而转变了学习的方式。当然,课堂中一方面凸显了学生的主体性,另一方面教师的主导性作用也得到有效体现。
四、教学过程
【新课引入】
(谜语)一物到处有,用棒赶不走;眼睛看不见,手摸也没有;咀嚼无滋味,没它活不久。(打一常见物质)
【模块一】感受空气
(学生活动)请你回答:日常生活中哪些事例可以让我们感受到空气的存在呢?
教师:当然我们也可以通过设计实验来证明空气的存在。
(教师演示)取一支空的注射器,用手指堵住口部,推注射器的活塞,推不到底部。
教师过渡:空气对我们来说很熟悉,但对空气的认识却经历了一个漫长的过程。
【模块二】认识空气
教师:空气看不见摸不着,你知道空气是一种物质还是由多种物质组成?
(PPT展现)17世纪以前,人们还认为空气是“一种”气体。在17世纪科学家们开始对燃烧和呼吸有了深入的研究,发现空气实质是由多种气体组成的复杂物质。
(学生活动)请你回答:
(1)根据已有知识,同学们还记得空气中含有哪些成分吗?
(2)在日常生活中,什么现象可以体现空气中有氧气、二氧化碳、水蒸气存在?
教师过渡:经过几代科学家的不懈努力,证实了空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气及杂质组成。那么它们的体积分数各是多少呢?科学家又开始了新的追寻。
【模块三】探究氧气含量
(合作学习)阅读体会下面这段话:
“1774年,法国化学家拉瓦锡用金属燃烧实验证明是金属与空气中‘上等纯空气’作用的结果,并发现了金属燃烧后余下的‘空气’不支持燃烧和呼吸,第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的。 ”
(小组讨论)根据拉瓦锡的实验方案,如果请你设计“测定空气中氧气的含量”实验,你的基本思路大致是什么?
教师:每个小组的桌上都有一套装置和相应的药品,下面我们先一起认识一下仪器。
(教师出示整套装置,简单介绍各个仪器的名称。)
(学生实验)
1.阅读教材,认真阅读(P13)“观察与思考”,注意领会操作要领。
2.小组合作完成实验,教师引导学生观察实验现象,并做好相关记录。
(交流与讨论)
(1)水为什么能进入集气瓶?为什么水只进入了1/5而不是全部呢?
(2)集气瓶中剩余的气体是什么?体现了它的什么性质?
(3)红磷在集气瓶中未能全部燃烧,说明了什么?如果红磷没有剩余能得出正确结论吗?
(4)为什么要冷却到室温,如果不冷却到室温对结果有何影响?
(5)已知木炭能与氧气反应生成二氧化碳,将红磷改用木炭,可以吗?
(请你反思)
(1)你实验成功了吗?你成功(或失败)的主要原因可能是什么?
(2)仔细观察一下,你实验中进入的水是1/5吗?导致其不是的原因可能是什么?
(思维拓展)
根据你的实验体会,你发现本实验的设计上存在哪些问题?想一想可以如何改进?
(学生充分交流后,教师多媒体展示)
(课堂小结)
科学家们通过精确的实验,证明了干燥空气中各组分气体的体积分数大约是:氮气78%,氧气21%,稀有气体(氦、氖、氩等)0.94%,二氧化碳0.03% ,其他气体0.03%。并且在通常情况下,空气中各种成分的含量保持相对稳定。
教师过渡:空气由多种物质组成,但红磷却只含有一种物质,那么在化学学习中用什么概念来区分它们?
【模块四】物质的分类
(学生活动)
(1)混合物和纯净物的概念,学生齐读强化。
(2)思考:在日常生活中有很多纯净物和混合物,你们能举几个例子吗?
(3)练习:红磷、氧气、五氧化二磷是纯净物还是混合物?
(教师评价,并突出从化学式角度判断物质分类:纯净物组成固定,可用化学符号来表示。)
(4)练习:请你说出下列物质分别属于混合物还是纯净物?
氮气、二氧化碳、河水、空气、矿泉水、纯净水、冰水混合物、碳酸氢铵、氨气、石蜡、澄清石灰水、铁水、水银、水、稀有气体
(教师小结):混合物没有固定的组成,各成分的含量可以改变,没有专门的化学符号。今天的实验也表明,虽然混合物由多种物质组成,但各种成分之间没有发生化学反应,仍保持各自原来的性质。
课堂总结:
(1)经过本节课的学习,你掌握了哪些化学知识?
(2)在课堂学习过程中,你在学习方法等方面有哪些收获?
【课堂连线】在空气组成的发现史上有这么一个有意义的故事[4]:“稀有气体的发现”。
你从这段故事中可以得到什么启示?
五、课后反思
本节课学生在教师的引导下全面地自主学习、合作实验,实现了知识的自我构建和教育的自我演变,这样,学生的学习方式得到了根本的转变。综合起来,本节课的设计有以下三个突出的亮点:
1. 有效利用化学史,与课堂教学融合
n堂教学中不仅利用化学史作为学习的材料,而且又以空气组成的认识史为线索,将所有知识按逻辑顺序串联起来。同时,以化学史开始、并以化学史结束拓展了课堂教学的宽度和高度,这样的教学设计具有较强的创新性。
2. 形式很好地服务于内容
本节课设计活动多、形式多,各种活动共有12次,这其中既有学生之间的讨论(如“合作学习”),又有学生个体对问题的思考(如“学生活动”),还有师生之间的你来我往式的互动。但教学形式是由课堂教学内容决定,无论小组讨论、大组交流、实验探究、个人思考回答,都根据实际内容的需要,统筹安排。多样化的活动形式安排,就使普通性问题在小组内解决,提升性问题全班解决,专业性问题教师讲授学习,努力做到小组合作学习与学生的个人思考有机结合,真正做到课堂教学“有趣、有序、有效”。
3. 知识的学习与素养的形成相辅相成
当今课堂教学中都存在两方面的基础要求:对化学重点知识的学习与化学素养的培养。毋庸讳言,知识是学生应试的基础,但素养才是学生学习的价值与意义体现,也是学生学习的落脚点。因此,二者不可偏颇,例如,学生在实验探究的误差分析过程中,掌握实验误差的形成及误差分析方法,同时培养了对待任何事物严谨的科学态度;“冰水混合物”中冰和水是同一种物质,只是状态不同的混合,突出了对周围世界认识的化学视角。
本文在修改过程中得到了华东师范大学沈甸教授的悉心指导,在此表示诚挚感谢!
参考文献
[1][2]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012
第九单元
溶液
课题1
溶液的形成(第一课时)
【学习目标】
1.掌握溶解现象,知道溶液、溶剂、溶质等概念;
2.掌握溶液的基本特征,了解一些常见的乳化现象;
3.了解溶液在科研、生产和生活中有重要应用。
【课前预习】
1.提高科学核心价值观,学会从化学的角度分析问题。下列分析不正确的是()
A.液氧用于火箭发射——氧气具有可燃性
B.洗涤剂清洗油污——洗涤剂有乳化功能
C.氢能源未广泛应用——氢气制取成本高、贮存困难
D.氮气充入食品包装袋中防腐——氮气化学性质不活泼
2.下列说法正确的是
(
)
A.均一、稳定的液体都是溶液
B.铁丝在空气中燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.铁和硫酸铜溶液发生反应,溶液质量增大
D.合金中一定含有金属,不一定含有非金属
3.下列有关溶液的说法正确的是
A.盐水的沸点比水低
B.无色澄清液体一定是溶液
C.只有固体能作溶质
D.溶液的各部分性质均相同
4.下列有关溶液的叙述错误的是(
)
A.长期放置后不会分层的液体一定是溶液
B.衣服上的油污用汽油或用加了洗涤剂的水可除去
C.一瓶合格的生理盐水密封一段时间,不会出现浑浊
D.实验室常将固体药品配制成溶液进行化学反应,以提高反应速率
5.下列有关溶液的说法正确的是(
)
A.溶液都是无色的
B.溶液中只能含一种溶质
C.植物油加入水中可得到溶液
D.溶液都是均一、稳定的混合物
6.小军同学需要快速配制一杯可口的白糖溶液,下列措施不能达到目的的是(
)
A.用冰水溶解
B.用热水溶解
C.把白糖碾成粉末后溶解
D.溶解时用筷子搅拌
7.下列物质放入水中,能形成无色溶液的是
A.高锰酸钾
B.蔗糖
C.植物油
D.面粉
8.下列生活及化学实验中涉及的变化,一定属于化学变化的是
(
)
A.被雨淋湿的自行车钢圈上慢慢出现了锈渍
B.用汽油洗去沾在衣服上的油渍
C.用磁铁分离铜粉中混有的少量铁粉
D.电灯通电后发光
9.下列洗涤方式应用乳化作用的是()
A.用汽油洗油污
B.用水洗去盘子上的食物残渣
C.用洗衣粉洗衣服
D.用盐酸洗水垢
10.家用洗涤剂可以洗去油污,汽油也可以洗去油性物质,两者的原理是(
)
A.前者为油能溶于洗涤剂中,后者为汽油能乳化油性物质
B.前者为乳化作用,后者为溶解作用
C.两者都是溶解原理
D.两者都是乳化原理
【学习探究】
自主学习
阅读课本,完成下列问题
1.溶液是指
或
物质分散到
物质里,形成
、
混合物。能溶解其他物质的物质叫
,被溶解的物质叫
。
2.从组成上看,溶液是由
和
组成,从质量上看,溶液的质量等于
和
的质量之和,溶液的体积
溶质与溶剂的体积之和。溶质可以是
、
、
,如果两种液体互相溶剂时,一般把量多的一种叫做
,量少的一种叫做
,水是最常见的
,此外
、
等也可作为溶剂。
3.物质的溶解通常伴随着
的变化。如氢氧化钠溶于水时溶液温度
;硝酸铵溶于水时,所得溶液温度
;氯化钠溶于水时,所得溶液温度
。
4.小液滴分散到液体里形成的混合物叫做
。洗洁精、洗衣粉等洗涤剂具有乳化功能,它能使植物油分散成无数细小的液滴随着水流走,而不聚成大的
,从而使乳浊液的稳定性
,洗涤剂的这种作用称为
。
互学探究
[探究一]蔗糖和食盐的溶解
步骤
现象
结论
食盐加入水中
食盐可以___在水中
蔗糖加入水中
蔗糖可以___在水中
思考:如何从微观上理解这一现象?
小结:蔗糖表面的分子在___分子的作用下,向水里运动扩散,并均一地分散到水分子中去了。氯化钠中的钠离子和氯离子在___分子的作用下,向水里运动扩散,也均一地分散到水分子中去了。
思考:(1)我们刚才得到的液体是纯净物还是混合物?_____
(2)每种液体各部分一样吗?_____
(3)放置了这么长时间,你有没有看到哪种液体析出沉淀?_____
1、溶液的定义:_____或_____物质分散到_____物质里,形成_____的、_____的_____。
溶液的特征:(1)溶液具有
性:溶液各个部分的组成
;
(2)溶液具有
性:是指外界条件(温度、压强等)不变时,溶液长期放置____(“会”或“不会”)分层,即只要
,所加入的物质也不会分离出来。
注意:溶液的均一性和稳定性是指溶液形成以后,而不是指在溶解过程中。
思考:溶液中水具有什么作用?
溶剂:能____________的物质。溶质:__________的物质。
练习:在蔗糖溶液中,溶质是___,溶剂是___。在食盐溶液中,溶质是____,
溶剂是____。
2、问题:只有水能做溶剂吗?不溶于水的物质是不是什么时候也不会溶解呢?
[探究二]:
溶质
溶剂
现象
碘
水
碘
_____于水
碘
汽油
碘
_____汽油
高锰酸钾
水
高锰酸钾
_____水
高锰酸钾
汽油
高锰酸钾
_____汽油
植物油
汽油
植物油
_____汽油
结论:同种溶质在不同溶剂中的_____不同,不同溶质在同种溶剂中的_____也不同。
【解决问题】:讨论:当衣服上沾上油渍时,用水很难冼去为什么?我们可以怎么办?
回答:______________________________。
[探究三]水和乙醇能够互溶吗?
在盛有2mL的水的试管中滴加2~3滴红墨水,振荡,然后再用滴管缓缓加入约2mL的乙醇,不振荡观察现象,看溶液是否分层,然后震荡在观察是否分层,静置后观察溶液是否分层。
溶质
溶剂
振荡前
现
象
振荡后
现
象
静置后
现
象
结论
乙醇
水
酒精和水_____,形成____。
想想:大家能否举出溶质是气体的例子?________
小结:溶质溶解前可以是:____体、____体、____体。
3、溶质和溶剂的判断:
固—液型
液体—溶剂
固体—溶质
例如:________________
气—液型
液体—溶剂
气体—溶质
例如:________________
液—液型
,非水溶液中
量多—溶剂
量少—溶质
例如:___________
液—液型
,水溶液中
水无论量多、量少,水为溶剂
例如:___________
注:通常没有指明溶剂的溶液中,水是溶剂,其他的是溶质。
思考:请你能否再举出一些溶液?指出其溶质、溶剂。并谈谈溶液的用途?
二、溶液的用途
见课本
【课后练习】
1.下列说法正确的是(
)
A.催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变
B.发现煤气泄漏时,可用明火查找泄漏点
C.洗涤衣服上的油污可用汽油乳化
D.铝具有很好的抗腐蚀性是因为铝的化学性质不活泼
2.下列消毒液的溶剂不是水的是
A.75%医用酒精
B.过氧乙酸溶液
C.过氧化氢溶液
D.碘酒
3.人类的日常生活和工农业生产离不开水,下列说法正确的是(
)
A.无法用水鉴别硝酸铵、氢氧化钠两种固体
B.用水浇灭着火的纸箱,其原理是移除了可燃物
C.天然水经过自然沉降、过滤、吸附,即得纯水
D.使用加有洗涤剂的水可去除衣服上的油污
4.下列物质在水中,能形成溶液的是
A.牛奶
B.汽油
C.泥土
D.高锰酸钾
5.下列有关水和溶液的说法正确的是
A.饱和溶液析出晶体后,溶液的溶质质量分数不一定减少
B.河水经过沉降、过滤、活性炭吸附后得到的水是纯净物
C.通过洗洁精的乳化作用,可将食用油溶解于水形成溶液
D.试剂瓶中的溶液在使用时不慎洒出一部分,剩余溶液溶质质量分数减少
6.没有水就没有生命。下列关于水的说法正确的是(____)
A.水能溶解所有的物质
B.用肥皂水可区分硬水和软水
C.洗涤剂可使油污溶解在水中
D.通过活性炭吸附可将海水淡化
7.下列实验现象描述正确的是(
)
A.加热硫酸铜和氢氧化钠溶液反应后生成的物质:蓝色溶液中出现黑色固体
B.向铁粉中加入足量稀硫酸:黑色固体逐渐减少至消失,溶液由无色变为浅绿色,放热
C.汽油加入高锰酸钾中:暗紫色固体逐渐减少,溶液由淡黄色变为紫色
D.检验水通电分解后负极得到的气体:木条燃烧更旺,产生蓝色火焰
8.下列物质中不属于溶液的是(
)
A.食盐水
B.糖水
C.泥土水
D.澄清石灰水
9.下列各组物质中,前者是后者溶质的是
(
)
A.氯化氢、盐酸
B.生石灰、石灰水
C.铁、硫酸亚铁
D.酒精、碘酒溶液
10.下列说法不正确的是(
)
A.长期放置后不会分层的液体一定是溶液
B.用洗洁精除去油污,是由于洗洁精对油污有乳化作用
C.硝酸铵溶解于水时,吸收热量,溶液温度降低
D.食盐水能导电,是因为溶液中有较多自由移动的Na+和Cl﹣
11.化学就在我们身边。请根据所学化学知识回答下列问题:
(1)“高钙牛奶”中的“钙”是指______(填“元素”、“原子”或“分子”)。
(2)“八月桂花香”。从分子的角度解释能闻到花香的原因是______。
(3)从微观角度分析:H2O2和H2O的化学性质不同,原因是______不同。
(4)碘酒常用于消毒,该溶液中的溶剂是______。
12.(1)写出下列物质的化学式
①生理盐水溶剂____②标出FeCl2中Fe化合价_______
(2)下列属于溶液的是
______(填序号)
①蒸馏水
②油水混合物
③黄河水
④豆浆
⑤盐酸
⑥碘酒
(3)将锌粉和铁粉的混合物加入到盛有一定量硝酸银溶液的烧
杯中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。若将所得滤渣加入稀盐酸中,有气泡产生,则:滤渣里一定含有______(填写化学式),滤液中一定含有______(填写化学式)。
13.回答下列与水有关的问题。
(1)硫酸铜溶液中的溶剂是___________。
(2)日常生活中常用___________的方法降低水的硬度;
(3)通过电解水实验及对生成气体的检验可知,水是由___________组成的。
14.把少量下列物质分别放入水中,充分搅拌,可以得到溶液的是_____
A
面粉
B
氯化钠
C
蔗糖
D
汽油
15.下列有关溶液的叙述中,正确的是______(填序号)。
①溶液都是无色透明的
②溶液中各部分都是均一的
③溶液中的溶剂一定是水
④气体、液体、固体均可作溶质
⑤任何条件下的溶液都是稳定的
⑥两种液体互溶时,量少的一定是溶质
⑦在溶液中进行的化学反应速率较快
⑧食物里的养料经消化变成溶液才能被吸收
⑨溶质在溶解的过程中,有的放出热量,有的吸收热量
⑩溶质在溶解时,扩散过程中吸收热量,水合过程中放出热量
【参考答案】
【课前预习】
1.A
2.D
3.D
4.A
5.D
6.A
7.B
8.A
9.C
10.B
【课后练习】
1.A
2.D
3.D
4.D
5.A
6.B
7.B
8.C
9.A
10.A
11.元素
分子不断运动
分子的构成不同
酒精
12.
⑤⑥
Fe、Ag
Zn(NO3)2
13.水
加热煮沸
氢元素和氧元素