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探究式实验教学是指学生在教师的引导下,运用已有的知识和技能。充当新知识的探索者和发现者的角色,通过发现问题,做出假设,自己设计实验方案。进行实验操作验证假设是否成立,然后进行归纳、总结规律的一种教学模式。其基本结构为:问题――假设
设计实验方案――实验操作――结论――应用。这种教学模式具有下述三大优点:
1.有利于充分发挥学生的主体作用
以往初中化学教学实验多为验证式实验,由教师演示实验,学生观察现象,并归纳物质的性质,这样学生只是被动、消极的知识接受者,没有积极思维和创新,更没有探索的目标和方向。探究式实验教学则是在一定的时间和空间内,学生在教师的引导下,通过查找资料,设计实验方案并进行实验操作,对实验的事实加以分析并做出结论。在这样的学习氛围中,学生就能真正感受到自己是学习的主人,是课堂教学活动的主体,由此激发出主动参与的热情,变“要我学”为“我要学”。例如:“质量守恒定律”一课,就可以变演示实验为探究式实验。上课前教师根据学生提出的相关问题,准备好所需实验仪器,由学生自己设计实验方案,探究化学反应前后各物质质量总和的关系,然后分析数据得出结论。这样充分调动学生学习的积极式和主动式,充分发挥学生的主体作用。
2.有利于培养学生的学习兴趣
兴趣是最好的老师,孔子曰“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。在初中化学教学中实施探究式实验教学是培养学生学习化学兴趣的有效途径。因为实验本身就能引发学生浓厚的认知兴趣和强烈的求知欲望。实验兴趣是认知兴趣中重要的一种。只有当学生通过亲自探究实验现象产生的原因和规律时所形成的兴趣才具有一定的稳定性和持久性。实践证明,探究式实验教学既可促使学生形成对化学学习的持久兴趣,同时又可激发学生的求知欲。例如:探究“二氧化碳的性质”这节课,教师根据教学重点设计实验,提出富有启发式的问题,引导学生积极思维。将课堂搬到实验室,把演示实验与学生分组实验有机结合起来。
3.有利于充分挖掘学生的潜力,培养创新能力
传统式教学模式往往是教师牵着学生鼻子走,致使学生一味死记硬背而无暇顾及创造思维。探究式实验教学却能给学生主动探求知识的宽松环境,让他们在成功的设计和实验操作的愉快情绪下,潜力得到充分发挥,思维更加活跃,在对未知领域的探索过程中,通过自己的实验操作和验证,积极去思考,去探索;从中进发出更多的智慧和灵感,有利于学生创造思维能力的培养。例如:鉴别H2sO4。和NaOH时,就可让学生设计多种方案,然后进行实验检验。有的学生居然找到十多种试剂进行鉴别,如:(1)石蕊试液、(2)酚酞试液、(3)Na2Co32溶液、(4)BaCl2溶液、(5)CuSO4溶液、(6)FeCl3溶液、(8)zn、(9)DH试纸、(10)CuO等等。可见,学生蕴藏着巨大的智力潜能,需要教师引领学生去挖掘。
二、探究式实验教学的设计
《义务教育化学课程标准》中明确要求:在教学过程中,应让学生有更多的机会主动体验探究过程,在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度,获得科学的方法;在做科学探究,实践中,逐步形成终身学习的意识和能力。初中化学教学中,应积极开展以实验为基础的探究式实验教学。探究式实验教学按其适用的场合和活动方式可分为两类:一是新课教学中值得探讨的问题,以师生协同、边讲边实验为主;二是以学生实践为主的综合式研究课题。下面对这两类实验教学的方式进行探讨。
(一)第一类探究式实验
这一类探究式实验可依据教学内容,对演示实验进行整合和更新,其基本设计思路如下:
1.创设探究问题的情景,引导学生进行探究活动
采用探究式实验教学,首先教师应根据教学内容和学生的实际,精心设计教学过程。在每一个教学环节的安排上,都充分考虑如何让所有学生都能提出问题和解决问题的方案,再动手动脑,充分挖掘每个学生的潜能,注重培养他们的思维能力、观察能力、操作能力、创新能力。例如“二氧化碳”这节课,让学生自备一瓶汽水(雪碧或可乐),教师课前准备好可能使用到的实验仪器及药品(如,酒精灯、小试管、石蕊试液、澄清石灰水、烧杯、2支短蜡烛、可放入烧杯中的阶梯形的白铁皮架等)。上课时教师先借助图片(二氧化碳的用途)及生活中的遇到的实际问题来激发学生的学习兴趣,唤起学生的求知欲。然后拿起一瓶汽水问:这里面向上冒的气泡是何物质?本节课我们将探究汽水中气体的性质。这时学生情绪高涨,有的学生已追不及待地想动实验,这时老师应该及时地强调探究方案,指导学生有目的地探究。如:“你准备探究那些性质?”,由学生阅读教材归纳和猜想:
(1)物理性质:颜色、状态、气味、密度、溶解性等。
(2)化学性质:
①不燃烧也不支持燃烧
指导学生点燃烧杯中自铁皮架上的2支短蜡烛,沿烧杯壁慢慢倾倒二氧化碳,观察2支蜡烛发生的现象。
从实验可以观察到的现象是:二氧化碳可以使蜡烛火焰熄灭,下层阶梯上的蜡烛先熄灭,上层的后熄灭。
教师设问:(A)为什么蜡烛会熄灭?
(B)为什么下层蜡烛先熄灭,上层后熄灭?
由学生分析现象得出结论:二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧;二氧化碳密度大于空气的密度。
②二氧化碳不供给呼吸
指导学生在一个密闭玻璃容器中放入一只小白鼠。学生观察:开始时小白鼠在容器内上窜下跳,但慢慢地小白鼠的动作变缓慢,最后小白鼠不动了,晕死过去了。
教师问:小白鼠的死亡有一个怎么样的过程?
由学生分析现象提出结论:这是由于刚开始时容器中有氧气可供小白鼠呼吸,但随着容器中氧气不断被小白鼠消耗,二氧化碳含量增大,最后导致小白鼠死亡。排除二氧化碳气体无毒,说明二氧化碳不供给呼吸。
③二氧化碳气体与石灰水反应
指导学生设计:
(A)将少量二氧化碳气体通入滴有酚酞的石灰水中。学生观察到溶液的红色逐渐变浅最后消失。
(B)将少量二氧化碳气体通入澄清的石灰水中。学生观察到石灰水变浑浊。
(c)继续不断将二氧化碳气体通入石灰水中。学生观察到溶液先变浑浊然后又变澄清。
教师问:为什么会出现上述现象呢?
由学生分析得出结论:二氧化碳气体和澄清的石灰水反应生成白色的碳酸钙沉淀,而碳酸钙又会跟过量的二氧化碳反应生成溶于水的物质。
通过设计探究问题情景,引导学生探究,使学生不仅掌握了二氧化碳的化学性质,同时增强了学习兴趣,使学生在学习中感到自己的不足,从而产生求知的欲望和学习动机。在实验过程中,要随时抓住这种时机把学生对实验的兴趣,求知欲引导到积极的主动学习的轨道上去。
2、自评、互评、归纳总结、体验探究成果
每探究完一项内容,都让学生自由发言,谈谈各自设计的探究实验方案的优、缺点,或者是小组互评,最后由学生归纳、总结、得出结论。该过程既是培养和提高学生探究过程,又是一个创新过程。
我认为在化学教学中采用探究式实验教学,它充分发挥了学生的主体作用,培养了独立思考的能力和创造思维的能力,促进了学生智力与非智力因素的同步发展。
(二)第二类探究式实验
这类探究式实验是融合化学知识、技能和方法,表现出一定的新颖性、综合性和开放性,可做为课外活动的素材。在实验探究过程中,学生遇到的或许是一个简单的问题,但要求通过多种途径去研究,体现思维的开放式和综合性;有时探究课题的历程比较曲折,必须深入思考,巧妙设计,体现思维的灵活式和深刻性。在实验过程中,教师应给学生更多的自,启发学生按科学家解决问题的方法去探索。这类实验的基本做法如下:
明确探索课题――查阅文献资料――设计实验方案――观察实验现象――提出假设或推出结论――总结实验成果――提炼方法规律。
在教学中我们选择一些有研究价值的专题设置成实验情境,学生通过设计实验方案,探索解决问题的途径,分步实验、局部推理,最终获得比较准确的结论。在实验探究过程中,学生面临矛盾和困惑,教师引导他们去搜集有关的信息资料,创造性地加工信息,分析矛盾,解决矛盾。这是对学生智力因素和非智力因素的双重考验。
例如,在探究酸、碱、盐类化合物之间的反应有什么规律时,我们将课堂搬到实验室,其过程简要叙述如下:
仪器:试管(10支)、烧杯(1只)、胶头滴管(2个)、镊子(1把)、药匙(1个)、吸管(1支)(每两位学生一组)。
药品:稀盐酸(浓度1:4)、稀硫酸、紫色石蕊试液、无色酚酞、铁片、铁锈、氧化铜、氢氧化钠溶液、澄清石灰水、硝酸银溶液、碳酸钙溶液、氯化钡溶液、氯化铁溶液、硫酸铜溶液、碳酸钠溶液、氯化钠溶液、硫酸钠溶液。
三、结束语
1 教师必须转变教学观念,激发探究兴趣
德国教育家第斯多惠曾指出:“一个坏的老师送人真理,一个好的老师则叫人发现真理。”据此,教师必须转变观念,使课堂不再是知识的唯一来源,教材不再是学生唯一的学习材料和内容,教师不再是教材的忠实执行者,要为学生创设丰富的问题情景。问题情景的设置就是要促使学生在原有的知识和新知识间发生激烈冲突,激化学生意识中的矛盾,使学生产生好奇,发现和提出一些有探究价值的问题,指导学生开展研究性的学习。要引导学生多动手、多操作、多参与,注重学生的亲身体验,帮助学生把知识转换成能力。这些变革有利于学生自主、多方面持续和创造性的发展,有利于弘扬学生的个性和秉性,使天赋不同的学生都有成功的机会。把过去的教师做实验变成现在学生自己动手做实验,选择好科学探究的素材,在展示科学探究的过程和方法中让学生学习有用有趣的化学知识。
2 拓展化学实验空间,鼓励学生进行家庭实验探究
所谓“家庭实验”,就是利用生活中的一些日常用品作为实验仪器和药品,由学生在家里独自或小组合作完成的一类化学小实验。初中化学中的可供学生做的家庭实验有很多,我梳理了初中化学教材,其中有十个家庭实验和九个活动探究实验和六个教学实验,都可以让学生自己在家里,运用家中的日常用品做实验。如家庭实验中的自制简易净水器、鸡蛋成分的推测、制作叶脉书签等;探究活动中的铁生锈的条件探究、我们吸入的空气和呼出的空气有什么不同、探究区分氮肥、磷肥、钾肥的方法等;教学实验中的硬水和软水的检验、氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液反应、比较空气和水压缩时的体积变化情况等。当然化学教师还可以开发其他家庭小实验。通过实践,我切身地体会到,为了使学生顺利地进行家庭实验,并取得良好效果,教师必须认真指导学生选择适当的课题,明确实验目的,合理设计方案,选取实验材料和药品,制定实验步骤,安全操作,认真观察,及时记录实验结果?写出实验报告单,最后组织交流,实现成果共享。具体要做好以下几个方面的指导工作:
2.1 指导学生设计实验方案。每当我提出一个家庭实验课题后,有时实验比较简单,学生们都会开动脑筋,积极思考,设计出多种实验方案,老师要指导学生根据化学实验设计的原则,选择效果明显,操作安全,装置简单,易于操作,用药少,效果奸,时间又短的实验方案即可。但有的实验课题有一定难度时,老师对实验方案必须给予适量的指导。如探究铁锈蚀的条件的实验中,如何进行对比实验,找到铁锈蚀的原因呢?我首先启发学生回顾生活中铁制品锈蚀的现象,有同学提出,铁在空气中容易氧化,由此可推断铁的生锈可能和氧气有关。也有同学提出铁在潮湿的环境中,铁锈蚀的现象更严重,由此可推断铁的生锈还可能与水分、盐有关,在此基础上,再让学生设计实验方案,并进行交流,最后选择最优方案,让学生进行实验。
2.2 指导学生选择实验材料。家庭实验必然受到家庭条件的限制,实验用的仪器和药品,只能来源于生活,因此应考虑用替代品。如学生做面粉爆炸实验时,提出家里没有吸耳球,我提醒同学可以用管子吹,很快就有同学想到用市场上销售的饮料管代替吸耳球,也有同学反映用纸筒看不见里面的变化,我提醒同学生活中有没有透明或半透明的瓶,同学很快就想到用可乐瓶替换纸筒。再如让学生探究鸡蛋壳成分时,为了便于学生直观形象生动地看到鸡蛋壳与醋酸的反映现象,我提出将整个生鸡蛋放入白醋,用透明的玻璃杯代替碗,事后学生都反映,他们都能非常清楚看到有趣的实验现象。
本节内容是现行高中化学苏教版必修2专题2第三单元《化学能与电能的转化》的第一节。在当前的教育形势下,力求实现“课程的设计以学生的发展为本,关注学生科学探究的学习过程和方法,以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观”。电化学知识涉及电解质溶液、氧化还原反应,同时和生活有关。因此,这部分内容在教材中占有重要地位。也是整个中学阶段重要的化学基础理论之一。学好电化学理论,将为学生解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。为学好化学电源和金属的电化学腐蚀创造了有利条件。因此,本节课的内容具有承前启后的作用。
【探究目标】
1.知识与技能目标:明确原电池的化学原理;判断形成原电池的条件。
2.过程与方法目标:落实双主(学生为主、实验为主)一本(教本)教学模式,培养学生的创新精神;培养学生初步学会获取信息和加工信息的方法,学会运用实验法、对比法、分析法等研究问题。
3.情感态度与价值观目标:使学生体验参与获得知识过程中的心理感受;培养学生由实践到理论,再由理论指导实践的科学方法;训练学生在获得知识的过程中与人沟通、争辩、交流的勇气。
4.科学方法:学生通过确定问题、设计方案、动手操作、表达与交流、总结与评价的研究性活动,体验“问题―实验―观察―抽象”的科学研究方法。
【教学程序】
(一)创设学习情境
格林太太是一位漂亮、开朗、乐观的人。当她大笑的时候,人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙:其中一颗是黄金的――这是她富有的标志;另一颗是不锈钢的――这是一次车祸后留下的痕迹。
自从车祸以后,格林太太经常头痛、心情烦躁、夜间失眠……医生搅尽脑汁,格林太太的病情仍未好转……
一位年轻的化学家来看望格林太太,并为格林太太揭开了病因。
【设疑】化学家发现了什么?你能为格林太太开一个药方吗?
(陶行知先生指出“教学的中心是实际生活”,教师在实际生活中去选定某些典型的事实,激发学生的好奇心,使之转化成强烈的求知欲。)
(二)【原电池原理的实验探究】让学生分组交流讨论并派代表发言,同时在实验过程中老师应引导学生观察锌棒和铜棒上有无气泡产生。
探究1:把铜片插入稀硫酸中,观察有什么现象?
结论:无现象――不能置换酸中的氢,因为铜在金属活动顺序表中位于氢的后面。
探究2:把锌片插入稀硫酸中,观察有什么现象?
结论:锌片附近有气泡产生――能置换酸中的氢,锌在金属活动顺序表中位于氢的前面。
探究3:把锌片和铜片用导线连接,同时插入到稀硫酸中,有何现象?
结论:铜片周围有气泡生成。
探究4:把锌片和铜片用导线连接,中间接上电流计,同时插入到稀硫酸中,有何现象?
结论:铜片周围有气泡生成,电流计指针偏转。
(教师引导学生自己做实验,既让他们体会到实验的乐趣,又培养学生的动手能力、观察能力以及对信息分析处理能力。同时让学生体会到发明这么简单,从而得到乐趣,激发学生对化学的兴趣。)
【思考讨论】1.铜片上的气体是什么?
2.氢元素原来以什么形式存在?
3.从电子得失角度分析,2H+-H2?
4.电子从何而来?(用实物投影仪展示)
(这些问题由易到难,符合学生的认识过程,同时训练学生在获得知识的过程中与人沟通、争辩、交流的勇气,从而提高学生的综合素质。)
(三)【播放课件】用Flas(铜―锌―稀硫酸原电池的工作原理的微观过程)
【问题分析】因为锌比铜活泼,容易失电子;发生氧化反应(Zn-2e=Zn2+),电子沿导线流向铜片,电子流向铜片后,溶液中的氢离子在铜极附近得到电子产生氢气(2H++2e=H2),发生还原反应,因而铜片上有气泡产生。从反应可看出,锌片质量减少;铜片质量不变,[H+]减少。
锌片 Zn-2e=Zn2+ 氧化反应
铜片 2H++2e=H2 还原反应
(由于这部分内容比较抽象,特别是内外电路中电子的传递不宜直观感知,易造成认知障碍,利用实物模型和多媒体辅助教学手段,让学生直观、形象、生动、深刻地来认识原电池的原理,有利于学生对知识的理解和掌握,建立正确的微观化学反应。)
【小结】像这化学能转化成电能的装置叫做原电池。发生氧化反应的一极为原电池的负极(即Zn一极),该极的反应为负极反应(Zn-2e=Zn2+);发生还原反应的一极为原电池的正极(Cu一极),该极的反应为正极反应(2H++2e=H2);正负极反应总和为电极总反应(Zn+2H+=Zn2++H2)。
原电池工作原理:相对较活泼的金属失去电子发生氧化反应,电子从较活泼金属(负极)通过外电路流向相对不活泼的金属(正极)。
(四)【原电池的形成条件的实验探究】
(在学生实验过程中,老师巡视时应肯定学生的正确操作,指出并纠正学生的错误操作,指导学生观察现象,引导学生得出正确的实验结论。)
实验步骤:1.将两铜片用导线连接,插入到稀硫酸中有何现象?可得到什么结论?2.将两锌片用导线连接,中间接上电流计,插入到稀硫酸中有何现象?可得到什么结论?
结论:原电池构成的条件是:有两种活泼性不同的金属(或一种较活泼的金属和能导电的非金属)做电极,较活泼的金属为负极,较不活泼的金属(能导电的非金属)为正极。
实验步骤:3.把稀硫酸换成酒精又有什么现象?
结论:两极之间充入电解液。
实验步骤:如果Zn与Cu分别装在两个烧杯中又有什么现象?
结论:形成闭合回路。
实验步骤:将Cu与C同时插入到稀硫酸中有何现象?可得到什么结论?
结论:原电池的反应必须是自发的氧化还原反应。
(原电池的形成条件是本节课的重点也是难点,而这里让学生通过对原电池的形成条件的探究实验,从实验观察现象中得出结论,推导出形成的条件,通过对比的方式和讨论的形式,从而实现突破重难点的目标,培养学生实事求是的科学态度和敢于尝试、探索的精神。)
【练习巩固】1.下列哪些装置能构成原电池(课件展示)
(本题是为了巩固原电池的条件而设,同时培养学生由实践到理论,再由理论指导实践的科学方法。)
2.请学生为格林太太开药方:由于金与铁(钢的主要成分)是活动性不同的两种金属。唾液中含有电解质,故构成了原电池,产生了微小的电流,使格林太太头痛,因此必须换掉一颗假牙。
(本题是一个开放性的题目,答案可多个,既培养学生的发散思维能力,又能活跃课堂气氛。)
【研究性课题】
【作业】
1.课本P461。
2.请学生回去做一个水果原电池,用品:西红柿、铁线一段、铜线一段、导线、耳机。
3.研究干电池的组成,判断干电池的正负极材料、电流方向、电子流向,并写出电池正负极的电极反应、电极总反应;通过研究试分析回收旧电池对社会、经济、环境等方面有哪些重要作用。请设计如何充分利用旧电池使其变废为宝。
(结合实际情况,根据教材相关内容提炼研究性课题,其意义有:一是培养学生的批判意识,二是深化高考内涵,三是渗透研究性学习方法。这样既贴近实际,又紧贴教学与高考,又能激发学生的学习兴趣。)
基于科学探究既是课程标准的内容,又是课程改革的突破口,目前实验探究试题是新课程背景下中考化学试卷中的一大亮点。该类题以综合性强、考察知识面广、能力要求高的特点,综合反映新课程理念下评价方式的多元化。笔者结合自己对该类题型的思考,在教学实践中原创的三例科学探究试题,供同行们参考。
1 过程方法类探究
该类题型的特点是先结合一定的情境提出探究课题,然后针对课题呈现出过程或方法中的一部分,让学生结合自己所学知识,来完善过程或方法中的另一部分。
原创题1:某化学科技活动小组的同学学过氨气知识后,查阅资料发现氨气是一种密度比空气小、且极易溶于水的气体,在常温下遇到HCl气体,会产生大量白烟,白烟的主要成分是这两种气体化合形成的铵盐M的固体小颗粒。带着极大的兴趣,小组的同学想先制取干燥的氨气,然后利用它来探究与HCl气体的反应。经过小组讨论,他们设计了如下的实验装置:
注:整套装置的气密性良好(图2中的①和②装置还不完善,有待于同学们在实验过程中选择和补充),试管D内有一张湿润的红色石蕊试纸;E装置的作用是吸收反应产生的剩余氨气,防止其进入空气,造成污染;碱石灰固体是氢氧化钠固体和生石灰固体的混合物。
(1)铵盐M固体的化学式是____________;请写出A装置内反应的化学方程式:______________
_______________________________;该反应属于____________反应(填一反应类型)。
(2)请你参与小组的探究:
解析:本题是一道结合实验来考察氨气相关性质的试题。解决问题(1)时,通过分析“铵盐M是由氨气和HCl化合形成的”这一信息,便可推断出M是NH4Cl,它与氢氧化钙固体的反应属于复分解反应; 解决问题(2)一定要明确实验的目的,在制取一瓶干燥氨气时,由于图2中②浓硫酸会与氨气反应,所以要用①碱石灰固体来干燥氨气,又因为氨气的密度比空气小,所以要采用向下排空气法来收集,烧瓶内的导管必须遵循“短进长出”原则,即连接止水夹K1的导管要短,连接K3的导管要长。等到D中的湿润红色石蕊试纸变蓝时,证明C装置中的烧瓶充满了氨气;在探究氨气与HCl气体反应时,由于化合形成了NH4Cl,导致密封体系内的压强降低,干瘪的气球在外界大气压的作用下,逐渐膨胀。
2 结果评价类探究
该类试题的特点是在提供了探究过程和方法的基础上,让学生对探究过程中所获得的事实、证据进行归纳,得出正确的结论,对探究活动进行反思、对探究结果的可靠性进行评价。解答时,可用比较、分类、概括、归纳等方法对证据和事实进行加工处理,用逆向思维法、缺点发现法对探究结果进行评价。
原创题2:过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体。在一次科技活动中,某化学兴趣小组的同学将包有Na2O2固体的棉花放入下图1的烧杯中,通入CO2后发现处于下位的蜡烛先熄灭,上位的后熄灭;同时也惊奇地发现棉花燃烧起来。
(1)实验过程中“下位的蜡烛先熄灭,上位的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有________________、________________的性质。
(2)棉花为什么会燃烧呢?小组同学联想起物质燃烧的相关知识,推理出棉花要燃烧,除了满足“棉花是可燃物”这一条件,还另需满足a:_____________、b:______________两个条件。
提出问题:在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢?
查阅资料:在常温下Na2O2和CO2能发生化学反应。
设计实验:经过讨论后,小组同学设计了如下图2的实验进行探究。
实验步骤:①检查整套装置的气密性;②把相关的试剂放入对应的仪器内,并按图2组装整套实验仪器;③用力推动针筒的活塞,把稀盐酸注入试管内;④一段时间后,在P处放置一根带火星的小木条,观察现象。
注:整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响,但要考虑到A装置制取的二氧化碳气体中混有的水蒸气的存在。
实验现象:①无水硫酸铜没有变蓝色;②带火星的小木条复燃;③饱和的澄清石灰水出现白色不溶物氢氧化钙。
实验分析:①检查整套装置的气密性的方法:____________________________________________
___________________________________________。
②A装置中发生的化学反应方程式是______________________________________;D装置的烧杯内出现白色不溶物的原因是_________________________________________。
③为了保证进入D装置的气体中不含水蒸气,小组设计的实验装置中B装置的作用是_______;C装置的作用是____________________________。
得出结论:①“小木条复燃”说明Na2O2和CO2反应产生了________,使图1中的棉花满足了燃烧条件a;②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应要________(填“吸收”或“放出”)热量,使图1中的棉花满足了燃烧条件b。
解析:本题是探究燃烧的条件,以包有过氧化钠固体的棉花自燃为设计载体。问题(1)根据蜡烛熄灭的情况,可以比较简单地得出二氧化碳不支持燃烧、密度比空气大的结论。问题(2)要根据物质燃烧的条件,认识到燃烧必须棉花充分与氧气接触、温度必须达到棉花的着火点。为了探究图1实验中是如何给棉花提供这两个燃烧条件的,先通过图2中的A装置制取一定量的二氧化碳,并用浓硫酸吸收二氧化碳气体中混有的水蒸气,再通过“无水硫酸铜没有变蓝色”证明CO2中的水蒸气确实已被除去,到达D装置U型管内的气体是干燥的CO2气体,然后在P处的带火星的小木条复燃,说明Na2O2和CO2反应产生了氧气,可使棉花满足了与氧气充分接触的条件,饱和澄清石灰水中析出氢氧化钙固体,说明Na2O2和CO2反应放出热量,并足以使棉花的温度达到着火点。本题检查装置的气密性是难点,关键是要抓住整套装置的“一头一尾”,检查的方法可以是先在U型管内装入水,使U型管左右液面保持相平,然后向下推针筒活塞,若U型管左边液面下降,右边液面上升,并稳定一段时间则说明气密性良好。
3 全过程类探究
该类试题的特点是对科学探究基本过程中的六大主要要素进行全方位考察,体现探究学习的全过程。解答时,要注意结合实践经验和亲自体验,始终围绕提出的问题,用观察到的现象和纪录的数据、事实进行推理和判断,思维要具有开放性。
原创题3:[提出问题]某课外兴趣小组的同学按照下图装置1所示,先将一定量的CO通入装有Fe2O3和Cu的玻璃管中,排尽管内空气,再加热反应一段时间后停止加热。待玻璃管冷却后停止通CO,取出管内的固体,并对该固体的组成进行猜想。
[猜想假设]反应后的固体中一定含有______;可能含有Fe2O3。
[进行实验]为了确定反应后的固体中是否存在Fe2O3,并测定该固体中所含物质的质量分数,小组同学设计了如下框图2的实验方案进行探究。方案如下:(假设框图2中涉及的每步化学反应都恰好完全反应)
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根据上述实验,回答下列有关问题。
(1)按装置1进行实验,要先通入一定量的CO,排尽管内空气的目的是________________;尾端的酒精灯的作用是__________________。
(2)按框图2进行实验,固体B是__________;固体C是_____________。
[实验结论]经过探究之后,小组同学确定反应后的固体中一定含有氧化铁,其理由是按照框图2进行实验,可以得到__________。(选填序号:①有色溶液D;②有色溶液E;③气体F)
[实验反思]由框图2中提供的相关数据,小组同学通过计算,得出反应后的固体中氧化铁的质量分数是____________(保留一位小数);反应前“氧化铁和铜的混合物”中氧化铁的质量分数是______________。
解析:本题是一道定性和定量相结合的综合探究题。结合CO与Fe2O3反应,可知反应后的固体中一定含有反应生成的Fe和未发生反应的Cu,可能还含有未反应完的Fe2O3。解决问题(1)时,要学会将教材中CO与氧化铁反应时的相关知识迁移,明确排尽管内空气的目的是防止CO与空气混合加热,发生爆炸,尾端酒精灯的作用是防止未反应完的CO进入大气,污染环境。问题(2)中,由于固体B与稀盐酸反应能产生气体F,说明用磁铁吸引后的固体B是Fe,又因为固体A与稀盐酸混合后能得到有色溶液D,说明固体A不仅含有Cu,还含有Fe2O3。实验反思中计算氧化铁的质量分数有一定的难度。先根据气体F的质量,计算出10.4g反应后的管内固体中含有Fe5.6g(可产生0.2g H2),固体C即是Cu,质量是3.2g,反应后的管内固体中Fe2O3的质量是10.4g-5.6g-3.2g=1.6g,其质量分数=1.6g/10.4g=0.154。在求反应前“氧化铁和铜的混合物”中氧化铁的质量分数时,要先根据5.6gFe的质量,求算出参加反应的氧化铁的质量是8g,然后确定反应前固体中含氧化铁的质量是8g(已反应的)+1.6g(未反应的)=9.6g,求算出氧化铁在反应前固体中的质量分数=9.6g/(9.6g+3.2g)=0.75。
展现探究特色,坚持创新综合,是中考试题设计的灵魂。在新课程背景下,实验探究题一直是中考试卷命题者在不断探索和突破的一类新题型。窥视中考试卷中的实验探究题,一般是借助于某一情境或某一知识核心,进行有效的信息呈现、知识铺垫,设计一系列难度层次分明、思维层次递进的问题。相信随着课改的不断深入,该类试题也会逐渐地走向成熟,成为中考试卷中“化学味”较强的一类试题。
参考文献:
[1]赵华. 设计实验探究题的两个重要途径[J].化学教学,2007,(12):3~5.
【关键词】学习力 探究实验 小组合作途径
一、初中学生学习力状况分析
(一)学习力的浅释
学习力,是指一个人或一个群体的学习动力、学习毅力、学习能力的综合能能力。由三个要素组成:1.学习动力,即目标、兴趣、动机,目标越大,兴趣就越浓,动力就越大。2.学习毅力,即心理素质、意志品格和价值观等,认识有多深,毅力有多强,学习就有多持久,这是学习力的核心。3.学习能力,即智力因素、阅读力、理解力、判断力、学习效率等,是学习是否成效的关键。
(二)初中学生学习力的调查情况
小榄镇初中生学习力因素状况调查报告显示:
1.学习兴趣方面:61.4%的学习不良学生缺乏学习兴趣,27.8%的学习不良学生学习兴趣水平一般,10.8%的学习不良学生学习兴趣较浓厚,而学习兴趣浓厚的学习不良学生一个也没有,不同地区的学校差别也比较大。
2.初中学习不良学生在成就动机、交往动机、学习责任感和情绪稳定性上都明显低于学习优良学生 ;而学习优良的学生,由于种种原因,出现一定学习力下降的现象。3.在学习焦虑和支配性方面,初中学习不良学生与优良学生并无显著的差异,学习的焦虑性偏低,致使学生的考试焦虑性、学习的热情性偏低,加上独生子女的普遍存在,多数家庭条件的优越感,学生的依赖性也随之增长,独立能力差,导致欲求水准低,几乎没有明显的学习策略;这些现象在一定的程度上导致学生学习力的偏低。
4.城区、附镇区、农村社区的学校差异比较大(见表1、表2)
调查分析结论:
初中生从总体来看,全镇初一、初二学生的学习动机、学习毅力、考试积极均处于中下水平,有待提高;学习热情、考试焦虑欲求水平都处于偏低,要极度引起重视。校际间学生的学习力差异也较大,特别是一中,学生学习力普遍偏低,让学生端正学习态度,树立正确的价值观,提高学生的主观能动性至关重要,也值得深入探讨。
二、结合初中化学学科特点,探索提高学习力的方法
(一)通过化学实验探究,提高学生的学习力
对初中学生来说,化学实验一定程度撇开了那些枯燥的理论教化,动脑动手参与,是一个新鲜有趣的事物,吻合初中学生好动好奇的心理,学生在亲身经历和体验的过程中,激发了学习兴趣,增强了学习动力,从而提高学习力。
1.激发实验探究的兴趣,提高学习力
化学实验,是依据化学原理,运用场地、器材进行实验,产生声、光、 色,块的活动。其变幻莫测的效果,能激起学生好奇心,激活学生学习的热情,激发学生的求知欲,化学实验探究过程,要求老师跟踪指导,对不同的学生、不同问题,不同爱好的学生给予适当的个性化指导,直至完成实验、得出结论为止。老师不能一切包办,实验过程中要留给学生充分的思考想象的空间,鼓励学生成功,鼓励学生发明。例如,有一个学生在学习了《保护空气》这一节以后,马上联想到家里的洗衣机、冰箱、门窗等日常用品很容易生锈,家的墙壁也容易起皮、发泡、脱落,便兴趣勃勃地提出自己的问题与猜想,可能与空气的污染有关,我马上抓住这个问题,给他布置了一个社会调查的作业,要求学生利用课余或周末时间,对小榄工业区周围进行调查,学生当即兴致勃勃,班中有十多个学生积极申请加入,我肯定了他们的科学探究精神,于是把学生分成三个调查小组,选出调查小组长,制订调查方案。果然,星期一,学生情绪很高,兴致勃勃地交来调查报告,得出的结论是:工业区周围的房子、树木有很厚的油性灰尘,对日常用品有较大的腐蚀作用,空气很浊,有些工厂烧煤排出的气体有剧烈的刺鼻气味,可能是含硫超标,燃烧产生二氧化硫,形成酸雨,对金属、建筑物产生腐蚀,导致金属物品生锈加快,验证了他们的猜想。成功的实验探究,大大激发学生的学习兴趣和热情,学生获得成功的喜悦,大大地提高了学生的学习动力。
2.注重实验探究过程,提高学生的学习力
化学实验是一个智慧和劳动相结合的活动,实验的探究,最重要的是过程,在实验操作过程中,学生带着一种求知、探索的勇气,也带着一分新奇、执著和渴望成功的心境,这属于教与学最纯粹、最美好的过程,学生巩固已学的知识,也在扩展自己的视野,同时也是吸收、转化知识为学习力,实验探究过程,是在培养每一个学生学习动力的独特兴趣、爱好的基础上,同时培养了学生的学习毅力,独立的学习精神、良好的心理素质、坚强的学习意志和体验学生个人的学习价值观等。使学生懂得学海有多深,多广,诱发学生坚强的毅力,这样的学习才能持久。学生自主的实验探究,也适合每一个学生个性发展的特殊需要;为学生自主性的充分发展开辟了广阔的空间,提高学生的学习能力,如设计区分食盐水和蒸馏水的实验方案,可以利用密度、导电性、味道、是否含有溶质来区分,也可以根据硝酸银等试剂对溶液有特殊的反应现象来区分,当老师提到生活常识时,学生马上联想到用食盐沉淀的维生素不变黄,蒸馏水没有这样的效果,有的学生说用盐水洗的禾虫会裂等等,根据生物细胞渗透原理来分析和鉴别,培养学生判断力、洞察力以及考虑全局的思考能力和理解力,从而提高学生的学习效率和学习的兴趣,这是提高学习力的关键。
3.拓展探究实验纵深,提高学生的学习力
初中化学新课标要求:让每一个学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩世界,积极探究化学变化的奥秘,形成持续的化学学习兴趣,增强学好化学的自信心,让学生有更多的机会主动地体验探究过程,在科学的探究实践中逐步形成终身的学习的意识和能力,使学生相信化学为人类更美好的未来继续发挥作用的道理,为每一个学生的发展提供多样化的学习评价方式,注重学生的科学探究能力和实践能力,关注学生情感态度与价值观的发展。所以教师在教学过程中,在学生掌握实验的基本操作的基础上,适当把一些演示实验,改为学生的探究实验,注意引导学生提出问题,用自己所学的知识去解决问题,培养学生以实验探究为主的研究性学习,拓展化学视野,深入探究化学的奥秘。如学生在探究酸碱指示的实验时,老师介绍指示最初的发明源自于玫瑰花的变色,日常生活中很多鲜艳植物的汁液都可以,然后让学生结合生活现象举例:胡萝卜、、大红花、紫色包心菜等等,学生的兴致很高,老师抓住这点适当布置作业,在自己举的例子中找材料,设计好实验的方案,下节课到化学实验室完成自己的作业,学生果然带来很多各种各样的实验材料,做了多种的探究方案,在做实验的过程中,学生十分认真,这是平常课堂上做不到的,当学生做出结果时,老师让学生展示现象,有些学生实验效果不好,甚至不成功,如紫色包心菜的汁液,学生说比石蕊、酚酞的效果更好,为什么不用它来做试剂?老师马上表扬学生,并提示学生再观察,结果发现颜色不稳定,老师及时提出一个探究性的作业:回去探究,研究一种能使紫色包心菜作指示剂时能保持颜色稳定,而又不容易变质的方法;这样的纵深实验,培养了学生的研究性的能力,同时也提高了学习动力。
(二)发挥学生小组合作的实验探究能力,提高学生的学习力
美国著名的教育评论家埃里斯和福茨曾经说过:“如果让我举出一项真正符合改革这个术语的教育改革的话,那就是合作学习。”合作学习本质特征一是积极的相互依赖,小组成员积极地进行分工协作,个体的学习成功依赖于小组的学习成功;二是个体的可依赖性,学习小组的成员各负其责,各尽其力,提高实验的效率。从而提高学生的学习力。
1.探究实验合作小组人员的默契搭配,是提高学生学习力动力,俗话说:男女搭配,干活不累;组建实验小组根据实验室的结构特点,以4人为1小组为适,实行男女搭配、强弱搭配,充分发挥小组长的领导和组织能力;在探究实验前,小组长要带领小组成员先预习有关的内容,作好方案,老师实验前检查方案,没有方案的小组不准参与实验,在旁做观察员,这样可以提高学生自主的学习能力,又可以培养学生的团队精神。
2.强化小组的合作精神,挖掘学习资源,提高学生的学习力。合作学习的优势是小组讨论、交流,容易打破成员之间的认知冲突,激发出思维的火花,能引导学生自主进入探究活动中来,因此,教师应该选择一些具有挑战性、开放性、探究性的问题来设计。
(一)让学生充当教师角色,先就某个问题收集、整理资料,在实验前或上课前,学生以教师的身份,向其他组的同学阐述问题。例如《保护水资源》《生活中的化学》。
(二)重点、难点问题让学生自行设计探究方案,在交流合作中完成方案。例如《二氧化碳与水反应》《铁的生锈》《金属的物理、化学性质》等。通过猜想与假设、设计方案、实验求证、分析交流、得出结论,这使学生能更好地理解探究的重要性,提高学生阅读、理解能力,从而提高教学效率和学生的学习能力。
【参考文献】
[1]化学课程标准解读. 湖北教育出版社. 2002.
[2]小榄教育.2012(4).
[3]国家化学课程标准. 2003.
[4]江苏教育研究. 2011(22).