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化学实验内容是化学知识的本质特征之一,也是我们初学化学要迈出的第一道坎。然而人教版化学教科书对于实验内容的编写考虑到两个要素:学科知识由浅入深的编写;尽量考虑学生的学习心理,因此我们在化学实验教学这一操作层面一定要注意教学要求的层次性和教学方法的科学性。本文拟从层次与方法进行探讨。

 

1.入门之初,引导学生明确化学实验的基本特征

 

教材前两个实验如《化学变化和物理变化》、《我们吸入的空气和呼出气体有什么不同》,是相对独立和完整的、能反映一个科学事实的实验。教材编写者将这几个实验放在我们的“首影”位置,它的教学目标是什么?有的教师一方面是让同学们体验实验的趣味性;另一方面则是培养同学们观察实验现象的能力;有的教师还将知识延伸到二氧化碳的性质。这对刚入门学习实验的同学们而言后两个教学目标显然超出要求。同时又忽视了一个重要的目标,这个目标是“理解化学实验的基本特征”。同学们应以这两个实验为载体知道化学实验是由实验原理、实验装置、实验操作、实验现象、实验条件等因素构成的(如下思路图)。实验原理是核心,它决定其它四个因素,五个因素之间存在互为关联的关系。思路图就象人体的神经中枢一样,指挥着人体的运动。我们将任意一个化学实验进行解剖,不管是简单还是复杂,都是由上述因素构成,并形成内在结构,如【实验1-1】它的实验原理是水受热变成水蒸汽,实验装置是用铁架台支撑盛有少量水的试管,酒精灯置于少量水下面(水接受加热),实验条件是加热,实验操作是先点燃酒精灯,先围绕试管底部预热,再对准装水的试管底部加热,当水沸腾一将一块玻璃片放在试管口感受水蒸汽,实验现象是水受热后开始有小气泡产生,再就沸腾,并产生大量水蒸汽。同学们再用这种思路分析【实验1-2】【实验1-3】,就可以感受出同样的方法和结论,随着我们知识积累越厚,这种思路图的解释效应就越大。化学实验与同学们原来所学习的物理实验、生物实验相比思维方法相似,但它又有其个性,最大的个性是在同一实验中不同阶段呈现出不同的变化,操作方法和要求也不同,更显“变化之学”特色,同时化学实验的安全要求更高一些。

 

2.起步之时就要在学生大脑里建立“观察与分析实验现象”的思维模型

 

《观察和描述──对蜡烛及其燃烧的探究》实验,是新教材上册安排的第一个“活动与探究”实验,目的是在同学们大脑里建立“观察与分析实验现象”的思维模型,它体现在三个层次。其一是横向思维模型:本实验中的内容是“关注物质的性质──关注物质的变化──关注物质的变化过程及其现象”。其二是纵向思维模型:即根据以上“三个关注”逐一展开的具体内容。如在“关注物质的变化过程及其现象”中展开──对物质在变化前、变化中或变化后的现象进行细致的 “观察与描述”,此时同学们最易出现下列问题,一是被“新奇现象引着走”,对特殊重要现象有疑无问;二是表述语无伦次;三是对观察方法只停留在表层。我们在学习时对前两个不足要下大的气力自我训练,对第三个不足要作适当延伸,如观察实验装置现象时要看“左、中、右”。其三是解剖思维模型:它是对实验局部的特点的品析与记忆。如蜡烛燃烧火焰分三层,外焰温度最高、内焰温度其次、焰心温度最低,由此推理,其它可燃物火焰层次及其温度特点都一样。

 

3.教会学生在认识对比方法的基础上理解知识的对比联系方法

 

教材P7页中《化学变化莫测中伴随发生的一些现象》实验,反映了九年级化学实验中四大典型的实验现象,即:颜色的变化、沉淀现象、气体生成现象和燃烧现象,它是教材编者对化学现象高度抽象,目的是让同学们认识对比方法。但是化学是“变化之学”,如果不将这种抽象出来的知识与具体知识情景结合,就很难理解知识联系,思维只能停留在浅层次。同学们在学习时要将对比方法应用到三方面的联系上。从逻辑意义上对比联系,如:实验室一般实验都遵从“实验原理──实验操作──实验现象──实验结论”逻辑思路。从知识应用上对比联系,如:从竹子中抽出一定体积气体、再从空气中抽出同等体积的气体,再将它们分别注入等体积的同一质量分数的石灰水中,观察到实验现象用什么不同?从强化的特定要素上对比联系,如为了强化空气中不只是有氧气组成,将点燃的木炭先放在装有空气的瓶中燃烧,再放入氧气瓶中燃烧。可见对比方法是一把“解剖刀”,它能让同学们“从相同之处找不同,从不同之中找相同”,而对比联系方法能将“解剖刀”磨得更加锋利。

 

4.还要强调实验规则性知识是实验的基本内容也是实验技能的基础

 

新课标要求:“化学课程要求学生遵守化学实验室的规则,初步形成良好的实验工作习惯。”而新课程理念下提倡同学们的自主学习,目的是张杨同学们的个性,但是张杨同学们个性又容易弱化化学实验规则意识,诸如“不得尝实验室里药品的味道”是怎样也不能探究的,新教材充分考虑到这一矛盾的特殊性,故将规则性知识放到教材前面进行专项学习,在《走进化学实验室》课题里,教材安排了“药品的取用”等三大规则性教学内容,同学们一方面要对三大规则性实验内容进行专项训练,在训练到我们的操作比较规范的程度后,可以试想一下,如果不按三大规则要求去操作,这样做实验会造成哪些危害,并在严格控制条件的情况下做一些不正确操作的实验,这样再与正确实验作对比,这样就会深刻感知不按实验规则行事将会造成实验的失败等危害。从新课标对实验技能提出六个方面的内容分析,规则性知识是实验技能的一部分,又是其它实验技能的基础,所以规则要记、规则要练、规则要用。

 

5.对“量化实验”的感知与对实验误差处理不能要求过高

 

教材在第二单元安排了《测定空气里氧气含量》,在第五个单元中安排了一组探究质量守恒定律“量化实验”,这一阶段同学们实验技能比较薄弱,并不能熟炼地做好“量化实验”和处理实验误差问题,这就有一个要求适度的问题,要求过高会造成我们一头雾水,要求过低不能掌握基础知识。笔者认为要求应定位在:“讲明道理,理解不深究”这一层面,同学们只要能从“量”的变化中解释实验所证明的问题;能在处理“量”的准确性上认识误差产生的主要原因;知道只要按正确操作规程实验就能减少误差这些道理就足够了,如果过多要求其“精确性”,其结果会事倍功半。如上册P92镁条燃烧实验,编者的意图是产物质量增加,其实不然,笔者重复该实验多次,产物质量并不是增加而是减少,原因是收集产物时有损失、反应时热量导致部分产物气化、参与反应氧气质量太少用托盘天平难以准确称量等。

 

通过上述分析同学们看出了吗?人教社化学教材上册中,不同实验内容学习目标不同,不同阶段实验内容学习目标各有侧重,认识上述五类实验知识与方法对于我们的入门学习化学实验知识是十分有利的。

    
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