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化学教学中化学实验的重要性及其实施建议

添加时间:2021-03-29 16:12 来源:河南大学化学化工学院 作者:王文静 刘全喜 孙琳

  摘    要: 实验在化学教学中处于基础地位,文章就化学实验对学生学习的促进作用、综合能力的培养以及创新精神的养成等功能进行了简要的分析后,为了更好发挥化学实验的重要功能,结合当前时代特征、课标要求、化学核心素养以及化学实验的特征、化学实验教学的现状,提出了几点建议,以便教师更好的应用化学实验进行教学。

  关键词: 化学实验; 化学教学; 核心素养;

  Abstract: Chemistry experiment is in the basic position in chemistry teaching. This paper briefly analyzes the functions of chemistry experiment to stimulate students' interest in learning, cultivate students' comprehensive practical ability and scientific research innovation spirit. In order to give full play to the important function of chemical experiment, combined with the characteristics of the current era, the requirements of curriculum standard, the core accomplishment of chemistry and the characteristics of chemical experiment, the present situation of chemical experiment teaching, some relevant suggestions are put forward, so that teachers can better apply chemical experiment to teaching.

  Keyword: Chemistry Experiment; Chemistry Teaching; Core literacy;
 

化学教学中化学实验的重要性及其实施建议
 

  化学是一门以实验为基础的、兼具有文理双重特质的自然科学。实验是化学教学中的有机组成部分,它以自身的特点在化学教学中发挥着独有的功能和作用。利用实验进行教学既符合新课标提出的发展学生核心素养这一要求,又对教学质量的提高具有重要意义。根据新课程改革的要求,以化学实验作为化学教学的基础,辅以多种教育教学技术、方法、手段,可以更好地培养学生综合能力的发展。

  1 、化学实验的地位—基础

  图1 高中化学新旧课标必做实验对比图
图1 高中化学新旧课标必做实验对比图

  Fig.1 High school chemistry new and old curriculum must be experimental contrast

  纵观整个化学知识的学习过程,实验是其不可分割的一部分,小到考试题目、生活现象,大到教材、重大材料、物质的发现,无一不涉及到化学实验,故而在化学课堂教学中开展化学实验意义非凡。随着新课程改革的推进,化学实验的地位与日俱增,回顾近几年的中高考试卷不难发现化学实验的考查在中考及高考中的比重在逐年增加。近几年的初中化学试题中出现了较多数字化实验试题,重点考察初中生加工实验数据信息、分析实验中变化与联系的能力[1]。新课标18个学生必做实验提出后,人教版新教材也对实验部分进行了调整与改进,初中化学课程标准也提出了8个学生必做实验,高中新旧教材实验数量对比如图1所示。学生必做实验的提出旨在帮助学生掌握实验基础知识和基本技能的同时训练学生的实践能力;另外,由于多重感官的学习效果优于单一感官,而化学实验恰好能够调动学生多重感官的参与,所以习得的知识更加深刻、易保持,同时对于学生的思维发展也有一定的促进作用;最后,化学实验改变了学生的学习方式,加强了学生之间的交流,开拓了学生进行探究活动的思路,能够切实提高学生的化学核心素养。学生在动手做探究实验的过程中需要亲自设计方案、观察现象、分析数据,在总结归纳的基础上构建知识间的相互联系,将其整合到自己的知识体系,学好课本知识的同时也发展了学生的思维能力。综上所述,中学化学实验兼有理论和实践的双重性质,是培养学生核心素养,促进学生全面发展的重要途径,在化学教学中处于基础地位。

  2 、化学实验的作用

  教师利用实验能帮助学生真正融入课堂并成为课堂的主人,有效地提高课堂学习效率,促进师生关系的发展,形成“吾爱吾师,更爱其课堂”的良性循环。化学实验教学可以分为三个环节,首先是从宏观层面让学生观察现象,发现问题、提出问题,这一环节是基础;其次是基于问题去建立宏观和微观层面知识联系的桥梁,进而形成概念、理解原理、掌握规律,这一环节是中心环节也是关键环节;最后复习巩固,迁移知识并加以应用,这一环节属于知识的延伸和能力的提高。教师借助实验,能激发学生内心的求知欲;由于实验过程需要学生多种感官协调配合,所以学生亲身经历实验过程后,能够有效提高综合实践能力;探究式化学实验一般没有具体的实验步骤,需要学生精心设计实验方案、全方面考虑问题,有利于形成科学严谨的态度。

  2.1 、激发学习兴趣

  爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师”,学习需要久久为功,期间可能会遇到很多的困难和阻力,唯有浓厚的兴趣才能为学生提供持久的动力。化学实验的现象在学生看来,仿佛是有一种魔力,吸引着他们想要一探究竟,探索欲因此被激发出来。比如,在讲解“氧化还原反应”之前,拿一瓶“冰红茶”,将瓶中液体倒入烧杯后,变成了白开水,学生看到这一现象,必然会产生迷惑,求知欲被激发,想追随老师继续探究。实验教学不似传统“嵌入式”、“满堂灌”教学那般枯燥无味,学生在课堂中需要动手操作、细心观察、记录现象结果、分析数据、思考结果,整个过程都要求学生集中注意力,长久的保持探究欲望。根据学生心理发展规律,成功的喜悦会消除学生学习的倦怠感,学习的积极主动性慢慢便会转变为稳定的兴趣,成为学生们日后学习的助推剂。

  2.2、 培养综合实践能力

  实验是化学教学活动中的一种特殊实践活动,在此过程中,学生知识增加的同时,能力也会得到培养[2]。首先,通过观察实验可以直接获得感性知识。实验观察要配合听、视、嗅、触觉等多种感官同时进行,还要有整体意识,能够对实验现象背后隐藏的化学知识进行深度思考。在实验中,配合相应的问题及情景,引导学生对每一步骤及出现的现象进行观察记录,促进其观察能力的提升。其次,在开展化学实验的过程中学生的综合能力能够得到提升。学生在自己动手做实验的过程中,既要做观察者,又要做实践者,此过程需要学生手脑并用,因此对于学生能力的要求又进一步提高。学生在亲自动手做实验时可能会暴露自己在实验操作中的不足或者失误,此时教师需要对学生及时纠正,以便学生在早期就可以形成规范的实验操作,使其受用一生,避免纸上谈兵这一弊端。最后,在化学实验过程中学生的思维能够得到锻炼。因为有些化学实验现象很短暂,比如Fe(OH)2的制备,方程式见图2,Fe(OH)2白色沉淀出现的时间短,不仔细观察很容易错失观察到实验现象的机会,这就要求学生具有敏捷的观察能力和捕捉问题的能力,同时学生的思维还要能够跟上化学实验的步骤。久而久之,学生的思维能力便会得到提升。

  图2 Fe(OH)2制备及氧化方程式
图2 Fe(OH)2制备及氧化方程式

  Fig.2 Fe(OH)2 Preparation and Oxidation Equation

  2.3、 形成科研创新意识

  实验是化学研究的一种重要工具,在对学生进行化学实验训练时,要求学生敢于质疑、敢于挑战权威、敢于说出自己对实验的见解及改进意见,这是培养学生创新思维的最佳途径之一。同时,化学实验要求实验者秉持严谨求实的科学态度,所以在学生接触实验之初,就要告诫学生做研究要有严谨求实的科学作风,要做到真实记录现象、正确分析数据,不能篡改实验数据,端正学习态度,正确引导学生对于实验研究的认识,帮助学生在早期就能形成良好的科研精神,创新意识也会在润物细无声中慢慢萌芽。

  3 、建议及展望

  正确认识化学实验的多种教育教学功能,是实现素质教育和创新教育的重要途径,对于培养学生的创新精神和探究能力具有重要作用,对于全面提高教学质量具有重要意义[3]。为更好开展实验教学对学生综合能力以及核心素养的培养,这里提出几点愚见,希望日后对化学教师教学有所裨益。

  3.1 、融入思政元素,渗透绿色理念

  习近平总书记曾强调:要将思政引入课堂,将思政与各科课堂融为一体,同向发力,形成协同作用[4]。在进行实验的过程中,对学生适当的融入思想政治教育,实现知识与政治的有机结合,引领学生树立正确的价值观,从实验中培养学生的社会责任感,是实现“立德树人”的一种重要途径。例如:实验室一定会用到水源,浪费现象不可避免会出现,所以应提前规避问题的产生。在对学生进行实验室安全教育时,向学生讲述我国水资源现状,帮助学生正确认识我国水资源现状,他们在实验过程中和日常生活中便能逐渐养成节约用水的好习惯。其次,向学生介绍实验过程中会造成的污染以及一些对环境有害的违规操作和不合理之处,学生自己在实验过程中便会有意识的避免出现这些问题,绿色理念在此过程中慢慢萌芽,进而孕育出“环保意识”这一花朵。最后,在实验结束后,引导学生从各个角度讨论实验过程中的优缺点,比如创新之处有哪些、存在的问题是什么、如何进行改进等,慢慢培养学生的科学思维。上升到国家层面,对学生进行情感态度与价值观教育,激发学生的爱国热情,培养学生树立正确的价值观,做一名合格的社会主义接班人,为实现国家伟大复兴而努力奋斗。

  3.2 、改进化学实验,优化装置及步骤

  化学教师应与时俱进,不断学习、不断创新,言传身教、以身作则。教师在实验过程中要做到言传身教,鼓励学生创新实验的同时,自己也要多钻研。多对实验进行改进创新,在思想上熏陶学生,在行动上鼓励学生,培养学生的观察能力、思维能力、创新能力,落实新课标对创新型人才的要求[5]。有些化学实验装置很多,对仪器装置进行改进后可以简化实验步骤,提高实验效率;另外,实验仪器并非实验室中的不可,生活中的材料也可进行化学实验,这样也符合“化学从生活中来,到生活中去”的理念,把化学与现实生活相融合;在实际教学中从精进方法的角度对实验进行改进,可能学生对于某些原理的认识会更加深刻。改进实验不仅增添了实验的趣味性,同时又增强了实验效果;既吸引学生的注意力,又可显着提升教师实验教学水平。例如:将H型试管应用于中学化学实验,改进“探究分子运动”、“氯气制备及性质检验”两则实验[6]。实验装置如图所示3、图4所示,改进后的实验不仅操作简洁、现象明显,而且在简化装置的同时节约了药品,符合绿色化学这一理念。

  图3 探究分子运动及温度对分子运动影响的实验改进装置[6]
图3 探究分子运动及温度对分子运动影响的实验改进装置[6]

  Fig.3 Experimental Improvement Device to Explore the Influence of Molecular Motion and Temperature on Molecular Motion[6]

  图4“氯气制备及性质检验”一体化实验改进装置[6]
图4“氯气制备及性质检验”一体化实验改进装置[6]

  Fig.4 Integrated Experimental Improvement Device of“Preparation and Property inspection of Chlorine gas”[6]

  3.3 、结合现代技术,开展实验教学

  随着信息化时代的到来,信息技术辅助教学越来越重要,国家对此也高度重视,出台了诸多文件,如《教育信息化2.0行动计划》、《2019年教育信息化和网络安全工作要点》等。因此在进行教学活动时巧妙借助现代教育技术的力量,会有意想不到的效果出现。例如在实验之初,将一些实验安全教育、药品取用原则、仪器使用规则等微课视频通过MOOC、雨课堂、微信群、QQ群等网络平台,让学生提前观看以达到预习和实验安全教育的目的。对一些难进行演示或者由于特殊情况不能做的实验,可以利用化学虚拟仿真技术进行,既吸引了学生的注意力,又进行了知识的传授。比如:“一氧化碳还原氧化铜”这一典型实验,实验加热稍有不慎便会炸裂试管,风险极大,真实课堂中不宜进行,但是可以利用现代技术(实验视频、仿真实验等)进行,学生在此过程中既学习了实验内容,又规避了风险,同时也弥补了实验缺失所带给学生的影响,“一氧化碳还原氧化铜”仿真装置如图5所示。课后可以成立学习兴趣小组并建立相应的群,分享资料,拓展学生的知识面,学生在群里可以发表意见或者提出问题,大家交流讨论,教师答疑解惑,以达到互帮互助、共同学习、共同进步的效果。

  图5“一氧化碳还原氧化铜”虚拟仿真装置
图5“一氧化碳还原氧化铜”虚拟仿真装置

  Fig.5“Carbon monoxide reduced copper oxide”virtual simulation device

  3.4、 鼓励学生实验,创新实验内容

  2017年新课标明确提出发展学生的核心素养,对学生的科学探究精神、创新意识、社会责任提出了更高的要求,这些要求需要潜移默化的对学生施加影响才能实现。所以在日常开展化学实验教学时,应多鼓励学生对实验进行创新,多提出自己的意见和建议,告诫学生做实验的方法不是一成不变的,通往成功的道路有千万条,也许你的改进设计是最为简便的。根据化学来源于生活这一理念,教学中可以适当穿插课外实验。课外实践活动能够在“做和学”的探究中,培养学生的创新精神和实践动手能力[7]。例如在进行“探究铁腐蚀的条件”这一节内容时,由于铁发生腐蚀主要过程比较缓慢,在进行正常教学内容讲解后,引导学生利用生活中的素材设计家庭实验,课下完成实验内容,下节课展示自己的实践成果。

  最后,借用着名化学家戴安邦教授评价化学实验的一句名言:“化学实验是实施全面的科学思维和素质教育的最好场所”[8]。总而言之,创新能力是素质教育的核心,科学实验更是培养学生创新能力的有效途径,化学实验更是中学化学教学内容中不可缺少的部分[9]。因而,必须重视化学实验,找准突破口,充分调动学生积极性,培养学生创新意识,实现真正的素质教育。

  参考文献

  [1] 陈勇.浅析数字化实验对学生认识化学实验的促进作用[J].中学课程辅导(教师教育),2020(19):126.
  [2] 李仑.浅谈化学实验在中学化学教学中的地位和作用[J].临沧师范高等专科学校学报,2007(02):97-99.
  [3] 张君华.化学实验在教育教学中的重要作用[J].课程教育研究,2015(13):153.
  [4] 季桂娟,李政,周屹博,等.无机化学实验课程思政的探究[J].当代化工研究,2020(10):116-118.
  [5] 李志风,杨发福.渗透“绿色化学”理念,创新中学化学微型实验——以氯气的制取及其性质实验的创新为例[J].中学教学参考,2018(20):63-64.
  [6] 李茂柯,盛林娟,伍晓春.巧用H型试管改进中学化学实验两则[J].化学教学,2019(12):58-60.
  [7] 王丽.浅谈课外实验在初中化学教学中的作用[J].中学化学教学参考,2020(01):37-38.
  [8] 沈立梅.浅谈初中化学实验教学对学生创新精神的培养[J].中国校外教育,2012(23):47.
  [9] 石清湘.实验在中学化学教学中的作用研究[J].教育教学论坛,2013(25):264-247.

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