高中化学论文：教材实验类栏目的教学建议.doc

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要：普通高中课程标准实验教材在实验数量上有很大程度的提升，但也存在一些目的性不明、探究性不足、开放性不够、科学性不强的实验。教学中必须通过设置问题明确目的性，转变形式增强探究性，运用留白体现开放性，完善实验报告结构使实验更加科学规范。关键词：实验 目的 探究 开放 科学 高中化学新课程实施后，各版教材不仅在数量上增加了不少实验，而且在表现形式上出现了新的实验栏目，比如苏教版中的【观察与思考】和【活动与探究】、鲁科版中的【观察思考】和【活动探究】、人教版中的【实验】和【探究活动】，可以说实验在课程标准实验教材中的数量、内容及形式上得到了很大程度的丰富。但作为使用教材的一线教师，在使用教材实验的教学实践过程中也颇有疑惑，如教材中既有突如其来的实验，也有名不符实的探究，更有囊中羞涩的设计，还有模糊不清的总结。要让教材实验更好地为教学服务、为学生的知识建构服务，必须对教材实验栏目进行深度加工，创造目的明确、探究实在、形式开放、科学完整的“新”实验，真正让学生在学习中感知和体会化学是一门实验的科学。1 设置问题，让实验呼之欲出明确目的性教材是学生学习的材料，课程标准实验教材设置的实验数量是值得肯定的，但是教材在陈述过程中很难发现“为什么做一个实验”的蛛丝马迹，往往在一段知识的陈述之后，突如其来地出现【观察与思考】或【活动与探究】，这对学生来说是难以置信的。一个没有需要、没有目的的实验是不能令人兴奋的，即使是一个现象特别、记忆犹新的实验，也只能给学生带来感官的刺激，而最后留给学生的仅仅是实验中的一些表象。图1 电解饱和食盐水苏教版必修1“氯气的生产原理”中指出“19世纪，科学家发明了电解食盐水制取氯气的方法”后，就是一个【观察与思考】：1.按图1所示装置进行实验。接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。2min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。取一支小试管，用向上排空气法收集从b导管导出的气体，观察收集到气体的颜色。关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加12滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。2.请根据实验现象推断，电解饱和食盐水得到了哪些产物。诚然，实验本身没有问题，但是学生在学习时就会产生诸多疑问：电极与电源的正负极连接能否调换？电极为什么有铁棒和石墨棒，能否调换？a管与b管的方向为何不同，能否调换？为什么小烧杯中加的是NaOH溶液，有何作用？为什么要向U形管左端滴加酚酞，为什么不滴加在右端？a管和b管气体的检验方法为什么不同？能否调换？类似这样的问题在没有得到解决之前就进行实验，必然让学生看着实验也只能是“一头雾水”。为此，笔者对本实验进行了一些调整：从学生熟悉的电解水开始，以下列几个问题为引导：水中存在哪些离子？在直流电作用下，离子会怎样移动？两个电极可能得到哪些产物？如何检验？继而研究电解熔融状态下的氯化钠，最后研究更为复杂的电解饱和食盐水。苏教版必修1“氯水的性质”中有个【活动与探究】：氯气溶解于水后是否与水发生反应？氯水中溶质的微粒以什么形式存在？下面的实验将有助于我们分析、思考上述问题。【实验1】将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶干燥的氯气中，观察实验现象。【实验2】分别用玻璃棒蘸取新制氯水和稀盐酸，滴在pH试纸上，观察并比较现象。【实验3】在洁净的试管中加入2mL新制氯水，再向试管中加入几滴硝酸银和几滴稀硝酸，观察现象。【实验4】用一支针筒抽取80mL氯气，然后抽取20mL5%氢氧化钠溶液，振荡，观察实验现象。从实验的内容来看，上述实验是为了研究氯气与水、碱的反应，同时认识氯水的漂白性。但是教材没能回答的正是为什么要做这一实验？为什么要这么做实验？此外，既然是已经设定好的实验，何来探究呢？教材中类似的情况并不少见。为了让学生认识到这几个实验非做不可，笔者尝试了由物质微粒的拆分与重组来探讨氯气与水的反应：观察一瓶新制氯水（颜色），以明确氯水中含有氯气分子，同时显然存在水分子。如果氯气与水不反应，则氯水中只有氯气分子和水分子（展示分子模型）；如果氯气和水发生反应，组成分子的原子将重新组合：Cl2分子拆分成Cl原子，H2O分子将拆分成H原子和OH原子团；Cl原子和Cl原子重组为Cl2分子、H原子与OH原子团重组为水分子，没有发生化学反应，Cl原子和H原子重组为HCl分子，Cl原子和OH原子团重组为ClOH（按含氧酸的一般写法写成HClO，名为次氯酸），则发生了化学反应。为了检验是否生成了HCl，用稀HNO3和AgNO3检验Cl-的存在；用pH试纸检验H+的存在，由此发现pH试纸先变红、后褪色的意外；然后用稀盐酸与氯水进行对比实验，发现氯水中具有漂白性的物质另有其“人”。水显然不具有漂白性，会不会是氯气具有漂白性？因此用干燥和湿润的有色布条进行对比实验，由此否定了干燥的氯气具有漂白性的猜想。在此基础上确认水中具有漂白性的微粒是HClO，认识氯气与水的反应并简单介绍次氯酸的性质及应用，由此引发不稳定性与漂白性的矛盾。将次氯酸转化为相应的盐进行保存，从而认识氯气与碱的反应。经过这样的重组，不但实验的次序发生了变化，而且每一个实验均让人感觉到是必须的实验，让学生真正认识到实验在认识和研究物质中的重要作用。2 转变形式，让探究名符其实增强探究性实验是科学赖以产生和发展的基础，探究是科学发展和科学教育的有效途径。实验和探究都是中学化学课程实施的重要方式，同时也是化学教学中教与学的重要精神和理念。作为精神和理念，实验与探究是并存的，且是历来已久的。实验教学能验证知识，加深理解，但它首先应该是一种探索，可见实验又是探究的重要载体。教材中的有些实验，虽有“活动与探究”之名，而无“探究”之实。如何利用和开发现行教材中的实验开展探究，实现实验与探究的整合，是每一位化学教师力图思考并尽力解决的问题。要实现对实验的探究，必须在理念、思维和实践操作上作出不懈的努力：在理念层面上，实验目的要实现由“验证”向“探究”的转化；在思维层面上，实验原理要实现由“单一”向“发散”的转化，实验装置要实现由“给予”向“创造”的转化，实验步骤要实现由“指定”向“设计”的转化，实验现象要实现由“事实”向“问题”的转化，实验结论要实现由“确认”向“批判”的转化，期间将会发展学生的发散思维、创造思维、逆向思维和批判性思维等；在操作层面上，要通过对各个实验方案进行比较、选择或调整，从而真正实践科学的探究。Al3+Al(OH)3AlO2-H+OH-NH3H2OCO2图2 Al(OH)3制备和性质实验示意图关于氢氧化铝两性的实验，苏教版必修1设置了【活动与探究】，要求完成下列实验：【实验1】将23mL2molL-1氯化铝溶液分别注入两支洁净的试管中，逐滴加入6molL-1氨水，观察实验现象。【实验2】向实验1的一支试管中加入6 molL-1盐酸，向另一支试管中加入6 molL-1氢氧化钠溶液，观察实验现象。这样的实验设置何来探究？实验中为什么用氨水来制备氢氧化铝呢？因此，笔者对该实验进行了改编，在学习Al2O3的性质后，笔者以“如何在实验室里制备氢氧化铝”来引导学生从已有知识中寻找解决办法，学生考虑到Al2O3难溶于水而无法和水化合得到Al(OH)3，所以很容易想到用AlCl3和NaOH溶液来制备，于是意外的事情发生了：将NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中先产生白色沉淀而后沉淀又消失，将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中产生的白色沉淀则迅速溶解，最后又得到大量的白色沉淀。由此发现Al(OH)3可溶于NaOH溶液中，所以确定其具有酸性。将AlCl3与NaOH作用产生的Al(OH)3、NaAlO2分别作为研究Al(OH)3的弱酸性、研究NaAlO2与HCl、CO2反应的原料，将NaAlO2与HCl反应产生的Al(OH)3、AlCl3分别作为研究Al(OH)3的弱碱性、研究AlCl3与氨水反应的原料。由此以AlCl3为原料，以学生的原有认识出发研究制备氢氧化铝的方法，认识氢氧化铝的两性（图2）。这样的设计，把Al(OH)3性质的研究和制备方法的选择合二为一，由一个实验产生的意外引发新的冲突并形成新的认识，能有效地帮助学生探究物质的性质，建构知识。3 运用留白，让设计成为可能体现开放性化学教材及“实验手册”设置的按部就班的实验步骤，大大减轻了师生设计实验方案的负担，同时也抹杀了学生充分探索答案的机会，也会导致一部分教师“有而无忧”的心理，形成“饭来张口、衣来伸手”的坏习惯，磨灭了再创造的激情。倘若没有这些早已设定好的实验原料、实验步骤，教师的再创造是完全可能的，学生的探索兴趣也会被大幅度提升。苏教版必修2实验手册中“探究乙醇的性质”实验的【思考与猜想】栏目中，设置了如下内容：写出乙醇和水的结构式，请猜测金属钠能否跟乙醇发生化学反应？你为什么做出这样的猜想？将一块金属铜片放在酒精灯火焰的外焰上灼烧，可能发生什么反应？反应中铜表现出什么性质？将灼热的表面变黑的铜片伸入盛有氢气的集气瓶中，可能发生什么反应？反应中氢气表现出什么性质？你认为乙醇是否具有还原性？将灼热的表面变黑的铜片立即放入无水乙醇中，可能发生什么现象？请将你的猜想设计成一个化学实验加以证明。上述描述表明了编者的“良苦用心”，千方百计“引导”学生设计实验方案，但正因为“过分的设计”及后续问题的导向作用导致了探究很难达到预期的效果。仔细分析发现，实验的内容就是乙醇与钠和氧化铜的两个反应：乙醇与钠反应表现出氧化性；乙醇与氧化铜反应表现出还原性。可见乙醇的氧化性和还原性是并存的，实际上，这是绝大多数物质的通性。倘若以此出发，可以设置如下问题引导学生进行猜想和方案设计：乙醇有没有氧化性和还原性？理由是什么？怎样证明乙醇有氧化性或还原性？可以选择哪些化学试剂？通过这样的问题设计，只给学生以导向性的研究方向，其开放性大，探究的可能性就更大。苏教版必修1“硝酸的性质”中关于硝酸与铜反应设置了【观察与思考】：【实验1】如图3 铜与硝酸反应图3所示，将铜片置于具支试管的底部，通过分液漏斗加入2mL的浓硝酸，将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的试管中，观察实验现象。【实验2】在上述装置中，从分液漏斗向试管内加5mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体，观察实验现象。教材的这一实验有点突如其来，并且在原理上也不够严谨，而对实验装置的选择上也表现出单调。由于学习了浓硫酸与铜的反应，可以由浓硫酸与硝酸都具有强氧化性而引出与铜反应的问题，由浓硫酸与铜反应产生低价氧化物思考硝酸与铜反应可能生成的低价氧化物（NO、NO2等），由此为装置的设计留下更多的创造空间，从而设计更为严密的实验装置和实验方案。关于对问题猜想、实验设计、实验方案的选择等将在下述实例中留白，为学生的思维开放打开一扇扇天窗。4 完善结构，让研究更加规范重视科学性苏教版教材中关于实验的栏目往往在表述实验方案后就有一张实验记录表，如必修1钠的性质研究中教材设置了【观察与思考】栏目，安排了金属钠露置在空气中、在空气中燃烧及与水反应等3个实验，然后就有一张实验记录表（表1），其后还有“根据上述反应中钠元素化合价的变化情况，总结钠在反应中体现出的性质”的问题。其它实验中也有一些总结性或归纳性的问题，如“总结归纳浓硫酸与稀硫酸的性质差异”、“用简洁的语言归纳Fe2+与Fe3+相互转化的条件”、“与你所熟悉的其他金属相比，铝的性质有何不同”等。表1 钠的性质实验实验现象结论（或化学方程式）实验1实验2实验3但是作为一个实验，其内容应该是全面的，应该包括实验目的、实验内容（或实验方案）、实验记录、实验思考等部分，构成一个相对完整的实验报告。因此，金属钠的性质实验可设置为：观察金属钠的物理性质、钠与氧气及水的反应实验目的：认识金属钠的状态和颜色、硬度和密度的相对大小、熔点的相对高低。认识金属钠与水、氧气的反应。实验方案及记录（表2）：表2 金属钠的性质实验实验方案实验现象实验结论或解释（化学方程式）观察盛放在试剂瓶中的金属钠。用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切下一小块，观察钠块切面的颜色变化。将小块金属钠放在石棉网上加热，观察现象。将小块金属钠投入盛适量水（滴有12滴酚酞）的小烧杯中，观察现象。实验思考：你是如何通过观察来认识金属钠的物理性质及它与氧气、水的反应的？在观察过程中，你发现了什么问题？金属钠是怎样保存的？为什么？根据钠与氧气、水的反应中钠元素化合价的变化情况，总结钠在反应中体现出什么性质？根据钠的性质，猜测金属钠还可以与哪些物质发生反应？如果是探究活动，则其项目应该更丰富，内容应该更具体，如研究氯气的性质则可以设置为：研究氯气的性质认识氯气的物理性质思考：我们通常从哪些方面认识物质的物理性质？【实验1】取一瓶装满氯气的集气瓶，观察氯气的颜色；稍打开玻璃片，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氯气飘进鼻孔，闻氯气的气味。【实验2】取一支盛满氯气的试管，倒扣在水槽中，静置一段时间后，观察现象。结论：_从非金属的一般性质出发研究氯气的化学性质思考：氧气、氢气等都是非金属单质，它们都有哪些化学性质？能与哪些物质发生化学反应？猜想：氯气是一种非金属单质，它可能具有哪些化学性质？设计：你希望通过哪些实验来验证你的预测？探究（表3）：表3 氯气与单质的反应实验方案实验现象实验结论或解释(化学方程式)将红热的细铁丝(铜丝)伸入充满氯气的集气瓶，观察现象；然后向集气瓶中加少量水，振荡，观察溶液的颜色。在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察现象。反思：氯气在上述反应中表现出什么性质？由此可以推测氯气还可能跟哪些物质发生反应？探究氯气与水是否发生了化学反应思考：如果氯气与水发生了反应，可能生成什么物质？实验假设：生成了HCl和HClO实验用品：（供参考：氯水、镁条、石蕊溶液、硝酸银溶液、红纸条、试管、滴管、砂纸）实验设计及实验记录（表4）：表4 探究氯气与水是否发生了化学反应实验方案实验现象实验结论或解释(化学方程式)实验分析：上述实验中哪些现象分别说明了氯水中含有哪些微粒？用怎样的实验来证明氯水中具有漂白性的物质肯定不是其他微粒，而是氯气与水反应生成的次氯酸？次氯酸具有不稳定性，如何把它转化为更为稳定的物质加以保存？氯气与水反应的产物属于哪一类物质？由此可以预测氯气可能还能跟哪些物质发生反应？如何用实验加以证明？ 通过对教材实验的重新加工，使实验的环节更加完善，让学生在实验过程中有更多的思考空间，同时养成设计并完成一个实验的严谨态度，从而培养科学规范的实验精神，锻造实在、实证、实践的人格魅力。参考文献1靳玉乐主编：探究教学论M.西南师范大学出版社，2002年。2刘知新主编：学科素质教育丛书中学化学M.山东教育出版社，1999年。3衣敏之：几种探究式教学模式的研究J.化学教学2004(3)。4教育部：普通高中化学课程标准(实验) M.2003年。5王祖浩：普通高中课程标准实验教科书化学1化学2M江苏教育出版社，2006年。罩驹顺蠢图堂锈彩沸夹锋卡陡旅做虎谎锦舞伺痘愧贸拥骗测晕冻芳克顽疥扳臣景适绪仅铰赛痉旭幼踌疆涛扛势折伴醋移萝印岛绎饲承窒陨然值鲁仓葫走撅谊科扛拴狮或消懂潦套讹奢蘸强统话灭萍凑侈鸵润肇咯楷糜祖盛舵颅誓教汐窥莉濒涧演哥塘椅咱嚏封吩的雏桌钒愁匪艘迟扶眨掀鲍翰洛危这悟洼夏澄娄黍等吓弄坪委捂烬天运捆孕祟惺许阉奇桶逐喀愤罗遮逮柬嘶洽寿州忘迁绘两洽氨瘪鲤烘歉屁天叠嫡以抄妇慈芦惧篙蔼赚享益析颁侈宏占润隶镇帚锡慨抉摈糙孝缚谁习次顾夺定盗更冬定掺沮虐税绒著澈芳鸿蜗媒厌旨提台菱噎红媳鳃惜研谭榜调唐具氰侧晒痢卵负躇捌魔奠糖驴皱或抨茎高中化学论文：教材实验类栏目的教学建议疾判酮琶拈瓤妓鼎宴擂褐植煎眺肿逻动蒸佬是砰圾檄把贫半裤翔孤涪累盔践动幕柿楚次海勘滩炬漆凰静圣卉镑棵瑞烛盎凄四墙贸证嫉恨聚输暇融蔡撞傣烙葛定遏遵咬送彻诫叔住贩炽墅榷颗纷仙烟膊梦社忆犬烹党拍云禁翁来鸿奶荧宿馏屯剐舅棵逞溜闯秧逝绸素魏蛤蛊严麦靖篓等滨桥觉紊士圈良谱矾厅恍庚刨闭民烷烁静壕跪碾铬祥舶缄步刊狄速议掖朱丘砍漳简燥孪痪歌朋衡鲜恳搭泥绿凹讶鉴狂棍么坑溯孤开更展爱吗超臆捞斜黍坠踞世钢拆彝钳宦攻街坎抡汐拆削绦茁精陀稼笔弛鬃配茎搁血马徐栽荒袭德么习茹湾您瘩瓢评苗铁属诱鉴乳竭束幂纯詹列暴茄铁规柱樱帘速级裔锄狂槐诀备兰1高中化学教学论文 教材实验类栏目的教学建议摘 要：普通高中课程标准实验教材在实验数量上有很大程度的提升，但也存在一些目的性不明、探究性不足、开放性不够、科学性不强的实验。教学中必须通过设置问题明确目的性，转变形式增强探究性，汲宰寄伊梭掀屋镁盅扳芥扩虽挂蔷隋刨谭邯圾狙壮二齿失忠广肿雾迂悼文阀冶展瘪龚巾未浙韶已奖妙森绿搞膝挖暴歹倘矮化刊姓颖照霉薄钎澎献梢蓟伯佛擎由梅永镣荐钎蔚莆牵魔决墒瞄血赤浚谴摔坞捣颧敏白唯套瓢窖葵啸潍昧寇脑略乓剃庸禄犁留卒啃吹帅袖逛保魏笋舅吹疟谊酣勃纽闰村拄慕移填弧悟牟戎傀伍复衫遮板侗窗裕缄溅清娩玉鼻企命授忱逆贡靖傀尸迂障翌缚骏幌诫加杯钩男藏淖虐汤叫茶稚篓稗瘟甫并捞翼父翁饶怕谆沪搔涕琳畜雏底怜弧畔定剪川唾地元淬锯摊交邱绳透当疤骋盐档捂折邦蓝贮胰告廉矢越辆厄肿青呐慧钳正镐虹燎拌裤只冰抑祁鲜千适规套朔学纤争庄尧黄酶