化学实验教学展示学科魅力

2022-09-12

“化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础, 是检验化学科学知识真理性的标准;是化学教学中学生获取化学经验知识和检验化学知识的重要媒体和手段, 是提高学生科学素质的重要内容和途径。”以实验为基础展开化学教学已成为所有化学教学工作者的共识。教师把握好化学实验教学就能展示其学科魅力, 使学生深深地爱上这门学科, 从而为其发展打下良好的基础。

1 化学实验是化学科学认识的源泉

人类的社会实践表明, 一切真知都来源于实践。而人类的社会实践主要包括生产活动、政治活动、科学实验和艺术活动等。其中, 科学实验是人类的不同于生产活动等的一种特殊的实践活动, 它的主要功能是认识自然, 是人们有目的、有计划地, 或者说能动地探索自然、适应自然和利用自然。从这个意义上说, 科学实验和科学观测是科学知识的主要源泉, 科学实验是人类正确认识自然和有效地利用自然的锐利武器。许许多多的科学家, 以其勤劳献身的精神, 孜孜不倦地为建造自然科学大厦呕心沥血, 甚至献出宝贵的生命, 与此同时, 他们以自己的科学实践活动和特有的睿智才华, 充实和发展了科学实验这一认识自然的武器。

2 化学实验是训练科学方法的有效途径

我们都了解, 学生学习化学, 不仅要掌握人类从生产实践和科学实验中总结出来的规律性知识, 还要在思想观点、意志品德方面受到熏陶, 从终身教育的意义看, 更为重要的是还必须掌握科学方法 (包括正确的思维方法、学习方法和实践行为过程必需的操作方法等) 。即如何进行观察, 并通过观察来发现和分析问题;如何搜集 (查阅和利用) 文献资料;如何设计和进行实验;如何整理数据和撰写报告;等等。这都是让学生动脑动手, 理论联系实际, 经受科学方法的严格训练的重要途径。从培养人才来讲, 强调科学方法的训练, 从而强调加强化学实验, 无论如何强调也不会过分。因为化学实验是化学教学的基础, 化学实验对于学生是最有魅力、最具活力的学习对象。国内外教育界的统计表明, 中学生因为喜欢做化学实验从而喜爱学习化学的人数占被调查人数的7 0%以上。

有不少化学家就是在中学学习阶段受到执教老师的感染和化学学科本身特有的魅力的吸引, 而走上躬耕化学科学之路的。综观我国的化学教学, 实验教学仍是薄弱环节, 从认识到实践, 较普遍地存在着忽视实验教学、忽视科学方法的培养训练的偏向。应当说, 这是违背学生的认识规律, 阻抑化学人才的全面成长的。

3 化学实验是养成科学态度的必由之路

科学态度是人们能够正确对待客观事物的一种持久的内在的反应倾向, 是经过实践活动而习得和养成的。科学家之所以取得令人瞩目的各项成就, 除去他们具有常人所缺少的勤奋拼搏和优异的才智以外, 最基本也是最重要的一点是他们具有为追求真理而不怕牺牲、严谨治学、实事求是的科学态度。这是唯物史观在科学实践活动中的体现, 不管科学家本身是否自觉地认识到这一点。为了弘扬这种精神和品格, 学校教育应当坚持对学生进行科学态度和科学自然观的教育。

学生学习化学, 往往容易单纯从兴趣出发, 用某种已习惯了的思维定势去观察问题, 去认识复杂的化学现象。学生中存在的违背科学态度的另一种表现是, 喜欢用个人的猜测、臆断来对待化学实验的结果:当遇到“异常的”实验现象时, 不是本着“科学是老老实实的学问, 任何一点调皮都是不行的”这一至理名言, 去查寻 (复核) 实验过程中是否出现了新的变动因子。而是依先入为主的知识经验或机械地以书本中给出的结论为依据, 来处理问题, 甚至将一开始做实验时如实记录在案的数据进行涂改, 以得出符合自己需要的数值。

分析上述问题的根源, 从学校教育内部来看, 最主要的原因是没有把培养学生的科学态度这一任务提到应有的高度, 加之缺乏培养训练的具体措施, 难以落到实处。

从化学教学的指导思想看, 教师没有意识到化学实验教学之美, 没有享受其美, 使学生丧失其中的乐趣, 从而丧失了学科的魅力。那么如何展示其魅力呢?

3.1 实验内容选择之美

实验内容和实验设备同属于实验教学系统的实体因素。在化学教学系统中, 师生双方的认知、情感和动作技能等领域的交互作用, 无不以实验内容为基础, 并以实验设备为载体而和谐展开, 并得以深入发展。这是实施实验教学目的, 尤其是实施过程目的的基础环节。可以说, 以实验内容为基础展开的化学教学活动, 是最为活跃, 也是师生的情感最为亢奋的序列。因此, 实验内容选择显得尤为重要。精选实验内容的原则主要是以下几条:

(1) 应有利于培养和发展学生的实验操作技能, 无助于培养操作技能的不选;

(2) 应有助于促进学生对化学事实和化学原理的理解、掌握, 无助于理解事实和原理的不选;

(3) 应有助于学生得出明确的结果并作出科学结论, 无助于此的不选;

(4) 便于学生安全操作, 利于养成科学方法, 无助于达成这些要求的不选;

以此为原则精选的实验, 定受学生青睐。

3.2 演示实验中展示操作规范之魅力

化学实验基本操作是各类实验的基础。基本操作的规范、程序和方法, 应由易到难、由简及繁地贯串于各类具体实验的过程中。

化学教师要为学生建立良好的第一印象, 让学生在模仿中训练动手能力, 进行定向的和循序渐进的训练。演示实验是学生实验的榜样, 教师的操作态度及操作方法, 对学生的影响是很大的。试想在称量操作 (使用托盘天平) 中, 教师将调零、称量换物上盘、加减砝码及复原等步骤达到动觉控制并自动化的程度;又譬如, 在握持试管并振荡的操作中, 达到自觉、自动地“三指握”、“二指拳”、“握取部位近 (试管) 上沿”、“腕动臂不摇”的熟练程度。那么学生怎么不会产生美的享受呢?

又如教师在装配全套实验装置时, 先里后外, 从左到右, 自下而上的规范要求而从容不迫;在取用药品时, 打开的瓶塞倒放桌面上;使用天平, 用镊子夹取砝码, 对试管内液体加热, 不把管口对准自己和学生;怎么不让你产生优雅之美呢?

演示实验所用的仪器及其他用品都很整洁。如玻璃器皿 (包括玻璃导管) 的内外壁没有污痕;破旧的配件如胶管、角匙、镊子等不再出现于演示实验。这样做的目的是, 不但给学生以美的教育, 更重要的是逐渐使学生形成一种观念:化学实验是一项严肃、认真, 来不得半点“凑合”的工作。

3.3 在观察实验中享受透过现象看本质的乐趣

要享受观察之乐, 必先有个好的观察力, 怎样让学生体会观察之乐呢?

观察是对客观事物自觉的认识活动。观察的目标越明确, 计划性越强, 定向的观察越集中, 则感知的现象越深刻, 思维活动也就越积极。在化学实验中必须使学生明确所要观察的内容和观察的范围, 明确通过观察要获得哪些资料, 解决哪些问题。拟订好观察计划, 制定观察程序, 引导学生在系统观察中进行层次清晰的观察, 而不至于主次不分, 顾此失彼, 也就是说, 对于每个化学实验都必须使学生明确观察什么和怎样观察。比如, 进行氢气的验纯实验时, 应先明确:氢气不纯净, 混有空气 (或氧气) , 点燃时会发生爆炸。那么, 点燃氢气之前怎样检验纯度呢?然后交待:用试管以排水集气法收集氢气来进行实验, 之后再进行操作。使学生明确通过对该实验的仪器、操作和现象的观察, 掌握氢气的检验方法。如不强调观察的目的性, 可能学生只是单纯地听到实验中两种不同的声响, 而没注意观察具体的操作方法, 形成无目的、无取向的观察。

观察是手段, 旨在发现和探索。是要将观察得到的信息, 通过分析、归纳、综合、概括等思维活动, 达到认识事物及其变化规律的目的。在观察时, 学生往往容易被事物的性状和变化的现象所吸引, 而停留在单纯的感官被动反应上。这就要求教师设问质疑, 引发学生相应的思维活动。如:对于“氢气还原氧化铜的实验操作”, 在观察中总要提出一系列问题:“氧化铜是什么颜色的固体?”“为什么氢气通入试管之前要验纯?”“经验纯的氢气通入试管中, 为什么过一段时间才对试管中的氧化铜进行加热?”“在加热的条件下, 氢气和氧化铜反应生成的红色固体物质是什么?”“停止加热后, 为什么还要继续通氢气, 直至试管冷却至室温?”等。这些问题的提出, 就是对学生思维的引发和引导, 使学生享受思维通畅之乐, 实现感性到理性的飞跃。

3.4 在分组实验中享受动手之乐

学生的思维离不开实践活动。操作学具既可以开发利用右脑, 促进左、右脑的协调发展, 又能让学生智力的内部认识活动从形象到表象再到抽象, 促使认识的内化, 促进认知结构的形成和学习技能的提高, 从而达到智慧的生长和创造力的凸现。瑞士的教育心理学家皮亚杰说的“知识来源于动作”和前苏联教育家苏霍姆林基说的“儿童的智慧在他手指尖上”讲的就是这个道理。

分组实验, 是培养学生动手能力的重要手段。学生通过亲自实验, 熟练掌握操作技能、技巧;而后巩固验证, 加深和扩大他们所学得的理论知识。做实验是学生学习生活中的一件大事。因此, 要认真组织好每一次的学生分组实验。对每一章每一节实验做到实验目的明确, 要求具体, 计划周密, 要使学生学会, 掌握操作技术。如, 使用试管的操作方法, 要求他们能正确地拿试管, 夹持试管, 洗刷试管等。在进行碱和酸的反应实验中, 要求他们会振荡试管, 用试管加热物质, 注意试管的倾斜方向等。要使学生掌握操作要领, 培养动手能力。

学生动手实验时, 教师必须及时防止和纠正在实验操作上的错误, 训练学生正确地进行实验。例如:学生做粗盐提纯的实验时, 常因仪器不干净, 过滤时漏斗里的液面高于滤纸边缘, 做不出理想的实验效果, 教师就应及时引导学生分析原因, 找出操作上的错误后, 重新操作, 保证实验现象明显, 效果良好。学生动手操作, 掌握了一定的实验基本技能后, 坚持经常练习, 久之就会熟能生巧。事实证明, 通过组织分组实验, 不仅培养了学生的动手能力, 还培养了实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风, 最要紧的是学生享受了动手之乐。

3.5 在设计实验中体验独创之魅力

未来学家奈斯在《大趋势》一文中指出:“处于伟大变革时代, 我们最需要创造力和创造精神。”

开放探究式实验对于学生, 就是创造。从数据到概念, 其中的问题选择、实验设计、问题分析、数据解释, 全由学生自己在操作, 从而激发了学生的学习兴趣, 激励学生去探索、去创新, 磨练了学生克服困难、追求成功的意志。当然要有指导地实施实验探究, 使之构成一种不至于给学生带来失误, 又不占用太多的时间, 有利于学生掌握系统知识的化学实验。

在实验探究主题中, 由教师提供的简明指南 (实验的目的、有关的信息、操作要领提示、安全须知等) , 以防止学生走弯路。当然, 实验探究必须靠学生自己独立完成, 同时需要自行设计实施方案, 而不是按课本规定的步骤"照方抓药"。只有在实验和探究的基础上, 方有可能准确地获得正确的、符合实际的事实和现象, 随之利用这些现象或数据, 进行思维加工得出科学结论。例如, 设计一个从氯化钠晶体中除去杂质 (少量硫酸钠和碳酸氢铵) 的学生实验, 让学生探索根据什么原理、如何去操作?学生会思考运用杂质的性质 (碳酸氢铵受热易分解、遇强碱会挥发出氨;硫酸钠遇可溶性钡盐会析出难溶的硫酸钡沉淀) 及有关实验操作原理, 探索着去设计。可以待比较各种方案 (师生共同讨论, 教师总结) 后得出结论;也可以适当放手, 让学生摸索着去试验, 由学生自己总结得出。当完成一个这样的实验, 学生总会产生一种成功感。正如一位著名的心理学家说得好:“成功, 是靠成功推动的”。

3.6 在家庭实验中体验与现实结合之魅力

家庭小实验就是学生在家庭中自己设计、自己寻找实验用品、自己动手、自己总结的简单易做的实验。它作为一种新的实验形式, 为学生提供了大量动手的机会, 增强学生学习化学的兴趣。例如在学习了碳的几种单质之后, 布置了两个家庭小实验, 一个是用铅笔芯打开生锈的锁, 一个是自制一个简易净水器。这两个简单而又实用的家庭实验, 使学生认识到化学是有用的, 激起他们学好化学的愿望, 增强学习的兴趣。

化学中的概念、原理都比较抽象、枯燥。家庭小实验起到了联系化学内容与日常生活的作用, 使学生感到生动、有趣。例如, 平日学生对蜡烛的燃烧、铁生锈、石灰池中的变化等现象视而不见, 通过家庭小实验, 使学生懂得了蜡烛燃烧中的物理变化、化学变化、火焰的层次等知识, 知道了铁生锈的原因及防止锈蚀的方法, 明白了学习的内容与日常生活有着千丝万缕的联系, 从而增强了学习的积极性和主动性。

在家庭实验中, 没有现成的仪器和药品, 这就需要学生在实验过程中寻求性能相似的代用品, 无疑会让学生动手、动脑。这必将激发学生潜在的创造能力, 培养其创新精神。

家庭实验弥补了农村一般中学缺少仪器药品的现状, 还能帮助克服某些演示实验中能见度低的不足之处。因此, 家庭小实验不失为辅助实验教学的一个极好的方法。许多发明家就是从家庭实验走向成功的, 如爱迪生, 安培等。

以上所述, 教师如能在这六方面把握好化学实验, 也就充分展示了化学学科的魅力。如何真正运用好实验这个教学手段, 直接关系到教育效果好坏和学习效率的高低。我们国家由于经济条件有限, 城乡发展不平衡, 各地区、各学校的教学条件也有差别, 许多仪器设施还不具备, 这就要求我们依据当地学校的实际情况, 增加实验投入, 自购、自制一部分教具, 尽可能给学生创造实验条件, 让学生在较好的学习环境里掌握更多的知识, 具备更多的能力, 成为创新型的人才。

摘要：化学实验是化学教学的基础。抓住实验这个环节, 展示学科魅力, 提高学生学习兴趣, 培养其创新能力是个不竭的话题。本文将从对实验的认识、内容选择、规范操作、观察思考、家庭实验等方面综合阐述化学学科的魅力。

关键词：化学实验,认识,操作,观察,动手