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第19章 化学实验教学方法的创新(4)

(2)从分子(或离子)运动的角度,解释物质溶解时的热现象。

Ⅲ教学重点:

物质的溶解过程是物理——化学过程。

Ⅳ课时:一课时Ⅴ.教学过程:

〔提问〕(复习、导入新课)什么叫溶液?它有什么特征?

〔学生回答〕(略)〔提出问题〕物质是怎样溶解到水中的?在溶解过程中发生了什么变化?

〔板书〕第二节溶解的过程〔演示实验〕实验4-2、实验4-3(要求学生注意观察木板情况,并指定一学生观察温度计所示温度,让学生观察实验现象。)〔提出问题〕为什么物质溶解时,有的溶液温度升高,而有的温度降低?

由此可说明物质溶解是怎样的过程?

〔学生阅读〕课本第四章第二节全文〔学生讨论〕(略)〔精讲和同步板书〕物质溶解时发生的变化:

溶解过程物理过程:溶质分子(或离子)扩散——吸收热量

化学过程:形成水合分子(或水合离子)——放出热量溶质溶解时对溶液温度的影响:

吸收热量>放出热量溶液温度下降吸收热量<放出热量溶液温度上升吸收热量放出热量溶液温度基本不变溶液的组成溶质溶剂(水)溶质的水合物〔课堂练习〕有人说“因为氢氧化钠溶于水使温度升高,所以氢氧化钠溶解时只有化学过程。”你认为对吗?为什么?

〔布置作业〕课本P1391、2结束语(1)凡是由实验事实推出定律、结论的课都可用此种方法。对于初中学生,涉及化学反应的还可启发学生根据实验事实写出反应方程式。

(2)用此法教学还需讲授法、问答法以及各种形式的练习予以配合。

(3)在用此种方法时,要防止对学生放任自流,要密切注意学生学习动态,且必须在阅读前使学生明确阅读要解决的问题,在学生讨论后要认真总结,并对学生不懂的问题要通过一定方式使之清楚,否则,就不能称之为“指导”。

“实验读书指导法”只是自己在教学中的一点尝试,其中必有不妥之处,还有待于进一步改进、补充、完善。

中学化学实验习题课教学

实验习题课是实验课的一部分,要解答实验习题必须具备一定的基础知识和掌握鉴别物质的一般原理、方法和实验技能外,还要较熟练地进行综合、分析和推理;因此实验习题课的教学很重要。

实验习题内容分析实验习题的内容,可分:(一)检验,(二)制备,(三)提纯与分离,(四)分散系有关知识,(五)有机物有关知识。

就检验来讲,又可分为1鉴定,2鉴别,而鉴别还包括:(1)任意鉴别,(2)只用一种试剂鉴别,(3)不另用试剂鉴别等。

从高一化学实验习题内容来分析,实验六实验习题全部是检验内容,实验九实验习题共七道,检验内容占五道;并且在实验六中第一次出现不另用试剂的鉴别,在实验九中第一次出现由一种试剂的鉴别。这两种鉴别难度大,逻辑性强,又是初次与学生见面,学生无法适应这类鉴别,教师宜在学生实验前开展讨论,引导分析,在教师启发引导下,让学生有了充分准备的基础上,再去进行实验,才能达到目的。

实验习题课的类型根据实验习题的内容、学生化学知识与实验技能的递增,以及学生年龄特征,可分为:

(1)讨论型:

讨论型实验习题课一般安排两课时进行。第一课时,教师就一、两个重点习题,通过设问、分析、讨论,帮助学生建立正确的思维方法,得出合理的实验方案。在第二课时进行实验。

(2)分析型:(适用于高一下)这类实验安排在一课时内完成。教师在备课中,全面分析实验内容,抓住实验的重点、难点,选编与实验内容相类似的实例,由教师引导学生共同分析后,在学生有了充分思想准备的基础上,再去进行实验。

(3)独立型:(适用于高二年级)实验前让学生做好实验方案,教师认真审阅,纠正方案中出现的错误部分。然后让学生独立完成实验。

(4)考查型:(适用于高三年级)课前让学生独立拟定实验方案,课内以考查形式让学生各自独立实验;教师观察学生实验操作规范和熟练程度,结合实验报告,评定学生实验成绩。

实验习题课的实例现以高一化学实验六实验习题讨论课为例。

题目:不另用其他试剂,鉴别以下两组溶液。

(1)HCl、AgNO3、Ba(NO3)2、Na2CO3。

(2)NaBr、AgNO3、HCl、Na2CO3。

第一组溶液鉴别的讨论:

讨论前,教师挂出两两反应的现象表。

请学生设计一个,最多做两次实验把四种物质鉴别出来的实验方案。

让学生思考后动手设计,然后通过讨论,总结出如下方案:

表:

HCl溶液AgNO3溶液Ba(NO3)2溶液Na2CO3溶液HCl溶液白色↓——↑AgNO3溶液白色↓——白色↓Ba(NO3)2溶液————白色↓Na2CO3溶液↑白色↓白色↓(1)当第一次实验时,产生一种白色沉淀,一种气泡,另一种无现象时;作试剂的是HCl溶液,产生白色沉淀的是AgNO3溶液,产生气泡的是Na2CO3溶液,无现象产生的是Ba(NO3)2溶液。

(2)当第一次实验时,产生两种白色沉淀一种无现象时,作试剂的未知液是AgNO3溶液,无现象产生的未知液是Ba(NO3)2溶液。再用Ba(NO3)2溶液作试剂,检别其余两种未知液时,无现象产生的是HCl溶液,产生白色沉淀的是Na2CO3溶液。

(3)当第一次实验时,只出现一种白色沉淀的,作为试剂的未知液是Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀的未知液是Na2CO3溶液。再取Na2CO3溶液作试剂,检别其余两种未知液产生白色沉淀的是AgNO3溶液,产生气泡的是HCl溶液。

第二组溶液鉴别的讨论(略)教师可布置练习题,让学生设计一张实验记录表:在进行两次鉴别实验时,第一次实验:把D加入A、B、C三种溶液中,A中产生白色沉淀,B中无现象产生,C中产生气泡。第二次实验,用AgNO3溶液和未知液反应后产生白色沉淀洗净后与D作用产生气泡,试将实验现象和实验结论填入记录表中。

练习后教师公布正确答案。

实验步骤

取样编号ABCD一D白色↓——↑二C↓↑实验结论AgNO3NaBrNa2CO3HCl以实验为中心的发现教学法化学是一门以实验为基础的学科。演示实验在中学化学教学中占举足轻重的地位。然而传统的演示实验,却往往总是按着“教师提出问题-教师演示-得出结论”这种方法进行。多年教学实践证明,这种方法弊病较大。最明显的是,当教师演示时学生的任务就是“看”。限制了学生自己动脑筋想办法,坐在后面的同学,有时还观察不清楚,课后印象不深,收不到应有的效果。

改变传统的演示实验教学,探索以实验为中心的发现法,即在教师引导下,让学生通过自己做实验,去发现规律,掌握知识。以便进一步调动学生的学习积极性,从而发展学生的智力,培养学生的探索精神和创造力。

现以讲“原电池”为例,说明此法的运用。

我们将课堂搬到实验室,并将这节课的教学过程分为以下四个阶段:

引入阶段首先从锌跟稀硫酸反应的电子转移入手,提出:“化学能可否转变为电能?”引出课题。

探索阶段组织学生用锌片、铜片、稀H2SO4、烧杯、导线、安培表等用品,按学生实验三的实验步骤1做的铜、锌平行插入稀硫酸中的几种不同情况的实验,启发学生探索原电池的概念、原理及形成条件。

学生提出了一连串的问题,如什么样的装置叫原电池?原电池中的电流是怎样产生的?改用别的仪器和药品会不会同样产生电流?每个学生都在开动脑筋,积极探索。

发现阶段在学生实验并进行一系列探索之后,教师可通过示教电流计和较大的铜片、锌片等,按课本〔实验2-3〕进行演示实验。学生的注意力非常集中,都主动的将自己的实验结果与老师的演示认真对照,迫切地想验证自己的实验是否正确。通过仔细观察,学生初步发现:铜片表面有气泡生成,电流计的指针发生偏转。可这是为什么呢?此时教师并没有直接回答同学的问题,而是启发学生自己阅读课文、分析研究、寻找答案。

通过讨论学生发现:铜片上所以有气泡生成,是由于氢离子在铜片表面得电子,进而生成氢气放出。即氢离子在铜片表面发生了还原反应。“氧化”与“还原”同时存在于一个矛盾的统一体中。那么在此实验中,什么地方发生“氧化反应”呢?通过思考与观察,学生又发现在实验过程中,锌片表面被腐蚀。于是恍然大悟,原来是锌片表面发生了氧化反应。接着学生又进一步发现:锌与稀硫酸反应的这个氧化-还原反应,在现在的这个特定条件下(课本氧化与还原分别在设置的锌片与铜片表面发生。

那么上述实验中的电流又是怎样产生的呢?学生在努力找寻新的发现。突然有同学讲:“既然氧化与还原分别发生在锌片与铜片表面,那么会不会是锌片失去电子,电子通过导线移向铜片而产生电流呢?”不少同学同意他的看法。可有同学又提出:“电子在硫酸溶液中又怎样移动?”同学们七嘴八舌地进行议论。

这时教师帮助同学进行分析、综合,归纳出原电池就是把化学能转变为电能的装置。可看作是:“以氧化-还原反应为基础,氧化与还原分别在设置的两个电极上进行,从而产生电流的装置”。原电池的化学原理就是电极和电解质溶液间发生了电子转移。由于导线中电子的定向移动及电解质溶液中离子的定向移动,形成闭合回路,产生了电流。

接着教师启发大家考虑:原电池只能是铜锌原电池一种吗?教师要求学生用铁钉、碳棒及几种电解质溶液及非电解质溶液任意组合实验,目的是要让学生通过实验发现原电池形成的条件。就这样在进一步实验的基础上,师生共同归纳出原电池形成的条件如下:

①两块相联结的活动性不同的金属(或金属与非金属),较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。

②正、负极都与电解质溶液直接接触。

③发生氧化-还原反应。

为加深同学对原电池形成条件的理解,教师有意提出:“可不可用水果做电池?我这里有个桔子,哪位同学上来试着做一下?”学生操作后又使大家发现,只要符合原电池形成的条件,用水果也可做电池。此项实验又进一步激发了学生的学习兴趣。

发展阶段教师有意问大家:“我们在实际应用中,可不可用今天咱们制的各种简单的原电池做电源?

”回答当然是否定的了。教师紧接着指出:我们现在用的干电池、铅蓄电池及许多新兴的电池,都起源于原电池原理,都是原电池的进一步发展。

教师又启发学生通过自己实验,比较粗锌、钝锌与稀硫酸的反应。向稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液,制取氢气的反应速度有什么变化?即用学生自己实验的现象,作为对本节习题中第2题的提示,也是原电池原理的应用。

本节教学的最后阶段,就是从学习原电池原理,发展到原电池原理的应用。

这堂课既紧张又活跃,调动了每个学生的积极性。当最后学生上台做“桔子电池”时,将课堂气氛推到了高潮,大家都瞪大了眼睛,盯着试做的同学,心想“桔子能做成电池吗?”当看到示教电流计上的指针突然偏转时,大家才松了口气,会心地笑了。

课后从学生的作业、实验报告以及与学生的个别交谈中了解到这节课达到了预期的目的,取得了应有的效果。

这节课也为下一节课学习“金属的腐蚀和防护”打下了基础。下节课的中心就是原电池原理的应用,下节课的学习过程也正是原电池原理的巩固过程。事实上我们在下一节的教学中,又继续运用了以实验为中心的发现法。将本节习题第5题安排成学生实验。让学生用稀盐酸和铁氰化钾溶液检验当镀层破损后,镀锌铁和镀锡铁哪个耐腐蚀?结合原电池原理考虑为什么?进而思索如何用“微电池”解释金属的腐蚀?这样学生很自然地就会开动脑筋想办法,积极寻找金属防护的有效措施。有上节课的基础,本节课进行的很顺利,感到很轻松。

对以实验为中心的发现法进行了多次试验。如讲卤族元素、碱金属元素、元素周期律、硝酸、化学反应速度、化学平衡、盐类水解、电解、电镀、胶体、醛、糖类、蛋白质等课时,都按照引入-探索-发现-发展这四个阶段进行。始终体现以实验为中心,教师为主导,学生为主体。即围绕住某一课题,师生共同实验,在实验的基础上,教师引导学生积极探索,努力发现,由师生共同综合得出结论。然后教师继续引导学生做一些实验练习,以使学生能将自己用发现法学到的理论,得到进一步证实和发展。

运用以实验为中心的发现法有以下优点:

①教学形式活泼,能够激发学生的学习兴趣。

②有利于学生动脑筋积极思考,发挥主动性。

③可加深对课本知识的理解。

④有利于发展学生的智力,培养学生的能力,包括观察能力、思维能力、自学能力、实验能力、分析和解决问题的能力等。

⑤学生独立进行实验操作,可克服传统演示实验的弊病,使学生获得发现知识的实验基础。

进而鼓励同学立志去努力发现化学变化的规律。

事实证明,使用以实验为中心的发现法教学收效很大。

总之,以实验为中心的发现法,符合认识论的客观规律,即“实践——认识——再实践——再认识”,符合理论联系实际的原则,符合教改的要求。

假说实验教学法

近半个世纪以来,各国教育家、心理学家和各学科教学论专家,就学校教学如何更好地适应科学技术迅速发展的客观要求,在教学方法方面进行了许多卓有成效的改革、探索和实验,提出了一系列革新的、并有广泛影响的教学方法。在国外,较有代表性的有“发现法”、“程序教学法”、“问题解决教学法”、“范例教学法”、“掌握教学法”等;在国内,诸如“八字教学法”、“单元结构教学法”、“实验探索教学法”等。这些教学方法想必大家早已熟知了。不过,当提起假说实验教学法,恐怕广大化学教师就不甚了解了。我们分析介绍了假说实验教学方法的提出、基本教学程序及其应用、理论基础、意义和注意问题:

假说实验教学法的提出假说实验教学法作为革新的教学方法,它的创始者是日本文部省国立教育研究所物理室主任、理学博士板仓圣宣教授。该方法自1963年提出至今已有30多年的历史了,深受日本理科教师的欢迎,取得了较好的教学效果。为了使该方法推向日本全国,板仓教授曾与庄司和晃等理科教育专家共同组建了假说实验教学研究会,并依该方法编制了试验性教科书,在教学实践中试行、修改和完善。不仅如此,为使其他国家的理科教师也能了解和掌握这种教学方法,20世纪80年代,板仓教授与其研究会的成员曾先后两度来北京,通过实验教学来介绍这种方法,曾引起了在场教师的极大兴趣。1989年,日、美、中三国在夏威夷召开的物理教学研讨会上,日本教师代表又着重介绍了该方法。由此可见,在日本理科教学中,假说实验教学法占有相当重要的位置,起着不可忽视的作用。因此,这种教学方法值得广大化学教师和化学教研人员给予足够的重视。

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