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化學實驗中的思維訓練
化學實驗中的思維訓練 中學化學教學大綱強調(diào)指出:“化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學可以幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,培養(yǎng)學生能觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題,初步掌握一些常用的化學實驗技能,培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和科學方法�！�
因此,加強實驗教學是提高化學教學質(zhì)量的重要一環(huán),也是評價教學質(zhì)量的一個重要方面。
近幾年來,提高化學實驗教學質(zhì)量越來越受到人們的重視,但實驗教學仍然是化學教育中薄弱的一環(huán)。究其原因,除了部分學校和教師對實驗教學不夠重視和實驗條件缺乏之外,實驗教學過程中忽視必要的嚴格的思維訓練,也是重要的因素。筆者認為:在具備必需的實驗設備和條件之后,提高化學實驗教學質(zhì)量的關(guān)鍵在于:
必須強化實驗教學中的思維訓練
為什么應當在化學實驗教學中強化思維訓練呢?
第一,這是掌握化學科學知識的需要。
化學實驗既是化學學科的基礎,又是掌握化學知識規(guī)律的入門的向?qū)Ш褪侄�。學生從實驗事實出發(fā),形成化學概念,上升為化學規(guī)律,進而編織知識網(wǎng)絡,建筑知識架構(gòu),非經(jīng)過由表及里、由此及彼、去粗取精、去偽存真的思維過程,由感性上升至理性不可。因此,教師在化學實驗教學中,應當適時引導學生結(jié)合實驗觀察過程,激發(fā)思維活動,實現(xiàn)感性階段向理性階段的飛躍。
第二,這是學習活動的需要。
化學實驗活動是學生學習活動的重要組成部分。學習活動的核心成分是思維。中學基礎教育階段思維訓練的重點應放在思維品質(zhì)──獨立性、整體性、邏輯性、精密性、發(fā)散性和敏捷性等的形成與鍛煉上。而化學實驗活動的過程,自始至終都充滿著培養(yǎng)和鍛煉學生上述多種思維品質(zhì)的契機�；瘜W教師如果沒有引導學生在實驗教學中有效地把握這些契機,是教學的嚴重失職。
第三,這是素質(zhì)教育的需要。
化學實驗教學是化學科學素質(zhì)教育的有機組成部分,正如著名化學家戴安邦先生指出的:“化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式”。培養(yǎng)化學科學素質(zhì)應把著力點放在實驗功能的開發(fā)上。筆者十分贊賞重慶市知名化學特級教師王作民先生把化學實驗功能凝煉成“獲知、激趣、求真、循理、育德”的十字概括,因為通過化學實驗教學,應當也可能使學生在知識、能力、品格各方面得到綜合提高,而它們的獲取與提高,離不開思維的訓練。
事實是,由于“應試教育”颶風的吹襲,也由于不少師生對實驗活動里思維訓練的忽視,國內(nèi)不少中學的化學實驗教學出現(xiàn)許多大家司空見慣卻又不能容忍的現(xiàn)象:有的教師指導學生觀察或動手實驗,只求機械記憶儀器名稱、實驗步驟、現(xiàn)象要點之1、2、3、4……,把生動活潑的實驗活動,變成僵死呆板的條條,而忽略了誘導學生把在實驗觀察時激發(fā)起來的興奮中心,及時轉(zhuǎn)移到透過現(xiàn)象認識變化的原理和實質(zhì)上來;有的學生對于課堂曾觀察過乃至自己動手做過的化學實驗,在腦海里留下的僅是一片空白,毫無印象;有的學生靠死記硬背對付實驗問題,往往“張冠李戴”;有的學生做實驗時求應付,走過場,未曾動手,就已經(jīng)按課本所述,先填好實驗報告的“正確結(jié)論”。凡此種種,不正說明了實驗教學欠缺思維訓練的嚴重性么!
應當怎樣克服上述不良現(xiàn)象,切實加強實驗教學的思維訓練呢?這先得全面了解一下化學實驗思維訓練的基本內(nèi)容。筆者認為,重點是:
圍繞實驗的“三大原理”引導學生展開思維活動
化學實驗理論的主體內(nèi)容,可概括為⑴實驗原理;⑵裝置原理;⑶操作原理。教師應當在具體的化學實驗教學過程中,引導學生圍繞對上述“三大原理”的探索、理解和辨析,自始至終滲透著思維訓練活動。
首先,是實驗原理的思維訓練。
“實驗原理”即反應原理,指的是每個具體的化學實驗,反映了或說明了或推斷了什么樣的物質(zhì)發(fā)生何種變化的理論�？梢試@如下的角度引發(fā)學生思考:
1.變化實質(zhì)──什么化學物質(zhì)(有時還應進一步分析為什么要選用這些物質(zhì))?
發(fā)生什么特征、屬何類型的變化?得到什么結(jié)果?為何會得到此結(jié)果?
2.定量關(guān)系──反應物之間采用怎樣的物質(zhì)的量(或質(zhì)量、或體積、或微粒數(shù)目)的關(guān)系?為什么要采取此種定量或過量關(guān)系?
3.反應條件──實驗時應選擇怎樣的物質(zhì)狀態(tài)、變化溫度、壓強或催化劑條件?
為何要選擇這樣的條件?
其次,是裝置原理的思維訓練。
“裝置原理”指的是為了達到某個具體實驗的目的,應當選用何種儀器、設備,采用何種組合、聯(lián)接方式的道理�？梢試@如下角度引發(fā)學生思考:
1.儀器選用──根據(jù)實驗原理,對特定的反應物或生成物,應選用哪種量取、混合、反應、加熱、除雜、干燥、檢驗、收集、吸收、分離、緩沖(安全)的儀器?為何選用這些儀器更適宜?
2.配套組合──根據(jù)實驗需要,選用的儀器之間,大小、規(guī)格應怎樣協(xié)調(diào)、搭配?如若不這樣組合會出現(xiàn)什么弊端?能否作某種調(diào)換或代用?
3.連接順序──為達到良好效果,選用的儀器應采取怎樣連接的位置順序和安裝與拆除的先后順序?為什么要安排這種順序?不遵循此順序會帶來什么不良后果?
再次,是操作原理的思維訓練。
“操作原理”指的是根據(jù)具體的實驗目的和儀器,進行實驗操作活動的理由�？梢試@如下角度引發(fā)學生思考:
1.操作步驟──為達某一實驗目的,應當經(jīng)過哪些操作步驟?這些步驟先后順序如何確定?為什么要經(jīng)過這些步驟?為什么要安排這種順序?省略或調(diào)動某些步驟會有什么影響?
2.注意事項──實施某個實驗步驟時應注意做什么或不能做什么?原因何在?
3.安全措施──實驗過程可能會出現(xiàn)什么不安全的事故?如何防范?萬一出現(xiàn)事故應如何處置?依據(jù)何在?
應當說明的是:上列種種圍繞“三大原理”引發(fā)學生展開思維活動的角度,是從化學實驗教學的整體來闡述的,實際上,對于某一具體的化學實驗活動,既沒有必要也不可能面面俱到,而只需從教學內(nèi)容和學生水準的實際出發(fā),抓住某些側(cè)重點展開思維訓練,引導學生從某些典型的實驗探索入手,上升到一般性、規(guī)律性的認識,逐步提高學生思維品質(zhì)的層次。
那么,怎樣圍繞上述“三大原理”的教與學,來強化學生的思維品質(zhì)呢?筆者提出如下思維訓練引導過程:
值得注意的問題
其一,挖掘啟發(fā)思維的因素。
現(xiàn)行化學教材對每個具體的化學實驗,一般都是采用操作步驟介紹性的敘述,缺乏對學生思考的激發(fā)和引導。
因此,教師備課時要善于透過課本里敘述性的文字,將隱含在其中的“三大原理”的因素挖掘出來,設計層層激發(fā)學生思考的問題,誘導他們研討探究。例如,即使象初中化學“用簡易裝置制氫氣”這樣的簡單實驗,也可以設計出系列啟發(fā)學生分析原理的思考題,請看下表:
其二,養(yǎng)成細心觀察的習慣。
一般說來,學生對化學實驗都頗有興趣,但往往只是好奇心驅(qū)使所致,由于觀察實驗時目的性不明確,不善于集中注意力于那些關(guān)鍵設備的主要現(xiàn)象,加之演示實驗時儀器小而教室范圍寬、學生多,所以他們觀察實驗并不準確。為此,在可能條件下,教師宜改演示實驗成并進實驗,或借助CAI軟件或VCD光盤、錄相帶等播放實驗錄像,盡可能結(jié)合并進實驗或錄像播放,穿插圍繞“三大原理”的系列思考題,引導學生有針對性地思考,展開思維訓練活動。
其三,堅持實事求是的態(tài)度。
教師在組織學生進行化學實驗活動中,為了避免學生先入為主,想當然,走過場,要提倡學生養(yǎng)成據(jù)實完成實驗報告的良好習慣,即使實驗失敗或出現(xiàn)異常,也要按的觀察的實情填報實驗現(xiàn)象和結(jié)果,然后及時分析失敗或異常的原因,從分析原因的過程中鍛煉思維。例如,學生做“乙醛滴進新制氫氧化銅懸濁液加熱”的實驗,按理應當出現(xiàn)美麗的桔黃色最后呈磚紅色沉淀,但有的學生卻得到深棕色乃至黑色的沉淀。在這種情況下,教師應強調(diào)學生據(jù)實填答沉淀顏色,并通過討論分析原因:有的是滴加乙醛用量不足,有的是加乙醛沒有搖勻,加熱過猛造成乙醛揮發(fā),結(jié)果氫氧化銅過量,稍高溫度時便分解成黑色氧化銅,混雜在其中,掩蓋了氧化亞銅的磚紅色。于是學生從分析原因中得到了思維訓練,也提高了對反應物適當用量和控制條件對實驗成敗影響的認識。
其四,運用典型實驗導思。
為了提高化學實驗教學中思維訓練的效能,教師應當借助典型的化學實驗來誘導、激發(fā)學生的思維活動,這主要從三個方面著手:一是教師宏觀地把握大綱、教材的整體,作出不同年級將通過哪些典型實驗對學生進行哪些方面思維訓練的規(guī)劃,分階段、分層次實施;二是激發(fā)學習者的主觀能動作用,將教材規(guī)定的某些演示實驗或?qū)W生實驗,改為實驗設計或?qū)嶒灹曨},讓學生根據(jù)實驗要求自己提出實施方案,以提高其創(chuàng)造性思維的能力;三是選用一些“高考”或“中考”試卷的典型綜合實驗題,指導學生解題,乃至跟動手實驗結(jié)合起來訓練,中學教材和歷屆高、中考試題,不乏優(yōu)秀的典型化學實驗題型,如氫氣、氯氣、硫化氫、二氧化硫、氨氣、乙烯等的制取與系列性質(zhì)實驗,對于培養(yǎng)學生的思維能力頗有作用。就以1997年全國高考化學試卷里制取二溴乙烷的28題來說,其實驗、裝置、操作原理,早在高二《化學(必修本)》第四章“乙烯”一節(jié)中就應當?shù)玫匠浞值膶W習和訓練,通過制取乙烯及其性質(zhì)檢驗,教師可引導學生思考討論如下問題:
⑴實驗室制乙烯用什么試劑?通過什么類型的反應制得乙烯?
⑵實驗室用制氯氣的裝置改為制乙烯氣,有什么變動?為什么制乙烯氣不需用分液漏斗而改用溫度計?為什么反應器內(nèi)要放一些碎瓷片或玻片?
⑶為什么反應要迅速升至170℃左右?加熱一定時間后,反應液為何會變黑?
⑷將產(chǎn)生的氣體經(jīng)過裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶洗滌,除去什么雜質(zhì)氣?這些雜質(zhì)氣是如何產(chǎn)生的?
⑸將乙烯分別通過高錳酸鉀溶液和溴水都會褪色,兩者原理有何不同?
⑹如果原料氣產(chǎn)生乙烯通入溴水是為了制得二溴乙烷,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所消耗原料試劑的用量大大超過所得產(chǎn)物,可能是哪些原因造成的?
⑺空氣里點燃產(chǎn)生的乙烯氣體與點燃甲烷氣體,它們火焰的現(xiàn)象不同,原因何在?
如果上述問題早在進行乙烯的實驗教學過程中就已通過思維訓練逐步解決,那么,解答1997年高考化學試卷28題,應當是水到渠成的事情。
其五,聯(lián)系社會生活的實際。
中學生學習各門學科的根本目的,是提高素質(zhì)、改造自然、服務社會,作為化學學科的基礎和重要組成部分的實驗活動也不例外。因此,除了課堂實驗教學要重視學生的思維訓練,以提高實驗教學質(zhì)量外,還要倡導學生配合課內(nèi)學習,在課外日常生活中,開展力所能及的化學小實驗和解釋社會生產(chǎn)、生活中的某些化學現(xiàn)象,例如對土壤成分的檢測,對大氣、水質(zhì)成分的分析及污染、防治的調(diào)查,對鋼鐵銹蝕及保護的認識;對建筑、合成材料的性能和應用的了解。通過這些實驗和調(diào)查活動,運用化學原理積極展開思維,逐步提高分析問題和解決問題的能力。
綜上所述,結(jié)論十分明顯:化學實驗教學中的思維訓練不容忽視,化學實驗活動中的思維訓練前景廣闊,大有可為。
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