化学是一门以实验为基础的自然科学, 化学实验始终是化学学习的主要环节。化学实验不但能培养学生的观察能力、动手能力、思维能力和创新能力, 而且能培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和研究方法。化学实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实, 它具有目的性、探索性、现实性和易感知性。因此, 化学实验是化学教育的一种最有效的教学形式, 它可以帮助学生获取化学知识, 培养科学素质。
但在化学实验教学的实际操作中, 还存在着一些不尽人意的地方。
(1) 化学实验教学中演示实验安排得过多。演示实验安排得过多, 学生只看不做, 对学生的动手能力、实验技能、科学态度、科学方法训练和培养就无从谈起。
(2) 教材中有许多实验都有明确的结论, 这些实验就成了验证性实验, 课本编排出实验条件、步骤和给出相应的药品来验证某物质的性质、某物质的制取方法或某个化学反应原理, 而目学生实验几乎是依样画葫芦照做。教师的演示实验也毫无创意和新意可言。
(3) 化学实验内容较空洞, 缺少说服力, 对于培养学生的创新能力帮助不大, 还有一些实验选择、编排不紧密, 缺乏内在的联系, 实验教学内容脱离实际生活。
教师采用验证性质的教学模式使得学生缺乏对实验的理性思考和创新, 缺乏对学生实验能力、科学态度和科学力法的培养。往往在学生观察或动手实验时, 只机械记忆仪器名称、实验步骤、现象要点……把生动的实验活动, 变成呆板的条条, 不能及时转移到透过现象认识变化的原理和实质上来;学生实验只能在教师指定的时间内进行教材上指定的实验内容, 学生无法进行内容、时间、空间上的选择, 学生不能根据自己的兴趣和爱好自行设计实验, 这样抑制了学生做实验的自主性, 不利于学生科学精神和探索精神的培养。
在学生实验教学中, 不仅要以典型实验为突破口对有关的化学原理、化学概念、物质的性质、物质的制备、物质的净化和检验以及仪器的使用和组装、实验基本操作、实验基本技能、实验手段、实验设计等知识进行系统梳理外, 还应注意鼓励学生按实验目的步骤亲自动手、独立操作, 以培养良好的学习习惯, 做到理论联系实际, 加深对书本知识的理解。在学生具备了一定的化学基础知识、掌握了一定的化学实验操作技能的基础上, 教师应有目的地设计一些实验习题, 要求学生按照实验目的, 根据已学过的实验原理和方法, 设计出实验方案, 同时对学生的实验操作提出具体要求。这是对学生进行科学训练、培养实事求是、独立思考、开拓创新的一种途径。
学生虽然对实验设计很感兴趣, 喜欢在未知的情景中寻求发现新途径, 新关系, 新知识, 但在他们还未掌握完备的科学方法, 还未形成坚韧的科学品质之前, 超越其思维强度的课题只会使他们将实验设计视为畏途, 感到困难。所以, 在进行课题设计时, 可以先选择些低起点, 小而精的小课题, 促使人人都来参与, 都有机会动手, 既能使学习水平较低的学生品尝到成功的喜悦, 也为较高学习水平的学生预留了施展才华的空间。
比如, 学习铁的性质后, 可以做铁钉生锈实验;学生大多数都知道, 水和酸易使铁钉生锈。在学生探索成功的基础上, 此时可强化学生继续探索的意识, 引导学生思考“铁钉在哪些情况下还生锈呢?”布置学生设计实验, 最后学生得出铁钉在酱油、糖、盐水中还可以生锈, 进而概括出钢铁生锈的原因和条件, 为今后金属防腐、防锈的学习奠定了基础。
再如, 氯水的性质是卤素章中的难点, 由于氯水中粒子众多, 学生解决相关问题时难免顾此失彼。由此提出问题:“氯水中到底有什么?请用实验验证”学生设计方案之一如下: (1) 向制取的氯水中加入四氯化碳, 振荡、静置、分层, 观察四氯化碳层颜色; (2) 将上层液体取出, 分成三份。一份测其p H值, 一份滴入硝酸银溶液, 另一份滴入品红溶液, 分别观察现象。通过类似的实验设计习题, 学生带着这些问题, 经过动手、动脑, 不仅提高了学习兴趣, 巩固了所学知识, 更使知识得到升华;同时还使学生掌握了设计实验的要领和规律, 从中培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力和创造性思维能力, 正是“一举多得”。
学生在通过实验获取化学知识的同时, 也在向环境排放着“三废”, 其自身也处在污染之中, 这种污染成分复杂, 累积效应强, 而又容易被人忽视。在具体的实验过程中, 教师可以营造一种让学生探究的氛围。如:在“CO还原Cu O”的实验中, 尾气应如何回收, 可以由学生先设计各种方案, 再与学生一起分析各种方案的优劣, 选最优者用之。这样, 既开启学生心智, 又拓展其知识视野, 并使其领略到设计成功的喜悦, 达到培养学生创新精神的目的。同时, 使学生们养成对有毒气体防污染、防扩散的习惯意识。如对二氧化硫性质实验和制取的尾气的吸收方法。硝酸生产的尾气吸收方法等实验中的污染消除方法等。由于有意识地引导学生注意这一系列的环保问题, 学生在解决这类问题也就有板有眼, 实验操作起来能有较强的环保意识, 实验室里的“三废”也就大为减少了。
因此, 在实验教学过程中教师应尽可能把验证性实验改为具有探索性、研究性、设计性的实验, 以激发学生对化学实验的探究兴趣、通过实验设计, 大大地激发了学生的创造热情, 保持和增加了学生学习的兴趣和信心, 突出了学生对实验过程和实际问题的探究, 有利地培养了学生探究问题和解决问题的能力, 最终实现创新能力的形成。
设计性实验由学生自己设计实验方案, 自己操作实验过程, 在规定的时间内完成实验将面临一定困难, 如何解决这一问题呢?可以通过开放实验室, 轮流实验的方法, 让学生在课余时间完成自己设计的实验以补充时间及设备的不足, 开放实验室要求有专职教师负责, 负责教师要有科学探究精神和一定的科学探究能力, 能指导学生对实验结果进行评论, 指导学生进行实验的改进和创新。在学生多套实验方案设计的基础上, 让学生到化学实验室通过实验验证找出最佳方案, 是既经济又方便的最佳途径。通过开放实验室, 学生不仅知道了实验应该怎样做, 还明白了为什么这样做, 怎样才能做得更好。这对于培养学生参与探究, 养成独立思考、自主学习的习惯, 激发创新意识是十分有益的。
总之, 在化学实验教学中, 以实验为基础开展教学, 尽量给学生动脑、动手的机会, 针对教学内容, 有意识地设问, 让学生带着问题进行分析、探索、比较、综合, 充分发挥化学实验的教育功能, 引导学生积极参与教学活动, 培养学生的良好学习习惯, 以达到全面提高学生的综合素质的目的。
摘要：本文阐述了当前中学化学实验教学现状, 分析传统化学实验教学存在的缺陷。提出教师把验证性实验改为具有探索性、研究性、设计性的实验, 以激发学生对化学实验的兴趣, 由学生利用所学化学知识, 通过实验设计, 激发学生的创造热情, 突出了学生对实验过程和实际问题的探究, 最终实现创新能力的形成。
关键词：化学实验教学,设计性实验