化学省级获奖论文:苏教版化学必修教材演示实验优化策略



苏教版化学必修教材演示实验优化策略 苏教版化学必修教材演示实验优化策略 化学必修教材演示实验优化
摘要: 摘要:演示实验的教学目标是培养学生的知识与技能、过程和方法、情感态度价值观。这种养育主要通过环 保策略、探究策略、主动交流策略和生活化策略来实现。本文在对新教材实验进行分析的同时提出了对部分 实验进行优化的新方案,分析了演示实验的优化策略。 关键词:演示实验 优化 设计 关键词 演示实验是化学教学中广泛应用,最生动、最有效的直观教学 。苏教版必修教材将实验相关活动设置 成“活动与探究”“观察与思考”两个栏目。这种实验呈现方式虽未规定哪些是学生实验,哪些是演示实验。 、 教师在教学中也应尽量开设学生实验和边讲边实验课,以提高学生动手率。然而,多数实验最终仍会以演示 实验的形式呈现。充分优化演示实验方案,提高演示实验教学效率仍是新课程标准的重要课题。 一、演示实验的设计思路 演示实验设计的目标与化学课程目标同步,即培养学生的知识与技能、过程和方法、情感态度价值观 。 传统演示实验设计重点在于知识层面和操作技能层面。新课程标准引导下的演示实验更多从学习者的角度进 行考虑,在实验设计中融合对学生情感、态度、价值观的养育。其设计的核心策略是挖掘实验的多重价值。 教学目标 目的 知识层面 装置 结论 过程 结果 演示实验设计要求 演示实验设计要求 明确目的,要求具体 注意直观,装置简单 配合讲解,引导思维 注意示范,掌握时间 确保安全,确保成功 环保、探究、交流意识 打破书本框架,重新设计实验 实验优化思路
[2] [1]
操作技能层面
提高实验可观察性 通过环保策略、探究策略、主 动交流策略和生活化策略来实现
情感、态度、价值观 二、演示实验的优化设计

  1、知识层面??打破书本框架,重新设计实验 知识层面??打破书本框架, ??打破书本框架 (
  1)新教材重新设计实验,更适合传承知识 新教材重新设计实验, 演示实验的双基教学不能以本为本,用金科玉律般的操作去限制学生;而是要让学生弄清设计的原理, 操作的道理,然后用新的仪器,新的设计装置去优化原有方案。 教材出处 1 化学
  1○: P39 实验内容 电解食盐 水 旧教材方案 初中使用霍夫曼电 解器电解水 新教材方案 用 U 形管作电解槽电 解饱和食盐水 新教材方案的优点 相对单一文字叙述更直观、明了

  2)对新教材实验方案的再优化 1 ○ 化学
  1:化学 1 (必修),江苏教育出版社,2006 年 6 月第 3 版. 演示实验的设计思路不同,但原理必然相通。让学生明白新设计原理,同样可以达到教学目标。例如 石油分馏实验可作如下优化: 教材出处 实验内容 教材方案 改进方案 优化方案的优点 优化方案的优点
1
2 ○ 化学 2 :P57
石油分馏
沿用人教版实验装置
省略冷凝器,冰水直接降温
实验简洁,快速

  2、技能层面——提高实验可观察性 技能层面——提高实验可观察性 —— (
  1)新教材实验方案设计更符合可观察性理念 教师在实验演示过程中不光要向学生展示基本操作技能、仪器和药品的选择技能和综合运用技能,还需 使实验直观、形象,便于观察。 教材出处 化学
  1:P12 化学
  2:P65 实验内容 丁达尔现象 乙醇催化氧 化 旧教材方案 手电筒作光源 无演示实验要求。 一般是用红 热的铜丝反复浸入乙醇, 观察 铜丝颜色变化, 闻产生的气味 新教材方案 教材方案 激光笔作光源 用螺旋的铜丝 浸入乙醇中。 铜 丝外套玻璃管 优 点 光线更集中,现象更明显 产生的乙醛更多,更集中。 可观察的铜丝表面积更大, 现象更明显

  2)还能进一步优化的实验方案 教材出处 化学
  2:P40 化学
  2:P67 实验内容 自制氢氧燃料 电池 制备乙酸乙酯 教材方案 电解硫酸钠。用电解产生的氢 气和氧气点燃发光二极管 沿用人教版实验装置 改进方案 在发光二极管两 边并连音乐贺卡 用亚甲基兰染色 优 点
不仅有光,还有声音 水层蓝色,酯层红色, 更易区分水层和酯层

  3、情感、态度、价值观层面 情感、态度、 实验情感是指学生在化学实验教学中所形成的一种对实验活动的感情指向或情绪体验 。情感、态度、 价值观层面的教学目标可通过“绿色化学策略” “探究式教学策略” “主动交流策略”和“生活化策略”来实 现。 (
  1)绿色化学策略 绿色化学策略就是不使用有毒,有害物质,不产生废弃物,最终实现污染物的零排放。通过演示绿色化 的实验向学习者传递热爱自然,珍惜环境的思想。 a.新教材更重视绿色实验 教材出处 化学
  1:P48 化学
  1:P99 化学
  2:P33 实验内容 钠在氯气 中燃烧 氨气遇氯 化氢生烟 化学反应 的热效应 旧教材方案 钠放在燃烧匙内,点燃, 伸入装有氯气的集气瓶 玻璃棒分别蘸浓盐酸和 浓氨水。相互靠近,观察 白烟 氯化铵与氢氧化钡反应 新教材方案 教材方案 在玻璃棉上放钠,通 氯气 蘸有浓盐酸、浓氨水 的棉花放在烧杯中, 用培养皿盖住烧杯口 碳酸氢铵与氢氧化钙 反应 优 点
[3]
操作简便,减少氯气泄漏 避免有毒气体扩散入大气; 产物集中在烧杯中,烟更浓, 现象更明显 避免了使用有毒的钡离子
b.从绿色化学的视角对新教材实验再优化 绿色化学的优化策略是通过对传统实验的再设计,向学生传递影响化学反应的每一个因素(起始物、反 2 ○ 化学2:化学2 (必修),江苏教育出版社,2006 年 6 月第 3 版. [4] 应试剂、溶剂、反应条件、产物、副产品)都可以被更绿色方案替代的信息 。 教材出处 化学
  1:P48 实验内容 钠在氯气 教材方案 在玻璃棉上 改进方案 在玻璃棉上放钠, 在集 优 点 省略氯气发生装置,避免氯气扩散,污
2
中燃烧 化学
  1: P101 铜与浓、稀 硝酸反应
放钠,通氯气 在试管内反 应
气瓶内放汽水盖, 盖内 放氯酸钾, 滴加浓盐酸 使用针筒实验
染大气 在密封容器中进行, 避免氮氧化物污染 大气

  2)探究式教学策略 探究教学是学生在教师的引导下,将科学领域的探究引入课堂,让学生经历与科学工作者相似的过程, 得到科学和技能,体验探索的乐趣,领悟科学思想及精神的特殊教学方法 。 a、新教材设置了更多的探究实验 教材出处 化学
  1: P19 化学
  1: P66 化学
  2: P28 实验内容 层析 铝性质实验 过氧化氢分 解 旧教材方案 没有 没有 比较加入二氧化锰 前后的反应速率 优 点 提供层析的直观 纸层析法分离墨水中的染料 印象 比较铝在浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、 将 铝 与 酸 碱 盐 反 硫酸铜、氢氧化钠中的实验现象 应的性质归类 比较不同温度、 浓度的过氧化氢分解 对 影 响 反 应 速 率 速度及加入催化剂前后的反应速率 的因素进行探究 新教材方案
[5]
b、新教材中还能深入设置的探究方案 课程标准要求的教学深度固然有限,但对于部分对化学感兴趣、学有余力的学生,教师还应在演示实验 中继续挖掘内涵,引导他们进行深入探究。 教材出处 化学
  1: P12 化学
  1: P17 化学
  1: P73 实验内容 丁达尔现象 过滤 Fe 和 SCN 反 应

  3+ --
教材方案 用激光笔作光源照 射 与原教材相同 在 Fe 和 SCN , 的 混合液中分别加氯 化铁和硫氰化钾

  3+ --
改进方案 用不同颜色的激光 笔照射 使用微型抽滤瓶, 用 洗耳球抽滤
  3+ 将不同浓度的 Fe ? 和 SCN 混合,配成 色阶
优 点 不同颜色的光线在胶体中的 穿透力不同,路径长度也不同 启迪学生对过滤有更深入的 理解。 用比色法展示了反应物浓度 对平衡的影响

  3)主动交流策略 主动交流策略的知识目标是让学生在讨论中获取知识。情感目标是让优秀的学生获得成功的体验,从而 产生进一步认知的需要;给 “学习困难”的学生一种集体的“归属感” 让他们得到老师和同学的关注, , 得到平等参与的权利 。 教材出处 化学
  1:P65 实验内容 去除铝表面的 氧化膜 旧教材方案 没有 新教材方案 将铝片浸入 4mol/L NaOH 溶 液中,观察颜色变化。 优 点 探究生活中铝不易被腐 蚀的原因
[6]

  4)联系生活策略 化学教学源于生活实践,也要重新回归生活实践。实验设计紧密联系生活能够激发学生调用生活中已经 形成的图式,实现知识的正迁移。 a、新教材设置了大量生活化实验 教材出处 化学
  1:P50 实验内容 碳酸钠洗铜片 旧教材方案 没有 新改进方案 沾满油渍的铜片放入碳 优 点 联系生活中用碱性洗涤剂
3
化学
  2:P39 化学
  2:P69
上的油渍 用生活用品制 化学电池 油脂水解
没有 水解乙酸乙酯
酸钠溶液中加热,洗涤 用白醋,柑桔,橙子制 简易电池 水解油脂
除油污 适合学生课外探究 直接用生活中常见的油脂, 操作更简单,更易理解
b、新教材部分实验仍可进一步生活化 教材出处 化学
  1:P19 化学
  2:P64 实验内容 层析 石油裂解 教材方案 用纸层析法分离墨水中 的染料 裂解石蜡油 改进方案 用滤纸分离菠菜叶 各组分 裂解泡沫塑料颗粒 优 更贴近生活 材料易得,现象明显。 点
三、例析演示实验的优化策略 演示实验的优化策略主要有简化策略,组合策略,改良策略和微型化策略。
  1、简化策略 简化策略就是简化实验装备,达到直观、明显、省时、安全的目的。如设置氯气性质实验可在玻璃片中 央放置氯酸钾晶体,四周放置各种反应物。在氯酸钾晶体上滴加几滴浓盐酸,立即盖上表面皿,构成气室, 观察现象(图
  1) 。实验完毕,向气室内放入一团浸润氢氧化钠的棉花,吸收多余氯气。该实验甚至可用旧 CD 盒代替表面皿作气室,效果也很好(图
  2) 。

  2、组合策略
图1
图2
组合策略就是把多步实验合在一起同时进行,或在实验设计中将若 干个小实验合在同一实验中完成。这样不仅可以节约操作时间,还能减 少实验污染。图 3 是氯气制备和性质检验的另一装置。
  3、改良策略 图3 改良策略是在原有实验基础上进行改进。人教版新教材对水蒸气的发生装置做了简化(图
  4) 。长河高中 包群刚等老师将氢氧化镁和铁粉按一定量混合均匀放于硬质玻璃管内,用酒精灯加热玻璃管使氢氧化镁分解 产生水蒸汽,与铁粉反应获取氢气,取得很好的实验效果。
4
图4
  4、微型化策略 传统实验为了让全体学生能看见实验操作,往往需要动用较大型的仪器,使用大量药品。但演示实验在 教室中进行,排污设备差,可能受污染侵害的学生人数多,对实验提出了较高的环保要求。这与运用大量药 品提高实验可观测性产生了矛盾。现在应用多媒体投影设备能将很小的实验装置放大到足以让全体学生看 见。因此,微型实验代替传统大型实验已成为趋势。 例如用氯酸钾和二氧化锰制氧气时,可以用图 5 装置,先加热氯酸钾,用带 火星的木条检验是否有氧气。再加热二氧化锰,仍用带火星的木条检验。最后将 二氧化锰倒入氯酸钾中,用带火星的木条检验是否有氧气生成。 四、后记 图5 [7] 戴安邦教授指出:“化学实验是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式 。 ”化学新课程将情感、态 度、价值观等体验性目标列入教学目标。在演示实验设计过程中,将实验与生产、生活实际相结合。在操作 过程中,加强安全防护,运用无毒害的药品代替有毒药品,对实验产物进行无害化处理,或循环利用,实现 绿色化学理念。在评价过程中,按照知识、能力相结合的要求激发探究意识,开拓创新思维。使演示实验成 为运用化学原理,汲取科学知识,领悟科学方法,提升思维水平,养育化学素养的重要载体。演示实验的改 良和创新过程也本身也是学生获得情感、态度、价值观的一部分。我们改进演示实验的目标就是让学生能更 好的感知实验,实现自我体会、自我感悟,获得启迪。
5  

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