摘要:趣味實驗通常具有“趣、簡、省、巧、新”的特點,能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合實例指出趣味實驗的設(shè)計要有目的性和針對性,它是教學(xué)智慧的結(jié)晶,有助于創(chuàng)設(shè)生動活潑的教學(xué)情景。趣味實驗還可以延伸到課外,成為學(xué)生的自主實驗活動,對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力都是非常有益的。
關(guān)鍵詞:趣味實驗;實驗設(shè)計;化學(xué)實驗教學(xué)
文章編號:1005–6629(2015)6–0056–05 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
趣味化實驗設(shè)計表現(xiàn)形式新穎,突出以聲、色、光等形式表現(xiàn)出其中的化學(xué)原理,但并不是把實驗變成“魔術(shù)表演”,它仍然遵循實驗演示的一般規(guī)則:目的性、科學(xué)性、生活性、可行性、趣味性、安全性[1]。與常規(guī)實驗相比,具有“趣、簡、省、巧、新”的特點,對初中生而言,這類實驗?zāi)軌蚱鸬轿龑W(xué)生注意力、激發(fā)興趣、調(diào)動學(xué)習(xí)積極性的作用。它不僅適合在緒言課或課堂引入時使用,而且可以貫穿在整個初三化學(xué)教學(xué)中使用。
怎樣在教學(xué)中靈活運用呢?筆者認(rèn)為,首先是教師要有大量的趣味化實驗設(shè)計案例!當(dāng)積累了一定量優(yōu)秀的趣味化實驗設(shè)計案例,教學(xué)時就能信手拈來,為我所用。其次,在教學(xué)中應(yīng)用這些趣味化設(shè)計時把握好以下幾個鮮明的應(yīng)用特點,定能為課堂添彩。
1 趣味實驗的設(shè)計要有明確的目的性和針對性
趣味實驗必須服務(wù)于教學(xué)目的并具有針對性,有利于突出重點,突破難點。設(shè)計要點是通過實驗的重新設(shè)計或組合來揭示概念、原理、規(guī)律,使重點、難點知識形象化,便于觀察,使學(xué)生容易記憶和理解。
例1 在“二氧化碳制取的研究”中,在實驗室制CO2的藥品探究時要明確幾個知識點:使用稀鹽酸而不能用濃鹽酸或稀硫酸;使用石灰石顆粒而不能用碳酸鈣或碳酸鈉粉末;而在泡沫滅火器中卻是使用碳酸鈉而不是石灰石等。為此,筆者通過設(shè)計命名為“冒泡大比武”的五個趣味小實驗(如圖1)來達(dá)成目的。就實驗本身而言,幾乎沒有趣味化設(shè)計的空間,但僅僅是名稱改一改,卻為實驗增添一份樂趣,讓學(xué)生樂于通過觀察、比較不同的實驗現(xiàn)象得出如下結(jié)論:
(1)通過對比A和B、A和C的冒泡劇烈情況,得知顆粒大小不同造成現(xiàn)象有差別,而A中的反應(yīng)速率適中,所以用石灰石而不用碳酸鈣或碳酸鈉粉末,而在滅火器中卻是越快產(chǎn)生大量氣泡越好,當(dāng)然是選用碳酸鈉比較好;(2)通過對比A和D的冒泡情況,D開始時石灰石表面迅速冒出氣泡,漸漸會停止產(chǎn)生氣泡,而A中石灰石冒氣泡是持續(xù)不斷的,所以,不用稀硫酸而應(yīng)該用稀鹽酸;(3)E展示濃鹽酸樣品,當(dāng)看到大量白霧產(chǎn)生時,學(xué)生馬上能明白這樣會造成制得的CO2不純了,所以不能用濃鹽酸。
化學(xué)中有些純理論的知識,若由教師直接灌輸給學(xué)生,則十分不利于知識的掌握。如果明確了實驗?zāi)康暮螅嗅槍π缘匕阎R點融入在趣味實驗設(shè)計中,將會起到事半功倍的效果。
2 實驗趣味化設(shè)計要突出趣味性
實驗趣味化往往能以其趣味、生動、鮮明、新奇的實驗現(xiàn)象來引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,豐富化學(xué)教學(xué)內(nèi)容,活躍課堂教學(xué)氛圍,勢必能提高課堂教學(xué)效果。
例2 如圖2,沒有氧氣制備裝置如何使水中的白磷燃燒?急中生智,可以把通入氧氣改成向熱水中吹氣[2]也是能成功的(只需向?qū)W生借一根盒裝牛奶上的吸管就能完成該實驗,趣味性油然而生!)。
例3 人教版上冊教材第6頁實驗1-1(1)水的沸騰是一個非常簡單的演示實驗(如圖3),但其具有較高的教學(xué)價值。調(diào)查表明,很少有教師演示該實驗,取而代之的是進(jìn)行簡單的語言解析[3]。筆者認(rèn)為較多教師這樣處理的原因之一是演示效果不理想,學(xué)生難以觀察到該實驗現(xiàn)象:水沸騰,產(chǎn)生白霧,遇到冷的玻璃片凝結(jié)成水珠。
其實,教師只需要稍稍改變一下演示的方式,改用試管夾夾持裝有水的試管進(jìn)行加熱,便趣味立顯。演示時,一手拿試管夾,并且把試管口緊對著黑板,另一手持酒精燈進(jìn)行加熱,相當(dāng)于把整套裝置移至黑板前進(jìn)行操作(如圖4)。當(dāng)水沸騰時,產(chǎn)生的白霧在黑板的襯托下非常明顯,而且黑板上馬上出現(xiàn)大片的水漬,凝結(jié)成的水珠在黑板上流下來。坐在后排的學(xué)生也立馬感受到該小實驗的震撼效果。
例4 點燃蠟燭剛熄滅時的白煙,在操作時很難把握成功!有一次,筆者突然想到了《化學(xué)教學(xué)》介紹的一個改進(jìn)方案[4](如圖5-A),于是“假裝”隨便地把一根長約6cm玻璃管的一端直插進(jìn)蠟燭火焰的內(nèi)焰部位,可以觀察到有白煙(石蠟蒸氣)徐徐在管內(nèi)向上升騰,并很快從管的上口逸出,這時把白煙點燃,可以順利觀察石蠟蒸氣的燃燒。當(dāng)學(xué)生看到這個明顯的現(xiàn)象時,禁不住鼓起掌來!后來,筆者又看到一個方案改進(jìn)[5](如圖5-B),每次只需帶一個螺旋銅絲圈進(jìn)教室,當(dāng)蠟燭熄滅后,馬上在其上方罩上這個螺旋銅絲圈,白煙順著該圈上升,這時在圈的上方點燃白煙,現(xiàn)象明顯,說服力很強(qiáng)。學(xué)生充分享受到化學(xué)實驗的魅力和樂趣,課堂教學(xué)效果十分理想。
3 趣味實驗設(shè)計應(yīng)有助于激發(fā)學(xué)生的探究興趣和培養(yǎng)學(xué)生的探究能力
在化學(xué)實驗的應(yīng)用中,有些教師比較注意在感知和操作兩個水平層次上的興趣,而忽略了如何實驗研究
激發(fā)學(xué)生的探究興趣。筆者認(rèn)為,教師在探究如何改進(jìn)實驗的過程中體現(xiàn)的創(chuàng)新精神能夠潛移默化地影響著自己的學(xué)生,對學(xué)生的成長大有益處。如果能把實驗改進(jìn)和創(chuàng)新變成了學(xué)生的事,那么培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維已經(jīng)邁出了成功的一步。
例5 人教版上冊教材第107頁實驗6-1:木炭的吸附性實驗的改進(jìn)。
(1)實驗背景。按該方案來實驗,所需時間長,現(xiàn)象不明顯,效果不佳。若投入木炭塊狀過大,脫色不明顯;若木炭過碎,脫色顯著,但造成溶液呈現(xiàn)黑色渾濁,不便于觀察。因此,在課堂演示后,筆者啟發(fā)學(xué)生,如何改進(jìn)這個實驗?
(2)實驗改進(jìn)方案設(shè)計的過程。
方案1:有同學(xué)馬上提出來,過濾!實際操作后,雖有些效果但耗時過長;另一同學(xué)馬上聯(lián)想到簡易凈水器的原理,筆者肯定了他的想法,鼓勵其去查找資料[6]并進(jìn)一步改進(jìn)(如圖6):將礦泉水瓶一分為二,向裝置中傾倒稀的紅墨水,即看到瓶口滴下無色透明的水。
方案2:受方案1的啟發(fā),又有同學(xué)提出該實驗改進(jìn)中必須要通過對比實驗排除棉花和濾紙的干擾才有意義,該實驗的成功關(guān)鍵是不讓木炭浮起來并且需要過濾。于是想到了要做A、B、C三組對比實驗(如圖7):將紅墨水分別等量注入到3支試管中,試管A中無明顯現(xiàn)象(即脫脂棉無吸附效果);在試管B中加入1藥匙碳粉,可見試管B內(nèi)液體呈黑色渾濁;此時,塞入一團(tuán)棉花,用玻璃棒壓至試管底部(即試管C的效果),則上層立刻顯示無色,棉花部分是紅色的,棉花層以下依然是黑色的,對比效果快速鮮明,學(xué)生驚呼神奇。
方案3:筆者在學(xué)生提出了方案2后,由此想到了U型管!于是提出問題“同學(xué)們,能不能使用一個有雙管的儀器來完成呢?”在筆者展示了U型管這種儀器時,學(xué)生禁不住拍手稱妙(如圖8)!在U型管中加入木炭粉,兩端都加入脫脂棉花壓緊,從A管口加入稀紅墨水,經(jīng)木炭層后從B管口出來的是清水!操作簡單,現(xiàn)象明顯,趣味性強(qiáng),效果好。
目前,方案2和3的實驗改進(jìn)已作為本校常用演示裝置供教師使用了。
(3)教學(xué)效果思考。在這個案例中,通過啟發(fā)學(xué)生對課本實驗的演示效果進(jìn)行質(zhì)疑,進(jìn)而鼓勵其提出方案,運用組合的方法創(chuàng)新該實驗,一步步的改進(jìn)而達(dá)到最佳效果。通過不斷的探索性的試驗和分析,使學(xué)生體會到運用突破常規(guī)的思考方式進(jìn)行創(chuàng)造性思考的樂趣,從而激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的自覺性,明白了對比實驗的重要性。學(xué)生從中獲得的認(rèn)識比教師直接演示實驗要深刻,能達(dá)到“1+1>2”的教學(xué)效果。
4 趣味實驗的設(shè)計有助于創(chuàng)設(shè)生動活潑的良好教學(xué)情景
化學(xué)實驗是創(chuàng)設(shè)情景最基本的形式。精心安排實驗內(nèi)容,巧妙布置實驗形式,具有高度的藝術(shù)性,它決定了一節(jié)課的優(yōu)劣成敗。為此,教師確實需要事先動一番腦筋。趣味化實驗設(shè)計在此有得天獨厚的優(yōu)勢。
例6 在燃燒條件的探究中,筆者補(bǔ)充了一個非常簡單而有趣的實驗——“燒不毀的鈔票”[7],類似“燒不壞的手帕”。顯然,相對于“手帕”或“棉布”,“鈔票”更能引起學(xué)生的興趣。實驗時(如圖9),先把鈔票浸沒在燒杯A中的水打濕(如果能晾至不滴水效果最好),然后在燒杯B中浸泡約3秒,用鑷子夾持在酒精燈上引燃(注意:燃燒3~5秒后要甩滅火焰,否則鈔票邊緣會燒焦)。燒杯B中加入NaCl固體是為了使演示時火焰的顏色呈現(xiàn)橙黃色,產(chǎn)生熊熊烈火的效果,引人注目,刺激學(xué)生的視覺。在教學(xué)過程中,教師事先自備鈔票或示范時向?qū)W生借用,增加師生間的互動,把課堂氣氛推向高潮。當(dāng)然,該實驗涉及到對人民幣的嚴(yán)肅性問題,演示前要與學(xué)生溝通好,可以考慮用玩具幣、樣品幣、冥鈔等代替。
事實證明,鮮明有趣、令人叫絕的實驗現(xiàn)象可以創(chuàng)設(shè)一些生動活潑的教學(xué)情景,大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
5 趣味實驗的設(shè)計可以延伸到課外,成為學(xué)生的自主實驗活動
在初中化學(xué)教材中安排了大量的活動與探究、家庭小實驗、調(diào)查與研究、開放題、實踐活動等,體現(xiàn)了貼近生活、貼近社會、注重科學(xué)探究、注重學(xué)生動手能力等特點,這都為課外開展趣味化實驗設(shè)計提供了豐富的材料和廣泛的途徑。教師可以以點帶面,為學(xué)生提供一個展示的平臺,將對學(xué)生的學(xué)習(xí)有良好的促進(jìn)作用。如以寒假作業(yè)的形式布置學(xué)生完成就是一種良好的形式。筆者堅持開展了8年的“制取大晶體實驗活動”[8]作為學(xué)生的寒假作業(yè)——以制取藍(lán)礬大晶體為切入點的趣味實驗活動。從2012年起該實驗活動已推廣成為廣州市的一項學(xué)生實驗技能競賽活動,為課堂教學(xué)增添了有用、有趣的一筆。
部分的趣味化實驗活動的操作技術(shù)要求較高、耗時較長的,建議改為課外興趣小組活動,或家庭小實驗。筆者近幾年組織學(xué)生進(jìn)行的小主題探究[9],其中就包括在課外開展趣味實驗活動(如圖10):用家庭物品設(shè)計CO2制備的裝置;制備大晶體;制作葉脈書簽、簡易凈水器、指示劑;用雞蛋殼作畫等。從學(xué)生琳瑯滿目的作品中,能感受到學(xué)生對化學(xué)實驗的熱情和創(chuàng)新,能體會到他們的成功和收獲!經(jīng)過8年的實踐表明,這一系列的趣味實驗活動突出了化學(xué)知識在日常生活中的應(yīng)用,充分彰顯了化學(xué)實驗的魅力,學(xué)生非常喜愛,進(jìn)而更愛學(xué)化學(xué)。
綜上所述,趣味化實驗設(shè)計使化學(xué)實驗教學(xué)資源已經(jīng)超出了“教材+實驗室”的傳統(tǒng)模式,它拓展了教材上的教學(xué)資源,利用生活中的化學(xué)教學(xué)資源,充分發(fā)揮化學(xué)實驗的教學(xué)功能[10]。如果所有化學(xué)教師都主動開發(fā)、積累、運用趣味化實驗設(shè)計案例,那趣味化實驗設(shè)計也勢必成為化學(xué)教學(xué)改革的陣地之一,促使學(xué)生更加愛化學(xué),喜歡學(xué)化學(xué)。
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