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安全是实施教育的前提,分组实验前,教师和实验管理人员对学生进行实验安全教育和实验室纪律教育是必不可少的。要让学生知道化学实验不单单只有科学性和趣味性,还有危险性。好奇是学生的本能,如果学生对实验规则、仪器的性能、药品的性质及设备的使用须知没有充分的认识,就无组织、无纪律地盲目动手操作,就容易引发实验事故,损坏仪器设备、浪费实验药品,造成不必要的经济损失,甚至造成人员伤亡,学生学习化学的兴趣和自信心都会受到挫伤。教师和实验管理人员可以通过实验事故视频、事故案例、预防措施等对学生进行安全和纪律教育,让学生明白重视实验安全和遵守实验纪律的重要性,这样才能保障分组实验顺利进行。
二、做好实验预习,明确实验目的,了解科学知识
经过多年的分组实验教学笔者发现,很多学生在实验过程中都是盲目的,要么“按方抓药”,要么无从下手。实验课的时间是非常有限的,要在规定的时间内高效地完成实验,就需要学生做好实验预习,明确实验目的,了解科学知识。实验前要指导学生复习有关知识,让学生依据实验报告册的实验要求,明确实验内容,熟悉实验步骤,并书写实验预习报告,包括实验目的、仪器、药品、装置图、流程图、预期现象和解释、疑点分析和改进等,由课代表和任课教师监督完成。通过书写预习报告,学生对整个实验过程就会更加明确、思路更加清晰。
三、优化实验流程,认识科学过程与方法
实验过程是学生分组实验的重要环节,是科学探究的过程,是加深科学知识、了解科学方法的过程,优化实验流程,有利于提高科学探究的有效性。有些实验涉及的仪器、药品较多,步骤繁,过程复杂,需要教师和实验员做好充分准备,科学合理地优化实验流程。
四、鼓励实验创新与改进,培养学生创造力
指导学生按照教学要求有序完成实验的同时,也要鼓励学生创新实验,对实验进行改进,并进行可行性探究,培养学生实事求是的科学态度、开拓创新的科学精神。例如,高中《化学选修4》化学反应原理实验2~1测量锌与硫酸反应速率的装置相对复杂,用到的仪器较多,操作不方便,实验用时较长,这是一个定性实验,不要求十分精确的实验数据,教师可以提出疑问,启发学生思考可以怎样改进和创新。再如,高中《化学选修4》化学反应原理实验2~4验证催化剂对反应速率的影响,这个实验在初中课本出现过,与初中教材实验相比,高中教材的实验装置较为复杂,药品用量大,可操作性不强,对比初高中两套装置和药品,可以启发学生对实验进行改进和创新,以达到更好的实验效果。
五、半开放实验室,树立学生科学精神
很多学校由于硬件设施不完善、实验管理人员不足、不重视学生分组实验等问题,不能保证实验课的顺利开展,更别说是半开放或者开放实验室。为全面实施素质教育,提高学生的科学素养,中学化学实验室应因地制宜,发展自身优势,取长补短,争取半开放或者开放实验室。在实验人员不足的情况下,教师和管理人员可以充分调动学生的积极性和自主性,课前由课代表将全班学生分好小组,让学生对号入座,避免学生来到实验室找不到座位的乱象;一般的学生分组实验课都是实验员依据实验要求提前将实验所需的仪器、药品摆放到实验桌上,实验员可以尝试将实验用品统一放到仪器车或者指定的地方,供学生自主取用,实验结束后再由学生自觉放回指定地方,实验结束后的保洁工作也由课代表和小组长监督完成,这样既可以节省人力,也有利于学生高效地完成实验,还可以提高学生的自主性和科学探究精神。针对对化学极其感兴趣、想补做实验或者想探究实验的部分学生,教师和实验员要提供支持,半开放实验室让学生进行实验,可由学生向任课教师提出实验设想,任课教师认为可行的,任课教师向实验员下实验通知单准备实验,在指定的时间和实验教师的指导下半开放实验室让学生进行实验。
六、实验竞技,激发学生科技能力
《化学课程标准》第一部分前言中提出:“给每一个学生提供平等的学习机会,使他们都能具备适应现代生活及未来社会所必需的化学知识、技能、方法和态度,具备适应未来生存和发展所必备的科学素养,同时又注意使不同水平的学生都能在原有基础上得到良好的发展”。从标准中已经可以看出在化学教学中培养学生的科学素养已经受到了重视。
二、如何在初三复习过程中培养学生的科学素养
1注重“双基”,为提高学生科学素养夯实基础
近几年来各地的新课改都在以提高学生的科学素养为主旨。在许多的中考试题都在围绕提高叙事的科学素养,注重了以“双基”为载体,通过态度、观点、方法、情感及现实生活中重大化学问题进行“包装”,重点考查能力,特别是对学生的实验能力、信息的采集和处理能力、知识的迁移能力、自学能力的考查。因此在复习过程中通过搞好“双基”来提高学生的科学素养是一种可行的途径。通过化学基础知识和基础能力的培养,可以有效的培养学生的科学素养。在化学复习中要让学生牢牢撑握“双基”,特别要注重前后知识的联系并重视化学实验,通过实验来探究和理解书中的理论。
2利用好试题,在知识的应用过程中养成科学态度和方法
中考复习在复习的过程中掺杂着许多的习题训练与评讲。因此教师利用好了习题,不仅仅可以提高学生的解题能力,更能培养他们严谨的态度和科学的方法。在这个习题的讲解过程中,一则学生通过主动的思考,提高了解决问题能力;二则巩固了对比探究的科学实验方法,三则在讨论和交流中发现了自己的问题和不足,并加以改进。由此可见习题的讲解并不是枯燥的对答案阐释,而是学生科学素养提升的一个很好的承载体。
初中学氧化碳的化学性质中有一个现象:过量的二氧化碳通入澄清石灰水,先变浑浊后变澄清。初接触化学的同学们对于这个现象感到很神奇,此时抓住学生的好奇心,为什么会变浑浊?怎么又变澄清?多少才是“过量的”二氧化碳呢?对于前两个问题学生可能会设想出很多种可能的答案,发散思维得以很好训练。关于第三个问题可能学生就有一些难理解。定性概念对于掌握现象有一定帮助,但是对于理解现象背后的本质若仅仅只用定性概念,学生的接受程度会受到影响。在初中阶段适时引入定量概念,让学生构建定量概念并了解定量研究对化学科学发展的重要作用,可以避免今后很多学生容易出现缺乏定量的思维方式这一问题。
2.重视异常现象或数据,培养科学探究精神。
让“异常”现象合理、恰当地发挥应有的教育作用[5]。把化学实验中的“意外”变成教学资源,是提高学生思维分析能力的捷径。在实验中由于受各种因素的影响,会出现与学生现有的认知相矛盾的现象或数据。案例:学生们已经掌握“酸遇酚酞不变色,碱遇酚酞变红色”,但是,在一次实验中氢氧化钠溶液遇酚酞先变红后褪成无色了。这种“异常”情况的出现,正是教师为学生的思维留有一定空间,培养学生求知欲和进行科学探索的良好时机。是书本知识有问题吗?是哪种试剂出了问题吗?还是……?此时教师要鼓励学生积极分析和思考,查找资料寻找原因,帮助他们认真分析。学生提出种种假设,再一一验证假设,最终发现碱的浓度与颜色变化的关系,同样用定量概念也可以很容易地解释这个问题。当理论与事实发生矛盾时正是实现理论创新和实践创新的良好契机,科学实验中的“异常”往往是重大科学发现的源泉,这种“异常”是学生创新和发展的源泉和动力。
3.故意犯错,巧设陷阱。
老师是权威的化身,是真理的代言人,学生对老师是怀着无比崇拜的心情的。那么老师是不是不能犯错呢?犯错是否就有损于老师的光辉形象呢?案例:人教版九年级化学2012年6月第1版92页用红磷燃烧验证质量守恒定律这个实验,先用连接橡胶塞的玻璃管取黄豆粒大的红磷,安装回锥形瓶后调节天平平衡;然后取下玻璃管,将红磷燃着后迅速插回锥形瓶,红磷燃烧结束后,天平仍保持平衡。这时细心的同学就有问题了:“这个实验有问题!这个反应前后质量不守恒!”师问:“怎么会呢?天平仍然保持平衡啊!”细心的同学:“红磷在锥形瓶外被点燃,虽然迅速被放回了锥形瓶,但是肯定会有少量的损失,而且开始还与瓶外的氧气发生了反应,所以早已破坏了反应前后的反应体系,而天平仍保持平衡可能是误差太小,天平不能分辨。”接下来的一番讨论大家又分析了天平仍然平衡可能的原因。老师这样的小失误换来同学们积极的思考与精彩的辩论值不值得呢?长此以往,精心地设计实验的每一个可以激发学生思考的小环节,那么我们的学生一定会被造就成有思想、有见地、不人云亦云的智者。
4.培养批判性精神,敢于向经典挑战。