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高中化學(xué)實驗設(shè)計與教學(xué)創(chuàng)新論文
【摘要】化學(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)以及化學(xué)學(xué)科中極其關(guān)鍵與重要的組成部分。通過對中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，強調(diào)化學(xué)實驗創(chuàng)新與改進(jìn)的必要性，闡述化學(xué)實驗創(chuàng)新的基本原則，并且以具體的實驗改進(jìn)案例進(jìn)行說明。通過實驗案例改進(jìn)前后的對比，改進(jìn)后的實驗設(shè)計具有更加簡化的操作方式以及明顯的實驗效果。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)實驗；創(chuàng)新；設(shè)計
【中圖分類號】G632【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1674－4810（2015）35－0083－02
化學(xué)學(xué)科的形成源于化學(xué)實驗，實驗是化學(xué)學(xué)科體系的本質(zhì)所在。通過不斷地進(jìn)行化學(xué)實驗實踐，研究者不斷探索和拓展化學(xué)學(xué)科的研究領(lǐng)域，同時培養(yǎng)和提高自身的研究能力和思維能力。因此，化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科極其關(guān)鍵和重要的組成部分。在如今的化學(xué)教學(xué)中，尤其是在中學(xué)教學(xué)階段，實驗教學(xué)能夠幫助初涉化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生更好地理解和掌握知識點、鍛煉抽象思維能力。因此，對化學(xué)實驗設(shè)計與教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新探討與研究具有重要的教學(xué)意義。
一中學(xué)階段化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
經(jīng)過對傳統(tǒng)的化學(xué)實驗課堂教學(xué)的觀察和研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍然在課堂上占據(jù)主導(dǎo)地位，主要依賴于教師對實驗的親自操作和講述，學(xué)生只是通過教師的化學(xué)實驗操作明白了某個規(guī)律，在化學(xué)實驗過程中并沒有充分地發(fā)揮自主思考能力，成為知識的灌輸對象。最終化學(xué)實驗教學(xué)變成與化學(xué)教學(xué)捆綁在一起的呆板的教學(xué)活動。為了更加準(zhǔn)確地掌握高中階段學(xué)生對化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)興趣，以及了解學(xué)生主動進(jìn)行化學(xué)實驗探究的情況，張英波老師曾經(jīng)對某一學(xué)校的高二年級學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，隨機(jī)挑選高二年級不同老師任教的、不同層次的9個班共400名學(xué)生參與問卷調(diào)查，使調(diào)查具有一定的客觀性和代表性，隨后對調(diào)查問卷結(jié)果采用SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實驗興趣方面，大部分學(xué)生停留在感知興趣和操作興趣的表面層次，在遭遇實驗失敗或遇到異常現(xiàn)象時，學(xué)生表現(xiàn)為探究興趣不會持久，在改進(jìn)裝置并使之微型化方面創(chuàng)造興趣明顯不足。隨后，分別對化學(xué)成績不同層次的學(xué)生以及不同性別的學(xué)生化學(xué)實驗?zāi)芰Φ牟町愡M(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)不同化學(xué)成績和性別的學(xué)生的化學(xué)實驗?zāi)芰Σ]有顯著差異。目前來看，不論是成績較好還是成績較差，不論是男生還是女生，對化學(xué)實驗創(chuàng)新的認(rèn)知在興趣感知、主動思考、動手實施三個層面均存在不足。
二化學(xué)實驗設(shè)計與教學(xué)的創(chuàng)新原則
1．理論與實際結(jié)合原則
在化學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)過程中，一定要突出理論與實際相結(jié)合。首先，教師要充分注重基礎(chǔ)知識的教學(xué)，對實驗過程涉及的基本概念、原理要深入細(xì)致地分析，使學(xué)生充分認(rèn)識到其對加強基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的重要性，為學(xué)生進(jìn)行實驗操作打下良好的理論基礎(chǔ)；其次，學(xué)生在對理論知識進(jìn)行充分的了解和學(xué)習(xí)后，對實驗創(chuàng)新進(jìn)行實踐操作，同時在操作過程中要注意發(fā)現(xiàn)是否存在新的問題、新的實驗現(xiàn)象等；最后，在老師的指導(dǎo)下對創(chuàng)新實驗實踐活動進(jìn)行分析和總結(jié)。通過實踐對創(chuàng)新成果進(jìn)行檢驗，感悟創(chuàng)新的價值，增強參與創(chuàng)新設(shè)計的積極性，從而使學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到發(fā)展和提高。
2．安全環(huán)保原則
由于化學(xué)實驗過程中使用的實驗用品部分具有一定的危險性，教師在實驗之前必須向?qū)W生強調(diào)具有毒性、易燃、易爆、腐蝕性藥品的取用及保存，廢物的處理和藥品的回收等方面的規(guī)范行為，實驗教學(xué)要注重提高學(xué)生的安全意識，同時把環(huán)保理念作為實驗創(chuàng)新教學(xué)的一個重要內(nèi)容，通過實驗教學(xué)提高學(xué)生的環(huán)保意識。
3．效果與效益最優(yōu)化原則
對化學(xué)實驗的設(shè)計進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，一定要注意效果與效益最優(yōu)化原則。效果最優(yōu)化即通過實驗設(shè)計的創(chuàng)新，可以使實驗效果更加明顯，實驗速度更加快捷；效益最優(yōu)化即通過實驗設(shè)計的改進(jìn)可以降低實驗的成本，簡化實驗的過程從而減少實驗誤差的概率，因此在改進(jìn)、優(yōu)化實驗方案中一定要注重改進(jìn)后實驗的效果與效益是否已經(jīng)最優(yōu)化。
三化學(xué)實驗改進(jìn)與創(chuàng)新的案例
1．濁液和膠體中膠體粒子大小區(qū)分實驗
在必修一膠體的性質(zhì)探究實驗中，有濁液和膠體中膠體粒子的大小對比實驗，通過前期的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對實驗?zāi)康挠辛艘欢ǖ牧私�，即此實驗是為了證明濁液中膠體粒子大，膠體中膠體粒子小。教材中，對Fe（OH）3膠體和泥水進(jìn)行過濾，觀察現(xiàn)象。實驗裝置包括帶鐵圈的鐵架臺、漏斗、燒杯、玻璃棒、濾紙等，實驗過程中總共需要過濾兩次，通過兩次過濾實驗來辨別濁液中和膠體中的膠體粒子大小，但是實驗過程中儀器笨重，操作麻煩。在經(jīng)過改進(jìn)后的實驗設(shè)計中，整個實驗過程只需要三張濾紙即可完成實驗過程。具體操作過程：把三張濾紙疊放，用滴管吸取泥水滴在疊放的濾紙上。實驗現(xiàn)象：在最上層濾紙上會有固體小顆粒，而第二層上對應(yīng)位置沒有固體顆粒，只是呈濕潤狀。實驗說明：濁液中的粒子不能透過濾紙。接下來，在濾紙的另一位置滴上幾滴Fe（OH）3紅褐色膠體，會看到在第二層甚至第三層濾紙的對應(yīng)位置都有紅褐色，說明膠體中的膠體粒子透過了濾紙，從而驗證了濁液中粒子比膠體中粒子大的事實。經(jīng)過實驗設(shè)計改進(jìn)前后的對比可知，改進(jìn)后的實驗設(shè)計當(dāng)中運用到的實驗器材簡化了許多，操作起來簡單方便，實驗對比效果也更加明顯。
2．化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)換實驗
在必修二中的化學(xué)能與熱能相互轉(zhuǎn)換章節(jié)中，通過對Ba（OH）2·8H2O＋NH4CL的化學(xué)反應(yīng)實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察，證明該反應(yīng)過程吸收了熱量。教材上的實驗操作：將兩種晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上。在快速攪拌以后，提起燒杯可以發(fā)現(xiàn)玻璃片和燒杯底部粘在了一起，同時燒杯上的水滴變成了冰狀物。通過實驗現(xiàn)象分析可知，由于實驗過程中燒杯中的化學(xué)反應(yīng)吸收了大量熱量，從而使水滴結(jié)冰，因此也可以證明該實驗為吸熱反應(yīng)。但是在實際操作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，如果攪拌時燒杯有所滑動，或者室溫較高，玻璃片與燒杯底部往往粘不起來，針對此問題對實驗設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)設(shè)計：將實驗過程中玻璃片上的水滴換成冰醋酸再進(jìn)行實驗操作，多次實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)將水滴換成冰醋酸后燒杯和玻璃片更加容易進(jìn)行黏合，因此實驗效果更好，這是由于冰醋酸的熔點比水高（16.6℃），在吸熱的過程中更加容易結(jié)成冰狀物。因此，在很多實驗中如果對實驗材料進(jìn)行稍加改進(jìn)，實驗難度會降低，實驗效果會更好。
四結(jié)語與建議
在中學(xué)的化學(xué)教學(xué)中，通過化學(xué)實驗實踐操作很好地培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神，因此化學(xué)實驗在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中占據(jù)重要的地位。然而在目前的中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中，實驗的優(yōu)勢作用并沒有得到很好的發(fā)揮，因此化學(xué)實驗在設(shè)計和教學(xué)中還具有相當(dāng)?shù)膭?chuàng)新優(yōu)化潛力。同時，隨著教育體制改革的不斷推進(jìn)，未來的化學(xué)教育體系會越來越注重學(xué)生的實驗動手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，對廣大教育工作者會提出更高的要求，而未來的實驗創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)當(dāng)以挖掘課程資源為基礎(chǔ)，以化學(xué)實驗的教學(xué)觀念、教學(xué)目標(biāo)、實驗過程、實驗教材和實驗評價五個方面為主要著眼點進(jìn)行教學(xué)理論與設(shè)計創(chuàng)新，同時在實際的教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)加強學(xué)生的主導(dǎo)地位和主動學(xué)習(xí)的能力，如設(shè)計良好的探究式教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的探索欲望和創(chuàng)造能力，同時要鼓勵學(xué)生的各種發(fā)散性思維和想法，并在有條件的情況下一起進(jìn)行探究式活動。相信通過老師和學(xué)生的共同努力，化學(xué)實驗在設(shè)計與教學(xué)上的創(chuàng)新發(fā)展必定能取得很好的成果。
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