高中化學實驗教學有效性的探索論文
摘要：
隨著新課程改革的深入，實驗在化學中的地位逐漸提高，教師對實驗也相應地重視起來。但仍然存在實驗教學低效或無效的行為，針對這種行為，筆者對實驗教學的現狀進行了認真的調查與分析，并在新課程教學中如何提高實驗教學的有效性，從以下幾方面進行了一些有效的探索和嘗試。
關鍵詞：化學實驗 有效性
新課程的化學是一門以實驗為基礎的學科，在化學課本中有大量的實驗，實驗教學是化學教學中不可缺少的重要組成部分。我國著名化學家傅鷹先生曾說過：“化學是實驗的科學，只有實驗才是最高的法庭”。因此，如何進行有效的實驗教學，是非常重要，也是非常必要的事情，這關系到實驗的真正教學效果，同時，也是對學生從知識、能力、情感態度體驗等方面進行教育的良好機會。然而，在實驗的教學中，目前存在的一些與新課程不協調的低效或無效的行為，導致學生對實驗的興趣下降。基于此，筆者對實驗教學的現狀進行了認真的調查與分析，并在新課程教學中也對實驗教學的有效性進行進一步的探索和嘗試。
一、化學實驗教學的現狀分析。
實驗教學中低效或無效的的行為，主要有以下幾種情形：
1、部分教師對照考綱的必做實驗，是一支粉筆、一張嘴，從目的、原理、步驟、實驗的注意事項等在黑板上畫實驗、講實驗，學生聽實驗、背實驗。意識滯后是根本原因，有些教師認為中學階段，不是搞科學研究，學生做不做實驗妨礙不了多大事情，只要不影響考試成績就行，他們對學生實驗不予重視，帶有應付心理。
2、部分教師做實驗時按課本照方抓藥，缺少趣味性。
3、部分教師對某些實驗采取回避的方式。是由于有些實驗對試劑濃度、用量、滴加順序、溫度等要求嚴格，不易成功，或是由于反應物有毒或實驗過程產生較多的有害、有毒物質。
4、實驗成功率不高，就拿進課堂里去做。由于教師沒有預先多做幾次，以取得成功經驗，就匆忙拿進課堂去演示，在學生面前出現失敗的尷尬局面，只好東拼西湊地找些原因解釋。
5、實驗與生活脫節，缺乏學習的價值體驗。
6、完全用計算機演示代替化學實驗，一張接一張的投影片和動畫播放，進行“電灌”，化學實驗中的多種新鮮感覺只剩下視覺和聽覺，實驗的真實性大大打了折扣，學生對實驗本身的體驗幾乎相當蒼白。
7、在分組實驗教學時，只管讓學生信馬由韁地實驗，而沒有指導、交流、反饋和總結，絕大多數教師強調了學生的“自主學習”，卻忽視了教師的主導作用；注重了學生的過程學習卻忽視了方法的指導，這就使實驗帶有很大的隨意性和盲目性。
二、對化學實驗教學的有效性的思考與實踐探索。
（一）更新思想觀念，提高自覺執行新課程實驗的意識。
首先，加強對新課標、新理念、新方法的學習，了解新課程對實驗教學的新要求，提高對實驗教學的思想認識，充分認識到實驗教學在實施以“培養學生創新精神和實踐能力”為核心的素質教育中的重要作用。其次，刻苦鉆研業務，提高自己的實驗技術水平。在實驗教學中，對于新課程中規定要開設的實驗應該進行合理地劃分：明確哪些實驗利用現成器材是可以開設的；哪些需要適當的改進等，并按照教學計劃，教學進度，實驗器材獲得的難易程度，進行合理的規劃，從而確保實驗教學順利和有效地進行。
（二）做好典型實驗的分析，讓學生觸類旁通。
根據新課程標準，化學就實驗內容來說可歸為以下幾種類型：有關制取實驗、性質實驗、生活實驗、闡明概念定律實驗、定量計算實驗等。而每類實驗的原理、裝置、操作都有規律可循，因而應做好典型實驗，實驗后注意實驗的歸納反思，使實驗目的更清晰，效果更優化，再由典型實驗引導、培養學生的實驗能力，將知識技能內化。如在學習實驗室里用濃鹽酸和二氧化錳混和加熱制取氯氣時，我先讓學生回憶實驗室里制取氧氣的實驗，歸納總結出下述操作內容：儀器的選擇、連接和固定、裝置氣密性的檢查、藥品的取用、加熱方法、氣體的收集和放置等。對這些操作的知識，理論根據尤為強調。然后引導學生得出制取氯氣的發生裝置、收集方法等。在學習《氨氣的實驗室制法》《乙烯的實驗室制法》時進一步鞏固氣體制取實驗的有關設計思路、操作等。
（三）讓學生參與演示實驗，培養動手及參與探究的意識。
學生是課堂的主體，更是化學實驗中的主角，他不應是被動的、消極的知識接受者，而應是主動的、積極的知識的探究者。而作為教師，應該為學生創造更多的動手機會，其中課堂上讓學生大膽的動手做演示實驗是的一種較好的方法，前提是課前在老師指導下反復練習，確保實驗成功。由于學生參與課堂演示實驗，課堂氣氛變得寬松、活躍，學生觀察實驗的注意力更加集中，同時也關心著同伴實驗成功與否，哪些學生能榮幸上臺演示？教師可根據實驗類型與難度挑選學生，既可以作為對學習上有明顯進步學生的獎勵；也可以作為成績欠佳而動手能力較強學生的鼓勵；更可以推選優秀學生作為同學們學習的榜樣。此方法的優點是比較注重學生的個體差異，能照顧到不同層次的學生，有利于使每個學生得到充分地發展，尤其是后進生，當他們被鼓舞、被信任、體驗到成功的愉悅時，他們才有更大的積極性，才有可能學得更好。事實上多數的教師演示實驗可以讓學生來做，如：鹽溶液的酸堿性、金屬與酸或堿的反應、鎂帶在二氧化碳中的燃燒等。
（四）合理改進和設計實驗，激活學生的思維。
由于種種原因，教材中的部分實驗效果不盡人意，如有些實驗現象不明顯或反應過程中有害、有毒氣體泄漏等。為此，我以這一點作為突破口，對實驗進行合理的改進和設計。
1、實驗的簡單化。
教材中的有些實驗，操作復雜，實驗不宜成功，只要稍作分析，略加改進，就能達到化繁為簡且實驗現象明顯的效果。如關于氨氣易溶于水的 “噴泉”實驗，若按教材中的實驗要求，先用氫氧化鈣與銨鹽反應制取氨氣，用干燥的燒瓶收集，再按教材中“噴泉”實驗裝置進行實驗。特點是：一是反應速率較慢，二是操作較麻煩，所以實驗效果往往不理想。為此我分析了實驗失敗的原因，又重新研究了該實驗的要求，所用藥品的性質，提出了簡捷有效的改進方法：即先在圓底燒瓶中加入2——3毫升濃氨水，然后搖晃燒瓶并加熱燒瓶收集氨氣，立即演示“噴泉”實驗，實驗效果比按教材中提出的實驗方法好得多。
2、實驗的趣味化。
興趣是激發學生學習的最大動機，是促進學生參與學習的前提。課本上的一些演示實驗往往現象不明顯或缺少趣味性，若稍動一下腦筋，就可以搞出與書上的實驗相近，但又不同于它的非常有趣的一種新式實驗結果，學生通過看得見、感受得到的形象生動的演示結果，會產生強烈的認識沖動，并形成最佳的心理狀態，這時他們的注意力、觀察力和學習的積極性都會有明顯地提高，就會由被動學習變為主動學習。
再經過教師的講解和自身的積極思考，能很快掌握有關的知識內容。如過氧化鈉與二氧化碳反應實驗，在小U型管里放入2小塊石灰石，滴加2毫升稀鹽酸，立即有氣體生成，用燃著的木條靠近U型管—管口，木條熄滅，在U型管另一管口（管口預先塞一團玻璃棉，上面撒上半藥匙過氧化鈉），用帶火星的木條檢驗反應后產物，木條便復燃起來。改進后的優點是操作簡便，效果明顯，實驗趣味性濃，喚起了學生強烈的求知欲，使他們能積極地參與到教學活動中來。再如，濃硫酸與蔗糖反應，可通過“引蛇出洞”的趣味性實驗，吸引學生的注意力，激發他們的學習興趣和動力。實驗操作改進如下：將蔗糖放入大試管中，向其中注入濃硫酸，用玻璃棒攪拌，再用少量水調成糊狀，玻璃棒攪拌并往外牽引。其結果是：注入濃硫酸后，蔗糖變黑，再用少量水，體積膨脹，像一條“黑蛇”一樣被玻璃棒引出來，同時放出大量熱，產生有酸味、刺激味的氣體。當學生觀察到生動有趣的實驗現象時，產生了強烈的探求欲望。
3、實驗的生活化。
隨著新課程標準的實施，“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”的實驗思想，已深入人心。我們在研究實驗時，注重因陋就簡、就地取材、廢物利用，不單為學校節約了開支，而且由于取材為學生所熟悉，使他們感到化學知識就在我們的生活中，體會到學習的真正價值，從而提高學習的積極性，使學習效果達到最佳。具體做法：
①引導學生做日常生活中的小實驗，如“衣服污跡處理”、“棉線和毛線的鑒別”等。
②組織學生收集或制備一些常用化學試劑，如從廢干電池中收集鋅、銅、石墨、二氧化錳等，從舊電瓶中回收稀硫酸等。
③啟發學生自己收集生活中的廢舊制品（如眼藥水瓶、注射器、純凈水塑料瓶等）制作化學實驗代用品，并用自制的代用品做化學實驗。例如銅與稀硝酸的反應，產生的NO會立即與氧氣反應生成NO2，不易觀察現象，且產生有毒氣體。我鼓勵學生針對這些問題進行改進，他們通過聯系有關知識、查閱相關資料并討論其優缺點，最后將書中的實驗改為注射器實驗：事先將螺旋好的細銅絲放入注射器中，吸取稀硝酸，讓反應在注射器中進行，產生的氣體可以將注射器的活塞頂起，由于注射器內無空氣，可以觀察到無色的氣體，抽動活塞，讓空氣進入，明顯的觀察到氣體的顏色變化，此時迅速將氣體注入足量氫氧化鈉溶液中。改進后的實驗，不僅實驗現象明顯且極大的減少了有毒氣體的排放。
4、實驗的微型化和綠色化。
創造條件讓學生多動手做實驗已成為眾多化學教師的共識，但由于學生實驗準備工作量大，藥品耗用多，實驗開支大，且實驗過程中，往往會產生有害有毒的物質，因此開展微型實驗（其特點是：儀器小、耗藥少、攜帶方便、操作容易、安全性高）就顯得很有必要，不但給實驗準備工作減少了麻煩，節約了實驗經費，而且還有利于減少環境污染和保護學生的身體健康。微型實驗儀器可以是實驗室里的常規儀器，也可以是生活中的一些物品或廢棄品，如：
①培養皿，可進行氣體性質實驗和溶液之間互相反應的實驗。
②表面皿，可作為具有顏色變化或沉淀生成實驗的反應容器。
③注射器，具有密封性好、透明、標有刻度等特點，可準確地計量體積、可進行簡易密封實驗等。
④點滴板，在多種離子性質的實驗中，除了少數需要加熱的反應和觀察產生氣體的實驗以外，都可在點滴板中進行。
⑤透明藥粒包裝片，藥粒用完后，扯掉密封箔，就相當于簡易透明的點滴板。例如在氯水的性質實驗時，可采取每桌發一個點滴板、幾只塑料滴管和少數幾瓶相應溶液的方法就能進行實驗。再如銅與濃硫酸反應，生成的二氧化硫是有毒的氣體，針對此實驗我設計問題：如何使實驗操作簡便、現象明顯，且環境污染又少？通過討論，最后得出：用具支試管代替試管，塞上橡皮塞，用螺旋好的細銅絲代替銅片，并穿過橡皮塞，用橡皮管將具支試管與球形干燥管（靠近具支試管一端塞上蘸過品紅溶液的棉花，另一端塞上蘸過氫氧化鈉溶液的棉花）連接起來。改進后的實驗既可通過抽拉細銅絲的方法隨時控制反應的進行，又可通過觀察品紅溶液的褪色，說明有二氧化硫氣體生成，還可通過氫氧化鈉溶液對二氧化硫的吸收減少環境污染。同樣，濃硝酸與銅反應的實驗也可選用此裝置進行。
由此可見，實驗的改進，能使學生體會到如何利用化學基本原理來重新設計、改造、組合多種儀器裝置，以滿足不同規格的實驗操作要求。這種靈活運用知識的過程，對活躍學生的思路，激發他們的創造性將起積極的作用。
（五）開展邊教學邊實驗，激發學習熱情。
將部分演示實驗、學生實驗改為邊教學邊實驗，使學生能夠獲得親自參與研究、探索實驗的體驗，有利于激發學生的學習熱情，培養學生的發現問題和解決問題的能力。這種實驗形式是學生通過自己的觀察和思考來獲取新知識，與教師先講完理論之后，過幾天再做學生實驗相比，由于這是學生通過自己動手來“首次”觀察可能的現象，他們有較強新鮮感受和興奮點，探索問題的欲望十分強烈，效果更加明顯。適合在課堂上開展邊教學邊實驗的基本條件是：
（1）有適合于學生在課堂上操作的小型、便攜、易掌握、能快捷裝配的實驗儀器。
（2）取藥品方便，實驗安全，試劑用量少，產生的廢液少，幾乎沒有毒氣污染。如氫氧化鋁的兩性、鹽溶液的酸堿性等實驗都可開展邊教學邊實驗。
（六）借助多媒體進行實驗教學， 提高實驗效率。
多媒體教學是一種現代的教學手段，它是利用文字、實物、圖像、聲音等多種媒體向學生傳遞信息，能夠極大地豐富課堂教學，促進學生對知識的理解和記憶，培養學生的各種能力，提高了學生的素質，從而大大提高了教學效果。
借助多媒體，將一些重要的、實驗現象不明顯的或在現實實驗環境下難以完成的實驗，進行模擬，既能彌補常規實驗儀器的不足，又能吸引學生的注意，充分調動學生的各種感官刺激，使他們在最短的時間內獲得更多的知識，很好地理解教學中的重點、難點，從而取得更好的實驗教學效果。利用計算機的模擬具有化小為大、化遠為近、化快為慢、化慢為快、看不見變為看得見、抽象變為具體等優點，從而使學生很快地理解知識。如電解的原理是通過微觀粒子的運動變化情況來解釋宏觀發生的現象，內容比較抽象，我采用了先進的教學媒體計算機，用計算機模擬了一個電解池的裝置，在電解池內的氯化銅溶液中繪出幾個帶有顏色的圓球，藍色的代表銅離子、綠色的代表氯離子（當然氯離子是沒有顏色的），然后讓這些圓球動起來，先是離子的無規則運動，繼而是通電后的陰陽離子向兩極的定向運動，緊接著是離子到達電極上的放電過程，氯離子失出電子變為氯原子結合成氯分子，電極上產生了氣泡，銅離子得到電子變為銅原子，屏幕上析出銅的電極顏色逐漸變為紅色且逐漸加深，當氯離子失去的電子通過導線移向另一個電極時，微機發出“嘟嘟”的響聲，十分形象、生動，學生看了個個興趣十足。另外對于一些危險的、有毒的、復雜的、多次重復的等實驗用計算機進行模擬實驗也是可行的，甚至是必須的。
（七）組織課外活動興趣小組，促進教師和學生自身的發展。
組織興趣活動小組成員，進行如下工作：
①參與學生實驗的準備工作，如配置藥品溶液、儀器準備等。
②讓他們預先試做實驗，分析實驗，這樣在學生實驗課堂教學過程中可以幫助指導其他同學順利完成實驗任務。
③讓他們開出學生實驗課中實驗結果不夠理想的不成功實驗的補做實驗，對這些實驗進行認真分析，討論改進實驗的方法。
④讓他們自行設計實驗研究、自制教具、小發明、小制作等。通過這些工作的開展，有利于促進教師和學生自身的發展。
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