《自然界的水》的实验教学

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《自然界的水》的实验教学

    化学是一门以实验为基础的科学,课程标准和人教版《义务教育课程标准实验教科书·化学(九年级)》提出了化学实验教学改革的新理念,推动了化学实验教学改革的进行。本文力图通过对教材第三单元《自然界的水》的实验内容安排及特点的概述,谈谈对课改实验的初步认识。
    一、第三单元实验内容概述
    (1)《水的组成》:水的电解实验;设计实验证明植物体内含水。
    (2)《分子和原子》:品红在水中扩散实验;活动探究氨的扩散;家庭小实验:1+1是否一定等于2。
    (3)《水的净化》:过滤液体;用肥皂水区分软水和硬水;制取蒸馏水;家庭小实验自制简易净水器;
    二、本单元实验内容的特点
    (一)实验选材的生活化
    化学是一门应用性和实践性都很强的科学,化学知识渗透在实际生活的各个方面。为了弥补学生所学知识及社会生活经验的不足,教材充分发挥了实验的作用。如课题2,首先从学生熟悉的日常现象──水在常温下的挥发及品红在水中的扩散实验现象入手提出问题,引起学生思考。再如课题3中用肥皂水区分软水和硬水,从生活用水的角度引出过滤和蒸馏等实验操作的学习。实验的生活化还体现在实验用品上,如课题2中“家庭小实验”利用黄豆与绿豆、水与酒精等体积相混合探究“1+1是否一定等于2”;课题3中利用饮料瓶、纱布、砂石等自制简易的水的净化器;课题1实验设计证明植物体内含水则更具有开放性,可利用树叶、水果、塑料袋、玻璃瓶、阳光等。
    (二)实验呈现方式的多样化
    能力的培养是与活动密切相关的,在化学学科中,实验是最主要的活动手段。本单元的实验内容编排,改变了以往主要由教师演示为主,辅以少量重复性的学生实验的格局,淡化了演示实验和学生实验的界限,倡导课堂实验由教师指导学生亲自动手进行的原则;扩充了趣味性较强的家庭小实验,如自制简易净水器,乙醇与水的混合等;增加了以实验为载体的探究活动如氨的扩散,过滤液体;首次尝试了以习题的方式呈现实验,如证明植物体内含水,培养学生应用所学知识和技能分析解决问题的能力及实验操作的能力,树立大胆探索的意识。上述四种呈现方式对学生实验能力的要求也逐步提高,体现了学习活动的渐进性。此外,36幅彩色实验插图既有显示装置和仪器的,如制取蒸馏水的装置;更多的则是凸现了一种语言文字无法表达的提供资源信息的功能,如用扫描隧道显微镜获得的分子图像,通过移走硅原子构成的文字,自来水厂净水过程示意图等,使学生对实验中多彩的现象、严密的过程、精美的仪器及状态各异的物质等一目了然。
    (三)强化实验操作技能的应用价值
    正确的操作是顺利完成化学实验的基本保证。以往的初中化学教材侧重于让学生提前训练,从而与相关化学知识脱节,造成学生失去兴趣。本单元则一改上述安排,如课题3从水的净化角度,按照除杂质的顺序安排了静置沉淀、吸附沉淀、过滤、蒸发等实验,将基本操作与生活中水的净化过程联系起来,把硬水、软水和硬水软化知识作为含可溶性杂质水净化的例子,与蒸发操作结合起来,从而使实验基本操作不再单调、枯燥,体现出实验操作在化学与生活、生产中的应用价值。
    (四)培养科学探索的精神
    现代教学的理念是培养学生的个性和创造性,培养学生探究的兴趣和批判性思考的能力。长期以来,化学实验多是以验证性实验为主。新的课改理念认为化学教学中的实验,其功能不只是单纯的验证知识和结论,还应该使学生能感受和体验获取知识的探究过程,受到科学过程和科学方法的训练,形成科学情感、态度与价值观。本单元的实验安排很好地把握了探究性实验和验证性实验的关系:首先是增加了探究性实验,并且根据初中学生的实际,突出对实验中某一过程而非实验全过程的探究,如关于分子不断运动的活动探究,首先做一个氨水使酚酞试液变红的试验作为知识铺垫,然后再试验分别将盛有浓氨水和酚酞试液的两个烧杯放在一个密闭容器中,观察现象,并探究得出变化的原因是分子不断运动。家庭小实验先以日常生活中的1体积黄豆和1体积绿豆混合时总体积小于2体积的宏观现象作为铺垫,再试验酒精与水等体积混合后的总体积是否等于两者原体积之和,由此设想到乙醇和水的分子大小不同,分子间有间隙,二者混合时,分子运动使有些空隙被挤占了。另外,教材通过在验证性实验中融入探索和研究的成分,来增强验证性实验的探索性和研究性。如在观察并分析了电解水实验的现象后,结合前一单元“物质的变化”的概念,安排了“讨论”:在水的电解实验里,有新物质生成吗?水发生了什么变化?这组“讨论”是学生在实验基础上认识水的组成所不可缺少的重要的中间过程,学生能从中体会科学研究和思维的方法,认识实验研究和创新思维的重要性,并养成在观察基础上分析、归纳实验现象的能力和习惯。
    三、教学中的建议
    (一)水的组成
    探讨水的组成,课题实验“水的电解”在教学中应起到以下作用:①正确显示水通电后的现象,验证产物,在此基础上探究推断水的组成;②与实验前后的点题史实及课题讨论相呼应,使学生体验科学家认识客观世界的过程和方法,从而对陌生的科学问题产生兴趣和亲近感,激发学生的思维;③培养学生对实验现象的观察、归纳和分析的习惯和能力;④使学生在亲手实验中掌握检验氢气的操作规范。
    实验习题──设计实验证明植物体内含有水,不要对学生有任何限制,学生一般都能经过独立思考选择合理的实验用品、操作步骤和方法并实际操作。可用交流的方式鼓励学生的这种尝试和探索。
    (二)分子和原子
    实验插图“水为什么会减少”能使学生首先回忆起一些熟悉的日常生活中的现象,结合“品红在水中的扩散”实验,自然地引出历史上的科学家对这些现象的思考──物质由微小的粒子构成(该课题的第一个知识点),紧接着实验插图“用扫描隧道显微镜获得的苯分子图像”“通过移走硅原子构成的文字”则能使学生真切地感受到分子或原子微粒的存在,并与前面的史实呼应,使学生体验到人类科技的发展成果。实验探究“氨的扩散”应达到:①培养学生的学习兴趣,理解分子是不断运动的;②在学生亲身实验的基础上,引导学生思考、讨论“步骤2中密闭容器外盛酚酞试液的B烧杯在实验中的作用是什么?”……使学生关注科学实验及科学探究的过程、方法及其设计,培养学生的科学态度。
    (三)水的净化
    过滤和蒸馏是初中化学中的实验基本操作,在教学中应该充分发挥新教材的编排优势,紧紧围绕水的净化问题逐步展开,使学生在实际应用中掌握操作技能。