化学（心得）之初中化学实验探究 15页

化学论文之初中化学实验探究 ‎ 化学论文之初中化学实验探究 ‎ 化学论文之初中化学实验探究 ‎ 化学论文之初中化学实验探究 ‎ 初中化学实验探究 鲍正荣 （西华师范大学）一、初中化学实验教学的问题近年来，我们对一些地方初中化学中考情况进行了调查，反映出初中学生通过一年的学习，所掌握化学知识、实验能力的情况，同时也从另一个角度反映出初中化学实验的教学情况。1.初中化学实验教学存在的几个问题初中化学实验教学过程中存在着某些误区。当前实验教学中的不足，主要表现在下列四个方面：（1）．部分教师不够重视实验教学有些教师认为初三化学课时紧，做实验又费时费力，所以做演示实验、分组实验还不如讲实验,学生背实验来得简单，既省事又有针对性。因此，部分教师把教学重点放在理论教学上，把原本可以分组的实验改成演示实验，就是已开设的学生分组实验，也基本是放任式，忽视了通过实验教学培养学生的观察能力、操作能力和思维能力的作用。事实上有个别学校根本不开实验，连实验室、实验员都没有。但即使如此，老师只要自己善于想办法，创造条件也是可以做不少实验的。（2）．对实验教学的准备、组织和归纳总结不力正因为大多农村中学不配备专职的实验员，再加上教师的工作量普遍偏重，因此对实验教学的准备、组织等工作往往得过且过，就是想去精心准备、组织，也是力不从心。所以，有些教师在实验教学中只注重活动用品与过程和方法两个方面，而对于实验操作过程中出现的问题、学生的操作评价与操作后的反思等方面却常常忽略。如在实验操作中强调装置如何安装，具体要求什么，而忽略为什么这样做；强调学生怎样去验证教师曾经演示的结论，而忽略学生自身对问题的探究，难以对学生进行发散性思维能力的培养。（3）．缺乏探究性实验技巧的培养据了解，绝大多数初中，对《选做实验》从不进行，而这些实验往往是一些设计性的实验，也是最能培养学生创新精神和探究能力的实验。即使是能开设的学校，对于学生设计的实验方案，教师生怕学生在实验中会有差错、闪失，不让学生亲自验证，通常只是将最佳的实验方案提供给学生，并对试剂的用量、实验步骤、注意事项陈述得一清二楚，这就抑制了学生的创造性思维，从而失去了培养学生创造性、开拓性思维的最佳场所和机会。（4）．没有引导学生将实验与生活相结合现在的教村，也增加了不少家庭小实验，为培养学生的化学思维能力，应当引导学生广泛地开展对平时家庭生活和周围的工农业生产中的现象进行观察。如干电池的结构、煤炉中煤球的燃烧、水垢的清除、硝酸钾晶体和胆矾晶体的制备等，可以让学生在家动手验证所学知识，同时在课堂上结合自然现象进行分析，从而激发学生学习化学的兴趣。而有些教师却不能有机结合，课堂教学枯燥无味，失去了最好的激发学生学习兴趣的教学机会。2.实验教学问题分析及反思存在上述问题，原因主要有以下几种：（1）．部分教师轻视实验教学部分教师在认识上对化学实验的不重视是初中生实验能力存在缺陷的主要原因。这些教师认为，在实验室上课对知识的认知与巩固效果不佳，是浪费时间，只有在课堂上不断讲实验，学生对知识点才会真正掌握；中考与实验有关的题型，只有不断地练习讲解，学生才能熟悉。大多数学生也认为，化学实验做不做无所谓，考试时“画画装置、背背现象”一样能得高分，因此产生了敷衍实验的心理，把实验课当成紧张学习生活之余的一种放松，根本谈不上严谨、规范的实验态度。但是，如果教师只讲实验过程，不让学生亲自操作，那么学生头脑中的化学印象就比较粗糙、模糊、不生动，甚至有错误之处。他们可能熟记各种概念、定律、化学式和化学方程式，却难以对付实际问题的考验；他们可能流利地背诵某些现象，但在实际操作时却无所适从。例如学生可能头头是道说出灭火器的实验原理、操作要点，但真正让他操作灭火器时却无从下手。正如古人所说，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”‎ ‎，任何精彩的讲解都无法代替实实在在的动手操作。（2）．有些教师忽视化学实验技能训练化学实验技能具有很强的科学性和规范性，正确、规范地掌握实验技能是保证化学实验顺利、有效进行不可或缺的条件。但实验技能的掌握决非一朝一夕之事，而是需要通过长期的科学训练才能达到。长期以来，由于实验教学受应试教育这根指挥棒的影响，多数学生做实验纯粹凭兴趣，实验操作随意盲动，不规范甚至错误。学生实验技能的不规范还与教师密切相关，有些教师的实验操作也很随意，有时上完一堂实验课，讲台桌的仪器药品也是一片狼籍，这样怎能培养学生良好、严谨、科学、规范的实验技能和实验习惯呢？因此，教师必须转变认识，提高自身的实验技能，以规范的要求言传身教，才能真正加强学生实验操作技能培养，从而促进学生化学实验操作技能的形成和化学基本知识的巩固。（3）．缺乏组织学生进行科学探究实验的教学技巧长期以来，教师包办学生实验设计方案，觉得实验技能仅仅是操作技能，学生只要能动手操作就可以了，而不注重培养学生顺利完成化学实验所需要的观察、设计、数据处理等技能，这就势必会影响学生解决实验问题和实际问题的能力的形成。作为教师，正确认识到在化学的启蒙教育阶段，让学生独立地设计实验步骤，选择合适的仪器、药品，进行正确地操作、观察，获得相应的数据并从中得出结论在初中生实验能力形成方面的重要作用，并在此基础上制定计划、设计教学，才能使化学实验充分发挥其在培养学生实验、科学方法、科学态度等方面应有的作用。3.改进实验教学的几点建议（1）、重视培养学生掌握基本的化学实验知识与科学素养的能力。通过实验教学，培养学生的观察能力、思维能力、分析能力、创新能力、协作学习能力。每一堂实验课，教师要指导学生课前预习，根据实验内容设计实验步骤和所需药品仪器；课堂上强调使用仪器的规范性，要求学生仔细观察，如实记录实验现象，并让学生互相交流，讨论对错，对误差进行原因分析。引导学生体会化学实验是获取化学知识和学习科学探究方法等的重要手段，培养学生严谨的科学态度和尊重客观事实、善于合作等优良品德。（2）、研究教材，充分体会化学实验在初中教学的作用。作为化学学习的启蒙阶段，初中化学课应注意创设情境，激发学生学习化学的好奇心和探究欲望，例如：在演示二氧化碳灭火的实验操作时，增加的用水代替二氧化碳进行灭火，再增加砂子代替二氧化碳进行灭火的实验对比，这样，利用易得的物质和简单的操作达到了良好的实验教学效果，活跃的课堂气氛，开拓了学生思维能力。在溶解度课题的学习中，提出问题：一种物质的饱和溶液还可以溶解其它物质吗？除了课本中要求准备的NaCl固体外，还准备了CuSO4晶体，要求学生在饱和的NaCl溶液中加入CuSO4晶体，发现CuSO4晶体继续溶解在NaCl的饱和溶液中，让学生通过最直观的现象了解到一种物质的饱和溶液还可以溶解其它物质，让学生了解饱和溶液只对某种物质而言。（3）、研究科学探究的教学技巧和技术，使科学探究教学落到实处。教师要重视学生的生活经验和亲身感受，注意引导学生参与探究活动，并通过探究活动和合作学习，主动地获取知识。例如：让学生合作利用课后时间用牙签和橡皮泥或球棍制作C60模型、CO2模型、CH4模型等；用PH试纸测日常生活用品如食醋、酱油、水果、牙膏、肥皂、洗洁精等的酸碱性，特别是爱喝的饮料的酸碱性；关心环境，测量雨水的酸碱度，提倡绿色化学；在元旦联欢晚会中，让学生表演各种化学趣味实验如烧不坏的手帕、空瓶生烟、火山喷发、吹气生火等，并让初一、初二的同学参与。让学生体验探究活动的过程、方法和成功后的喜悦，从而使学生产生亲近化学、热爱化学，树立学好化学的信心。（4）、优化实验教学方式，提高学生实验能力。可通过对实验的补充、优化，增加分组实验，让实验教学为理论教学服务。 二 怎样进行初中化学实验探究1、   为什么要进行化学实验探究（1）       有利于创新精神和实践能力的培养。21世纪将是人类依靠知识创新、可持续发展的世纪，世界将进入知识经济时代。面对知识经济的挑战和机遇，实施素质教育，深入开展创新教育，让科学的光芒普照中华大地，以实现国家的科教兴国战略，是当今教育改革的主旋律。探究教学的重要意义就在于，它对于素质教育、创新教育以及科教兴国战略的实施，都将具有重要的促进作用。（2）       有利于科学素养的形成与提高。（3）       有利于学生自主探究，把学习的主动权真正交给学生，实现学为主题。（4）       有利于“生——生互动”和“师——生互动”，有利于团结互助、合作协调精神的培养。（5）               有利于过程的体验和科学方法的学习与训练。（6）                   有利于自然观、科学观、科学精神等的形成。所以新课程把初中几乎所有的实验都改成了科学探究。2、  ‎ ‎ 怎样探究化学实验科学探究过程。科学探究是一种过程，有一定的活动程序或阶段。尽管科学有许多门类，科学家都有各自的研究领域，不同科学家研究问题的方式、途径和手段也有所不同，因而不存在统一的研究模式，但无论他们从事哪一门类或哪一领域的研究，从发现问题到解决问题，都要大体上经过这样一些类似的活动过程或阶段：形成问题，建立假设，制定研究方案，检验假设，作出结论。正是上述这些活动过程构成了被称为“探究”的科学过程，进而也成为判断某种活动是否是科学探究活动的依据。探究学习是探究教学过程中学生的主要学习方式。美国芝加哥大学教授施瓦布最早提出了探究性学习(Inquiry Learning)，他认为探究学习是儿童通过自主地参与知识获得的过程，掌握研究自然所必需的探究能力，同时形成认识自然的基础——科学概念，进而培养探索世界的积极态度的学习活动。对于探究过程，施瓦布提出了五个阶段：(1)明确问题；(2)收集适合问题解决的资料；(3)提出假说；(4)验证假说；(5)导出结论。施瓦布等人的实验探究教学思想，过分强调学生像“小科学家”那样进行探究、发现，忽视教师在探究过程中的作用。《标准》第10页“发展科学探究能力”表中的8个要素，实际上也是一种探究学习模式。3、  ‎ ‎ 探究性实验教学对教师的新要求化学探究性实验是指学生围绕某个实验主题，设计实验方案，通过自主参与，亲身实践，发现和获得实验结论的一种教学方式。它强调在实验探究过程中获得对知识的理解，培养学生的探究意识和探究能力，进而促进学生科学素养的发展。在教学实践中开展探究性实验，对教师的教学观念，教学能力，专业水平，知识结构等诸多方面都提出了更高的要求。教师必须更新教学观念，优化知识结构，提高组织和实施探究性实验的能力，具体地说，教师要努力做到以下几点：（1）、准确理解探究性实验的特征探究性实验重视学生在实验过程中的参与和体验，使学生通过亲身经历实验探究过程，在知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观等方面获得全面发展。但实际上，有不少教师对此理解得并不准确，表现在只重视表面的形式主义，从而使探究实验有名无实。比如，我到江苏常州去听了一节课，一个老师上复习第三章“物质构成的奥秘”，让学生做了不少的各种各样的纸片（只是形状变了，方式完全一样），结束时做了个实验，证明空气里有CO2，她把一点碱液倒进1000毫升可乐瓶，塞住瓶口，瓶子立即瘪了（大概想说明微粒间有间隙）。暂且不说她搞假（因为1000毫升的空气里不可能有那么多CO2），这个实验与主题毫无关系（因为这里只是纯粹的复习物质分类），做它何用？而且一点探究的意思都没有。这样的实验不是真正的探究实验。可见，探究性实验的关键，不在于形式，而在于内容，正如接受学习可分为有意义接受学习和无意义接受学习一样，探究性实验既可能是主动的有意义探究，也可能是被动的无意义探究，真正的探究性实验，强调的是实验探究过程，而不是简单地获得实验结果。（2）．实现教学过程中的角色转变传统实验课上，绝大多数教师的任务就是管理课堂纪律，许多教师认为纪律管好了，实验课就成功了一半。为此，在实验课前和课上，他们不惜花费时间，反复要求学生应该如何做，不能怎么做。正是这种束缚扼杀了学生的探究欲望，使得学生只有服从，而无创新意识。探究性实验要求教师充分相信学生，改变实验课“一放就乱”‎ 的旧观念，减少对学生过多的指导和限制，为学生创造一个轻松和谐的氛围。同时，教师应当以平等的心态积极参与实验过程。教师不再是昔日的知识拥有者和权威，而是学生实验探究活动的参与者，，合作者和促进者，教师要转变观念，自觉实现角色转变，充分调动学生参与探究的积极性和主动性，促进探究性实验的有效进行。（3）．深入分析和挖掘实验内容在现实的化学教学中，很多教师缺乏对实验内容的深入分析。比如，强弱电解质溶液导电的实验。不少教师只是演示给学生看，灯泡变亮的说明是电解质溶液，而灯泡变亮的程度，就可区分电解质的强弱，不少教师到此为止，而没有对实验中溶液为何采用相同浓度，相同体积进行分析，这其实是一种重要的科学方法（变量控制）。因为只有这样，灯泡的亮度才可与溶质的本性有关，所以，教师应深入分析教材中的实验内容，挖掘出其中蕴含的探究因素，通过探究性实验真正促进学生科学素养的提高。（4）．引导学生将“做”和“想”进行有机结合在探究性实验活动中，学生不但要亲自动手“做”，而且更要在做中深入“想”（思考、分析），单纯的，参与并不能促进学生高层次思维能力的发展。只有深层次的认知参与和积极的情感体验为核心的学习方式，才能促进学生素质的全面提高。所以学生探究活动中教师要不断地用问题引导学生进入思考状态，产生感悟和体验。要使“做”和“想”‎ 有机地结合起来，关键是要相信学生，尊重学生，教师要在深入分析学生已有经验的基础上，努力创设真实、生动、开放的学习情境和探究活动。使学生在亲身参与活动的过程中获得体验与收获。而不是在教材规定好的步骤中进行被动的、虚假的探究活动。要努力将实验（方案），观察（现象），思维（问题）三者有机地结合起来，使学生在思维（问题）的引导下进行实验，在观察*记录的基础上进行思维。通过具体的，有一定深度的问题组引导学生对实验探究过程和现象进行深入的思考，从而获得有关的结论。此外，探究性实验的开展，还需要一定的客观条件。比如，实验室的建设，实验人员的配备，以及教师自身的素养等，而且由于探究实验的开放性，有些实验可能会需要很长的时间，需要在课外和校外开展，这就需要取得相关社会部门的支持。因此!实施探究性实验教学，必须加强预先设计，教师的指导以及相关部门的协调。三、给老师们的几点建议1.化学教师一定要做实验（1）       验一定要亲自做（2）       定性实验定量做（3）       实验必须要经常做反复做2. 做实验一定要注意科学性。无科学性错误设计更加科学合理思考讨论题：有人说砖中含有铁元素，请（在初中学生的基础上）设计方案证明。请（在初中学生的基础上）设计方案证明水的组成。（要求产物必须是水） 演示实验项目一、            ‎ ‎ 氧气的制备探索（见初中34页）问1：请探究MnO2催化氯酸钾分解制备氧气的产物中还有别的气体吗？用品：氯酸钾（固体）、MnO2（固体）、CuO（固体）、CaO（固体）、碘化钾淀粉试纸、H2O2（20%）、NaOH溶液（10%）、水、水槽、酒精灯、火柴、铁架台、试管、集气瓶、毛玻片、镊子、脱脂棉。[缺：单孔塞、洗瓶、称量纸、药匙、抹布]MnO2作催化剂，用碘化钾淀粉试纸检验，变蓝，说明有氯气生成。问2：请按绿色化学要求设计氧气制备的新方案：（1）       用CuO、CaO催化则不使碘化钾淀粉试纸变蓝；（2）       不用任何催化剂氯酸钾也能分解放出氧气。只是慢一些。所以，我怀疑以上那些催化剂是否真正起到了催化作用。问：请探究几种常用的制氧方法，哪一种最符合绿色化学的理念？2、  用H2O2分解。产物除氧气之外，还有水，水不污染环境。用MnO2和CuO作催化剂效果都不错。二、             请探究长短蜡烛被罩燃烧，哪支先熄灭？用250毫升烧杯跟3000毫升一样，都是高的先熄灭。顺带介绍匍匐离开火灾现场，热气球等。（缺250毫升的烧杯）三、             火柴燃烧；问：火柴燃烧时，药头向上、向下或平行于地面，效果有区别吗？为什么？四、请探究空气中氧气的比例究竟占多大比例？（见初中第23页）水涨船高：用矿泉水瓶去口为罩，瓶盖做舟，蜡固定于舟中。点燃，罩上，效果不错。（注意：蜡烛熄灭时，CO2并非完全燃尽，生成的CO2也并非完全溶解）延伸1：设计方案的方法很多，红磷钟罩法、如注射器铜丝法、铝汞齐法等。延伸2：请探究成年人每天需要呼吸多少毫升空气？（留着思考）五、1.请探究可否用排水取气法收集CO2？用20%的盐酸反应，效果不错。用锥形瓶收集。2.请探究CO2是酸性气体还是碱性气体？方案1：用试纸（如PH试纸或石蕊试纸）方案2：自吹自擂。（与初中60页实验相近）氢氧化钠用20%的溶液。六、             请探究C还原CuO ‎ 的反应条件  （缺风罩、试管夹）1.  选碳（用木炭好）2.  比例（1：10.5效果不错）。3.  磨细混匀（二者一起研磨）4.  火焰集中七、CO还原CuO或Fe2O3（见初中119页）缺饱和石灰水（教育部基础教育司主办的某教学刊物，2001年第8期上有一篇关于初中化学《CO还原CuO》实验文章介绍了一个改进方案：用洗气瓶洗过的尾气直接回输到还原CuO的硬质玻璃管里，既可防止CO污染环境，又可使CO充分利用，看似完美，但是违背了《帕斯卡定律》，在硬质玻璃管前、后导管里和洗气瓶内的气压都相等，CO不会流动，该实验设计一定不会能实施；还是同一篇文章里又介绍了一个改进方案：让尾气通过炽热的木炭粉，使其中的CO2还原成CO，而后再直接回输到还原CuO的硬质玻璃管里，看似更加十分完美，但是，除了违背帕斯卡定律外，还忽略了CO2与碳的反应是增大体积的反应，CO也不会流动，该实验设计也一定不会能实施。）八、请探究：是否所有的纸都能被浓硫酸炭化？铜板纸、打印纸、滤纸不炭化（但滴一滴水后就会炭化）草纸、新闻纸可以炭化。（缺旧报纸或草纸）九、请设计探究：怎样证明浓硫酸的吸水性？介绍“称重法”和“温度计法”（能升15摄氏度）。十、请探究电解水的实验条件（见初中45页）（原方法难做）1.  电流、电压（6伏即可）2.  电极选择（惰性电极抗氧化）3.  电极距离（远了内电阻大）4.  加电介质的量（用10—20%稀硫酸，效果好）。十一、     ‎ ‎ 请探究微粒之间是否有间隙用有色酒精与水各半混合，看体积是否为2倍（用辣椒红染色水，或直接用碘酒，效果都一样，50+50=90）。十二、       请探究怎样增强焰色反应的实验效果。1.  蒸发皿装酒精点燃，滴溶液，晃动。2.  彩焰蜡烛。3.  Sr2+、K+，Cu2+、Ca2+，Ni2+溶液（乙醇：水=2：1，用喷嘴瓶对火喷）十三、      纳米铁粉自燃实验（草酸铵与硫酸亚铁反应生成草酸亚铁，再加热分解得纳米铁粉）缺旧报纸或草纸【原理】有些金属处于极细的粉末状态时，能在空气中自燃。这类活性较强的金属粉末一般要用化学方法制得。例如，能自燃的铁粉，可以用草酸亚铁加热分解制得，反应式是FeC2O4+2H2O==CO↑+CO2↑‎ ‎+2H2O+FeO3FeO==Fe2O3+Fe4FeO==Fe3O4+Fe得到的铁粉表面积很大，在室温下遇到空气会发生激烈的氧化还原反应，放出大量的热而燃烧起来，反应式是4Fe+3O2=2Fe2O3【准备】（1）实验室里如没有草酸亚铁，可以自制。配制一定浓度的草酸溶液和亚铁盐溶液（如FeCl2、FeSO4），使这两溶液以等摩尔混合，就能得到黄色的草酸亚铁沉淀。然后经过过滤、洗涤、干燥等处理，得到粉末状草酸亚铁，可以装在瓶里长期保存。（2）为了防止加热时铁粉跟空气接触而发生反应，试管口要配一个单孔塞子，孔里插一段细玻管，用来阻止外面的空气进入反应管。【操作】（1）在大试管中加入约4药匙粉状草酸亚铁，塞上带有导管的塞子，再固定在铁架台上（见下图）。（2）用煤气灯（也可以用酒精灯）较彻底地预热准备好的试管，然后加热试管尾部，使草酸亚铁慢慢地分解。实验时管口如果出现冷凝水珠，可再次在试管前端加热，尽量赶去水分。（3）加热到发生反应时，试管内粉末会出现翻腾现象，随之黄色粉末慢慢变黑。到试剂呈黑色而不再有翻腾现象时，停止加热，留在试管里的是自燃铁粉。（4）趁热取下带导管的塞子，重新塞上橡皮塞，让它自然冷却。冷却后再检查一下塞子是否漏气，要保证在演示前没有空气混入。如果存放时间较长，最好用蜡封住塞子和管口的相接边。（5）实验时先把铁粉堆放在近试管口处，再拔下塞子，立即使铁粉分批轻轻撒出。铁粉在空气中下落时发生自燃，产生一束束火花。【说明】（1）在制取自燃铁粉时有大量气体产生，极可能发生冲料现象，所以试管口应向上倾斜。为了防止凝冷水回落而使试管破裂，所用试剂应充分干燥。此外，还应选用硬质试管，同时在反应前对整个试管作较彻底的预热。（2）撒出的铁粉在空气中自燃的时间较长，不能把它撒在地毯或木质地板上。（3）做铅粉的自燃实验时，取硝酸铅60g溶于100g水中。再取酒石酸钾钠45g，溶于100g水中。这两种溶液混合后得到酒石酸铅的沉淀。把沉淀洗涤2～3次，再抽滤、干燥，即得粉末状酒石酸铅试剂。用酒石酸铅制取自燃铅粉以及表演铅粉自燃的装置和方法，与上述用草酸亚铁加热制自燃铁粉的实验相同。酒石酸铅受热分解而得到自燃铅粉的化学反应式是PbC4H4O6===Pb+2C+2CO2↑+2H2O↑‎ ‎（4）把草酸镍放在上述装置的试管内，用加热草酸亚铁相同的方法操作，能制得自燃镍粉。自燃镍粉也能在空气中迅速自燃。下面是自制草酸镍的方法。取0.5mol/L硫酸镍（NiSO4）溶液和0.5mol/L草酸溶液以等体积混合，搅拌后有淡绿色的草酸镍沉淀生成。再将沉淀洗涤、过滤、干燥（当pH达到7时，放在烘箱内在50℃下烘干）即可。由草酸镍制得自燃镍粉的反应式是NiC2O4====Ni+2CO2↑自燃镍粉封存及表演的方法同上述自燃铁粉实验。                                            2006年7月21日于四川教育学院