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苏教版化学必修教材演示实验优化策略

2013-06-16 01:04

摘要：演示实验的教学目标是培养学生的知识与技能、过程和方法、情感态度价值观。这种养育主要通过环保策略、探究策略、主动交流策略和生活化策略来实现。本文在对新教材实验进行分析的同时提出了对部分实验进行优化的新方案，分析了演示实验的优化策略。
关键词：演示实验  优化  设计 
 演示实验是化学教学中广泛应用，最生动、最有效的直观教学[1]。苏教版必修教材将实验相关活动设置成“活动与探究”、“观察与思考”两个栏目。这种实验呈现方式虽未规定哪些是学生实验，哪些是演示实验。教师在教学中也应尽量开设学生实验和边讲边实验课，以提高学生动手率。然而，多数实验最终仍会以演示实验的形式呈现。充分优化演示实验方案，提高演示实验教学效率仍是新课程标准的重要课题。
一、演示实验的设计思路
    演示实验设计的目标与化学课程目标同步，即培养学生的知识与技能、过程和方法、情感态度价值观[2]。传统演示实验设计重点在于知识层面和操作技能层面。新课程标准引导下的演示实验更多从学习者的角度进行考虑，在实验设计中融合对学生情感、态度、价值观的养育。其设计的核心策略是挖掘实验的多重价值。
教学目标 演示实验设计要求 实验优化思路
知识层面 目的 明确目的，要求具体 打破书本框架，重新设计实验
 装置 注意直观，装置简单 
 结论 配合讲解，引导思维 
操作技能层面 过程 注意示范，掌握时间 提高实验可观察性
 结果 确保安全，确保成功 
情感、态度、价值观 环保、探究、交流意识 通过环保策略、探究策略、主动交流策略和生活化策略来实现

二、演示实验的优化设计
1、知识层面——打破书本框架，重新设计实验
（1）新教材重新设计实验，更适合传承知识
 演示实验的双基教学不能以本为本，用金科玉律般的操作去限制学生；而是要让学生弄清设计的原理，操作的道理，然后用新的仪器，新的设计装置去优化原有方案。
教材出处 实验内容 旧教材方案 新教材方案 新教材方案的优点
化学1：P39 电解食盐水 初中使用霍夫曼电解器电解水 用U形管作电解槽电解饱和食盐水 相对单一文字叙述更直观、明了
（2）对新教材实验方案的再优化
 演示实验的设计思路不同，但原理必然相通。让学生明白新设计原理，同样可以达到教学目标。例如石油分馏实验可作如下优化：
教材出处 实验内容 教材方案 改进方案 优化方案的优点
化学2：P57 石油分馏 沿用人教版实验装置 省略冷凝器，冰水直接降温 实验简洁，快速
2、技能层面――提高实验可观察性  
（1）新教材实验方案设计更符合可观察性理念
 教师在实验演示过程中不光要向学生展示基本操作技能、仪器和药品的选择技能和综合运用技能，还需使实验直观、形象，便于观察。
教材出处 实验内容 旧教材方案 新教材方案 优   点
化学1：P12 丁达尔现象 手电筒作光源 激光笔作光源 光线更集中，现象更明显
化学2：P65 乙醇催化氧化 无演示实验要求。一般是用红热的铜丝反复浸入乙醇，观察铜丝颜色变化，闻产生的气味 用螺旋的铜丝浸入乙醇中。铜丝外套玻璃管 产生的乙醛更多，更集中。可观察的铜丝表面积更大，现象更明显

（转载自http://zw.NSEAC.com科教作文网）

（2）还能进一步优化的实验方案
教材出处 实验内容 教材方案 改进方案 优   点
化学2：P40 自制氢氧燃料电池 电解硫酸钠。用电解产生的氢气和氧气点燃发光二极管 在发光二极管两边并连音乐贺卡 不仅有光，还有声音
化学2：P67 制备乙酸乙酯 沿用人教版实验装置 用亚甲基兰染色 水层蓝色，酯层红色，更易区分水层和酯层
3、情感、态度、价值观层面
 实验情感是指学生在化学实验教学中所形成的一种对实验活动的感情指向或情绪体验[3]。情感、态度、价值观层面的教学目标可通过“绿色化学策略”“探究式教学策略”“主动交流策略”和“生活化策略”来实现。
（1）绿色化学策略
 绿色化学策略就是不使用有毒，有害物质，不产生废弃物，最终实现污染物的零排放。通过演示绿色化的实验向学习者传递热爱自然，珍惜环境的思想。
a．新教材更重视绿色实验
教材出处 实验内容 旧教材方案 新教材方案 优   点
化学1：P48 钠在氯气中燃烧 钠放在燃烧匙内，点燃，伸入装有氯气的集气瓶 在玻璃棉上放钠，通氯气 操作简便，减少氯气泄漏
化学1：P99 氨气遇氯化氢生烟 玻璃棒分别蘸浓盐酸和浓氨水。相互靠近，观察白烟 蘸有浓盐酸、浓氨水的棉花放在烧杯中，用培养皿盖住烧杯口 避免有毒气体扩散入大气；产物集中在烧杯中，烟更浓，现象更明显
化学2：P33 化学反应的热效应 氯化铵与氢氧化钡反应 碳酸氢铵与氢氧化钙反应 避免了使用有毒的钡离子
b．从绿色化学的视角对新教材实验再优化
 绿色化学的优化策略是通过对传统实验的再设计，向学生传递影响化学反应的每一个因素（起始物、反应试剂、溶剂、反应条件、产物、副产品）都可以被更绿色方案替代的信息[4]。
教材出处 实验内容 教材方案 改进方案 优   点
化学1：P48 钠在氯气中燃烧 在玻璃棉上放钠，通氯气 在玻璃棉上放钠，在集气瓶内放汽水盖，盖内放氯酸钾，滴加浓盐酸 省略氯气发生装置，避免氯气扩散，污染大气
化学1：P101 铜与浓、稀硝酸反应 在试管内反应 使用针筒实验 在密封容器中进行，避免氮氧化物污染大气
（2）探究式教学策略
    探究教学是学生在教师的引导下，将科学领域的探究引入课堂，让学生经历与科学工作者相似的过程，得到科学和技能，体验探索的乐趣，领悟科学思想及精神的特殊教学方法[5]。
a、新教材设置了更多的探究实验
教材出处 实验内容 旧教材方案 新教材方案 优   点
化学1：P19 层析 没有 纸层析法分离墨水中的染料 提供层析的直观印象
化学1：P66 铝性质实验 没有 比较铝在浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、硫酸铜、氢氧化钠中的实验现象 将铝与酸碱盐反应的性质归类
化学2：P28 过氧化氢分解 比较加入二氧化锰前后的反应速率 比较不同温度、浓度的过氧化氢分解速度及加入催化剂前后的反应速率 对影响反应速率的因素进行探究
b、新教材中还能深入设置的探究方案
    课程标准要求的教学深度固然有限，但对于部分对化学感兴趣、学有余力的学生，教师还应在演示实验中继续挖掘内涵，引导他们进行深入探究。

（科教范文网http://fw.nseac.com）

教材出处 实验内容 教材方案 改进方案 优   点
化学1：P12 丁达尔现象 用激光笔作光源照射 用不同颜色的激光笔照射 不同颜色的光线在胶体中的穿透力不同，路径长度也不同
化学1：P17 过滤 与原教材相同 使用微型抽滤瓶，用洗耳球抽滤 启迪学生对过滤有更深入的理解。
化学1：P73 Fe3＋和SCN --反应 在Fe3＋和SCN --，的混合液中分别加氯化铁和硫氰化钾 将不同浓度的Fe3＋和SCN –混合，配成色阶 用比色法展示了反应物浓度对平衡的影响
（3）主动交流策略
    主动交流策略的知识目标是让学生在讨论中获取知识。情感目标是让优秀的学生获得成功的体验，从而产生进一步认知的需要；给 “学习困难”的学生一种集体的“归属感”， 让他们得到老师和同学的关注，得到平等参与的权利[6]。
教材出处 实验内容 旧教材方案 新教材方案 优   点
化学1：P65 去除铝表面的氧化膜 没有 将铝片浸入4mol/L NaOH溶液中，观察颜色变化。 探究生活中铝不易被腐蚀的原因
（4）联系生活策略
 化学教学源于生活实践，也要重新回归生活实践。实验设计紧密联系生活能够激发学生调用生活中已经形成的图式，实现知识的正迁移。
a、新教材设置了大量生活化实验
教材出处 实验内容 旧教材方案 新改进方案 优   点
化学1：P50 碳酸钠洗铜片上的油渍 没有 沾满油渍的铜片放入碳酸钠溶液中加热，洗涤 联系生活中用碱性洗涤剂除油污
化学2：P39 用生活用品制化学电池 没有 用白醋，柑桔，橙子制简易电池 适合学生课外探究
化学2：P69 油脂水解 水解乙酸乙酯 水解油脂 直接用生活中常见的油脂，操作更简单，更易理解
b、新教材部分实验仍可进一步生活化
教材出处 实验内容 教材方案 改进方案  优   点
化学1：P19 层析 用纸层析法分离墨水中的染料 用滤纸分离菠菜叶各组分 更贴近生活
化学2：P64 石油裂解 裂解石蜡油 裂解泡沫塑料颗粒 材料易得，现象明显。
三、例析演示实验的优化策略
   演示实验的优化策略主要有简化策略，组合策略，改良策略和微型化策略。
1、简化策略
 简化策略就是简化实验装备，达到直观、明显、省时、安全的目的。如设置氯气性质实验可在玻璃片中央放置氯酸钾晶体，四周放置各种反应物。在氯酸钾晶体上滴加几滴浓盐酸，立即盖上表面皿，构成气室，观察现象（图1）。实验完毕，向气室内放入一团浸润氢氧化钠的棉花，吸收多余氯气。该实验甚至可用旧CD盒代替表面皿作气室，效果也很好（图2）。
 
 
 
 
 

2、组合策略
 组合策略就是把多步实验合在一起同时进行，或在实验设计中将若干个小实验合在同一实验中完成。这样不仅可以节约操作时间，还能减少实验污染。图3是氯气制备和性质检验的另一装置。
3、改良策略
  改良策略是在原有实验基础上进行改进。人教版新教材对水蒸气的发生装置做了简化（图4）。长河高中包群刚等老师将氢氧化镁和铁粉按一定量混合均匀放于硬质玻璃管内，用酒精灯加热玻璃管使氢氧化镁分解产生水蒸汽，与铁粉反应获取氢气，取得很好的实验效果。

 

 

 

4、微型化策略

    传统实验为了让全体学生能看见实验操作，往往需要动用较大型的仪器，使用大量药品。但演示实验在教室中进行，排污设备差，可能受污染侵害的学生人数多，对实验提出了较高的环保要求。这与运用大量药品提高实验可观测性产生了矛盾。现在应用多媒体投影设备能将很小的实验装置放大到足以让全体学生看见。因此，微型实验代替传统大型实验已成为趋势。
 例如用氯酸钾和二氧化锰制氧气时，可以用图5装置，先加热氯酸钾，用带火星的木条检验是否有氧气。再加热二氧化锰，仍用带火星的木条检验。最后将二氧化锰倒入氯酸钾中，用带火星的木条检验是否有氧气生成。
四、后记
 戴安邦教授指出：“化学实验是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式[7]。”化学新课程将情感、态度、价值观等体验性目标列入教学目标。在演示实验设计过程中，将实验与生产、生活实际相结合。在操作过程中，加强安全防护，运用无毒害的药品代替有毒药品，对实验产物进行无害化处理，或循环利用，实现绿色化学理念。在评价过程中，按照知识、能力相结合的要求激发探究意识，开拓创新思维。使演示实验成为运用化学原理，汲取科学知识，领悟科学方法，提升思维水平，养育化学素养的重要载体。演示实验的改良和创新过程也本身也是学生获得情感、态度、价值观的一部分。我们改进演示实验的目标就是让学生能更好的感知实验，实现自我体会、自我感悟，获得启迪。

参考文献：
[1] 熊言林．化学教学论实验第一版[M]．合肥：安徽大学出版社，2004年2月．
 [2] 中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准（实验）[S]．北京：人民教育出版社，2003年4月.

[3] 吴思杰. 高中新课程实验教学要求[R].杭州新课程标准市级培训.杭州：2006年8月.
 [4]（美）道格西(Doxsee .K.M)、（美）哈奇森(Hutchison. J.E)著，任玉杰译．绿色有机化学——理想和实验 [M]．上海：华东理工大学出版社，2005年11月.
 [5] 方晖，科学教材倡导探究性教学［A］．项红专，中学科学探究教学的策略与艺术［C］．杭州：浙江大学出版社，2004年9月．
 [6] 刘知新．化学教学论第三版[M]．北京：高等教育出版社，2004年8月．
 [7] 郭保章．沉痛悼念戴安邦先生[J]．化学教育，1999年6月．