论文部分内容阅读
摘 要 化学实验教学是一种以实验为基础的科学探究活动，在具体实验过程中让学生自行设计一些探索性实验，使学生变被动为主动，去切身体验科学探究的过程，形成实事求是、严谨细致的科学态度和努力进取的品质，从而培养学生的创新能力，以提高科学素养来促进个人的发展。
关键词 化学；实验探究；探索性实验；科学素养；原电池
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）09-0141-02
化学课程标准要求通过化学课程的学习，使学生体验科学探究的过程，强化科学探究的意识。传统的化学实验教学，常常是教师把实验目的、实验内容及步骤细致而周密地安排好，甚至连结论也预先告诉学生，学生只需“照方抓药”被动实验，缺乏主动性和能动性，在一定程度上影响了观察、分析和解决问题能力的培养，缺乏创新。教师应该挖掘教材中理论知识和实验知识的结合点，引导学生自行设计一些探索性实验，让学生参与设计，使学生在实验过程中变被动为主动，去切身体验科学探究的过程，形成实事求是、严谨细致的科学态度和努力进取的品质，从而培养学生对科学知识的创新，最终全面提高科学素养来促进个人的发展。
本文将以“原电池的工作原理”为例，谈谈在教学过程中如何开展实验探究的学习。
1 探究设计
实验探究是化学科学研究的最基本方法，而原电池理论是高中化学“反应原理”部分的重难点。本节课以原电池模型为理论基础，开展实验探究，围绕原电池展开讨论，在真实实验情境中通过数据分析，自主发现问题，大胆假设，有利于教学中重难点知识的深化理解。通过问题驱动实验探究，引导学生发现并归纳可能影响原电池电流强度的因素，从而确立本节课的探究课题，再让学生自主讨论，设计实验方案，并实施实验验证，完整展现自主实验探究的全过程。通过自主实践探究，体会科学探究实验的全过程，构建“对比实验”的实验思想和科学方法，在不断的假设、验证、反思、修改中培养求真求实的科学探究精神。
2 探究目标
1）通过原电池的实验探究，加深对电池工作原理的认识，了解影响电池电流强度的因素。
2）体会“对比实验”的实验方法，通过观察、实验、比较、归纳等方法开展自主实验探究。
3）提高交流合作、分析解决问题的能力，培养在实验验证中求实求真的科学精神。
3 探究过程
实验开始前，先引导学生学习实验探究的程序，如图1所示。
活动一：问题发现，课题确立
实验任务：小组协作选择合适仪器和药品组装一个微型原电池，测其电流并及时记录分析，所得数据结论整理在学案上。
仪器用品：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、硫酸铜溶液（0.15 mol·L-1、0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）金属片和导线夹头部已用砂纸分别打磨过，可直接使用；2）用镊子夹取滤纸悬于烧杯上，用溶液充分浸湿后，与两金属片紧贴好，用玻璃片将已浸湿的滤纸压住；3）导线夹与金属片接触即可，导线夹不要被溶液沾湿；4）数据记录指针偏转格数，测完电流后请及时断开电路。
微型原电池的装置示意图如图2所示。
现象及数据记录（标明所选溶液浓度）：（略）。
实验结束后，各小组讨论汇报各自的实验现象和数据，教师适时引导学生发现各小组间的数据存在差异，思考讨论哪些因素可能影响电池的电流强度。这一探究活动用真实的实验数据来发现问题，让学生确立本节课的探究任务：可能影响原电池电流强度的因素，如电解质溶液浓度、电极间距、电极活泼性等。
活动二：方案设计，实验探究
1）明确设计方案，交流互评优选。
2）选择其中一个可能因素作为实验目的，领取小组任务、仪器药品。
【分组任务1】
实验目的：其他因素不变，电极间距对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、CuSO4溶
液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）两电极不能直接接触；2）导线夹不能被溶液浸湿；3）要选用同浓度的同种溶液，且溶液用量不变（即滴到滤纸上的用量就是2滴管左右）。
【分组任务2】
实验目的：其他因素不变，电解质溶液的浓度对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、CuSO4溶
液（0.15 mol·L-1和0.05 mol·L-1）、H2SO4溶液（0.1 mol·L-1
和0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）选用H2SO4溶液时，请调整接线柱到G1位置；2）更换溶液时请及时更换滤纸，且洗净擦干金属片表面；3）每种溶液用量保持基本不变（即每次实验滴到滤纸上的用量是2滴管左右）。
【分组任务3】
实验目的：其他因素不变，电极活泼性对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Mg、Zn、Fe、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、CuSO4溶液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）、镊子。
实验支持：1）电极材料（Fe、Mg）均有标记；2）正极为Cu，更换负极材料来对比；3）用同一浓度的同种溶液，且溶液用量恒定不变（即2滴管滴到滤纸上）。
数据记录见表3。
3）实施实验，记录并整理数据，分析得出结论，及时整理实验报告。
在整个探究实验的过程中，各小组确定课题后，领取小组任务、实验用品，实施实验。教师及时收集各小组实验数据，集中展示，各小组自己汇报交流，及时点评，达成共识。在实施过程中，各小组讨论交流，既能培养学生的独立思考能力、小组合作能力，又培养了学生的对比、类比、迁移能力以及数据记录整理的能力。通过多媒体技术（拍照、上传图片）进行现场数据收集，使数据的记录和分析直观生动，提高了交流探讨的实效性。
活动三：学以致用 结合前面的实验探究所得出的结论，利用便利的常见物品，设计有一定实用价值的小电池来带动发光二极管。（用品提供：橙子、铅笔芯、铁丝。）
在这个环节，学生要讨论如何有效控制影响因素，并不断在实验过程中修改方案。这个过程既能提升学生在本节课所学到的知识，又能培养学生综合运用探究成果来解决实际问题的能力，并激发学生对实验探究的兴趣和欲望，使实验教学效能增大。
通过这节实验探究课的学习，学生从自己的实验过程中归纳总结出知识，又把所学的知识应用到练习中去解决实际问题，这是学习和探究的根本目的，也是一个重要环节。在课堂上，教师与学生打成一片，一起讨论，一起争辩，学生活而不乱，兴致高涨，创新能力自然就发挥出来，并体验到实验探究的乐趣。这样的教学模式更能激发学生接受教育的兴趣，充分调动学生学习的主动性和积极参与性。
关键词 化学；实验探究；探索性实验；科学素养；原电池
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）09-0141-02
化学课程标准要求通过化学课程的学习，使学生体验科学探究的过程，强化科学探究的意识。传统的化学实验教学，常常是教师把实验目的、实验内容及步骤细致而周密地安排好，甚至连结论也预先告诉学生，学生只需“照方抓药”被动实验，缺乏主动性和能动性，在一定程度上影响了观察、分析和解决问题能力的培养，缺乏创新。教师应该挖掘教材中理论知识和实验知识的结合点，引导学生自行设计一些探索性实验，让学生参与设计，使学生在实验过程中变被动为主动，去切身体验科学探究的过程，形成实事求是、严谨细致的科学态度和努力进取的品质，从而培养学生对科学知识的创新，最终全面提高科学素养来促进个人的发展。
本文将以“原电池的工作原理”为例，谈谈在教学过程中如何开展实验探究的学习。
1 探究设计
实验探究是化学科学研究的最基本方法，而原电池理论是高中化学“反应原理”部分的重难点。本节课以原电池模型为理论基础，开展实验探究，围绕原电池展开讨论，在真实实验情境中通过数据分析，自主发现问题，大胆假设，有利于教学中重难点知识的深化理解。通过问题驱动实验探究，引导学生发现并归纳可能影响原电池电流强度的因素，从而确立本节课的探究课题，再让学生自主讨论，设计实验方案，并实施实验验证，完整展现自主实验探究的全过程。通过自主实践探究，体会科学探究实验的全过程，构建“对比实验”的实验思想和科学方法，在不断的假设、验证、反思、修改中培养求真求实的科学探究精神。
2 探究目标
1）通过原电池的实验探究，加深对电池工作原理的认识，了解影响电池电流强度的因素。
2）体会“对比实验”的实验方法，通过观察、实验、比较、归纳等方法开展自主实验探究。
3）提高交流合作、分析解决问题的能力，培养在实验验证中求实求真的科学精神。
3 探究过程
实验开始前，先引导学生学习实验探究的程序，如图1所示。
活动一：问题发现，课题确立
实验任务：小组协作选择合适仪器和药品组装一个微型原电池，测其电流并及时记录分析，所得数据结论整理在学案上。
仪器用品：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、硫酸铜溶液（0.15 mol·L-1、0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）金属片和导线夹头部已用砂纸分别打磨过，可直接使用；2）用镊子夹取滤纸悬于烧杯上，用溶液充分浸湿后，与两金属片紧贴好，用玻璃片将已浸湿的滤纸压住；3）导线夹与金属片接触即可，导线夹不要被溶液沾湿；4）数据记录指针偏转格数，测完电流后请及时断开电路。
微型原电池的装置示意图如图2所示。
现象及数据记录（标明所选溶液浓度）：（略）。
实验结束后，各小组讨论汇报各自的实验现象和数据，教师适时引导学生发现各小组间的数据存在差异，思考讨论哪些因素可能影响电池的电流强度。这一探究活动用真实的实验数据来发现问题，让学生确立本节课的探究任务：可能影响原电池电流强度的因素，如电解质溶液浓度、电极间距、电极活泼性等。
活动二：方案设计，实验探究
1）明确设计方案，交流互评优选。
2）选择其中一个可能因素作为实验目的，领取小组任务、仪器药品。
【分组任务1】
实验目的：其他因素不变，电极间距对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、CuSO4溶
液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）两电极不能直接接触；2）导线夹不能被溶液浸湿；3）要选用同浓度的同种溶液，且溶液用量不变（即滴到滤纸上的用量就是2滴管左右）。
【分组任务2】
实验目的：其他因素不变，电解质溶液的浓度对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、镊子、CuSO4溶
液（0.15 mol·L-1和0.05 mol·L-1）、H2SO4溶液（0.1 mol·L-1
和0.05 mol·L-1）。
实验支持：1）选用H2SO4溶液时，请调整接线柱到G1位置；2）更换溶液时请及时更换滤纸，且洗净擦干金属片表面；3）每种溶液用量保持基本不变（即每次实验滴到滤纸上的用量是2滴管左右）。
【分组任务3】
实验目的：其他因素不变，电极活泼性对电池电流强度的影响。
实验仪器：玻璃片（大小各一）、滤纸、小金属片（Mg、Zn、Fe、Cu）（1 cm×4 cm）、灵敏电流计、导线、CuSO4溶液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）、镊子。
实验支持：1）电极材料（Fe、Mg）均有标记；2）正极为Cu，更换负极材料来对比；3）用同一浓度的同种溶液，且溶液用量恒定不变（即2滴管滴到滤纸上）。
数据记录见表3。
3）实施实验，记录并整理数据，分析得出结论，及时整理实验报告。
在整个探究实验的过程中，各小组确定课题后，领取小组任务、实验用品，实施实验。教师及时收集各小组实验数据，集中展示，各小组自己汇报交流，及时点评，达成共识。在实施过程中，各小组讨论交流，既能培养学生的独立思考能力、小组合作能力，又培养了学生的对比、类比、迁移能力以及数据记录整理的能力。通过多媒体技术（拍照、上传图片）进行现场数据收集，使数据的记录和分析直观生动，提高了交流探讨的实效性。
活动三：学以致用 结合前面的实验探究所得出的结论，利用便利的常见物品，设计有一定实用价值的小电池来带动发光二极管。（用品提供：橙子、铅笔芯、铁丝。）
在这个环节，学生要讨论如何有效控制影响因素，并不断在实验过程中修改方案。这个过程既能提升学生在本节课所学到的知识，又能培养学生综合运用探究成果来解决实际问题的能力，并激发学生对实验探究的兴趣和欲望，使实验教学效能增大。
通过这节实验探究课的学习，学生从自己的实验过程中归纳总结出知识，又把所学的知识应用到练习中去解决实际问题，这是学习和探究的根本目的，也是一个重要环节。在课堂上，教师与学生打成一片，一起讨论，一起争辩，学生活而不乱，兴致高涨，创新能力自然就发挥出来，并体验到实验探究的乐趣。这样的教学模式更能激发学生接受教育的兴趣，充分调动学生学习的主动性和积极参与性。