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一、 问题的产生
在学习了氯气的性质后,布置了这样一道课后习题:用滴管把新制的氯水逐滴加到含有酚酞的氢氧化钠溶液中,当加到最后一滴时,溶液的红色突然消失。对产生实验现象的原因有两种推测:①是氯水中的次氯酸的漂白性使它由红色变成无色;②是氯水的酸性(H+)使它由红色变成无色。假设其中一种是正确的。
请你设计一个实验,由实验现象,对以上的推测作出判断。
在批改作业时,发现学生的方案设计有十二种之多(见表1)。
在作业讲评时,有的学生坚定地认为自己的方案设计是可行的,有的学生对标准答案一知半解。面对学生的困惑,笔者意识到光凭教师的讲解效果不大,于是建议学生进入实验室进行探索和尝试,得到学生的热烈响应,一堂实验探究课由此产生。
二、 实验探究的活动过程
1. 实验探究前的方案设计和资料收集
(1) 把学生的实验设计方案进行了分类整理,让学生首先对每个方案作出“我的判断、评价”。
(2) 提前一周让学生上网查找资料进行自主学习,围绕以下问题,掌握和了解背景知识。
问题一:酚酞的结构和性质如何?
问题二:酚酞遇酸、遇碱变色的原理是什么?
问题三:强氧化性物质对酚酞有怎样的影响?
问题四:还有哪些物质加入含酚酞的NaOH溶液中会产生类似的褪色现象?原理如何?
2. 开展实验探究活动
课堂设计的基本流程为:
三、 活动后的反思
1. 学生的所思所感
(1) 学习能力得到培养
①提高了实验观察能力
实验中,有的学生发现pH试纸测定完褪色溶液的pH值后,颜色越放越淡了;有的学生发现NaOH溶液中滴加酚酞后放一段时间红色褪去,再加NaOH溶液不变红,说明他们对实验现象进行了全面仔细的观察,值得肯定。
②培养了评价反思的能力
学生们从科学性、可行性、简洁性等角度对多个方案进行了评价,认为有些方案(如方案3、8、11、12)合理简洁,具有可操作性;有些方案虽然理论分析正确,但实际操作有问题,如方案1要配制pH值相同的盐酸和新制氯水不可行;有些方案原理设计就存在问题,如方案4、5、6、7。通过评价和反思,学生们理解了实验方案设计需遵循的基本原则,懂得了思考问题必须理论联系实际。
有学生在资料中查到:“饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。”于是在实验中他们往氯水中加入碳酸钙粉末,结果发现实验效果并不好,观察到气泡的产生,滴入酚酞中,溶液的红色无法褪去。学生们对此问题提出了自己的想法,也想对这个实验进一步开展实验探究。
③发展了思维能力
学生在实验后写道:“设计实验方案时要有发散性思维,尽可能多角度地考虑问题,不要拘泥于一个方面。”“这12种方案让我很吃惊,当时我只想到了两种方案。思考问题还要严谨,这12种方案中有一些暴露出了不合理之处,要引起我的注意。”
一些同学通过实验反思提出了有价值的问题。例如学生认为实验方案中只证明了酚酞可能因为氧化而褪色,但是没有排除H 也在其中起了作用,本实验理论假设存在着第三种可能:氧化和碱度降低共同作用而使溶液褪色。
还有的学生提出:“如果把同样有强氧化性的物质,例如Na2O2加入氯水,会出现怎样的现象?” “有些方案还需要更精密的仪器,如果实验室有此条件,实验方案的实施就存在可能性。”等。
(2) 掌握了实验方法和一般实验步骤
学生们理解了“应该用更好更简便的方案研究问题”,“设计实验方案不仅要从理论上分析,还需考虑实验的可行性”;“对控制变量法、对照实验法有了更深刻的了解”;体会到“试剂加入量的控制,例如酚酞加入太多导致药品浪费,影响实验效果”。
学生总结了做探究实验的一般步骤:
提出问题→收集资料→猜想假设→设计实验→自我评价→他人评价,小组讨论→实验操作→观察现象→提出新问题→得出结论→反思。
这些通过学生的亲身体验获得的基本的实验思想和方法对加深学生对化学学科本质的理解和化学学科学习方法的掌握都大有裨益。
(3) 培养了科学态度和科学精神
①学会了尊重客观事实
学生们认为“化学要到实验室中进行学习。理论和现实还是有一定的差距”;“只有通过实验才能检验、发现新问题,而不是通过纸笔就能获得真理”;“本来以为pH试纸不能精确测定溶液的pH值而难以判断,结果测出的pH值远大于8,看来要尊重实验事实。”
②理解了学科价值
学生们体会到了“化学被称为‘实验科学’的真正含义,以往的化学学习都是建立在背诵与做题的基础上,做实验只是为了好玩”,“学习化学是一个综合的过程,决非凭小聪明能够将其征服的。”
③领会了科学品质的要求
“要完成一次实验并不简单,实验前确定实验原理,设计严密的实验方案,实验中要有较强的实验操作能力,对产生的实验现象要观察仔细,同时思考实验原理,实验后还要对实验再次总结分析,这才能真正完成一次实验。”
以上这些学生的亲身感受是教师的课堂说教永远无法教给学生的。由此产生的对化学学科的浓厚兴趣、学科态度、学科方法将使学生终身受益。
2. 教师的所思所想
(1) 对实验探究的反思
①实验探究活动十分强调问题性
问题是探究学习的起点,又是探究学习的终点,实验探究是针对一定的“问题”展开的活动。本活动中实验探究的内容通过学生的问题设计了一个真实的实验情景,激发学生的探究兴趣、通过问题创设引发学生认知的不平衡状态,让学生通过实验发现真理、不断更新知识、探索结果,让学生在过程中掌握科学研究的方法。
②实验探究活动十分强调过程性
展开学习过程,让学生体验探究学习的快乐是新课程的基本理念之一,经历探究过程以获取理智能力的发展和深层次的情感体验,建构知识,掌握解决问题的方法,是探究学习的三个目标。在三个目标的达成中,经历探究过程显然是最重要的。
本实验活动探究过程的展开与实验方法之间的关系如下图:
③实验探究活动十分强调价值引导
要让学生形成比较稳定的主动探究学习的习惯,善于发现问题、提出问题,善于与同伴合作学习,善于运用合适的方法进行探究,并不是靠说教来实现的,而是靠具体的探究活动,使学生产生良好体验逐渐形成的。本节课教师通过实验鼓励学生大胆进行探究活动,不轻易否定学生的观点和想法,不断提出新的问题等多种手段和方法逐步培养学生主动探究的学习习惯。
(2) 对教师角色的反思
在实验探究过程中,教师应在不同阶段担当起不同的角色。
在活动准备阶段,教师应该是问题的收集者。在此阶段教师要做到:延缓判断,不急于评论学生提出的看法孰优孰劣;注重学生设计方案的多样性、开放性,对思维闪光点给予鼓励性的评价;尽可能让学生实现问题的自我解决,即使方法失当,只要条件允许,没有安全隐患,就应该让学生去探究。
在实验探究阶段,教师应该是学生的合作者,在学生困惑时指点方向,在学生遇到问题时搭各种“脚手架”,为学生探究活动的顺利开展提供了有效地支撑和帮助,并帮助学生营造和维持学习过程中积极的心理氛围。
在实验总结阶段,教师应该是学习结果的评价者。教师应及时介入对学生学习过程和结果的评价,指导学生充分利用前两个阶段的成果,要求学生以不同的形式表达思维过程,鼓励学生调动已有的经验和知识来检验自己的结论。
(3) 对如何处理学生问题的反思
教学是一个动态生成的过程,学生的问题是学生“创造”的宝贵的教学资源。在教学中如果遇到难以解释的问题时,一种很好的解决途径就是“用事实来说话”。如果教师对待学生的问题不是简单地判断“对”或“错”,而是让学生多一些思考的时间、多一些实验的空间、多一些自我表现与交流的机会,对于培养学生的科学素养和严谨的科学态度,提高解决实际问题的能力都有很大的益处。
在学习了氯气的性质后,布置了这样一道课后习题:用滴管把新制的氯水逐滴加到含有酚酞的氢氧化钠溶液中,当加到最后一滴时,溶液的红色突然消失。对产生实验现象的原因有两种推测:①是氯水中的次氯酸的漂白性使它由红色变成无色;②是氯水的酸性(H+)使它由红色变成无色。假设其中一种是正确的。
请你设计一个实验,由实验现象,对以上的推测作出判断。
在批改作业时,发现学生的方案设计有十二种之多(见表1)。
在作业讲评时,有的学生坚定地认为自己的方案设计是可行的,有的学生对标准答案一知半解。面对学生的困惑,笔者意识到光凭教师的讲解效果不大,于是建议学生进入实验室进行探索和尝试,得到学生的热烈响应,一堂实验探究课由此产生。
二、 实验探究的活动过程
1. 实验探究前的方案设计和资料收集
(1) 把学生的实验设计方案进行了分类整理,让学生首先对每个方案作出“我的判断、评价”。
(2) 提前一周让学生上网查找资料进行自主学习,围绕以下问题,掌握和了解背景知识。
问题一:酚酞的结构和性质如何?
问题二:酚酞遇酸、遇碱变色的原理是什么?
问题三:强氧化性物质对酚酞有怎样的影响?
问题四:还有哪些物质加入含酚酞的NaOH溶液中会产生类似的褪色现象?原理如何?
2. 开展实验探究活动
课堂设计的基本流程为:
三、 活动后的反思
1. 学生的所思所感
(1) 学习能力得到培养
①提高了实验观察能力
实验中,有的学生发现pH试纸测定完褪色溶液的pH值后,颜色越放越淡了;有的学生发现NaOH溶液中滴加酚酞后放一段时间红色褪去,再加NaOH溶液不变红,说明他们对实验现象进行了全面仔细的观察,值得肯定。
②培养了评价反思的能力
学生们从科学性、可行性、简洁性等角度对多个方案进行了评价,认为有些方案(如方案3、8、11、12)合理简洁,具有可操作性;有些方案虽然理论分析正确,但实际操作有问题,如方案1要配制pH值相同的盐酸和新制氯水不可行;有些方案原理设计就存在问题,如方案4、5、6、7。通过评价和反思,学生们理解了实验方案设计需遵循的基本原则,懂得了思考问题必须理论联系实际。
有学生在资料中查到:“饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。”于是在实验中他们往氯水中加入碳酸钙粉末,结果发现实验效果并不好,观察到气泡的产生,滴入酚酞中,溶液的红色无法褪去。学生们对此问题提出了自己的想法,也想对这个实验进一步开展实验探究。
③发展了思维能力
学生在实验后写道:“设计实验方案时要有发散性思维,尽可能多角度地考虑问题,不要拘泥于一个方面。”“这12种方案让我很吃惊,当时我只想到了两种方案。思考问题还要严谨,这12种方案中有一些暴露出了不合理之处,要引起我的注意。”
一些同学通过实验反思提出了有价值的问题。例如学生认为实验方案中只证明了酚酞可能因为氧化而褪色,但是没有排除H 也在其中起了作用,本实验理论假设存在着第三种可能:氧化和碱度降低共同作用而使溶液褪色。
还有的学生提出:“如果把同样有强氧化性的物质,例如Na2O2加入氯水,会出现怎样的现象?” “有些方案还需要更精密的仪器,如果实验室有此条件,实验方案的实施就存在可能性。”等。
(2) 掌握了实验方法和一般实验步骤
学生们理解了“应该用更好更简便的方案研究问题”,“设计实验方案不仅要从理论上分析,还需考虑实验的可行性”;“对控制变量法、对照实验法有了更深刻的了解”;体会到“试剂加入量的控制,例如酚酞加入太多导致药品浪费,影响实验效果”。
学生总结了做探究实验的一般步骤:
提出问题→收集资料→猜想假设→设计实验→自我评价→他人评价,小组讨论→实验操作→观察现象→提出新问题→得出结论→反思。
这些通过学生的亲身体验获得的基本的实验思想和方法对加深学生对化学学科本质的理解和化学学科学习方法的掌握都大有裨益。
(3) 培养了科学态度和科学精神
①学会了尊重客观事实
学生们认为“化学要到实验室中进行学习。理论和现实还是有一定的差距”;“只有通过实验才能检验、发现新问题,而不是通过纸笔就能获得真理”;“本来以为pH试纸不能精确测定溶液的pH值而难以判断,结果测出的pH值远大于8,看来要尊重实验事实。”
②理解了学科价值
学生们体会到了“化学被称为‘实验科学’的真正含义,以往的化学学习都是建立在背诵与做题的基础上,做实验只是为了好玩”,“学习化学是一个综合的过程,决非凭小聪明能够将其征服的。”
③领会了科学品质的要求
“要完成一次实验并不简单,实验前确定实验原理,设计严密的实验方案,实验中要有较强的实验操作能力,对产生的实验现象要观察仔细,同时思考实验原理,实验后还要对实验再次总结分析,这才能真正完成一次实验。”
以上这些学生的亲身感受是教师的课堂说教永远无法教给学生的。由此产生的对化学学科的浓厚兴趣、学科态度、学科方法将使学生终身受益。
2. 教师的所思所想
(1) 对实验探究的反思
①实验探究活动十分强调问题性
问题是探究学习的起点,又是探究学习的终点,实验探究是针对一定的“问题”展开的活动。本活动中实验探究的内容通过学生的问题设计了一个真实的实验情景,激发学生的探究兴趣、通过问题创设引发学生认知的不平衡状态,让学生通过实验发现真理、不断更新知识、探索结果,让学生在过程中掌握科学研究的方法。
②实验探究活动十分强调过程性
展开学习过程,让学生体验探究学习的快乐是新课程的基本理念之一,经历探究过程以获取理智能力的发展和深层次的情感体验,建构知识,掌握解决问题的方法,是探究学习的三个目标。在三个目标的达成中,经历探究过程显然是最重要的。
本实验活动探究过程的展开与实验方法之间的关系如下图:
③实验探究活动十分强调价值引导
要让学生形成比较稳定的主动探究学习的习惯,善于发现问题、提出问题,善于与同伴合作学习,善于运用合适的方法进行探究,并不是靠说教来实现的,而是靠具体的探究活动,使学生产生良好体验逐渐形成的。本节课教师通过实验鼓励学生大胆进行探究活动,不轻易否定学生的观点和想法,不断提出新的问题等多种手段和方法逐步培养学生主动探究的学习习惯。
(2) 对教师角色的反思
在实验探究过程中,教师应在不同阶段担当起不同的角色。
在活动准备阶段,教师应该是问题的收集者。在此阶段教师要做到:延缓判断,不急于评论学生提出的看法孰优孰劣;注重学生设计方案的多样性、开放性,对思维闪光点给予鼓励性的评价;尽可能让学生实现问题的自我解决,即使方法失当,只要条件允许,没有安全隐患,就应该让学生去探究。
在实验探究阶段,教师应该是学生的合作者,在学生困惑时指点方向,在学生遇到问题时搭各种“脚手架”,为学生探究活动的顺利开展提供了有效地支撑和帮助,并帮助学生营造和维持学习过程中积极的心理氛围。
在实验总结阶段,教师应该是学习结果的评价者。教师应及时介入对学生学习过程和结果的评价,指导学生充分利用前两个阶段的成果,要求学生以不同的形式表达思维过程,鼓励学生调动已有的经验和知识来检验自己的结论。
(3) 对如何处理学生问题的反思
教学是一个动态生成的过程,学生的问题是学生“创造”的宝贵的教学资源。在教学中如果遇到难以解释的问题时,一种很好的解决途径就是“用事实来说话”。如果教师对待学生的问题不是简单地判断“对”或“错”,而是让学生多一些思考的时间、多一些实验的空间、多一些自我表现与交流的机会,对于培养学生的科学素养和严谨的科学态度,提高解决实际问题的能力都有很大的益处。