老师做演示实验。学生通过实验报告和老师的示范实验,感知实施探究性实验的一般方法。
比如,当学生第一次遇到探究性实验“探究镁的性质”时,几乎是无从下手。怎样让刚接触化学学习的学生成功地迈开他们探究实验的第一步呢?老师精心为他们设计了如下实验报告: 探究性实验——镁的性质(学案)
提出问题:镁是一种重要的金属,它可能有什么性质?与铁、铜等常见金属的性质有什么相同和不同之处?
作出假设(猜想): 制定实验方案:
① 观察镁带的外观,试试看是否容易被折弯、扭断。 ② 用砂纸打磨镁带,它的外观有什么变化?
③ 用打磨好的镁带连接一节干电池和电珠,看看它是否能导电。 ④ 取一段打磨好的镁带,用坩埚钳夹持,用酒精灯外焰加热。当镁带开始燃烧时,移到石棉网上方,让它继续燃烧,观察燃烧的现象和燃烧后产物的状态。
⑤ 取另一段打磨好的镁带,放入食醋中,看看有什么现象发生。 进行实验,观察现象,作好记录:
分析、归纳、证实或否定猜想 :
交流、讨论,得出结论:镁的性质有
当学生一边观察老师的演示实验,感受探究实验的同时,一边填写实验报告。在边观察、边模仿、边参与、边体验的过程中,学生感
知了探究性实验。学生在最后的“实验后感想”中写到:“化学实验很有趣、很吸引我”。“一根小小的镁条,在老师的手里竟能做出这么多的实验来”。“在过去的学习中,老师教会我们许多的知识,包括一些物质的性质。原来,这些知识可以通过实验自己去发现和总结,我多想向老师那样做探究性实验啊!” 第二阶段:学生尝试、教师给予指导和帮助
学生在感知了探究性实验,并有亲自动手去做探究性实验的冲动后,教师尝试着稍稍放手,让学生尝试探究性实验中的某几个环节,例如:简单实验方案的设计,探究性实验的基本操作。在此阶段, 学生设计的实验方案的可操作性、安全性,教师在学生实验前要仔细批改,及时给予指导。学生进行实验的过程中,在基本操作的规范性、实验观察的方法、实验现象的记录等方面出现的问题,教师及时提供帮助。学生通过亲自动手尝试,对探究性实验的认识和实施有了进一步的认识。
下面是探究性实验《空气的捕捉》教学过程:
探究课题:如何将一个集气瓶中的空气捕捉到另一个集气瓶中? [面对问题,学生一时无法着手]。
教师创设问题情境:你如何捕捉教室里的空气? 学生提出问题的解决方案:
学生甲:抓紧一个塑料袋,赶跑袋中的空气。然后在教室里松开手,张开袋口在教室里跑一圈。当塑料袋鼓满时,扎紧袋子。这样我就捕捉到了教室里的空气。[同学们一边笑,一边表示赞同。老师评价:
方案很生动、很生活化,并且可行]
学生乙:拿一个针筒,先把栓塞向前推,排尽空气。然后到教室里后拉栓塞抽入空气。
学生丙:拿一个集气瓶先装满水,带到教室后,把水倒掉,教室里的空气就会进入瓶中。 ??
回到课题:如何将一个集气瓶中空气捕捉到另一个集气瓶中? 学生在上一个问题讨论的基础上,并从老师提供的实验仪器中受到启发,设计出了如下方案:在第一个集气瓶上塞双孔橡皮塞(连接导管和分液漏斗),另一个集气瓶里装满水,倒放在水槽中。当从分液漏斗中加水时,第一个集气瓶中的空气就通过导管进入了另一个集气瓶中,当集气瓶中的水排尽时,就成功地将一个集气瓶中空气捕捉到另一个集气瓶中。教师肯定了实验方案的可行性,并对学生的实验基本操作给予指导。
在教师适时“收与放”的指导下,学生第一次独立进行了简单的探究性实验,体验到了探究的乐趣。
第三阶段:师生、生生合作,发展探究性实验的能力
学生对实验方案的设计和实验基本操作有了一定的基础后,教师可以引导学生从身边的一些现象中去发现问题、提出问题、作出猜想,进而独立地设计解决问题的方案、进行实验、分析实验,找出问题的答案。在探究过程中遇到困难时,教师鼓励他们采取小组合作、师生合作的方式来化解困难。
比如《质量守恒定律》的学习。
(1)教师创设问题情境:取暖时所用的煤和木材的燃烧之后质量变少:取一小断镁带在空气中点燃之后质量变大。再结合生活中的一些现象,引导学生进行猜测:你认为化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是什么关系? (2)学生提出猜想。
生1:我觉得反应之后质量应该变大,根据前面学过的Mg+O2→MgO 、 P+ O2→P2O5这两个反应就可算出是变大。
生2:我认为变小,煤和木材的燃烧之后生成炉渣和灰烬要比燃烧前煤和木材的质量要小。
生3:我觉得不会改变。从表面上看煤和木材燃烧后质量确实减少了,而我通过它们燃烧的化学反应C+O2→CO2中却算出没变。因此我猜想化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是不变的。
(3)教师启发引导。
通过刚才的讨论和交流,同学们产生了三种不同的猜想,那么究竟哪一个是正确的呢?各小组可根据你们自己的猜想来设计实验方案或参考书上的实验方案。在探究过程中若有不能解决的问题,可求助其他组的同学,也可问老师。 (4)学生设计实验方案。
学生设计的方案有很多,有代表性的有以下四种。
方案①取一小段蜡烛在一小块木板上,把它们一起放在托盘天平上,调节托盘天平达到平衡。在托盘天平上点燃蜡烛,观察托盘天平的平衡情况。
方案②取一段镁带,在托盘天平上称的质量W1。用坩埚钳夹持,在酒精灯上点燃,把燃烧后的白色粉末收集起来并在托盘天平上称的质量W2,比较反应前后质量的变化。
方案③在小烧杯中加入20mL稀硫酸铜溶液,取一根砂去铁锈的铁钉,将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量W1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中,观察现象,将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量W2,比较反应前后质量的变化。
方案④在100mL锥形瓶中加入10mL左右的澄清石灰水,将一支内有少量小块大理石的小试管有细铁丝固定在与100mL锥形瓶配套的橡皮塞上,将一支盛有稀盐酸的滴管插入橡皮塞,将上述锥形瓶放在托盘天平上称量,记录所称的质量W1。将滴管中的稀盐酸慢慢加到盛有大理石的试管中,观察现象。待反应完全后,再将锥形瓶放在托盘天平上称量,记录所称的质量W2,比较反应前后质量的变化。 [说明:其中方案①和方案②,学生从老师提出的问题情境中受到启发。方案③和方案④同学们参考了教材上的实验方案。由此可见,学生自主设计实验方案的灵活性和创新性有待于提高。此时教师的引导和指导是很重要的。) (5)师生共同评价。