《高中化學實驗改革——自制實驗的開發(fā)和應用》研究報告

1、高中化學實驗改革自制實驗的開發(fā)和應用研究報告南寧十四中高二年級課題組 摘要：化學是一門以實驗為基礎的自然學科，在現實的化學實驗教學過程中存在不少問題。高中化學實驗研究的最終目的是為高中化學教學提供更多、更好的實驗方案，搞好化學實驗教學，提高化學教學質量。教師在教學過程中，將對某些化學事物的理性認識轉化為可操作的實驗方案，就必須要經過自制實驗的開發(fā)，并應用。本研究就自制實驗的開發(fā)和應用兩方面展開研究，并探索一種教學模式。關鍵詞：自制實驗 開發(fā) 應用一、問題的提出(一)現行實驗教學的分析化學是一門以實驗為基礎的自然學科?；瘜W實驗是化學教學的重要形式、內容，是化學教學方法的重要手段和基礎。中學化學實

2、驗的重要意義在于它是對中學生進行化學啟蒙的重要工具?；瘜W實驗能直觀、形象地展現作為學習對象的化學事物，是化學學習內容最真實、最生動和最有效的物質載體。在現實的化學實驗教學過程中存在不少問題：1、現行的教材中，很多實驗的裝置不夠簡化、實驗操作不夠簡便、實驗結果不夠明顯、實驗安全性存在隱患、實驗的時間過長等影響了學生的學習興趣；2、以“黑板實驗”或“敘述實驗”代替化學實驗；忽視對學生的化學實驗經驗的積不利于學生實踐能力和想象力的開發(fā)；3、強調結果，忽視過程，偏重于驗證性實驗，忽視實驗的探索功能，不利于學生接受科學方法的熏陶和訓練、不利于學生科學素質的提高；不利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與完善；4、與生活

3、、社會聯系的家庭實驗、課外實驗的素材缺乏；高中化學實驗研究的最終目的是為高中化學教學提供更多、更好的實驗方案，搞好化學實驗教學，提高化學教學質量。教師在教學過程中，將對某些化學事物的理性認識轉化為可操作的實驗方案，就必須要經過實驗的開發(fā)，并應用。（二）自制化學實驗的意義在高中化學教學中開展自制實驗的開發(fā)與應用研究有以下幾方面意義：1、 通過自制化學實驗，優(yōu)化教材實驗高中化學教材實驗主要來源于某些著名化學家的“經典實驗”、大學教材的“下放實驗”、對工業(yè)生產的“模仿實驗”、某些研究工作的“改編實驗”即使如此，往往也需要加工和改進優(yōu)化，使其更加完善。另外現行新教材中的也采用某些簡易裝置，但就其可行性

4、方面仍有不少值得推敲之處，只有完善、優(yōu)化它們，才能更加適合于高中的化學教學。2、 通過自制化學實驗，激發(fā)學生的學習興趣現行新教材相比老教材，增加了幾個趣味實驗、家庭小實驗和選做實驗。在具體的教學實施過程中得到了學生的歡迎，特別是趣味實驗和家庭小實驗，其具有的趣味性和與家庭廚房聯系的特點，在很大程度上激發(fā)了學生學習化學的興趣。根據學生現有的知識和當地的條件，適當地再開發(fā)一些激發(fā)學生興趣的實驗，以化學的奧妙引導他們親手實驗和進一步探索、思考，激發(fā)他們的求知欲，形成高層次化學學習興趣和對化學學習的愛好。3、通過自制化學實驗，擴大學生的知識面自制化學實驗，會涉及到除本學科外包括物理、生物、環(huán)境等其他各

5、個學科方面的知識。同時，它們會以實驗的形式展示給學生。學生通過感性的認識，可以擴大知識面。4、 通過自制化學實驗，解決化學問題在化學的教學過程中，會遇到很多的化學問題，有的是來自認知層面的，有的是通過對已有的實驗完成后，產生的新的實驗問題，有的來自于生活實踐。這些問題的出現，足以引起我們的注意。并應從理論和實驗兩方面入手去解決，從而獲取新的知識。5、 通過自制化學實驗，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神化學實驗培養(yǎng)學生技能的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生化學實驗能力的最主要途徑。通過自制化學實驗，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，是一種很好的途徑。教師自制化學實驗本身就是一種創(chuàng)新精神的體現，為學生樹立一個楷模的作

6、用。讓學生一起參與實驗的設計和操作過程，并對實驗的結果的做出評價。通過化學實驗，學生可以直接受到科學方法的熏陶和訓練，這對學生科學素質（包括對科學知識的理解、對科學過程和方法的理解以及科學對社會的作用的理解）的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)十分有利。（三）國內外關于同類課題的研究綜述“自制化學實驗”的開發(fā)與應用研究，一直是各個教育工作者關注的一個課題。 “自制化學實驗”的個案研究成果遍布于各類化學教學雜志和著作中，這對于本課題“自制化學實驗”的開發(fā)來說，很有借鑒意義。在國內外各種文獻資料中，有很多的教育工作者撰寫了大量實驗開發(fā)及的理論著作。國外有專門的中學化學實驗開發(fā)研究所,并有相關的網站，我國疙瘩高校

7、教師也教師致力于實驗的開發(fā)研究。但就自制實驗的開發(fā)、應用研究的策略是仁者見仁，智者見智。但都往往是只講實驗的優(yōu)化，而沒有去討論有的如何將自制實驗與實際教學有機的結合，而專門的去探討其應用的模式則是非常的少。二、研究過程（一）自制實驗的開發(fā)研究自制實驗的開發(fā)研究是自制實驗的技術性研究。自制實驗包括對教材實驗的改進、對教材實驗功能的深度挖掘處理、以及其他能夠應用于化學教學實驗的開發(fā)。為進一步探討中學化學自制實驗開發(fā)，我們采用如下方法進行研究：1.文獻調查法：本課題組成員收集歷年來各中學化學期刊中發(fā)表的有關自制實驗的案例300多例，加以整理，以高中化學現行教材的章節(jié)安排做歸類、分檔。2.行動研究法：

8、組織組員以及建立校“趣味及自制實驗興趣”小組組織本校部分學生參與自制實驗的開發(fā)工作。通過以上對資料調查以及自身的參與開發(fā)，本課題組就分析自制實驗的案例總結開發(fā)研究主要包括以下方面：1、 試劑的研究試劑的研究主要包括適宜規(guī)格、純度、濃度、用量、制劑形式、試劑的代用、改用、自制和提純、檢驗、某些試劑的保護、保存和變質后處理方法。如本課題組嘗試“滴水生火實驗的改進”，就是為了選擇淀粉代替原實驗的棉花，以使過氧化鈉與其充分接觸，提高滴水生火實驗的成功率。又如，有人致力與焰色反應中酒精純度的研究，以尋找出一種適合的藍色火焰。有人就CCl4易揮發(fā)，常常密封保存在棕色試劑瓶中，但夏天溫度較高其揮發(fā)仍較快。開

9、發(fā)出實用水液封法保存四氯化碳，不易揮發(fā)且能長久貯存。2、裝置、儀器的研究裝置、儀器的研究主要包括設計、改進、儀器的選擇代替；簡化和集約化儀器設備的自制、改進和應用；代用、自制、設計和使用非常規(guī)通用儀器的研制和應用非化學儀器的應用。如本課題組嘗試解釋鋼鐵在潮濕的空氣中為什么會很快腐蝕自制吸氧腐蝕演示實驗裝置。如銅與稀硝酸反應的微型裝置、尾氣吸收裝置的改進、氯化氫噴泉微型實驗 、二氧化硫的制取與性質密閉式實驗設計、啟普發(fā)生器的簡易及代用裝置、碘升華的專用裝置、由洗氣裝置改制的貯氣瓶、自制石灰水瓶等等。3、實驗方案的研究主要既定方案的操作要領和注意事項的研究、既定方案的改進、既定方案設計等。如本課題

10、組設計的溴苯在苯酚中的溶解性實驗設計與SO42-的檢驗。如對硬水檢驗方法的改進、對Fe與FeCl3反應實驗的設計新思路、測定空氣中氧氣體積比的新方法等等。4、結果表現方式的研究結果表現方式的研究主要包括將現象放大和將現象轉換成更鮮明的現象的研究。如本課題嘗試的自制焰色反應的改進研究，8水氫氧化鋇與氯化銨的吸熱實驗的改進。如石蠟溶解法來說明反應的放熱、用氣球的膨脹快慢來比較碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸的速度等。5、實驗安全和污染防治的研究實驗安全和污染防治的研究主要包括安全裝置的研究、實驗污染及防治的研究、實驗廢棄物的處理和化學污染洗滌。如本課題組有關黑面包實驗的改進，如安全點燃可燃性氣體方法、苯溴代

11、反應演示實驗改進、銅與濃硝酸安全反應裝置的研制、氣體點燃防爆管的制作與使用等。6、反應條件的研究反應條件的研究主要是指反應溫度的選擇、壓強的選擇，濕度對實驗的影響等方面的研究。如乙酸乙酯水解實驗的水浴溫度研究、燃燒條件實驗改進、制乙烯氣體時加生石灰的研究、高溫下玻璃的導電性實驗、銀鏡反應實驗成功的關鍵研究、鐵、鋁、銅、鋅銹蝕條件的探究等。（二）自制實驗的應用研究研究方法：行動研究法、觀察法在本課題的研究過程中通過開設研究課，設計活動，組織一個化學自制實驗興趣小組等系列課堂教學、活動的開展，探索在高中化學實驗教學中應用自制實驗的一般策略和一種實驗教學模式問題解決模式。自制實驗在高中化學教學中應用

12、的一般策略1、 力求實驗現象與知識的統(tǒng)一化學實驗大多是為傳授知識服務的，只有與知識統(tǒng)一的實驗現象才有利于學生對知識的理解和掌握。如關于鉀與水的反應，教材中安排的演示實驗只能說明鉀與水的反應比鈉要劇烈，而難以證明有氫氣產生。我們可以采用全封閉自動排液裝置，能安全地收集和點燃氫氣，從而有效的解決了這個問題。再如原電池的原理，教材中的實驗只能說明電子由鋅片通過導線流向銅片，溶液中氫離子從銅片上獲得電子還原成氫氣分子，而不能讓學生感知到鋅片的溶解，如果用的不是純鋅，在鋅表面也會產生氣泡。我們可以把鋅片剪成底邊和高都約為0.5cm的三角形，并用銼刀將該三角形尖端銼薄，然后用硝酸汞溶液處理鋅片，使其表面形

13、成鋅汞齊，以提高鋅片表面氫氣的過電位。實驗時鋅極上無氣泡產生，3至5分鐘后，尖端完全溶解。2、補充教材的空白 我們的學生正處于抽象思維逐漸完善的階段，從直觀形象的實驗現象入手，在經過分析、概括、比較、分類和具體化等抽象思維過程，更有利于學生獲得相關的化學知識。由于種種原因，教材不可能為每一個知識點都安排相應的演示實驗。如學習原電池知識后，學生對電化腐蝕中的析氫腐蝕原理容易理解。對日常生活中鋼鐵在潮濕空氣中容易生銹雖有所了解，但對該現象是吸氧腐蝕、發(fā)生了原電池反應卻難以理解，若能做一個演示實驗，對學生的認知過程會大有益處。我們可以補充自制吸氧腐蝕演示實驗。再如為了能使學生形象地感知到放電條件下氮

14、氣與氧氣的反應用J1206電子感應圈的兩極針刺入干燥透明的礦泉水瓶中模擬放電，2到3分鐘后即可觀察到瓶中氣體呈紅棕色。再如，教材中涉及NH3的物理性質時提到其極易溶于水，所以在吸收時要注意防倒吸，而氯氣的尾氣吸收卻不用考慮防倒吸。我們可以分別收集一試管的NH3和Cl2，然后分別倒插入水和NaOH濃溶液中，比較溶液上升的速率。裝有NH3試管的溶液上升速率比Cl2的要快的多，但都上升到相當的高度。以此來說明在尾氣吸收是否會倒吸與氣體在吸收液中的溶解速率有關，而與溶解度無關。3、創(chuàng)造探究情境培養(yǎng)學生的探究意識是我們實驗教學改革的一項重要內容，通過實驗的展示引導學生深入探究，不僅符合高中生的心理發(fā)展，

15、更有利于教學的有效實施。如在學習氯氣的實驗室制法時，我們可以依照教材實驗裝置來演示實驗，但在收集氯氣的集氣瓶內放置一張干燥的紅紙，結果，干燥的紅紙會褪色，從而引導學生探究實驗室制取純凈的氯氣的一般流程。再如，在學習化學平衡時，我們可以在盛有飽和氯化鈉溶液燒杯上架一個筷子，將一塊已知質量、形狀規(guī)則的氯化鈉晶體用繩子系住投入到溶液中，另一端系在筷子上，3到5分鐘后，取出晶體，會發(fā)現質量不變，但形狀變了，以此讓學生探究平衡的特點。4、激發(fā)學生的興趣興趣是學習的內在動力，在任何教學中，教師都要注意激發(fā)學生的興趣，在化學教學當中，更是如此。而實驗是激發(fā)學生興趣的一種重要手段。有些趣味實驗就是為此而專門開

16、發(fā)的。在現行的高中化學新教材中也補增幾個趣味實驗，但如果只是將這些趣味實驗像變魔術一樣的演示給學生或走馬觀花似進行學生實驗，對高中生來說，是很難做到能夠維持他們的興趣。所以，教師應該有針對性的選擇或開發(fā)出一些與實際課堂教學能夠緊密相連的趣味實驗，才能讓學生體會到趣味實驗背后的隱藏的真正趣味，才會對化學學科有深刻的認識。5、消除學生對實驗的不良心理化學實驗中可能引起環(huán)境污染的主要是反應產生的有毒氣體，或者有些不安全裝置的使用，不僅危害師生的健康，而且會使學生對化學實驗產生畏懼心理。教師必須做到演示實驗必須是安全，無污染的。教師可以通過對實驗的研究，開發(fā)出符合以上要求的自制實驗，通過對實驗的全面認

17、識保證實驗的成功率，這樣將有利于消除學生對實驗的不良心理，使學生的身心健康得到保證。（三）自制實驗在高中問題解決教學模式中的應用在化學課堂上開展“問題解決”教學是當前比較適合我國國情的一種教學模式，在“問題解決”教學中，教師以學科知識為教學內容，創(chuàng)設問題情境，引發(fā)學生產生認知上的沖突。學生不是被動的知識接受者，而是積極的信息加工者。早在20世紀30年代，陶行知先生就言簡意賅地說創(chuàng)造始于問題。有問題才有思考，有了思考，才有解決問題的方法，才有找到獨立思路的可能。有問題雖然不一定有創(chuàng)造，但沒有問題一定沒有創(chuàng)造。愛因斯坦就曾說過，發(fā)現問題比解決問題更重要。要保護和發(fā)展學生的問題意識，進行問題性教學。

18、問題意識、問題能力可以說是創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的基礎。實驗教學在整個化學教學中占有重要的地位，實驗是促使學生發(fā)現問題的有效手段，也是學生解決化學問題的必要手段。如果將實驗局限于教材實驗，將教材實驗奉為經典、不去反思它，那么在很大程度上限制了問題解決教學的開展，也限制了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。自制實驗包括對教材實驗的改進、對教材實驗功能的深度挖掘處理、以及其他能夠應用于化學教學實驗的開發(fā)，是開展化學問題解決教學的重要組成部分，是實驗教學中的一個亮點。讓學生參與到對教材實驗的反思和設計開發(fā)實驗的整個過程，更有利于學生參與到整個教學活動中，構建化學知識和培養(yǎng)學生的科學技能、方法、態(tài)度。給他們創(chuàng)造開放的環(huán)境

19、氛圍，給學生提供創(chuàng)造的平臺。對其加以引導，使學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新個性得到更好的培養(yǎng)，使學生的創(chuàng)造力得到提高，提升為更高級的創(chuàng)造，以適應未來的社會變化。1、建立積極的問題解決教學環(huán)境與學生建立良好的關系師生關系是影響學生成長的非常重要的因素，也是任何一種教學方法成功實施的保障。按照科恩和弗雷的觀點，結合自身的教學經驗，提出如下策略： 喜歡和學生在一起。報有可以從學生身上學習的態(tài)度，表明教師尊重學生的觀點。問問他們是怎么想的，并對他們說的話表示感興趣。當學生說話時，避免打斷他們，仔細聽。 關心每一位學生，記住他們生活上的細節(jié)。定期向他們問一些問題或者讓他們作出評價來表示出你的關心。 在課堂以外與學

20、生打招呼。在走廊或餐廳或是校園的各個地方，或者是校外遇到都應與學生打招呼。 隨時與學生保持聯系，告訴他們什么時候以及如何跟你聯系。尊重學生的個人空間，與學生保持密切的聯系是很重要的。 努力解決好課堂上出現的窘迫局面。諷刺會損害你和學生的關系。 有幽默感，能夠勇于嘲笑自己 在課堂中要進行目光交流或走近學生拉爾夫沃爾多愛默生曾說：“教育的秘密在于尊重學生”。教師尊重學生，同時學生才會更好地尊重教師，這樣自然會提高學生對教師的信任，這樣才會出現較好的教學互動與合作。教師在與學生的合作當中，應該屏棄那種權威的高姿態(tài)。這在自制實驗的開發(fā)和以及在問題解決教學的應用過程中尤為重要,教師要信任、關懷學生，經常

21、給學生鼓勵或贊揚，這樣可以強化學生的良好行為。良好的學習環(huán)境影響自制實驗在“問題解決”教學中成功應用的要素之一。提供開放的空間和時間問題解決教學強調學生學習的過程，就決定著其空間上的要求不能局限在小小的教室。在時間安排上也不可能象接受式教學，把時間安排牢牢地控制在教師手里。而應根據學生的反應安排時間?？臻g上：將自制實驗應用到問題教學的過程中，必然涉及到自制實驗的開發(fā)與實施操作，而學生也肯定要參與其中。另外開發(fā)與實施的過程中必然會有反復的思考與修改，來達到實驗的優(yōu)化，這就需要有開放的實驗室。另外，有些問題涉及到生活、環(huán)境等等，要求將教學的空間延伸到課堂以外，教室以外的整個校園或校外。還有在資料的

22、收集方面，又必須要延伸到圖書館以及互聯網。時間上：課堂是實施教學的主要渠道，必須要保證。但僅僅憑借課堂，教學的實施肯定會受到極大限制。課外活動時間也是可利用的重要一部分。并且，不能有太固定的時間限制。應該根據學生自身以及問題特點做出階段性的安排，對個別問題、個別學生可以給予更充分的時間。教師應積極做一個解決問題的人有一位留美華人科學家（化學領域）主持制作的動畫片獲得奧斯卡最佳動畫片獎。事后在央視記者問其在科學家和動畫電影人之間如何選擇定位時，他的回答是：“我自認自己是一個解決問題的人”。他給我們的啟示，每個領域的每個人都應該是解決問題的人。他能夠給我們啟示，而我們教師的職責的重要一部分就是在我

23、們的教學工作中能讓學生有所啟示。雖然，出現很多的教學法，但究其根本，無非是讓學生在學習中，有所感悟，有所啟發(fā)，有所體驗，做一個解決問題的人。以適應高速發(fā)展的社會。教師是學生在學習過程中最直接的模范，很多的學生在學習中受教師的影響最大。要培養(yǎng)一個具有解決問題意識、解決問題能力的學生，首先要求教師是一個解決問題的人。只有具有解決問題意識、解決問題能力的教師才能發(fā)現教學過程的問題，才能創(chuàng)造培養(yǎng)學生的問題情境，才能很好地落實、開展問題解決教學，才能對教學做出反思以做出更優(yōu)化、更利于學生發(fā)展的教學安排。2.自制實驗在問題教學中的有效開展關于問題解決教學，針對不同的問題和不同的學科，不同的人有不同的說法。

24、例如，貝爾以解題的模式為基礎、，構建了問題解決的五個階段：提出問題、把問題表述為可解的形式、提出假設和解決問題的過程、檢驗問題的解決和分析解決的方法。而對于化學問題的解決，有的研究者將其分為六個階段：發(fā)現問題、分析問題、解決問題、總結歸納、發(fā)現新問題和學會創(chuàng)新。有的研究者把化學問題解決的課堂解決模式構建為：（1）問題情境與課堂氣氛（2）提出問題與獲取信息（3）概括事實與建立假說（4）科學論證與解決問題（5）取得結論與派生新疑惑實驗教學在整個化學教學中占有重要的地位。又有人將其一般實施程序表述為： 反思、調整提出實驗問題問題解析 設計實驗方案 實驗操作 觀察記錄 結果 結合本人的實際教學經驗，發(fā)

25、現自制實驗在化學問題教學的實施程序上述幾種均有相似之處。而且不同的自制實驗在問題教學中的應用可以使用不同的模式，并無定式。本人就其應用時的策略做一些闡述。問題的適用性任何教學都應強調以人為本，即以學生為對象，以學生的自身發(fā)展為目的，強調學生個性的發(fā)展，注重可接受性，更可發(fā)展性。這就給我們提出了，在高中化學自制實驗問題解決教學中，不能脫離高中生的實際。即在問題的選擇上，不能太偏、太空、太尖端。應注重與現有知識基礎的結合，還要注重知識的延伸，注重學生的自主參與性，給予學生體驗和能力培養(yǎng)的空間，兼顧學生的科學精神、情感、態(tài)度。本人就問題的選擇結合自身教學的實際提出以下策略： 向教材知識中找問題?，F行

26、新教材中的知識，大多仍以結果的形式呈現給學生，而忽略結果形成的過程，對有些性質的表述也不夠深入，導致學生在學習過程產生諸多的問題。如果教師直接采用填鴨式的結果教學，相信除可大大節(jié)省教學時間外，對整個教學效果、學生的個性創(chuàng)造力的培養(yǎng)毫無利處可言。而采用問題教學，將這些問題經過整理后，通過教師的自制實驗或讓學生來自行設計實驗，以實驗結果的形式，展現給學生。讓學生體驗知識積累的過程，注重知識的比較、整合?？隙〞o學生帶來不少的收獲。如：教材中涉及NH3的物理性質時提到其極易溶于水，所以在吸收時要注意防倒吸，這個“極易”的概念是溶的快？還是溶的多？還是兩者兼有？這在跟氯氣的尾氣吸收的比較中就很能產生這

27、些問題。如果能設計一個實驗（見案例）來做一個比較，問題就會很明朗。又如：實驗室在檢驗溶液中是否還有SO42-時，常常先用鹽酸（或稀硝酸）把溶液酸化，以排除CO32-等造成的干擾。再加入BaCl2（或Ba（NO3）2）溶液，如果有白色沉淀出現，則說明原溶液中有SO42-，這里就忽視SO32-干擾。如果有如果SO32-，還能用稀硝酸和硝酸鋇這種組合來檢驗嗎？ 向教材實驗中找問題，這是大家普遍采用的選題方法。教材中的不少實驗在實驗過程中出現不少問題，均存在待改進的空間。如；新教材中鈉與水的反應實驗存在安全隱患；SO2、乙烯的性質實驗時的儲氣裝置的選擇；Na2O2滴水生火的成功率和對石棉網的腐蝕；吸熱

28、實驗中使用玻璃片和木板的弊端很多教師在這方面作出很多貢獻，改進了不少實驗，本人也改進了幾個，并將其應用到教學中直接代替教材實驗。但就僅僅作到如此，是遠遠不夠的。教師可對教材實驗中隱藏的問題通過適當的放大暴露給學生，給學生創(chuàng)造更好的問題情境?；蚴墙處煂嶒炛械膯栴}拋出，讓學生參與嘗試自行設計自制實驗解決問題，或是教師將改進的實驗同時展現給學生讓學生比較發(fā)現問題做出解釋和評價 只有將這些落實到學生身上，才能使自制實驗的問題教學得到深化。 向現實生活中找問題。生活中無處不存在化學，而我們更是利用化學來改善生活。教材與生活的銜接存在明顯不夠，這也導致高中化學學科教學丟失了極關鍵的一項功能。引導學生發(fā)現

29、生活中的化學問題，將其帶入課堂，再進行解決。如：食品中的脫氧劑的分析和自制；模擬香煙對人體的危害；汽水、蛋糕的自制；揭密黑心棉；利用雞蛋、水果、蔬菜中的進行化學實驗；加碘鹽中成分的測定嘗試一些家庭、生活自制小實驗，結合現有知識，解釋、深化。不僅可以促進學生問題意識的樹立、發(fā)散和對化學學科的興趣，更重要的是使學生學有所用，提升他們解決問題的能力。 向環(huán)境科學中找問題。環(huán)境問題已經成了大家關心的焦點，而很多環(huán)境問題都涉及到化學。教師可以將某些適合高中生解決的環(huán)境問題帶入課堂。如；污水中各種無機金屬離子的定性測定；空氣質量的分析；雨水PH的測定；室內甲醛的含量的測定；校園垃圾的處理讓學生發(fā)現環(huán)境問題

30、，體驗解決環(huán)境問題既可以使學生在解決問題中構建知識，又可以培養(yǎng)學生的環(huán)境意識。向醫(yī)療、保健方面找問題，如：防非典消毒水的分析和制??；一次性注射器和青霉素瓶能否應用到化學實驗中；檢驗胃舒平中的成分；華素片的碘成分的測定，市售補血劑的比較。自制實驗在化學問題解決教學中的實施流程及策略自制實驗在化學問題教學中的應用可以講是極其廣泛。它貫穿于整個高中化學問題教學中，有些自制實驗可以引發(fā)學生發(fā)現問題，促使學生解決問題；有些自制實驗可以學生幫助在學習、生活中發(fā)現的問題。在課堂問題解決教學中有些自制實驗可以安排在新課的引入、課堂問題教學的中間過程、已有知識的鞏固、深化的復習課當中。有些自制實驗可以安排在學生

31、的興趣小組活動當中，也有些自制實驗可以安排在學生的研究性學習當中但不管是何時何地，要有效地開展自制實驗在化學問題解決教學，都應該遵循一些原則：問題性原則 即把問題貫穿于教學的全過程，實現學生對問題自我發(fā)現，自覺提出，自行解決的原則。過程性原則 即強調問題解決的程序、方法與問題的結論同等重要，注重學生的問題認識和對方法理解的原則。自主性原則 即學生在教師的引導和支持下逐步成為問題的發(fā)現者和問題的解決者的原則。合作性原則 即學生之間、師生之間合作交流相互借鑒，共同探究解決問題的原則。遞進性原則 即化學問題的循環(huán)遞進發(fā)展原則。這就要求教師在科學建模和教育建模的一般原理以及現代教育心理理論，整合化學問

32、題解決的基礎上構建自制實驗問題解決的教學流程：學生在教師構思問題教學的基礎上呈現化學認知。這個過程強調教師要從學生習得的化學認知入手，分析教學任務，處理教學內容，利用教學資源，形成教學框架，進而組織教學。這是化學問題解決教學的先導。感知問題信息是學生在教師創(chuàng)設的問題情境以及適宜的課堂氛圍中，將置身于化學問題媒介，感知相關化學問題信息，質疑有關化學問題的結論的過程。這是實施化學問題解決教學的首要環(huán)節(jié)。提出化學問題是學生在感知問題信息之后，產生多種質疑，提出相關問題的過程。這是一個分辨問題主干與分支確定問題解決主次的重要環(huán)節(jié)，是開展化學問題解決教學的關鍵。建構解決問題模型是學生問題解決思維的自組織

33、過程。這個過程是在教師的誘導和提示下，由學生獨立辨析解決問題的路徑，建立解決問題模型的過程。展示探究學習即是按照問題解決模型解決化學問題的過程。它遵循科學論證的一般原理，在教師的組織和策劃為支撐，通過學生的探究學習而再現。取得問題結論是化學問題解決的單元終結目標。事實上某一個單元問題的解決往往是新一單元問題的開始。教學中師生教學進程的演進正是不斷取得問題結論過程中使問題解決不斷深化，學生認知得到不斷提升。附：自制實驗在化學問題解決教學應用實例實例一：“極易溶”的概念（應用在復習實驗中的倒吸問題）構思問題教學教材中涉及NH3的物理性質時提到其極易溶于水，所以在吸收時要注意防倒吸，而氯氣的尾氣吸收

34、卻不用考慮防倒吸。呈現化學認知創(chuàng)設問題情境這個“極易溶”的概念是什么意思？溶的快？還是溶的多？還是兩者兼有？感知問題信息引導化學問題1、根據所學知識可以肯定兩者均能溶解較多。2、能否設計一個實驗來了解決溶的快慢這個問題？如何設計？提出化學問題提示解決路徑分別收集一試管的NH3和Cl2，然后分別倒插入水和NaOH濃溶液中，比較溶液上升的速率。建構解決模型組織實驗過程學生操作，進行實驗，并記錄結果：裝有NH3試管的溶液上升速率比Cl2的要快的多，但都上升到相當的高度。展示探究學習判斷核定結論 “極易溶”主要指的是溶的多，而在考慮是否需加防倒吸裝置要考慮其溶解速率。取得問題結論派生新問題、建立新循環(huán)

35、1.CO2、SO2等其他酸性氣體在水中和濃堿液中的溶解速率又如何？2.NH3在酸性溶液中的溶解速率又如何？3.能否列出它們在一定溫度下的速率比較表格注：其中實驗設計由本校高二（10）同學自行完成實例二：SO42-離子的檢驗（應用在高一SO42-的檢驗）構思問題教學實驗室在檢驗溶液中是否還有SO42-時，常常先用鹽酸（或稀硝酸）把溶液酸化，以排除CO32-等造成的干擾。再加入BaCl2（或Ba（NO3）2）溶液，如果有白色沉淀出現，則說明原溶液中有SO42-，這里就忽視SO32-干擾。如果有如果SO32-，還能用稀硝酸和硝酸鋇這種組合來檢驗嗎？ 呈現化學認知創(chuàng)設問題情境某溶液可能含有SO42-、

36、 CO32-、 SO32-，如何檢驗其中是否含有SO42-？感知問題信息引導化學問題1、能否用鹽酸和氯化鋇這種組合來檢驗？2、能否用稀硝酸和硝酸鋇這種組合來檢驗？3、能否設計實驗來進行探究、解決問題？提出化學問題提示解決路徑學生設計采用控制變量的方法即將上述三種離子兩兩組合，分別進行實驗比較。建構解決模型組織實驗過程學生操作，進行實驗，并記錄結果：在 CO32-、 SO32-的混合液中滴入稀硝酸和硝酸鋇這種組合時發(fā)現除氣泡外仍有白色沉淀。展示探究學習判斷核定結論 1、可以用鹽酸和氯化鋇這種組合來檢驗。2、不能用稀硝酸和硝酸鋇這種組合來檢驗。取得問題結論派生新問題、建立新循環(huán)1、這白色沉淀是什么

37、？2、它是如何得到的呢？3、硝酸在這里起到什么作用？4、某溶液可能同時含有SO42-、 CO32-、 SO32-，如何分別檢驗三者？能否設計一個新的實驗。注：本實驗學生在教師的協助下設計完成實例三：“Cl2的實驗室制法”（應用在高一Cl2的實驗室制法）構思問題教學教材中直接收集制的氯氣，收集到的是不純的氣體。呈現化學認知創(chuàng)設問題情境本人仍然按照教材中的實驗裝置來制取實驗，但在集氣瓶中放置一張干燥的紅紙（目的是放大實驗現象，引發(fā)學生發(fā)現問題并思考如何解決），結果干燥的紅紙褪色。感知問題信息引導化學問題1、為什么紅紙會褪色？2、得到的氯氣是否純凈？3、里面會有那些雜質？4、如何得到相對純凈的氯氣？

38、5、你能否設計一個實驗達到4的要求？提出化學問題提示解決路徑氯氣里可能有水和氯化氫等雜質，可以采用增加洗氣裝置的辦法來除去這兩種雜質，以得到純凈的氯氣。建構解決模型組織實驗過程學生繪制實驗裝置圖：?進行實驗，并記錄結果：集氣瓶中的氯氣并不褪色 展示探究學習判斷核定結論 本自制氯氣制取實驗成功的改進了教材實驗不足之處修改。取得問題結論派生新問題、建立新循環(huán)1.在其他氣體制取實驗中會不會出現類似問題？2.能否對初中某些實驗也做些改動，優(yōu)化 ？注：由本教師自行設計其中實驗設計由本校高二（6、8）同學自行完成實例四：脫氧劑的成分分析及自制（應用于高二原電池延伸與拓展學習） 構思問題教學根據網上資料，市

39、售脫氧劑的主要成分是鐵粉，其他成分包括氯化鈉、沸石、活性炭等，主要利用鐵生銹的原理，在水分及氧氣的參與反應下，形成氫氧化鐵水合物，在密閉的環(huán)境下即能降低氧氣的濃度。這是一個典型的原電池的應用。呈現化學認知創(chuàng)設問題情境常溫下，食物需要保鮮，如何能幫助食物保鮮？感知問題信息引導化學問題1、食物保鮮的關鍵措施是什么？2、能否設計一種能夠幫助食物保鮮的保鮮劑？3、如何能增強保鮮劑保鮮的功能，在原有的基礎上需要做那些改動？提出化學問題提示解決路徑1、物保鮮的關鍵措施是除氧。2、必須找到一種在常溫下就能跟氧氣發(fā)生反應的物質。3、在水的參與下，鐵能在常溫下與氧氣發(fā)生反應。4、加快反應速率可以加入一些電解質如

40、：氯化鈉，還可以通過增大接觸面積的方法，如：添加沸石和活性炭。建構解決模型組織實驗過程學生課外組織實驗操作，進行實驗，并記錄結果：發(fā)現有加入脫氧劑的食物比未加的保鮮時間長。 展示探究學習判斷核定結論本自制實驗取材于生活中發(fā)現的問題，并成功的模擬了整個實驗。取得問題結論派生新問題、建立新循環(huán)寫出反應的化學方程式？ 脫氧劑是否只有這樣一種？ 脫氧劑的應用是否只停留在食品當中？4. 這個問題的解決給大家有什么啟發(fā)？注：、本教學設計也可應用到高三原電池復習。、問題來源：本校一高二學生在購買回來的餅干中發(fā)現有兩包東西，1、干燥劑；2、脫氧劑。這位同學問我這脫氧劑的主要成分是什么？經過網上查找資料，得市售

41、脫氧劑的主要成分是鐵粉，其他成分包括氯化鈉、沸石、活性炭等，主要利用鐵生銹的原理，在水分及氧氣的參與反應下，形成氫氧化鐵水合物，在密閉的環(huán)境下即能降低氧氣的濃度。起到保鮮的作用。3、自制實驗在化學問題解決教學應用中的功能評價熟悉自制實驗問題解決教學的過程，了解學生應用自制實驗解決化學問題時的心理活動，明確自制實驗在化學問題解決教學功能，教師可以在實際教學中有的放矢。促進知識和技能的融合實驗技能是指利用已具備的陳述性知識和程序性知識，通過實驗操作解決未知的化學問題的“心智水平”，它不僅包括實驗設計、觀察、分析、歸納等心智技能，還包括實驗操作技能，而自制實驗在化學問題解決教學中的應用含蓋了所有以上

42、內容，所以自制實驗是一種手腦并用的問題解決過程，是一種知識和技能融合的過程。在應用自制實驗解決化學問題的時，學生要對化學問題進行分析，明確實驗的目的，搞清實驗原理，將所學各部分知識融會貫通，綜合運用化學知識和實驗技能設計實驗方案并實施。實驗操作過程與學生原有認知結構緊密相聯，同時自制實驗也促進了原有認知的進一步完善。提高反省認知能力反省認知指主體對自身認知的認知，在自制實驗問題解決中，表現為學生對問題解決過程的反思。學生對實驗每個細節(jié)的推敲、修改及對實驗方案的完善，就是對自己思維活動的認知，即反省認知。檢驗、反思與調節(jié)是自制實驗問題解決當中重要的一環(huán)，然而學生在“照方抓藥”式的實驗中很少體現出

43、對實驗過程的反思。在問題解決模式下的化學教學中，學生真正置身于問題情境中，在實施自己設計的實驗方案遇到障礙時更能夠積極地獨立思考，調整思路，保證實驗問題的順利解決，從而提高反省認知能力。例：在過氧化鈉滴水生火的實驗中，因為棉花包裹的隨意性和濕棉花不易著火的問題，導致課堂演示實驗的失敗。高一謝娟同學嘗試多種方法：1、用保鮮膜代替棉花，雖然可使熱量聚集，結果失敗，分析原因是保鮮膜的耐溫可達到100多攝氏度；2、利用液態(tài)易燃物汽油、煤油代替棉花，還是失敗，分析原因是過氧化鈉在汽油、煤油中易分散，且滴入的水不易與過氧化鈉直接接觸；3、選用干燥的淀粉與過氧化鈉充分混合，并堆成小丘狀，實驗非常成功。但又了

44、新的問題，石棉網難以清洗，且清洗后的石棉網很容易生銹。4、改用蒸發(fā)皿放置藥品，避免了石棉網的問題。但由于反應放熱過于集中，再反復實驗中，發(fā)現多個蒸發(fā)皿破裂。且作為演示實驗不易學生的觀察。5、最后，改用生活中常用的水泥板才獲得圓滿的成功。促進知識遷移學生在解決實驗問題時會積極主動地回憶是否碰到過類似的問題，能否用先前的方法來解決新問題。學生在運用已有的知識和技能解決實驗問題的過程中，觀察現象、分析變化的原因，剖析問題的實質，并將已有的知識和所得信息進行歸納概括，從而發(fā)現規(guī)律，獲取新的知識。相應的知識有助于遷移，單也要注意定勢干擾，消除負遷移。實例二即是一個很好的例子。激發(fā)興趣，提高學習動機自制實

45、驗與化學問題解決的結合，多增加些與生活實際相聯系的自制實驗，可以提高學生的學習興趣。本人嘗試將在網上下載的與生活緊密聯系的趣味實驗，打印、裝訂成冊，分發(fā)給高二班級里同學，大大的激發(fā)了學生對化學的興趣。他們自發(fā)的形成趣味實驗興趣小組，每個星期都利用課外時間到實驗室來的做實驗。并且自行出資購或收集買一些實驗材料如：雞血、雞蛋、番茄、面粉、樹葉、蠟燭、廢舊牙膏殼、易拉罐等。從實驗目的、原理、方案的制定、儀器的選擇組裝、藥品的選擇、實驗操作的實施到實驗結果的分析，都要學生積極的參與，主動的動腦動手，獨立觀察、分析，還要作好小組內成員的合作分工。當實驗完成后，學生可以體驗到成功的愉悅感，從而進一步激發(fā)學習的興趣，大大提高了學生的學習動機。培養(yǎng)學生的問題意識和創(chuàng)新能力法國生理學家貝爾納曾說；“創(chuàng)造力是沒法教的。所謂創(chuàng)造力是指要給學生發(fā)表他們想法的機會，從而發(fā)展他們富有創(chuàng)造力的才能?！蓖瑫r，“創(chuàng)造出自問題”。而自制實驗