浅谈初中化学实验教学的思维训练

中学化学教学大纲强调指出:“化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以帮助学生形成化学概念, 理解和巩固化学知识, 培养学生能观察现象、分析问题、解决问题, 初步掌握一些常用的化学实验技能, 培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。”因此, 加强实验教学是提高化学教学质量的重要环节, 也是评价教学质量的一个重要方面。

这几年来, 化学实验教学质量的提高受到师生的重视, 但实验教学仍然是化学教学中薄弱的环节。究其原因, 除了实验条件欠缺、部分师生对实验教学不够重视以外, 实验教学过程中轻视必要的、严格的思维训练, 也是重要的因素。我认为:在具备必需的实验设备和条件以后, 提高化学实验教学质量的关键在于:强化实验教学中的思维训练。为何呢?

第一, 这是“教学”活动的需要。

化学实验教学活动是学生学习活动的重要组成部分。而学习活动的核心部分是思维训练。中学基础教育阶段思维训练的重点应放在思维品质的独立性、整体性、逻辑性、精密性、发散性和敏捷性等的形成与锻炼上。而化学实验活动的过程, 自始至终都充满着培养和锻炼学生诸多思维品质的契机。化学教师如果没有引导学生在实验教学中有效地把握这些契机, 是教学的严重失职。

第二, 这是掌握化学科学知识的需要。

化学实验既是化学学科的基础, 又是掌握化学知识规律的入门的向导和手段。学生从化学实验事实出发, 形成化学概念, 上升为化学规律, 进而编织化学知识网络, 构点上角“接收”建知识架构, 非经过由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的思维过程, 由感性上升至理性不可。因此, 教师在化学实验教学中, 应当适时引导学生结合实验观察过程, 激发思维活动, 实现感性阶段向理性阶段的飞跃。

第三, 这是落实素质教育的需要。

化学实验教学是化学科学素质教育的有机组成部分, 培养化学科学素质应把着力点放在实验功能的开发上。把化学实验功能凝炼成“获知、激趣、求真、循理、育德”的十字概括, 因为通过化学实验教学, 应当也可能使学生在知识、能力、品格各方面得到综合提高, 而它们的获取与提高, 都离不开思维的训练。

怎样加强化学实验教学的思维训练呢?

这先得全面了解一下化学实验思维训练的基本内容。我认为, 重点是:围绕实验的“三大原理”引导学生展开思维活动。

首先, 是实验原理的思维训练。

“实验原理”即反应原理, 指的是每个具体的化学实验, 反映了或说明了或推断了什么样的物质发生何种变化的理论。可以围绕如下的角度引发学生思考。

(1) 变化实质──什么化学物质 (有时还应进一步分析为什么要选用这些物质) ?发生什么特征、属何类型的变化?得到什么结果?为何会得到此结果?

(2) 定量关系──反应物之间采用怎样的物质的量 (或质量、或体积、或微粒数目) 的关系?为什么要采取此种定量或过量关系?

(3) 反应条件──实验时应选择怎样的物质状态、变化温度、压强或催化剂条件?为何要选择这样的条件?

其次, 是装置原理的思维训练。

“装置原理”指的是为了达到某个具体实验的目的, 应当选用何种仪器、设备, 采用何种组合、联接方式的道理。可以围绕如下角度引发学生思考。

(1) 仪器选用──根据实验原理, 对特定的反应物或生成物, 应选用哪种量取、混合、加热、反应、检验、收集、除杂、干燥、吸收、分离、缓冲 (安全) 的仪器?为何选用这些仪器更适宜?

(2) 配套组合──根据实验需要, 选用的仪器之间, 大小、规格应怎样协调、搭配?如若不这样组合会出现什么弊端?能否作某种调换或代用?

(3) 连接顺序──为达到良好效果, 选用的仪器应采取怎样连接的位置顺序和安装与拆除的先后顺序?为什么要安排这种顺序?不遵循此顺序会带来什么不良后果?

再次, 是操作原理的思维训练。

“操作原理”指的是根据具体的实验目的和仪器, 进行实验操作活动的理由。可以围绕如下角度引发学生思考。

(1) 操作步骤──为达某一实验目的, 应当经过哪些操作步骤?这些步骤先后顺序如何确定?为什么要经过这些步骤?为什么要安排这种顺序?省略或调动某些步骤会有什么影响?

(2) 注意事项──实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么?原因何在?

(3) 安全措施──实验过程可能会出现什么不安全的事故?如何防范?万一出现事故应如何处置?依据何在?

应当说明的是:上列种种围绕“三大原理”引发学生展开思维活动的角度, 是从化学实验教学的整体来阐述的, 实际上, 对于某一具体的化学实验活动, 既没有必要也不可能面面俱到, 而只需从教学内容和学生水准的实际出发, 抓住某些侧重点展开思维训练, 引导学生从某些典型的实验探索入手, 上升到一般性、规律性的认识, 逐步提高学生思维品质的层次。

那么, 怎样围绕上述“三大原理”的教与学, 来强化学生的思维品质呢?我提出如下思维训练引导过程, 值得注意的问题。

其一, 挖掘启发思维的因素。

现行化学教材对每个具体的化学实验, 一般都是采用操作步骤介绍性的叙述缺乏对学生思考的激发和引导。

因此, 教师备课时要善于透过课本里叙述性的文字, 将隐含在其中的“三大原理”的因素挖掘出来, 设计层层激发学生思考的问题, 诱导他们研讨探究。例如, 即使像初中化学“用简易装置制氢气”这样的简单实验, 也可以设计出系列启发学生分析原理的思考题……

其二, 养成细心观察的习惯。

一般说来, 学生对化学实验都颇有兴趣, 但往往只是好奇心驱使所致, 由于观察实验时目的性不明确, 不善于集中注意力于那些关键设备的主要现象, 加之演示实验时仪器小而教室范围宽、学生多, 所以他们观察实验并不准确。为此, 在可能条件下, 教师宜改演示实验成并进实验, 或借助CAI软件或VCD光盘、录相带等播放实验录像, 尽可能结合并进实验或录像播放, 穿插围绕“三大原理”的系列思考题, 引导学生有针对性地思考, 展开思维训练活动。

其三, 坚持实事求是的态度。

教师在组织学生进行化学实验活动中, 为了避免学生先入为主, 想当然, 走过场, 要提倡学生养成据实完成实验报告的良好习惯, 即使实验失败或出现异常, 也要按观察的实情填报实验现象和结果, 然后及时分析失败或异常的原因, 从分析原因的过程中锻炼思维。例如, 学生做“石灰石与盐酸反应制取二氧化碳”的实验, 按理应当出现澄清石灰水变浑浊的现象, 但有的学生却得到保持原来澄清结果。在这种情况下, 教师应强调学生据实填答澄清的结果, 并通过讨论分析原因:有的是滴加稀盐酸用量不足, 有的是滴加了浓盐酸 (易挥发) 。滴加稀盐酸用量不足, 反应生成二氧化碳的量少, 与氢氧化钙反应生成碳酸钙的量少, 不足以看到浑浊;滴加了浓盐酸 (易挥发) 挥发出的盐酸气体与二氧化碳混合导入澄清石灰水, 生成物是可溶性的盐酸盐。于是学生从分析原因中得到了思维训练, 也提高了对反应物的物理性质和控制条件对实验成败影响的认识。

其四, 运用典型实验引导思维。

为了提高化学实验教学中思维训练的效能, 教师应当借助典型的化学实验来诱导、激发学生的思维活动, 这主要从三个方面着手:一是教师宏观地把握大纲、教材的整体, 作出不同年级将通过哪些典型实验对学生进行哪些方面思维训练的规划, 分阶段、分层次实施;二是激发学习者的主观能动作用, 将教材规定的某些演示实验或学生实验, 改为实验设计或实验习题, 让学生根据实验要求自己提出实施方案, 以提高其创造性思维的能力;三是选用一些“中考”试卷的典型综合实验题, 指导学生解题, 乃至跟动手实验结合起来训练, 中学教材和历届中考试题, 不乏优秀的典型化学实验题型, 如氢气与一氧化碳等还原性气体的化学性质的实验, 对于培养学生的思维能力颇有作用。就以其实验、装置、操作原理, 早在初三《化学 (全一册) 》第三章“水氢”第四节与第五章“碳与碳的化合物”第五节中就应当得到充分的学习和训练, 通过两种气体的相应还原性实验, 教师可引导学生思考讨论如下问题。

(1) 实验室用氢气与氧化铜反应, 实验装置包括哪些仪器?试管口为何要向下?实验室用一氧化碳气与氧化铜反应, 为何要在密封的反应器中进行?

(2) 试剂的物质状态是什么?生成什么状态的物质?如何判断?通过什么类型的反应制得金属铜?

(3) 先通入还原性气体还是先加热?反应完成后, 通入气体为何要到生成物铜冷却?

(4) 尾气有什么?将尾气经过装有浓硫酸溶液 (或氢氧化钙溶液) 的洗气瓶洗涤, 除去什么气体?不能除去的气体是什么?应如何处理?

如果上述问题早在相应的实验教学过程中就已通过思维训练得到逐步解决, 那么, 解答广西防城港市2004年中考化学试卷27题, 应当是水到渠成的事情。下题是广西防城港市2004年中考化学试卷27题:

有一干燥的还原性气体是由H2、CO中的一种或两种组成, 为了确定它的成份, 化学兴趣小组设计如下装置进行实验 (图1) 。

由此回答:

(1) 写出a、b仪器的名称:a酒精灯b铁架台;

(2) 若看到B装置中固体变蓝色, C装置中溶液无变化, 证明该气体是;若看到B装置中固体变蓝色, C装置中H2溶液变浑浊, 证明该气体是H2和CO的混合气体。

(3) B、C装置连接顺序能否颠倒?请说出理由。

不能;先通过C装置将会带出水蒸气, 从而干扰对的判断。

(4) 该实H验2装置设计考虑不周密, 请写出你的改进方法。

添加尾气处理装置, 即在尾气出口处放置一盏点燃的酒精灯。

其五, 联系社会生活的实际。

中学生学习各门学科的根本目的, 是提高素质、改造自然、服务社会, 作为化学学科的基础和重要组成部分的实验活动也不例外。因此, 除了课堂实验教学要重视学生的思维训练, 以提高实验教学质量外, 还要倡导学生配合课内学习, 在课外日常生活中, 开展力所能及的化学小实验和解释社会生产、生活中的某些化学现象, 例如对土壤成分的检测, 对大气、水质成分的分析及污染、防治的调查, 对钢铁锈蚀及保护的认识;对建筑、合成材料的性能和应用的了解。通过这些实验和调查活动, 运用化学原理积极展开思维, 逐步提高分析问题和解决问题的能力。

综上所述, 结论十分明显:化学实验教学中的思维训练不容忽视, 化学实验活动中的思维训练前景广阔, 大有可为, 应该提倡, 值得倡导。

摘要：依据义务教育化学科的新课程标准的基本理念, 化学课程应突出强化实验教学的思维训练, 融入实验教学过程中必要的思维训练, 中学基础教育阶段思维训练的重点应放在思维品质的形成与锻炼上。初步掌握一些常用的化学实验技能, 培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法, 以达到学习知识的最终目的。

关键词：化学实验,实验教学,思维训练