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促进学生实验能力形成的效果评价 ——例析化

 
来源:化学研究 栏目:期刊导读 时间:2021-04-01
 
我们知道,化学研究往往是从实验入手,在实验观察中发现问题,运用实验手段去解决问题,以实验现象论证理论的猜想,最终用实验结果说明科学结论的过程。《义务教育化学课程标准(2011年版)》突出强调了学生的实验能力,明确规定了学生必须完成的八类基础实验,其中承载着学生的基本实验技能、初中化学核心实验知识、用实验手段进行科学探究等内容。可以说,通过相对比较完整的实验内容的学习,使学生从会做化学实验的水平,发展到会用化学实验进行科学探究,最终达到利用化学实验研究物质、创造物质的目的,这对于化学课程目标的全面落实具有重要作用。但实际教学中由于种种原因,实验教学反而成了化学教学的薄弱环节,学生的实验能力比较缺失。笔者认为,改变这种现状的一个重要途径就是挖掘实验的教育功能,发挥评价的导向作用,从化学实验性作业的编制以及实验的权重等方面,有效地引导学生用实验学习化学,真正体现出做实验与讲实验的差别,体现出做实验与背实验的差别,从而客观、科学地评价学生的实验能力。 一、促进学生实验技能的形成 走进化学实验室,要遵守实验室规则,养成良好的实验习惯。学生只有具备了基本的化学实验技能,才能为学习化学和进行探究活动奠定基础。 (一)初步掌握化学实验性知识 这部分内容包括常见仪器的使用、基本实验操作、溶液配制方法、物质的检验、混合物的分离、气体的实验室制法等。 例如,下列实验操作正确的是: 这样的评价方式侧重考查的是学生最基本的实验技能,关注的是实验的安全问题,明确应该怎样做,为什么要这样做的道理,这样更有助于学生掌握实验性化学知识。 (二)以多样化的实验内容培养学生实践能力 近年来,很多省市在初中升学考试中都增设了实验操作的考查,把学生在初中阶段应初步学习和初步学会的基本实验技能,多样化的实验内容编制成不同类型的化学实践型题目,由学生抽签独立完成。这增加了学生动手实验的机会,培养了学生的实践能力。 例如,实验操作题目:探究影响物质溶解性的因素、检验某石头中是否含有碳酸盐、制取二氧化碳气体、检验氢氧化钠固体是否变质、配制溶液、制取氧气等。 作为纸笔测试的补充,通过活动表现对学生在实验技能方面的发展作出评价,有助于培养学生的创新精神和实践能力,这种考查学生动手实践能力的评价方式,在确保评价的效度和信度的前提下对化学实验教学改革起到了积极的推动作用。 二、增强学生持续的化学学习兴趣 化学实验活动中,生动、新奇、鲜明的化学现象最能引起学生的认知兴趣和求知欲望。当这种直接兴趣和间接兴趣有机结合时,学生的积极兴趣和稳定兴趣就会转化为持续的化学学习兴趣,乃至于形成习惯,延伸到后续的化学学习中去。首先,我结合核心化学知识,设计了有探究意义的实验活动;其次,我结合学生的兴趣和认知水平,开展了丰富多样的趣味实验、生活实验和课外实验活动。例如,制作“无壳鸡蛋”、自制“碳酸饮料”、巧除水垢等,学生的兴趣特别浓厚。 在化学活动课上,我还给学生表演了一组小魔术(如图1、图2、图3所示),请学生利用所学化学知识揭开其中之谜。 图1 图2 图3 【魔术一】“奇花变色” 如图1所示,该魔术中观察到“铁树”上浸有无色酚酞试液的脱脂棉团由白色变为_______色。该魔术中没有涉及的性质是________(填字母序号)。 A.氨分子是不断运动的 B.氨分子有一定质量 C.浓氨水具有挥发性 D.氨气的水溶液显碱性 【魔术二】“瓶吞鸡蛋” 如图2所示,将注射器中NaOH浓溶液注入瓶中,片刻后会看到鸡蛋被“吞”入瓶中。该魔术中涉及的化学反应为________(用化学方程式表示)。 【魔术三】“清水变牛奶” 如图3所示,当A溶液加到烧杯中,无色溶液变成白色浊液。若A为酸溶液,则A、B的可能组合:A为_______;B为_______。(只需写一组) 把化学魔术作为创设情境的手段,通过这些趣味化、生活化的化学实验,拉近了学生和化学之间的距离,让学生能以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学,使他们去积极探究化学变化的奥秘,增强了其学习化学的兴趣和学好化学的信心。 三、建立用实验学习化学的思维模型 从认知的角度看,化学实验能帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,为学生认识化学学科知识、检验化学理论、验证化学假说提供丰富的感性认识和化学实验事实。在此过程中,能使学生依据物质及其变化的信息建构模型,进一步认识化学现象与模型之间的联系,运用多种认知模型描述和解释物质的结构、性质和变化,从而建立解决复杂化学问题的思维框架。 (一)揭示化学学科的本质规律 例如,学生为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变,分别设计了下面两个实验。 图4 图5 1.甲组学生利用图4所示的实验进行探究 把盛有适量BaCl2溶液的小试管放入盛有Na2SO4溶液的烧杯中,将烧杯放在托盘天平上,用砝码平衡。取下烧杯,将BaCl2溶液小心倒入烧杯中,烧杯中出现的现象是_______。然后把烧杯连同试管再放回天平上,天平仍然平衡。根据实验得出的结论是_______。 2.乙组学生利用图5所示的实验进行探究 取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网,将它们一起放在托盘天平上,用砝码平衡。取下石棉网,在石棉网上方点燃镁带,发生反应的化学方程式为_______。燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量,意外发现质量减轻了。请你分析产生这一现象的原因可能是_______。 通过实验,能够评价学生的观察能力,引导学生分析实验现象,得出实验结论,形成最基本的科学思维方式,从而认识实验现象与实验结论的因果关系,以及实验现象与化学知识的本质联系。通过建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,揭示出了化学学科认识物质和创造物质的学科特征。 (二)形成“模型认知”的学科素养 例如,实验室制取气体时要考虑下列问题: 1.依据原理,确定制取方案 (1)实验室制取O2时选择的药品在组成上的共同点是_______。任写出其中一个反应的化学方程式_______ 。(2)下列反应均有CO2生成:①木炭在充足的氧气中燃烧;②大理石与稀盐酸反应;③煅烧石灰石。实验室制取CO2通常选择方法②,不选择方法①的理由是_______;不选择方法③的理由是_______。 2.选择合理的制取装置 用如图6所示装置制取气体,请回答下列问题。 图6 (1) 仪器a的名称是_______。 (2)用双氧水和二氧化锰制取O2,选择的发生和收集装置的组合是________(写出一种组合,填序号)。 (3)实验室在加热条件下,分解草酸晶体可以制得CO,但是加热时草酸晶体在分解之前先熔化成了液体。如果用这种方法制取CO,你从A、B、C中所选择的发生装置是________(填序号),选择的理由是_______。 3.检验、净化和除杂 经检验,实验室用锌粒和稀盐酸制取的氢气中混有HCl气体,写出一种通过发生化学反应除去HCl的试剂_______。 这部分内容涵盖的化学知识较多,通常包括化学实验设计与评价、物质的制取、物质的检验、物质的推断、物质的分离提纯等核心实验内容。学生通过氧气、二氧化碳等典型气体的制备方法,形成实验室制取气体的一般思路,建立认知模型。然后,学生应用气体制备的思维模型认识未知气体的实验室制法,揭示研究物质的本质和规律。通过实验,评价学生对化学知识的理解、应用,引导学生由表及里、由浅入深地观察分析,认识和掌握了物质的性质及其变化规律。通过学习不同类型化学实验的核心思路,培养了“建立模型”“运用模型”的学科素养。 四、初步形成科学探究能力 通过实验可以改变学生的学习方式,让学生亲身经历和体验科学探究活动,从实践层面激励学生勇于创新,培养学生观察实验、科学思维、独立操作、自主探究的能力。同时,可以使学生了解和应用科学研究的一般方法,主动体验探究过程,在知识的形成、应用过程中养成科学的态度,获得科学的方法,在“做科学”的探究实践中培养学生的创新精神和实践能力。 (一)增进对科学探究的理解 例如,化学变化的本质特征是有新物质生成,化学变化中的一些现象有助于我们判断物质是否发生了化学变化。 分析:有助于判断草酸(H2C2O4)溶液与酸性KMnO4溶液发生化学变化的现象可能是什么?(草酸晶体溶于水形成无色溶液;酸性KMnO4溶液是H2SO4与KMnO4的混合溶液)结合已有知识,进行大胆猜想: 1.现象及可能产生该现象的依据。 2.现象及可能产生该现象的依据。 这种信息题能让学生意识到提出问题和做出猜想对科学探究的重要性,知道猜想与假设必须用事实来验证的科学思维方法,能让学生体验到科学探究是人们获取知识、认识客观世界的重要途径。而科学探究需要通过实验、观察、推理、判断、合作交流等手段获取事实和证据,建立证据意识,基于证据对物质的变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实,从而启迪学生的科学思维和创新品质。这种真正意义上的探究,帮助学生建立了一种“做科学”的思想。 (二)发展学生科学探究的能力 例如,小立在家洗衣服时,发现一瓶刚过期的漂白液,对漂白液的漂白原理和该漂白液是否还有漂白作用产生了疑问。于是将其带到学校,在教师的指导下,与小组一起展开探究。 1.查阅资料 (1)制取漂白液的原理:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,其有效成分是NaClO。 (2)漂白液的漂白原理: NaClO在空气中很快发生反应:2NaClO+H2O+CO2=Na2CO3+2HClO,生成的HClO能使有色布条(含有机色素)褪色。 (3)HClO不稳定,易分解,分解后丧失漂白作用。 2.提出问题 刚过期的漂白液是否失效?3.实验探究 该小组的实验报告如表1: 表1实验操作 实验现象 实验结论取适量该漂白液于烧杯中,_______该漂白液已完全失效 小组对失效后漂白液的主要成分很感兴趣,纷纷提出猜想并作进一步探究。 4.提出猜想 小立猜想有:NaCl。 小英猜想有:NaCl、Na2CO3。 小洁猜想有:NaCl、Na2CO3、NaOH。 5.设计方案 小组经过讨论,认为用足量的稀盐酸就可以验证的猜想成立。 为验证另两位同学的猜想,他们设计了如下方案(表2): 最后,他们综合小组的设计,经实验得出了结论。 表2实验步骤 预期实验现象 实验目的或预期结论步骤1:取少量该漂白液于试管中,加入_______,静置,观察产生白色沉淀 目的:_______步骤2:取上层清液于试管中,_____,观察结论:_______猜想成立;否则,另一位同学猜想成立 6.实验探究 放入有色布条,布条没有明显变化。(或不褪色) 7.设计方案 足量的CaCl2溶液;除去Na2CO3;滴入无色酚酞试液;试液变红。(或试液无明显变化) 化学认知的过程,本身就蕴含着科学的方法,初中阶段的学习渗透了科学方法的教育,如假设猜想、实验设计、处理数据、收集信息、类比、对比、控制变量等,让学生初步学习运用这些科学方法获取信息、加工信息,认识科学探究的基本过程,并进行简单的探究活动,在探究活动中体验到怎样用科学的方法学习化学,建立起观点、证据和结论的逻辑关系。 (三)提高学生解决实际问题的能力 例如,某学生用图7所示方法检验铵盐(所用硫酸铵、氢氧化钠、试纸均未失效)。一段时间后,发现试纸的颜色无明显变化。 图7 1.请分析没有观察到实验现象的可能原因:_______、________(答两点)。 2.硫酸铵属于化肥中的_______肥,该化肥不能与碱性物质混合使用的原因是_______。 化学实验受外界因素影响较大,如果实验条件控制不好,可能出现与预期现象不符的情况。这种评价角度能引导学生对实验结果作科学的分析和解释,能使学生在实验异常现象的分析中生成新的学习资源,从整体上把握实验过程,进一步评价学生在探究活动中的实际表现,培养和发展学生用变化和联系的观点分析化学现象,并解释一些简单的化学问题的能力。 五、增强学生对化学科学的价值追求 “科学态度与社会责任”是对化学科学价值取向的刻画,是化学学科整体育人功能和价值的具体体现。化学实验对培养学生理论联系实际的学风和实事求是、严肃认真的科学态度,形成科学的情感态度和价值观有着重要的作用。 (一)养成严谨求实的科学态度 例如,在一次化学实验操作考查中,我们认真完成了用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验,请据此实验回答下列问题。(如图8) 图8 1.要检查A装置的气密性是否良好,通常是把导管口插入水中,然后双手紧握锥形瓶外壁,观察导管口是否有气泡产生。请你回答这种做法的依据是什么?请用微粒的观点解释_______。 2.A装置内发生反应的化学方程式为_______,二氧化锰在该反应中作_______剂,实验后回收二氧化锰的最佳方法是_______。 3.在实验过程中,某学生由于动作太慢,氧气还没有收集满,锥形瓶内的反应就已经停止(如图8所示)。若想集满这瓶氧气,在不拆卸装置的前提下,请你帮他想出两种方法。 ①_______;②_______。 我在实验操作考查现场发现,有些学生由于操作失误,在“用双氧水和二氧化锰制取氧气”的实验中,没有集满氧气就匆匆收场,企图蒙混过关。而化学实验要求学生重视理论对实验活动的指导作用,要求实事求是,如实反映实验中观察到的各种现象和化学事实。这种评价方式正是从实际出发,改变了学生在实验中敷衍了事的行为,引导学生从实验中寻找新的视角和切入点,从而形成新的认识,养成勤于思考、严谨求实的科学品质。 (二)形成良好的实验习惯 例如,在实验操作考试中,学生用到HCl、Na2CO3、NaOH、Ba(NO3)2等溶液。实验结束时,教师指出,废液一定要进行无害化处理,尽量实现绿色排放。如何处理废液缸里的废液?学生进行了讨论和实验: 1.小明认为,如果废液呈酸性或碱性,会腐蚀管道、污染水源。他取废液缸里的废液于试管中,观察到废液呈白色浑浊状态,用PH试纸测得废液的PH=9,此时废液显_______性。于是,小明向试管中加入稀盐酸,边加边测试,直到PH=7,同时观察到沉淀逐渐溶解。小明觉得废液经过如上处理后可以放心倒掉。这个实验过程中可能发生了________个复分解反应,其相关的化学方程式是(任写一个)______ _。 2.小亮认为,小明的方案不完善,因为小明对废液中含有的Ba2+没有处理,而Ba2+是重金属离子,会造成更严重的污染。小亮采用了另外一种方案:他另取废液缸里的废液于试管中,向试管中加入_______,直至废液PH=7,且沉淀不再增加。他觉得废液这样处理后才可以倒掉。 3.教师肯定了小亮的方案,因为他考虑得更全面。小亮方案的优点在于_______。 在化学实验室,很多学生都有将废液直接倒入下水道的习惯,这些实验细节在一定程度上反映出实验教学中环保意识的缺失。一个做科学的“化学人”,应克服实验的随意性。把环境意识编入实验作业中,这种评价方式能潜移默化地引导学生认识到化学实验中环境保护的重要性,为提倡化学实验绿色化、清洁化,养成良好的实验习惯起到了较好的作用。 (三)增进人文意识和社会责任感 例如,据报道,某市路段一辆满载的浓硫酸汽车发生严重泄漏。浓硫酸沿公路流淌,并向路基两边蔓延。消防官兵立即启动应急预案,用沙土封堵,控制浓硫酸进一步蔓延,同时设法封堵泄漏点,并对路面上的浓硫酸进行稀释和清除。 看到这则新闻,学校的化学活动小组开展了一次关于浓硫酸腐蚀性及事故处理的研讨活动。请你也参与其中积极探究,并将活动记录补充完整。 1.浓硫酸的腐蚀性实验探究(如表3) 实验用品:浓硫酸、小木条、玻璃片。 表3实验步骤 实验现象 结论浓硫酸有强烈的腐蚀性,使用时应十分小心 2.对浓硫酸泄漏事故处理的讨论 (1)小明认为,如果仅用水稀释,并不能消除事故所造成的污染。因为从溶液的角度看,在稀释过程中溶质的_______没变,仅仅是_______变小了。 小敏受到启发,制订了一份方案。(如表4) 表4采取措施 依据原理 效果评价 反应类型向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钠小颗粒硫酸与氢氧化钠反应将硫酸转化为无害物质,可消除污染 思维拓展:写出小敏所依据原理的化学方程式_______。 小聪认为,小敏的方案虽然有效,但有一个缺陷:如果用量把握不准又可能引发新的污染,因为_______。 (2)请你参照小敏的设计方案,结合小聪的看法,也设计一个方案。(学生设计了如表5,表6,表7,表8的方案) 表5采取措施 依据原理 效果评价将硫酸转化为无害物质,可消除污染 表6实验步骤 实验现象 结论在小木条上蘸少量浓硫酸,放在玻璃片上观察 小木条变黑(或碳化) 表7采取措施 依据原理 效果评价 反应类型中和反应或复分解反应 表8采取措施 依据原理 效果评价向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钙粉末硫酸与氢氧化钙反应 这样的实验作业能够引导学生关注社会热点问题,对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断;能够使学生初步认识化学应用带来的两重性,感受化学对促进社会发展的积极作用,培养学生运用化学知识解决社会现象问题的意识;能够培养学生具有对自然和社会的责任感;能够树立从化学走向社会的理念。 我们知道,化学研究往往是从实验入手,在实验观察中发现问题,运用实验手段去解决问题,以实验现象论证理论的猜想,最终用实验结果说明科学结论的过程。《义务教育化学课程标准(2011年版)》突出强调了学生的实验能力,明确规定了学生必须完成的八类基础实验,其中承载着学生的基本实验技能、初中化学核心实验知识、用实验手段进行科学探究等内容。可以说,通过相对比较完整的实验内容的学习,使学生从会做化学实验的水平,发展到会用化学实验进行科学探究,最终达到利用化学实验研究物质、创造物质的目的,这对于化学课程目标的全面落实具有重要作用。但实际教学中由于种种原因,实验教学反而成了化学教学的薄弱环节,学生的实验能力比较缺失。笔者认为,改变这种现状的一个重要途径就是挖掘实验的教育功能,发挥评价的导向作用,从化学实验性作业的编制以及实验的权重等方面,有效地引导学生用实验学习化学,真正体现出做实验与讲实验的差别,体现出做实验与背实验的差别,从而客观、科学地评价学生的实验能力。一、促进学生实验技能的形成走进化学实验室,要遵守实验室规则,养成良好的实验习惯。学生只有具备了基本的化学实验技能,才能为学习化学和进行探究活动奠定基础。(一)初步掌握化学实验性知识这部分内容包括常见仪器的使用、基本实验操作、溶液配制方法、物质的检验、混合物的分离、气体的实验室制法等。例如,下列实验操作正确的是:这样的评价方式侧重考查的是学生最基本的实验技能,关注的是实验的安全问题,明确应该怎样做,为什么要这样做的道理,这样更有助于学生掌握实验性化学知识。(二)以多样化的实验内容培养学生实践能力近年来,很多省市在初中升学考试中都增设了实验操作的考查,把学生在初中阶段应初步学习和初步学会的基本实验技能,多样化的实验内容编制成不同类型的化学实践型题目,由学生抽签独立完成。这增加了学生动手实验的机会,培养了学生的实践能力。例如,实验操作题目:探究影响物质溶解性的因素、检验某石头中是否含有碳酸盐、制取二氧化碳气体、检验氢氧化钠固体是否变质、配制溶液、制取氧气等。作为纸笔测试的补充,通过活动表现对学生在实验技能方面的发展作出评价,有助于培养学生的创新精神和实践能力,这种考查学生动手实践能力的评价方式,在确保评价的效度和信度的前提下对化学实验教学改革起到了积极的推动作用。二、增强学生持续的化学学习兴趣化学实验活动中,生动、新奇、鲜明的化学现象最能引起学生的认知兴趣和求知欲望。当这种直接兴趣和间接兴趣有机结合时,学生的积极兴趣和稳定兴趣就会转化为持续的化学学习兴趣,乃至于形成习惯,延伸到后续的化学学习中去。首先,我结合核心化学知识,设计了有探究意义的实验活动;其次,我结合学生的兴趣和认知水平,开展了丰富多样的趣味实验、生活实验和课外实验活动。例如,制作“无壳鸡蛋”、自制“碳酸饮料”、巧除水垢等,学生的兴趣特别浓厚。在化学活动课上,我还给学生表演了一组小魔术(如图1、图2、图3所示),请学生利用所学化学知识揭开其中之谜。图1图2图3【魔术一】“奇花变色”如图1所示,该魔术中观察到“铁树”上浸有无色酚酞试液的脱脂棉团由白色变为_______色。该魔术中没有涉及的性质是________(填字母序号)。A.氨分子是不断运动的B.氨分子有一定质量C.浓氨水具有挥发性D.氨气的水溶液显碱性【魔术二】“瓶吞鸡蛋”如图2所示,将注射器中NaOH浓溶液注入瓶中,片刻后会看到鸡蛋被“吞”入瓶中。该魔术中涉及的化学反应为________(用化学方程式表示)。【魔术三】“清水变牛奶”如图3所示,当A溶液加到烧杯中,无色溶液变成白色浊液。若A为酸溶液,则A、B的可能组合:A为_______;B为_______。(只需写一组)把化学魔术作为创设情境的手段,通过这些趣味化、生活化的化学实验,拉近了学生和化学之间的距离,让学生能以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学,使他们去积极探究化学变化的奥秘,增强了其学习化学的兴趣和学好化学的信心。三、建立用实验学习化学的思维模型从认知的角度看,化学实验能帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,为学生认识化学学科知识、检验化学理论、验证化学假说提供丰富的感性认识和化学实验事实。在此过程中,能使学生依据物质及其变化的信息建构模型,进一步认识化学现象与模型之间的联系,运用多种认知模型描述和解释物质的结构、性质和变化,从而建立解决复杂化学问题的思维框架。(一)揭示化学学科的本质规律例如,学生为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变,分别设计了下面两个实验。图4图51.甲组学生利用图4所示的实验进行探究把盛有适量BaCl2溶液的小试管放入盛有Na2SO4溶液的烧杯中,将烧杯放在托盘天平上,用砝码平衡。取下烧杯,将BaCl2溶液小心倒入烧杯中,烧杯中出现的现象是_______。然后把烧杯连同试管再放回天平上,天平仍然平衡。根据实验得出的结论是_______。2.乙组学生利用图5所示的实验进行探究取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网,将它们一起放在托盘天平上,用砝码平衡。取下石棉网,在石棉网上方点燃镁带,发生反应的化学方程式为_______。燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量,意外发现质量减轻了。请你分析产生这一现象的原因可能是_______。通过实验,能够评价学生的观察能力,引导学生分析实验现象,得出实验结论,形成最基本的科学思维方式,从而认识实验现象与实验结论的因果关系,以及实验现象与化学知识的本质联系。通过建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,揭示出了化学学科认识物质和创造物质的学科特征。(二)形成“模型认知”的学科素养例如,实验室制取气体时要考虑下列问题:1.依据原理,确定制取方案(1)实验室制取O2时选择的药品在组成上的共同点是_______。任写出其中一个反应的化学方程式_______。(2)下列反应均有CO2生成:①木炭在充足的氧气中燃烧;②大理石与稀盐酸反应;③煅烧石灰石。实验室制取CO2通常选择方法②,不选择方法①的理由是_______;不选择方法③的理由是_______。2.选择合理的制取装置用如图6所示装置制取气体,请回答下列问题。图6(1) 仪器a的名称是_______。(2)用双氧水和二氧化锰制取O2,选择的发生和收集装置的组合是________(写出一种组合,填序号)。(3)实验室在加热条件下,分解草酸晶体可以制得CO,但是加热时草酸晶体在分解之前先熔化成了液体。如果用这种方法制取CO,你从A、B、C中所选择的发生装置是________(填序号),选择的理由是_______。3.检验、净化和除杂经检验,实验室用锌粒和稀盐酸制取的氢气中混有HCl气体,写出一种通过发生化学反应除去HCl的试剂_______。这部分内容涵盖的化学知识较多,通常包括化学实验设计与评价、物质的制取、物质的检验、物质的推断、物质的分离提纯等核心实验内容。学生通过氧气、二氧化碳等典型气体的制备方法,形成实验室制取气体的一般思路,建立认知模型。然后,学生应用气体制备的思维模型认识未知气体的实验室制法,揭示研究物质的本质和规律。通过实验,评价学生对化学知识的理解、应用,引导学生由表及里、由浅入深地观察分析,认识和掌握了物质的性质及其变化规律。通过学习不同类型化学实验的核心思路,培养了“建立模型”“运用模型”的学科素养。四、初步形成科学探究能力通过实验可以改变学生的学习方式,让学生亲身经历和体验科学探究活动,从实践层面激励学生勇于创新,培养学生观察实验、科学思维、独立操作、自主探究的能力。同时,可以使学生了解和应用科学研究的一般方法,主动体验探究过程,在知识的形成、应用过程中养成科学的态度,获得科学的方法,在“做科学”的探究实践中培养学生的创新精神和实践能力。(一)增进对科学探究的理解例如,化学变化的本质特征是有新物质生成,化学变化中的一些现象有助于我们判断物质是否发生了化学变化。分析:有助于判断草酸(H2C2O4)溶液与酸性KMnO4溶液发生化学变化的现象可能是什么?(草酸晶体溶于水形成无色溶液;酸性KMnO4溶液是H2SO4与KMnO4的混合溶液)结合已有知识,进行大胆猜想:1.现象及可能产生该现象的依据。2.现象及可能产生该现象的依据。这种信息题能让学生意识到提出问题和做出猜想对科学探究的重要性,知道猜想与假设必须用事实来验证的科学思维方法,能让学生体验到科学探究是人们获取知识、认识客观世界的重要途径。而科学探究需要通过实验、观察、推理、判断、合作交流等手段获取事实和证据,建立证据意识,基于证据对物质的变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实,从而启迪学生的科学思维和创新品质。这种真正意义上的探究,帮助学生建立了一种“做科学”的思想。(二)发展学生科学探究的能力例如,小立在家洗衣服时,发现一瓶刚过期的漂白液,对漂白液的漂白原理和该漂白液是否还有漂白作用产生了疑问。于是将其带到学校,在教师的指导下,与小组一起展开探究。1.查阅资料(1)制取漂白液的原理:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,其有效成分是NaClO。(2)漂白液的漂白原理:NaClO在空气中很快发生反应:2NaClO+H2O+CO2=Na2CO3+2HClO,生成的HClO能使有色布条(含有机色素)褪色。(3)HClO不稳定,易分解,分解后丧失漂白作用。2.提出问题刚过期的漂白液是否失效?3.实验探究该小组的实验报告如表1:表1实验操作 实验现象 实验结论取适量该漂白液于烧杯中,_______该漂白液已完全失效小组对失效后漂白液的主要成分很感兴趣,纷纷提出猜想并作进一步探究。4.提出猜想小立猜想有:NaCl。小英猜想有:NaCl、Na2CO3。小洁猜想有:NaCl、Na2CO3、NaOH。5.设计方案小组经过讨论,认为用足量的稀盐酸就可以验证的猜想成立。为验证另两位同学的猜想,他们设计了如下方案(表2):最后,他们综合小组的设计,经实验得出了结论。表2实验步骤 预期实验现象 实验目的或预期结论步骤1:取少量该漂白液于试管中,加入_______,静置,观察产生白色沉淀 目的:_______步骤2:取上层清液于试管中,_____,观察结论:_______猜想成立;否则,另一位同学猜想成立6.实验探究放入有色布条,布条没有明显变化。(或不褪色)7.设计方案足量的CaCl2溶液;除去Na2CO3;滴入无色酚酞试液;试液变红。(或试液无明显变化)化学认知的过程,本身就蕴含着科学的方法,初中阶段的学习渗透了科学方法的教育,如假设猜想、实验设计、处理数据、收集信息、类比、对比、控制变量等,让学生初步学习运用这些科学方法获取信息、加工信息,认识科学探究的基本过程,并进行简单的探究活动,在探究活动中体验到怎样用科学的方法学习化学,建立起观点、证据和结论的逻辑关系。(三)提高学生解决实际问题的能力例如,某学生用图7所示方法检验铵盐(所用硫酸铵、氢氧化钠、试纸均未失效)。一段时间后,发现试纸的颜色无明显变化。图71.请分析没有观察到实验现象的可能原因:_______、________(答两点)。2.硫酸铵属于化肥中的_______肥,该化肥不能与碱性物质混合使用的原因是_______。化学实验受外界因素影响较大,如果实验条件控制不好,可能出现与预期现象不符的情况。这种评价角度能引导学生对实验结果作科学的分析和解释,能使学生在实验异常现象的分析中生成新的学习资源,从整体上把握实验过程,进一步评价学生在探究活动中的实际表现,培养和发展学生用变化和联系的观点分析化学现象,并解释一些简单的化学问题的能力。五、增强学生对化学科学的价值追求“科学态度与社会责任”是对化学科学价值取向的刻画,是化学学科整体育人功能和价值的具体体现。化学实验对培养学生理论联系实际的学风和实事求是、严肃认真的科学态度,形成科学的情感态度和价值观有着重要的作用。(一)养成严谨求实的科学态度例如,在一次化学实验操作考查中,我们认真完成了用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验,请据此实验回答下列问题。(如图8)图81.要检查A装置的气密性是否良好,通常是把导管口插入水中,然后双手紧握锥形瓶外壁,观察导管口是否有气泡产生。请你回答这种做法的依据是什么?请用微粒的观点解释_______。2.A装置内发生反应的化学方程式为_______,二氧化锰在该反应中作_______剂,实验后回收二氧化锰的最佳方法是_______。3.在实验过程中,某学生由于动作太慢,氧气还没有收集满,锥形瓶内的反应就已经停止(如图8所示)。若想集满这瓶氧气,在不拆卸装置的前提下,请你帮他想出两种方法。①_______;②_______。我在实验操作考查现场发现,有些学生由于操作失误,在“用双氧水和二氧化锰制取氧气”的实验中,没有集满氧气就匆匆收场,企图蒙混过关。而化学实验要求学生重视理论对实验活动的指导作用,要求实事求是,如实反映实验中观察到的各种现象和化学事实。这种评价方式正是从实际出发,改变了学生在实验中敷衍了事的行为,引导学生从实验中寻找新的视角和切入点,从而形成新的认识,养成勤于思考、严谨求实的科学品质。(二)形成良好的实验习惯例如,在实验操作考试中,学生用到HCl、Na2CO3、NaOH、Ba(NO3)2等溶液。实验结束时,教师指出,废液一定要进行无害化处理,尽量实现绿色排放。如何处理废液缸里的废液?学生进行了讨论和实验:1.小明认为,如果废液呈酸性或碱性,会腐蚀管道、污染水源。他取废液缸里的废液于试管中,观察到废液呈白色浑浊状态,用PH试纸测得废液的PH=9,此时废液显_______性。于是,小明向试管中加入稀盐酸,边加边测试,直到PH=7,同时观察到沉淀逐渐溶解。小明觉得废液经过如上处理后可以放心倒掉。这个实验过程中可能发生了________个复分解反应,其相关的化学方程式是(任写一个)______ _。2.小亮认为,小明的方案不完善,因为小明对废液中含有的Ba2+没有处理,而Ba2+是重金属离子,会造成更严重的污染。小亮采用了另外一种方案:他另取废液缸里的废液于试管中,向试管中加入_______,直至废液PH=7,且沉淀不再增加。他觉得废液这样处理后才可以倒掉。3.教师肯定了小亮的方案,因为他考虑得更全面。小亮方案的优点在于_______。在化学实验室,很多学生都有将废液直接倒入下水道的习惯,这些实验细节在一定程度上反映出实验教学中环保意识的缺失。一个做科学的“化学人”,应克服实验的随意性。把环境意识编入实验作业中,这种评价方式能潜移默化地引导学生认识到化学实验中环境保护的重要性,为提倡化学实验绿色化、清洁化,养成良好的实验习惯起到了较好的作用。(三)增进人文意识和社会责任感例如,据报道,某市路段一辆满载的浓硫酸汽车发生严重泄漏。浓硫酸沿公路流淌,并向路基两边蔓延。消防官兵立即启动应急预案,用沙土封堵,控制浓硫酸进一步蔓延,同时设法封堵泄漏点,并对路面上的浓硫酸进行稀释和清除。看到这则新闻,学校的化学活动小组开展了一次关于浓硫酸腐蚀性及事故处理的研讨活动。请你也参与其中积极探究,并将活动记录补充完整。1.浓硫酸的腐蚀性实验探究(如表3)实验用品:浓硫酸、小木条、玻璃片。表3实验步骤 实验现象 结论浓硫酸有强烈的腐蚀性,使用时应十分小心2.对浓硫酸泄漏事故处理的讨论(1)小明认为,如果仅用水稀释,并不能消除事故所造成的污染。因为从溶液的角度看,在稀释过程中溶质的_______没变,仅仅是_______变小了。小敏受到启发,制订了一份方案。(如表4)表4采取措施 依据原理 效果评价 反应类型向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钠小颗粒硫酸与氢氧化钠反应将硫酸转化为无害物质,可消除污染思维拓展:写出小敏所依据原理的化学方程式_______。小聪认为,小敏的方案虽然有效,但有一个缺陷:如果用量把握不准又可能引发新的污染,因为_______。(2)请你参照小敏的设计方案,结合小聪的看法,也设计一个方案。(学生设计了如表5,表6,表7,表8的方案)表5采取措施 依据原理 效果评价将硫酸转化为无害物质,可消除污染表6实验步骤 实验现象 结论在小木条上蘸少量浓硫酸,放在玻璃片上观察 小木条变黑(或碳化)表7采取措施 依据原理 效果评价 反应类型中和反应或复分解反应表8采取措施 依据原理 效果评价向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钙粉末硫酸与氢氧化钙反应这样的实验作业能够引导学生关注社会热点问题,对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断;能够使学生初步认识化学应用带来的两重性,感受化学对促进社会发展的积极作用,培养学生运用化学知识解决社会现象问题的意识;能够培养学生具有对自然和社会的责任感;能够树立从化学走向社会的理念。

文章来源:化学研究 网址: http://hxyj.400nongye.com/lunwen/itemid-12106.shtml


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