[设计小实验使抽象的化学问题具体化的研究与实践]抽象名词具体化
时间：2019-04-26 03:33:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通过调查研究表明很多学生在高中化学学习过程中，经常会遇到一些“抽象”的化学问题，老师一再“苦讲”，学生一再“苦练”仍达不到理想的教学效果。针对以上情况，文章在调查研究的基础上总结出哪些“抽象”问题可以通过设计一些小实验的方法解决（举例说明），并将初步研究的教学课例及反思结果展示出来，以供大家借鉴和继续研究。
关键词：化学学习；抽象问题；设计小实验；调查研究；课堂实践；结果反思
文章编号：1008-0546（201２）０7-0072-0３ 中图分类号：G６３２．４１ 文献标识码：Ｂ
doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０7．０31
《普通高中化学新课程标准》指出，化学是以实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。
设计小实验使抽象的化学问题具体化的研究与实践的最终目的是让学生学会自主科学探究的过程，并让学生以科学探究的方式解决高中化学学习中的抽象问题，培养学生善于发现问题，并意识到设计并利用一些小实验可以使抽象的化学问题具体化。此项研究将以现代教育理念为指导，以课堂教学的实践为平台，对用来解决抽象的化学问题所设计的小实验的科学性、可操作性进行深入全面的研究和完善，将抽象的问题具体化，尽可能地让学生参与实验，提升学生的动手能力和实验能力，使学生体会实验在解决化学问题中起到的不可替代的作用，避免机械孤立地学习和记忆物质的性质，有利于激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高，这与课程标准的要求是一致的，为此笔者初步作了以下工作。
一、调查研究
1.调查对象与方法：
（1）本校教师以及兄弟学校部分教师，采用走访交谈的方法。
（2）本校高一年级16个班级，抽取两个班，菁才中学高二年级四个理科班，抽取一个班。采用问卷调查的方法。发放问卷134份，回收126份，回收率94%。总体看来同学们认真对待、实事求是的填写了这次的问卷，问卷可信度高。
2.调查结果：
（1）与教师的交流结果
存在问题：在与大多数化学教师的交谈中发现普遍存在这样的认识，有些刚刚讲过的抽象的化学问题，学生不能复述，再现，变换角度出现时，学生失分严重。
原因分析：课堂教学采用“填鸭式”，学生被动接受，学生不能理解其化学含义，学生因错误理解或一知半解得出的错误结论所形成的潜意识，非常顽固，对于学生在学习的过程中遇到一些有困惑的问题，老师往往直接给出答案，教师直接讲授的占大多数。除了书本上设计要求设计的实验以外很少有老师为了解决化学难题去设计一些小实验来降低学生的学习难度。学生生硬机械的记忆往往很难收到成效，学生的思维能力得不到培养，化学的魅力难以呈现，也使学生失去了自主性和创造性，失去了自主解决问题的能力和意识。
绝大多数老师都意识到了问题的存在，但还是以反复灌输方法来解决问题，同样的一个化学问题，高一、高二甚至到了高三还在一直重复，其中的一些问题能不能为同学们设计一些直观的小实验来进行解决，让学生产生用一些小实验可以解决一些抽象难记的化学问题，实验室对他们来说是开放了，化学课堂是开放的，学生的思维才会是开放的。
（2）对学生的调查结果
1）问卷设计
第一题：整理出你在化学学习中遇到的有困惑的问题？（一周时间整理）
第二题：你希望通过什么途径解决这些问题？（ ）
A.反复强化记忆
B.老师设计实验得出直观现象再加以记忆
C.自己设计实验，老师提供实验器材，加以验证，得出结论
第三题：你觉得课本以外的实验走入课堂对解决抽象的化学问题会有帮助吗？（ ）
A.有 B.没有 C.不知道
第四题：你觉得课本以外的实验走入课堂对自身的思维能力和实验能力有帮助吗？（ ）
A.有 B.没有 C.不知道
第五题：自己设计实验，动手实验来解自己学习过程中遇到的化学问题感兴趣吗？（ ）
A.感兴趣 B.不感兴趣 C无所谓
2）问卷调查结果分析
第一题：根据学生提出的在化学学习过程中存在的认知困惑笔者初步筛选、整理出一些可以通过设计小实验可以解决的一些问题（以下列出的是其中一部分）：
· S2-，SO32-，I-，Fe2+、Br-的还原性的比较感到困难。因此就不知道向FeBr2溶液中或向FeI2中通入少量的Cl2和足量的Cl2时对应的离子反应方程式如何来书写。
· 浓硫酸中H+的浓度“不浓”，但很多同学仍然执着地认为浓硫酸中H+的浓度一定比稀硫酸中的H+浓度大。
· 很多同学不能理解为什么中性溶液中的NO3-无强氧化性。
· 对于浓硝酸不稳定性，根据浓硝酸久置变黄很容易确定其中有NO2生成，但对于产物O2，尽管学生具备氧化还原反应的知识还是会被忽视。
· Na2O2与FeCl2溶液的反应。
· 向足量的铜中加入一定量的稀硝酸中，反应结束后再加入稀硫酸铜片会继续反应吗？
· 检验SO42-时为什么只能用盐酸酸化，再加入氯化钡溶液呢？
· CO2与CaCl2是否会反应。
· NH3遇到H2SO4不会产生白烟，产生白烟除HCl外还可能是HNO3和Cl2。
· Fe（OH）2与HNO3反应的离子方程式。
· 钠与CuSO4溶液能否置换出铜？
· 相同浓度的盐酸与醋酸，还是相同pH的盐酸与醋酸溶液与足量的Zn反应产生H2的量，或耗碱量的大小比较。
对此问题的调查结果还存在一定的局限性，一是调查对象缺乏广度，高一、高二被调查学生太少。二是时间有限，在一周之内整理出化学学习过程中存在的认知困惑还很片面，不够全面、系统，这需要平时学习过程的不断累积，笔者会不断做后续跟踪，不断补充相关内容。 对后四道题的调查结果来看，学生喜欢让教师利用一些小实验来解决在化学学习过程中遇到的一些抽象的化学问题，认为使抽象的化学问题变得具体化更有利于他们的学习，以及对他们能力的提高都是非常有帮助的，想被动接受老师讲解和灌输的学生较少，因为学生在上化学课时，更喜欢一种轻松愉快的学习氛围，但目前阶段对想通过自己设计实验，动手实验来解决自己在学习过程中遇到的化学问题感兴趣的同学还不多，只占34%，其中还很有可能有一部分同学只是停留在兴趣上而已，我们目前尽可能做的工作是让学生参与实验，提升学生的动手能力和实验能力，最终目标是让同学们形成一种“实验”的习惯，让学生有意识地去设计实验，乐于亲自动手实验成为一种常态，我们要给他们提供有效的平台，做他们坚强的后盾。
二、课堂实践
本学期本人刚好任教高二三个理科班的化学教学工作，其中两个普通班，一个实验班，课程内容为选修五《有机化学基础》，其间总会出现一些无论是普通班学生还是实验班中一半左右的学生都不能很好理解的抽象的反应关系问题，本人在实际的教学过程中通过了设计一些小实验加以解决，效果很好。其中有几个教学片段列举如下。
实例一：苯酚的酸性与碳酸和碳酸氢根酸性强弱关系问题。
学生困惑：对于苯酸的酸性与碳酸和碳酸氢根的酸性强弱关系问题，正确的顺序为：H2CO3>苯酚>HCO3-，但大多数学生生硬记忆苯酚和HCO3-的酸性关系问题都会觉得有困难，不“习惯”。
实验设计：向苯酚晶体中加入一定量的水，振荡，然后再向加入Na2CO3溶液，让学生观察并记录实验现象。
学生活动：学生通过自己动手实验，记录现象如下：加水振荡后溶液变浑浊，加入Na2CO3溶液后，溶液变澄清，但并无气体生成。
师生总结：苯酚能与Na2CO3溶液反应，但并没有CO2生成，推出产物为苯酚钠和NaHCO3。
学生活动：学生自己写出此反应的化学方程式，并自主得出苯酚的酸性强弱的顺序H2CO3>苯酚>HCO3-
实例二：新制的Cu（OH）2氧化乙醛的反应，一定要求在制备Cu（OH）2时保证让NaOH溶液大大的过量才会氧化乙醛。
学生困惑：很多学生在记忆制备新制的Cu（OH）2过程中要保持NaOH溶液过量才能氧化乙醛，让很多学生感到很生硬。
实验设计：1.第一步，向洁净的试管中加2mL（5滴管）10% NaOH溶液然后滴入4~6滴CuSO4溶液，振荡均匀（碱必须过量）；第二步，向悬浊液中加入0.5mL CH3CHO，振荡均匀后加热。学生完成实验，并记录实验现象。
2.第一步，向洁净的试管中加2mL（5滴管） 10%CuSO4溶液然后滴入4~6滴NaOH溶液，振荡均匀（碱必须过量）；第二步，向悬浊液中加入0.5mL CH3CHO，振荡均匀后加热。学生完成实验，并记录实验现象。
学生活动：分组完成这两个实验，记录这两个实验的实验现象：实验1有砖红色沉淀产生，实验2没有砖红色沉淀产生，而是出现了黑色沉淀。
得出结论：乙醛与新制的Cu（OH）2反应，但制备Cu（OH）2一定要让NaOH溶液大大的过量才会氧化乙醛。
实例三：在探究葡萄糖的结构的过程中，在检验醛基存在的时候加入新制的氢氧化铜的时候，溶液变成了绛蓝色的原因分析。
学生困惑：葡萄糖能使新制的氢氧化铜变为绛蓝色其中的结构原因，到底是醛基引起的还是由羟基引起的，如强加于学生，没有说服力且效果也不理想。
设计实验：
1.丙醛与新制的氢氧化铜混合。学生记录实验现象。
2.丙醇与新制的氧氧化铜混合，学生记录实验现象。
3.丙三醇与新制的氢氧化铜混合，学生记录实验现象。
学生活动：学生分组完成这三个实验，并记录实验现象，实验1和实验2溶液没有变成绛蓝色，而实验3溶液变为了绛蓝色。
◆ 得出结论：醛基不能使新制的氢氧化铜变为绛蓝色，分子中有一个羟基的物质也不能使新制的氢氧化铜变成绛蓝色，分子中有三个羟基才能使新制的氢氧化铜变为绛蓝色。最后结论：多羟基物质才可以使新制的氢氧化铜变为绛蓝色。
课后反思：此教学过程体现了科学探究过程包括基本要素：1.提出问题，2.猜想与假设，3.制定计划，4.进行实验，5.收集证据，6.反思与评价，7.交流与讨论。让学生在获得正确结论的过程中，锻炼了自己的逻辑思维能力，并让学生的创新精神、科学方法、科学态度、实践能力等方面有所发展。从本课时的教学过程来看，巧妙且引人入胜的小实验情境，可将学生的探究活动一步一步引向深入。教师在创设教学情境时，应尽可能引起学生思维上的矛盾冲突。这也是本课题的目的之一。把学生学习中碰到的一些“抽象”问题，用小实验来解决，或组织学生对一些实验进行深层次的项目研究，这样的小实验研究无疑是成功的，不仅通过小实验论证了自己观点的正确性，同时也让学生对科学探究的过程有新的认识，收到了很好的教学效果。
三、结果分析
新课程给教师带来的不仅是挑战，也是机遇。新课程在拓宽教师创新发展的空间和眼界的同时，也使教师的个性化教学和专业化发展成为可能。教师不再是课程和教材的被动执行者，而是一个主动的决策者和建设者。化学教师要想在自己的教学中展现自己独特的教学魅力，形成个性化的教学模式，就必须有化学实验资源的有效支持。所以在日常教学中，当我们发现学生在遇到一些抽象的化学问题对化学学习产生困扰和信心受挫的时候，应培养学生自行解决问题的能力，其中设计一些合理有效的小实验来探究验证，不失去任何创新激发的机会，久而久之就使自己的教学不再平庸、模式不再单一。所以教师合理开发探究性实验课程资源，并充分利用和再创造课程资源，便可以在教学中彰显自己的个性，形成独特的风格。也能让学生尝到自己解决问题的乐趣，减少学习上无为的反复，从而爱上化学，让学生觉得学习化学是一件非常幸福的事情。
目前笔者对本项目的研究仍然停滞在设计一些有实用价值的小实验为基础的教学活动，从中让我和我的学生感受到了通过实验设计，可以使一些抽象、不太直观的化学问题变得更直观，更具体，也让学生学会了全面细致的分析、比较、交流讨论，感受到符合原理、操作简易的最佳实验方案，而且有利于学生创新思维能力的培养。为学生的终身发展打下扎实的基础。但是我们如果只是停留于老师设计好实验，让学生等着老师告诉他们解决某一抽象的化学问题应如何设计、评价实验方案，如何完在实验是绝对不够的，培养学生以探究争鸣为“催化剂”，激发学生自主设计小实验方案来解决自己在学习中遇到的抽象的化学问题的能力和意识才是我们的最终目标。但目前这种“习惯”还没能成为一种常态，新课程倡导主动参与、探究发现、交流合作的学习方式。形成一种对学习主动探求，能互相交流讨论、重视实际解决问题的积极学习方式。使学习过程更多地成为学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的科学探究过程。其实我们可以把科学探究的水平划分如下：
达到水平4是我们追求的最终目标，让学生根据自己的实际情况自主提出化学学习过程中的“抽象”问题，自行设计相应的小实验，并能自已实施方案，并能得出直观结论，使“抽象”的问题变得具体、直观。还能锻炼学生的动手能力、实验设计能力。教师的作用，在某种意义上只给学生创设探究的条件，评价其方案的可行性，指导学生的实验过程并激发学生的学习兴趣和潜能，学生也许更欢迎这样的教师带领他们去获取开启世界大门的钥匙，也许，这就是教学真正的意义。在形成了良好的小实验研究氛围后，学生在学习化学课中就会不断地提出很多问题，如：硝酸与铜反应只生成NO的最大浓度是多少？怎样才能制出N2O？N2O助燃吗？怎样验证？为什么NaNO2会致癌？白磷为什么会有毒？可以说，在学习过程中，学生们有数不清的问题在激励他们，都需要我们的支持和鼓励。没有任何理由去制止、扼杀、伤害学生的探究积极性！所以用小实验解决学生化学学习过程中遇到的“抽象”问题，需要我们作更进一步的探索和实践。
参考文献
［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准［S］.北京：北京师范大学出版社，２００３
［２］ 张德伟，何晓芳主编.新课程与教学改革［Ｍ］.北京：北京出版社，2005：56～109
