化学创新实验研究课题

化学创新实验研究

目前初中化学实验教学主要是课堂内容的验证性实验，内容比较单一、教学组织形式与课堂教学内容有一定的重复。沪教版九年级化学教材《奇妙的二氧化碳》中设计了三个化学实验，一个【观察与思考】两个【活动与探究】。任课教师一般处理方法是将实验内容先做简单讲解，然后由学生开始实验。教材中设计这三个实验目的是让学生实验过程中，学会知识与方法，形成科学的态度。如果学生只是“照方抓药”，实验教学的功能不能较好地体现。

所以实验教学既要重视培养学生对知识的运用能力，更要注重培养他们的科学态度，创新的意识和能力。使学生逐步领悟科学探究方法，由“学会”到“乐学”，体验探究乐趣。

一、创新实验教学内容，乐学方法

创新实验目的是培养创新思维的方法。改进实验内容可以克服思维定势，通过类比、推理等科学方法提高思维的流畅性和变通性。

对于教材中实验，一般师生很少质疑，教材中设计了【观察与思考】：将汽水瓶中的气体通入紫色石蕊试液中。说明气压减小后，二氧化碳外逸并与水反应生成碳酸。但有的学生会存在以下问题:(1)观察教师演示后不会有太深的印象，知识得不到巩固；(2)局限于课本知识掌握，只停留在“学会”阶段。对实验中的衍生问题不再进一步思考,思维受到限制。该实验用塑料瓶盛装汽水，打开瓶盖后大量气体逸出，瓶子变软。实验现象明显，且无危险，充满趣味性。如果将它改为学生探究实验，放手让学生去设计、去尝试,他们就会在思考和实验的过程中碰撞出创新思维的火花。

学生在实验过程中就发现存在几个问题：1.打开瓶盖换上带导管的橡胶塞，由于气压明显减小，汽水会随着气体一起涌出，进入滴有石蕊的试管中。因汽水中含有柠檬酸，也能使石蕊变红。给变红的石蕊加热，石蕊不能变成紫色，导致实验失败。2.实验中将二氧化碳气体通入石蕊中，石蕊变红，部分学生认为是二氧化碳使石蕊变红，不能说明是生成的碳酸使石蕊变红。3.汽水是增大压强情况下溶解大量二氧化碳，不能说明通常情况下二氧化碳在水中的溶解性。

问题的出现，激发了学生解决问题的意识。教师鼓励学生敢于创新，分析问题，有针对性的解决。学生在查阅人教版的二氧化碳与水反应的实验后，觉得实验复杂，提出能否将石蕊滴在滤纸上并直接放在汽水瓶上方。教师肯定了学生的想法，并指导学生尽量设计简洁、功能多的实验。

经过几次实验，师生最终设计将两条蓝色石蕊试并排纸贴在玻璃片上，相隔1-2cm，其中一条用蒸馏水润湿，放在打开的汽水瓶上方。2-3秒后，湿润的石蕊试纸变红，干燥的试纸不变红。将变红的石蕊试纸放在酒精灯火焰上方烘干，又变为蓝色。通过得对比、推理得出二氧化碳不能使石蕊变红，水不能使

石蕊变红事实。二氧化碳与水化合反应生成碳酸，碳酸受热易分解。（发表在《实验教学与仪器》2013.7-8期）学生根据二氧化碳的性质设计了趣味实验，不仅巩固了知识，还运用比较、推理等方法，培养了创新能力。

二、创新实验教学形式，乐于合作

目前中学实验探究组织形式主要是小组探究，一般是同桌2人或前后4人，小组成员相对单一。小组合作与交流容易形式化和表面化。学优生在实验探究过程中中处于主宰地位，学困生则处于从属或被忽略地位，无形中失去了思考、发言、表达的机会。因此，我在实验组织形式上进行了改进。由原来的小组合作改为基于任务驱动的项目组探究。首先成立固定的项目组，每组6-8人，项目组成员按同组异质的特点分工。教师指定项目组长，由项目组长带领组员在规定的时间内完成给定的任务。实验任务以任务单的形式给出，在实验前已经经过讨论和周密的计划，围绕实验目的进行实验，目标明确。在给定的时间内，有着明确的开始和结束时间，避免不必要的拖延。

教材中设计了两个活动与探究。【活动与探究】1用大理石或石灰石与稀盐酸反应，并用澄清石灰水检验二氧化碳。【活动与探究】2用长颈漏斗和锥形瓶制取较多的二氧化碳，并用二氧化碳熄灭阶梯蜡烛实验。这两个实验都有实验室制取二氧化碳的过程，不同的是第一个是检验二氧化碳，第二个是二氧化碳性质实验。如分成两个探究实验，需要时间长，学生在第二个实验中检查气密性、阶梯蜡烛灭火等操作有困难。

教师创设驱动性问题，将问题情景与实验情景融为一体，驱动学生提出假设-设计方案-进行实验探究。例如【任务单】1请利用给定的仪器和药品制取二氧化碳，并检验和收集一瓶二氧化碳气体。【任务单】2请利用所给的仪器和药品设计实验室制取二氧化碳装置，能产生平稳的二氧化碳气流并收集和检验。【任务单】3请利用给定的仪器和药品设计一套装置能控制反应的开始和结束。【任务单】4利用阶梯蜡烛验证二氧化碳密度比空气大、二氧化碳不能支持燃烧等性质。

学生在设计实验时就会思考，反应产生的污染物对环境的破坏，反应的耗能对资源的浪费，反应速度过快对实验会产生安全隐患，反应速度太慢而不利于完成任务，如何控制反应的发生与停止，装置连接处太多等问题。学生在完成前一个任务时就会生成新的问题，在不断解决问题的过程中优化实验。教师在进行学生实验时,除了按课本计划内容准备好“必备”的药品和仪器外,还给学生准备一些“额外”的药品和仪器,供学生们“自主”实验。学生选择的仪器不同，设计的实验装置也不同。大部分项目组利用分液漏斗、长颈漏斗、注射器、广口瓶、大试管、锥形瓶等。阶梯蜡烛灭火实验，往往一次不能成功。有的项目组将二氧化碳气体直接通入烧杯中，有的项目组利用所给的漏斗倒入二氧化碳。

基于“项目组”的探究性实验活动“以项目为主线，教师为主导，学生为

主体。”改变了传统教学中“教师讲，学生听”的被动教学模式。教师在项目组中担任顾问的角色，对项目进行简要的指导。项目组长在合作探究中承担主要协调和分工的任务，项目组成员有着不同的任务，灵活多样的分工确保项目组内成员都做出贡献。由于学生积极参与到项目的设计与开发过程并获得了相应的成果，有效地提高了学生的学习能力和兴趣，增强了他们的自信心与成就感。（2013年主持江苏省实验研究课题《基于项目组中学理化实验教学中学生探究策略研究》）

三、创新实验评价方式，乐于反思

学生以项目组的形式完成了实验设计和操作后，各个项目组将在课堂中展示成果，接受教师和其他同学的评价。项目组成员可以自由表达、质疑、探究、讨论问题，学生在项目组中展示、相互评价等活动中学生学会倾听和分享，获取新的知识并将自己所学知识应用于解决实际问题。项目组成员之间交流与协作在进一步加强。各项目组的任务不完全相同，项目组间有竞争和合作。例如在实验装置的改进上，学生能够摆脱传统思维的束缚，大胆的改进。如有的项目组将矿泉水瓶扭曲，也有项目组将矿泉水瓶剪成三部分，中间打孔，实现固液分离，控制反应的开始和结束等功能。在多元化评价活动中学生看到别的项目组展示后说：“没有做不到，只有想不到”、“成功需要不断的摸索”。学生通过评价认识自我，明确自己的优势和存在问题。激发竞争与合作意识，释放发展潜能。

教师在实验教学中进行提问、桌间巡视、指导学生完成项目等活动，在此过程中观察、记录和分析学生实验探究能力和创新能力，组织学生在实验探究中完成自我评价和同组学生相互评价。教师将科学探究能力与实验技能的评价、科学探究学习的评价有机地与其它各主题的学习评价结合在一起，在活动情境中对学生的探究行为和过程进行全方位评价，评价手段多元化，注重评价的整体性和综合性。

实验创新教学通过改进实验内容激发学生的问题意识、培养创新思维,鼓励学生敢为人先、标新立异。基于任务单的项目组形式给学生一个自由发展的空间，力求做到尊重和唤醒学生的主体意识,激发学生的创新精神。多元化的评价方式激发学生主动参与的热情，体验实验和活动带给他们的学习乐趣。