從藥品和儀器的選擇過(guò)程中提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力

1、1從實(shí)驗(yàn)藥品和儀器的選擇過(guò)程中提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力從實(shí)驗(yàn)藥品和儀器的選擇過(guò)程中提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力徐建芳摘要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，是中學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂所在，它不僅可以反映學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，更能折射出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中建立的批判性、嚴(yán)密性、靈活性和深刻性等方面的思維品質(zhì)。在此，以二氧化碳教學(xué)為例，談?wù)勗诮虒W(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的分析、藥品和裝置選擇進(jìn)行教學(xué)精細(xì)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

2、的提升。關(guān)鍵詞初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)原理儀器和藥品選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，是初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)。因此，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是教師在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)前的一項(xiàng)重要的工作，它直接關(guān)系著實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的高低。然而，在實(shí)際教學(xué)中，教師更為關(guān)注的是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，而學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)卻往往被教師所忽視。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂所在，它不僅可以反應(yīng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，更能折射出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中建立的批判性、嚴(yán)

3、密性、靈活性和深刻性等方面的思維特質(zhì)。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力成為了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要一環(huán)。那么，教師究竟該如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力呢？筆者以二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取為例子，談?wù)勛约旱南敕ê妥龇ā?實(shí)驗(yàn)原理的選擇實(shí)驗(yàn)原理的選擇實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳是經(jīng)典的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)室常用石灰石或大理石與稀鹽酸反應(yīng)來(lái)制取二氧化碳。但經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)卻造成了教師思維上的定勢(shì)，在課堂教學(xué)中，教師一般直接給出實(shí)驗(yàn)的原理，并未對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行有效深

4、入地挖掘。據(jù)本校的問(wèn)卷調(diào)查得知，大部分學(xué)生起初并不知實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理，有很大一部分同學(xué)會(huì)選擇木炭在空氣中燃燒來(lái)制取二氧化碳，因此，在這樣的教學(xué)背景下，教學(xué)過(guò)程中滲透實(shí)驗(yàn)原理顯得尤為重要。那如何引導(dǎo)學(xué)生思考制取CO2的原理呢？筆者認(rèn)為教師在教學(xué)過(guò)程中首先必須讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到CO2是一種由碳元素和氧元素組成的化合物。因此，我們可以將CO2制取原理概括為2類：第1類可以用碳在氧氣中燃燒化合生成CO2的方法，第2類則是從某種含有碳元素和氧元

5、素的化合物在特定條件下分解得到CO2。在學(xué)生明確整體思路的情況下，教師可以提供幾種可行的制取方法（見表1）：①利用木炭燃燒制取CO2②利用煅燒碳酸鹽的方法制取CO2③利用碳酸鹽和酸反應(yīng)制取CO2。這些方法雖然理論上都是可行的，但是有些方法在操作上確存在一定的難度，并不是每一種方法都適合使用，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)條件、經(jīng)濟(jì)成本、綠色環(huán)保和產(chǎn)物純度的角度出發(fā)，選出最為合適的制取方法(如表1所示)。表1制取CO2的方法比較制取方法反應(yīng)條件經(jīng)

6、濟(jì)成本綠色環(huán)保產(chǎn)物純度木炭在氧氣中燃燒點(diǎn)燃低可能會(huì)產(chǎn)生CO?；煊蠴2和CO煅燒碳酸鹽高溫低耗費(fèi)大量能源純凈碳酸鹽和酸反應(yīng)常溫低較為環(huán)保純凈2實(shí)驗(yàn)藥品的選擇實(shí)驗(yàn)藥品的選擇在上述實(shí)驗(yàn)原理分析的基礎(chǔ)上，確定所選實(shí)驗(yàn)原理。接下去藥品的選擇是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室中可供選擇的藥品很多，如酸可以選擇硫酸、鹽酸、醋酸等；碳酸鹽可以選擇石灰石，碳酸鈣粉末，碳酸鈉粉末等。究竟應(yīng)該選取哪兩種藥品作3的氣體；c裝置可以利用分液漏斗控制加入酸的量，控制反應(yīng)速率

7、。筆者設(shè)置這個(gè)學(xué)生活動(dòng)，目的是讓學(xué)生感受到：在實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)裝置的選取并不是一塵不變的，我們需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要的不同，適當(dāng)?shù)貙?duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行微小的改進(jìn)，使裝置更利于實(shí)驗(yàn)研究，增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈活性。教學(xué)活動(dòng)三：教學(xué)活動(dòng)三：利用上述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我們無(wú)法控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，你有辦法控制實(shí)驗(yàn)的發(fā)生和終止嗎？如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置呢？(提示：關(guān)閉止水夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)通過(guò)前面的兩個(gè)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到實(shí)驗(yàn)還有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題沒有解決，如何控制

8、反應(yīng)的發(fā)生和終止，此時(shí)對(duì)于學(xué)生是一個(gè)棘手的問(wèn)題。在解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，教師讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提示關(guān)閉止水夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不難發(fā)現(xiàn)：錐形瓶中有部分液體被壓入漏斗中，但由于內(nèi)部反應(yīng)仍在繼續(xù)，時(shí)常會(huì)有氣泡從漏斗中冒出。可見，要想終止反應(yīng)，就要從根本上阻隔酸和石灰石之間的接觸。在教師的引導(dǎo)下，很多同學(xué)都提出了利用物體把石灰石的位置抬高，通過(guò)阻隔兩種藥品接觸來(lái)終止反應(yīng)（如圖3），而這個(gè)改進(jìn)在實(shí)質(zhì)上和啟普發(fā)生器（如圖4）的原理是相同的，教師課堂中

9、進(jìn)行一番表?yè)P(yáng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)的過(guò)程中更增強(qiáng)了自信心。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂來(lái)源于實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，而實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有目的的思考，這就需要教師在課堂教學(xué)中設(shè)置若干有啟發(fā)性的問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題和嘗試性的實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。4思考與討論思考與討論教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)探究的方法，形成科學(xué)思維的品質(zhì)，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高解決問(wèn)題的能力，逐步養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和懷疑、批判、創(chuàng)新、合作的科學(xué)精神，這是每