時間:2023-02-01 03:48:31
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇實驗探究論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
二、評價方法
科學探究能力的主要能力結構是科學知識的掌握、科學方法的應用、表達和交流三個方面,科學探究每個維度都可以從這三個指標進行評價,從而形成科學探究能力的評價體系。1.科學知識的掌握評價標準分值5:能夠依據(jù)自己選擇的探究因素,選擇合適的實驗材料,設計出簡單、合理、易操作的實驗裝置,實驗過程符合科學邏輯。分值3:能夠依據(jù)自己選擇的探究因素,選擇合適的實驗材料,設計出合理可行的實驗裝置,實驗過程符合科學邏輯。分值1:實驗材料選擇不恰當,實驗裝置設計不合理,實驗過程缺乏基本科學邏輯。2.科學方法的應用評價標準分值5:選取恰當數(shù)量的大豆種子,實驗裝置應考慮適宜的萌發(fā)條件,科學合理設置對照實驗,考慮相同環(huán)境因素,保證某一外界因素這一單一變量,有明確可信的數(shù)據(jù)記錄。分值3:選取恰當數(shù)量的大豆種子,科學合理設置對照實驗,保證某一外界因素單一變量。分值1:未考慮實驗的變量控制,設計的實驗方案與檢驗假說沒有邏輯上的關系。3.表達與交流評價標準分值5:能夠簡明有條理地敘述探究方案,實驗裝置描述清晰易懂,易被他人重復。分值3:能詳細敘述出探究方案,基本能被他人理解和重復。分值1:探究方案的表述不完成,邏輯混亂,不可重復。
案例1:
(1)先在2個紙杯上分別標上“A”和“B”。
(2)分別在A杯和B杯內(nèi)放入250g土。
(3)再在A杯和B杯內(nèi)分別放入10粒大小相似并完整有生命力的大豆種子。
4)在A杯內(nèi)每天澆水,B杯不澆水。
(5)仔細觀察一周并記錄種子萌況。評價:科學知識的掌握5分;科學方法的應用5分;表達與交流5分。
案例2:
(1)取兩個燒杯,都放入相等泥土。
(2)分別放入10粒種子,每天澆等量的水。
(3)一個放于溫暖陽光下,另一個同樣放于陽光下,但不讓它照到光。
(4)連續(xù)觀察一周,每天記錄萌發(fā)數(shù)量。待修改問題:
(1)燒杯未標記。
(2)表達可再詳細、具體些。評價:科學知識的掌握5分;科學方法的應用3分;表達與交流3分。
案例3:在土壤里均勻播種種子和水,在溫度37度時會不會發(fā)芽。多試幾次,每次不同濕度溫度。待修改問題:
(1)未用標記。
(2)沒有設置對照實驗,沒有控制實驗變量,變量不唯一。
(3)表達沒有條理不清楚,沒有可操作性。評價:科學知識的掌握1分;科學方法的應用1分;表達與交流1分。
三、結果與思考
通過對162份工作單的評價,發(fā)現(xiàn)七年級學生在設計探究方案中存在以下問題:
1.器材的選擇:學生在沒有選擇探究溫度因素的情況下選用冰箱放置實驗組。
2.大豆數(shù)量:三分之一的學生選擇每組5粒以下的大豆種子進行實驗。
3.實驗組和對照組的編號:只有少數(shù)同學給培養(yǎng)皿或燒杯貼標簽編號。
4.單一變量的控制:
(1)探究光:陽光下和陰暗處有溫差,出現(xiàn)光和溫度兩個變量。
(2)探究溫度:冰箱里無光,與室溫下做對照,出現(xiàn)溫度和光兩個變量。
化學實驗既是化學學科的基礎和靈魂,又是理解知識的重要方式,同時也是中考考察的重點內(nèi)容。近年來,化學實驗探究題已成為中考化學學科的重要題型之一。實驗探究題既考察了學生對基礎知識和基本技能的掌握情況,又考察了學生分析問題、解決問題的能力。實驗探究題要求較高,區(qū)分度也很好,成為近年中考題的熱點,這給我們的教學提出了新的要求。為此,我們在教學實踐中應從以下幾個方面加以改進和完善。
一、上好實驗課
在實際教學中,往往為了省事,在講到實驗時,僅停留于“紙上談兵”,“講”實驗,“畫”實驗。有時實驗“畫”都懶的畫,直接用課本投影或讓學生看課本圖示。這就使得學生是索然無味“聽”實驗,“背”實驗。對實驗中提出的問題,不是通過觀察實驗現(xiàn)象得出結論,回答問題。而是聽老師“說”現(xiàn)象,記現(xiàn)象,得結論。因此,在實際教學中上好實驗課非常重要。我們盡量將實驗課放到實驗室進行,邊做實驗邊講解。必要時實驗讓學生自己動手做,問題讓學生自己提。讓他們自己從實驗中尋找答案。這樣效果會很好。這既體現(xiàn)現(xiàn)代學生的特點,又能培養(yǎng)學生的能力。同時,借助實驗可以強化學生對基礎知識的理解,提高實驗能力。
二、遵循課程標準但是不拘泥于教材,對教材中的探究性進行創(chuàng)新。
中考考試說明中明確提出,化學學科考試內(nèi)容嚴格遵循課程標準的前提下,編制試題,活而不偏,適度開放。加強以實驗探究為核心的科學探究活動的考查。這就要求我們在實際的教學過程中利用好教材中的活動與探究。由于教材中的化學探究性實驗內(nèi)容的時間緊。教師在教學過程中可以針對探究性實驗內(nèi)容有所側重,選擇具有代表性的實驗重點突破并有時創(chuàng)新。用來測定空氣成分的方法很多,如圖1所示是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法。
圖1圖2
實驗過程:
第一步:將集氣瓶容積劃分為五等份,并做好標記。
第二步:點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷,伸入集氣瓶中并把塞子塞緊。
第三步:待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾,發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中,進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的1/5。
請回答下列問題:
(1)集氣瓶中剩余的氣體主要是。
(2)實驗完畢,若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的1/5,
你認為導致這一結果的原因可能是、
(3)某同學對實驗進行反思后,提出了改進方法(如圖2所示),你認為改進后的優(yōu)點是:。
將課本實驗進行改造和創(chuàng)新,可以培養(yǎng)學生綜合運用知識分析問題和創(chuàng)造性解決問題的能力。使學生對知識的理解產(chǎn)生“質(zhì)”的飛躍。為學生做好實驗探究題打下堅實的基礎。
三、轉(zhuǎn)變教育思想,更新教學理念。
新課程理念強調(diào):基礎教育的任務不僅是傳授知識,更重要的是讓學生改變單一的接受性學習,掌握科學的學習方法,通過研究性學習、參與性學習、體驗性學習和實踐性學習來掌握科學知識。新課程理念要求打破以講授、灌輸為主的教學方式。使用體現(xiàn)學生參與合作,師生互動,探究創(chuàng)新的教學模式。努力引導學生自主專研,鼓勵他們求異創(chuàng)新,主動構建自己的知識體系。但是很多老師仍按傳統(tǒng)的教學思想去教學,對新課標準的要求視而不見,在實際教學中仍是以講授、灌輸為主教學方式,把自己放在了主題地位。以下是我聽一位教師的課堂片段探究CO2與水的反應實驗。
老師:取兩支試管,在A試管中加入2ml蒸餾水,滴入2滴紫色石蕊試液。問學生石蕊試液顏色是否改變?
生:沒變色,仍為紫色。
師:在試管B中加入幾小塊石灰石,再加入一定量的稀鹽酸,迅速塞上帶導管的橡皮塞。將導氣管伸入試管A的溶液中。大家觀察一下紫色石蕊試液顏色是否變化了?(演示實驗)
生:紫色石蕊試液變成了紅色。
師:紫色石蕊試液為什么變成了紅色?(紫色石蕊試液遇酸變紅色)
生:因為二氧化碳與水反應生成了碳酸。
師:給試管A加熱至液體沸騰,大家觀察一下顏色是否有變化?
生:紅色又變成了紫色。
師:紅色為什么又褪去了?
生:A中沒有碳酸了。
師:碳酸是否穩(wěn)定?
生:不穩(wěn)定,受熱分解了。
[板]CO2+H2==H2CO3
H2CO3CO2+H2O
這樣的實驗探究乍一看進展非常順利,而且?guī)熒p邊活動、課堂氣氛都很好。若仔細分析不難發(fā)現(xiàn),實際上仍是老師起主體作用。實驗是老師做的,問題是老師提的,現(xiàn)象也是在老師提示下學生回答的。這樣的教學實際上還是傳統(tǒng)的灌輸式教學。就像現(xiàn)在市場上銷售的感冒藥—感冒膠囊,換成的氨酚烷胺那敏膠囊,從外觀名稱看,好象是新藥,實際仍然是以前的老藥。而新課程理念提倡的是學生參與合作,師生互動,探究創(chuàng)新的教學模式。這就要求我們改變傳統(tǒng)的講授灌輸式教學,變成師生先一同進行原理學習,然后由學生自己尋找裝置,師生共同設計實驗,然后學生自己親自操作。實驗結束后進行交流與討論,總結出實驗結論。這樣可以真正體現(xiàn)學生的主體地位。讓學生在快樂中學習,在實踐中獲得知識。同時提高學生的實驗操作能力。
四.聯(lián)系現(xiàn)實生活
新課程標準的理念是由過分注重學科系統(tǒng)知識的化學課程向貼近社會、貼近生活、體現(xiàn)STS教學思想的化學課程轉(zhuǎn)變。近年來的中考題注重體現(xiàn)化學學科的實際應用研值和學科特點,體現(xiàn)化學與社會、生活的緊密聯(lián)系。因此,在教學實際中,要足于學生發(fā)展和實際需要,將生活實際與物質(zhì)的性質(zhì)及變化聯(lián)系起來,引導學生發(fā)現(xiàn)問題,對問題進行探究,從而獲得化學知識與經(jīng)驗。
生活中,處處是化學,留心身邊的生活現(xiàn)象,把教學研究的視角延伸到生活當中去,豐富多彩的生活為課題設計提供了豐富的資源。
例如:(徐州市2008中考)2008年春季,特大暴風雪襲擊了我國南方地區(qū),在抗擊暴風雪的戰(zhàn)斗中,融雪劑發(fā)揮了—定的作用。小明現(xiàn)有一包某公司生產(chǎn)的融雪劑,已知它由碳酸鈉、氯化鎂、硫酸銅、氯化鈉中的一種或幾種物質(zhì)組成。
[提出問題]該公司生產(chǎn)的融雪劑到底含有什么物質(zhì)呢?
[查閱資料]含鈉元素的物質(zhì)在酒精燈的火焰上灼燒時會產(chǎn)生黃色火焰。
[實驗探究]下面是小明設計的探究實驗,請你幫他完成。
實驗操作
實驗現(xiàn)象
結論
①取少量融雪劑,加水溶解
得無色溶液
不含物質(zhì)
②另取少量融雪劑,滴加稀硫酸
無明顯現(xiàn)象
③向該融雪劑的水溶液中滴加氫氧化鈉溶液
出現(xiàn)白色沉淀
④
含有氯化鈉
[反思和評價]
(1)寫出③中反應的化學方程式。
(2)融雪劑融雪的原理是。
(3)使用融雪劑有很多危害,例如會腐蝕道路、橋梁。請你再舉一例。
總之,在化學教學中,教師要在新課程標準的指導下運用多種教學方式和手段不斷完善自己的教學。在實驗探究教學中切實從有利于學生身心發(fā)展的高度,提高對化學實驗探究教學重要性的認識。加強對化學實驗探究的教學研究,努力提高化學實驗探究教學的質(zhì)量。
參考文獻:
2畢業(yè)論文實驗管理建議
2.1進入實驗室的培訓
學生開展實驗前,先將安排在食品微生物實驗室的所有學生集中,針對這些學生進行集中培訓。首先,讓這些學生了解和學習學校及學院有關實驗室的各項規(guī)章與制度,如《廣東海洋大學實驗室安全制度》,《廣東海洋大學學生實驗守則》,《廣東海洋大學實驗室儀器設備管理制度》與《廣東海洋大學儀器設備損壞丟失賠償制度》等,讓學生明白怎樣進入實驗,進入實驗室后該如何做,出了緊急情況如何處理及損壞儀器改如何賠償?shù)鹊?。然后,實驗室老師跟指導老師一起對這些學生進行實驗室包括常規(guī)常用試劑的配制,基本儀器設備的使用,儀器設備的維護與保養(yǎng)等基礎實驗技能的培訓。因為筆者管理的是食品微生物實驗室,因此結合實際,對學生安排了菌種的接種,培養(yǎng)基的制備,實器材的包扎,高壓滅菌鍋使用,顯微鏡的使用和細菌染色方法(尤其是革蘭氏染色法)等基礎實驗的培訓,介紹了各種實驗技能的操作方法及要點,儀器設備的使用方法,注意事項,儀器設備的維護。之后讓學生一個一個進行動手學習操作,糾正不規(guī)范及錯誤動作,讓他們真正學會這些基本的實驗技能。同時,讓學生了解食品的各種表:微生物室管理登記表,如進出實驗室登記表,儀器藥品的領用表,儀器設備借用記錄等等。做到有根有據(jù),有章可循,讓學生明白這些手續(xù)是如何辦理與填寫。此外,在培訓會中還規(guī)定了實驗室小組長,讓其安排好每名畢業(yè)生實驗固定的位置和柜子,安排每天實驗室的值日,其他學生必須聽從小組長安排,讓學生參與到實驗室的管理工作來,以減輕實驗老師的負擔,還能鍛煉學生的管理與自我約束能力。培訓結束后,對這些進入食品微生物室的學生還要進行考核。考核分為筆試和儀器操作考試(輔以口述),成績達95分者方可進入實驗室開展畢業(yè)論文實驗。經(jīng)過培訓與考核,學生就能安全有序,合理正確的開展實驗了。
2.2實驗過程的管理
經(jīng)過進入實驗室前的培訓與考核,實驗過程中的管理負擔應該會相對少些。實驗過程中,要求學生按時按點到實驗室,并做好考勤登記表。不能像以往散兵游勇似的,每天9點一撥人,10點一撥人,甚至是12點到實驗室的。實驗老師要時常抽查出勤表,了解學生的出勤情況,對于個人出勤少、在實驗室露臉少的學生要督促并警告,而且要及時跟該生的指導老師匯報,讓其指導老師了解學生的具體情況。這樣一方面可以了解學生實驗出勤情況,另一方面可以規(guī)范實驗室管理,樹立實驗室管理威信。針對個別學生因為實驗安排需要的特殊情況(如做微生物的生長曲線是),提前申請,可以另行處理。針對學生在實驗過程中時常需要借用藥品試劑、儀器設備,實驗老師規(guī)定每周幾個固定的借用時間點,只能在這規(guī)定些時間點跟實驗老師借用儀器設備。不能像以往那樣,學生缺什么儀器,缺何種試劑,實驗室老師像保姆似的,必須隨時給準備好。這不僅耽誤老師時間,也對學生也沒有約束作用。規(guī)定好借用時間,也有利用督促學生安排好自己的實驗進程。實驗過程,需要使用到大型精密儀器設備,需提前預約好,如果預約好,又沒按時使用的話,要口頭警告,若是再犯此類錯誤,停止使用相關儀器設備一個月。如需要借用一些大型的儀器設備,或者是固定資產(chǎn),而且使用時間較長的,指導老師需要提前跟實驗室老師溝通協(xié)調(diào),并做好借用登記。實驗過程中,遇到實驗理論或者技術問題,學生需及時跟指導老師聯(lián)系溝通,實驗室老師如有條件,也可協(xié)助解決。如果實驗室進行實驗教學任務的同時,畢業(yè)生需要開展畢業(yè)實驗,實驗室老師要妥善安排好畢業(yè)論文的實驗場所。
2.3實驗結束后的管理
學生畢業(yè)論文結束時,實驗指導教師和實驗室老師必須重視收尾工作,首先實驗室老師要檢查學生試劑藥品、儀器設備的歸還及完好情況,督促做好實驗室的清潔衛(wèi)生,督促學生填寫好有關使用情況登記表,清洗實驗過程所用玻璃器皿,清理實驗所剩的實驗樣品、試劑藥品,對于有毒有害試劑要回收統(tǒng)一處理,對于不按規(guī)定執(zhí)行的學生,實驗室老師要及時上報指導老師和學院,以阻止其答辯工作及其畢業(yè)離校事宜。其次,實驗室老師應及時跟其指導老師匯報學生在實驗室的工作情況,這將作為評價學生畢業(yè)論文的一個重要參考指標。
根據(jù)專業(yè)發(fā)展和社會對人才的需求,我們可以著力建好兩個會計實驗室:
1.設置仿真實驗場地。一個仿真實驗室應主要配備財務部門,同時簡要配備仿真企業(yè)的供應部門、生產(chǎn)部門、銷售部門等企業(yè)主要部門;以及外部仿真企業(yè)的開戶銀行、所在地稅務機關、公路或鐵路運輸企業(yè)、與仿真企業(yè)有業(yè)務往來的對方企業(yè)及其開戶銀行等。
2.財務部門分崗設置,并配置相應的設施。財務部門按可分會計主管、出納、流動資產(chǎn)核算、固定資產(chǎn)核算、投資核算、存貨核算、工資核算、成本核算、利潤核算、往來核算、總賬報表、稽核、綜合分析等設定會計崗位:按崗位配備桌子,另配備電腦一臺、會計科目章一盒、財務通用章一盒、財務公章一枚、印鑒、直尺、剪儀、橡皮擦、鉛筆、黑色筆、紅色筆、大頭針、回形針以及裝訂記賬憑證所需的裝訂機、線若干;另外還需準備好各種空白的、逼真的業(yè)務單據(jù)、會計憑證、賬簿和報表等財務所需的單據(jù)。實驗室墻壁上懸掛相應的業(yè)務流程圖以及各崗位職責。講臺上配備高科展臺,能夠展示各種紙質(zhì)的實驗單據(jù)、賬簿等,同時配備多媒體設備,以便播放收集或拍攝到得各種與會計有關的影像資料。
1.硬件建設
校園網(wǎng)建設為開展會計信息化教學和網(wǎng)上模擬實驗提供了支撐平臺。首先應將實驗室建成具有教師機、多功能演示設備、應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、加密服務器、學生機等的局域網(wǎng),實現(xiàn)小范圍內(nèi)信息共享和傳遞,再將會計信息化實驗室局域網(wǎng)與校園網(wǎng)絡連接。同時,還可將校園網(wǎng)布線到教師家庭、教室和學生宿舍,擴大實驗教學的范圍,實現(xiàn)全校范圍內(nèi)信息共享和傳輸。
2.軟件、信息資源
綜合性會計信息化實驗室建成后,我們應該充分利用網(wǎng)絡優(yōu)勢,提供下列軟件和信息資源并開設相關課程。如會計實訓軟件、商業(yè)銀行模擬實訓軟件、審計軟件、電子商務軟件、ERP軟件,電子沙盤軟件、習題庫、精品課程庫、會計信息庫等。
二、建立和完善實驗項目
實驗項目的設計對于培養(yǎng)和提高學生的實踐操作能力和綜合分析、管理能力至關重要。我們應該逐步建立和完善手工實驗—信息化實驗;模塊實驗—綜合實驗;模擬實驗—ERP實驗—電子沙盤模擬實驗的實踐性教學體系,體現(xiàn)出實驗的漸進性和數(shù)據(jù)利用的共享性和相互印證性。對于會計學的入門課程,比如,基礎會計應該在仿真模擬實驗室進行,并全部采用手工處理,這樣才能使學生熟悉各項數(shù)據(jù)的來源以及業(yè)務的處理流程。對于中級會計、財務管理、成本會計、開發(fā)與工程會計、管理會計、政府與非營利組織會計、高級會計等課程應該根據(jù)課程特點設計模塊實驗,使實驗項目涉及各種企業(yè)類型和各種業(yè)務項目,實驗方式可以是手工操作與各種實訓軟件相結合,從而為綜合模擬實驗打下基礎。綜合模擬實驗可以設計一個跨行業(yè)的企業(yè)集團,其下屬子公司有工業(yè)企業(yè)、商業(yè)企業(yè)、房地產(chǎn)企業(yè)、旅游企業(yè)、建筑企業(yè)、外商投資企業(yè)、外貿(mào)企業(yè)等,根據(jù)企業(yè)特點設計具有代表性、全面性、合理性的經(jīng)濟業(yè)務。要求學生在會計信息化實驗室運用ERP財務軟件先完成各公司的經(jīng)濟業(yè)務處理并編制出個別財務報表,昀后編制企業(yè)集團的合并財務報表。對于金融會計、審計、稅務會計等課程我們可以利用銀行模擬軟件、審計軟件、電子報稅實訓軟件進行實訓。昀后進行電子沙盤模擬實驗,讓學生親自參與企業(yè)運營管理的各項決策,掌握真實企業(yè)運營中會遇到的各種決策情況,并對出現(xiàn)的問題和運營結果進行有效分析與評估,從而有效的將所學知識轉(zhuǎn)化為實際動手的能力,全面提升學生的綜合能力素質(zhì)。
三、合理設置實驗課時,提高教師素質(zhì)
按照教育部下發(fā)的《制定專業(yè)教學計劃的原則意見》的要求,“高職院校的教學計劃中理論課時、實踐課時的比例應為6:4”,也就是說會計實踐教學應占總教學時間的40%左右。各院校要本著提高學生綜合素質(zhì)出發(fā),制定出合理的實驗教學計劃,并按照計劃嚴格執(zhí)行。同時要提高教師對實驗教學的重視程度,加大會計實驗教師的培養(yǎng),提供或鼓勵教師深入會計一線體會工作和提高操作技能。加大“雙師”型人才的培養(yǎng)。
四、配備專職管理員,嚴格管理制度
1試件破壞過程
該試驗中,與傳統(tǒng)節(jié)點相比較,核心區(qū)采取加強措施后,夾心節(jié)點試件的破壞過程和破壞特征并沒有明顯改變,與國內(nèi)其他類似試驗研究[4-7]情況基本一致。試驗過程中最先出現(xiàn)梁彎剪裂縫,而后是核心區(qū)剪切裂縫出現(xiàn);隨著裂縫的開展,梁縱向鋼筋與節(jié)點箍筋及部分豎向短筋、柱縱筋先后進入屈服狀態(tài);加載后期框架梁裂縫發(fā)展緩慢,核心區(qū)裂縫迅速發(fā)展成網(wǎng)狀,并向上下柱端延伸,直至節(jié)點混凝土破碎、剝落。試件失效時,框架梁變形明顯,核心區(qū)破壞較嚴重,試件均為節(jié)點箍筋屈服后核心區(qū)斜壓型剪切破壞導致失效。各個試件試驗過程中核心區(qū)形成比較明顯的X形裂縫,梁端破壞也比較嚴重。后期加載過程中,核心區(qū)保護層混凝土劈裂成錐形,延伸至柱端,損傷部位基本都集中在節(jié)點核心區(qū);但加插短鋼筋后的試件G2-G4核心區(qū)裂縫發(fā)展及柱端破壞情況要輕于傳統(tǒng)構件G1,試件損傷主要集中在梁端和節(jié)點區(qū)。
2試件破壞形態(tài)
反復荷載作用下,各個試件的裂縫分布圖和試件的破壞形態(tài)照片如圖2所示。
3梁外端豎向荷載-豎向位移曲線
梁端的荷載-位移滯回曲線見圖3(只列出左側梁端的曲線)。
試驗結果分析
1受壓承載力
一、進行比較與歸納,加強物理概念的教學
1.壓力與重力的區(qū)別與聯(lián)系。在講解壓力概念時,為了讓學生把壓力與重力區(qū)分開來,我采用了對比教學法。讓學生認識到壓力與重力是兩種不同性質(zhì)的力,壓力不一定由物體的重力產(chǎn)生的,但將一個物體放在水平支撐面靜止時,物體對支撐面的壓力大小與物體重力的大小相等,講解時通過畫力的示意圖舉例說明。如:手用力往墻上按圖釘,墻壁受圖釘尖的壓力,壓力方向與墻面垂直。施力者是圖釘,受力者是墻壁,與圖釘受重力大小無關。還可用列表說明,如:以放置在斜面上的質(zhì)量為m的木塊對斜面產(chǎn)生的壓力為例,說明這兩個力的區(qū)別。
施力物體
受力物體
力的作用點
力的方向
力的大小
力的性質(zhì)
重力
地球
木塊
重心
豎直向下
mg
引力
壓力
木塊
斜面
斜面
垂直于斜面向下
小于mg
彈力
因此,放在水平桌面上的物體,對桌面產(chǎn)生的壓力的大小,等于物體本身重量大小的事實,僅說明壓力在數(shù)值上等于物體的重力,方向相同,不能把它們混為一談。
弄清楚了壓力與重力的區(qū)別后,在探究壓力作用效果與哪些因素有關時,學生就不會猜想壓力作用效果與重力有關,而會猜想與壓力有關了。這樣將物理量通過比較分析,講深講透,學生自然就可以突破難點了。
2.壓強公式P=ρgh與P=F/S的關系
學完了固體、液體、氣體的壓強之后,學生對于公式P=ρgh與P=F/S的應用經(jīng)常會混淆,不理解各自的適用范圍。所以跟學生分析它們之間的區(qū)別與聯(lián)系,有助于學生對于公式與原理的理解,以便能正確的解決實際問題。
(1)公式P=ρgh中的壓強是液體由于自身重力產(chǎn)生的壓強,它不包括液體受到的外加壓強。因而此公式是液體壓強公式。由公式可知,液體的內(nèi)部壓強只與液體的密度、液體的深度有關,而跟液體的體積、液體的質(zhì)量無關。由于液體有流動性,能夠傳遞壓強,因而液體壓強規(guī)律與固體壓強不同,分析問題時必須考慮其各自的特殊入情入理。我們可采用列表對比、類比分析問題的研究方法,分析下面一下問題。引導學生學習對前后知識的聯(lián)系、分析問題的方法。
如將盛一定量液體的容器放置在水平桌面上,容器對桌面產(chǎn)生的壓力、壓強,與液體對容器底產(chǎn)生的壓力、壓強是否一定相等(容器重不計)。請看下表:
作用對象
產(chǎn)生原因
壓力的大小
壓強的大小
對水平桌面
容器和液體都受重力作用
等于容器和水所受的總重,與受力面積無關。
計算方法:F=G
與容器和水所受重力有關,與受力面積有關。
計算方法:p=F/S
對容器底
液體受重力,液體能傳遞壓強
不一定等于液體重,與液體的壓強、底面積有關。
柱體:F=G
上小下大:F>G
上大下小:F<G
計算方法:
F=pS=ρghS
與液體密度、深度有關,與容器形狀、底面積無關。
計算方法:p=ρgh
由上表可知,求固體壓力和壓強時一般先求壓力再求壓強,而求液體壓力和壓強時,一般先求壓強再求壓力。懂得了這個求解順序,再加上對公式意義的理解,以后碰到此類問題時,出錯幾率大大降低了。
(2)公式P=ρgh的適用范圍
這個公式只適用于計算靜止液體的壓強,不適用于計算固體壓強。盡管有時固體產(chǎn)生的壓強恰好等于ρgh。例如,將一密度均勻的高為h的長方體或圓柱體鐵塊放在水平桌面上,桌面受到的壓強為P=F/S=ρgV/S=ρghS/S=ρgh,但這只是一種特殊情況,不能由此認為固體由于自身所受策略而產(chǎn)生的對支撐物的壓強都可以用p=ρgh來計算。
(3)公式P=ρgh與P=F/S的關系
公式P=F/S是壓強的定義式,也是壓強的決定式。無論是固體、液體或氣體,它都是適用,是普遍用的公式。而P=ρgh是結合液體具體情況,利用P=F/S推導出來的,它只適用于計算液體的壓強。能否用公式P=ρgh計算大氣壓強呢?由于液體很難被壓縮,液體的體積不易改變,因而容器內(nèi)的液體自上而下,其密度都是相同的。由于氣體是可以被壓縮的,氣體的體積容易改變,一定質(zhì)量的氣體,當外加壓強增大時,它的體積將縮小,氣體密度要增大,所以,在大氣層內(nèi)不同高度的地方,空氣的密度不一樣,靠近地面的空氣密度比較大,越高的地方空氣的密度越小。由于大氣層中空氣的密度不均勻,因此不能用p=ρgh計算大氣層中某一高度的大氣壓強。
通過以上的分析與比較,學生對于固體、液體、氣體的壓強就有了深刻的理解,分析問題時就能依原理和公式來解決實際問題,同時也培養(yǎng)了學生學習物理知識的技能和方法。
二、加強實驗與探究,重視科學方法的教學
我在教學中盡量多安排探究性學習活動,雖然學校的器材缺乏,分組實驗很難開展,但我一定會盡量的多利用身邊的器材給學生做許多的演示實驗,同時將實驗進行改進,盡量讓學生自己動手用身邊的器材進行一些實驗探究。做演示實驗時,實驗的過程仍然遵循實驗探究的環(huán)節(jié),多數(shù)程序要求學生來共同完成。在實驗教學中,我的教學程序是:提出問題──進行猜想──設計實驗──進行實驗──歸納分析──得出結論──交流與評估──應用與延伸。
比如,在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關”的實驗中,首先通過觀察生活中各種跟壓強有關的現(xiàn)象,了解什么是壓力,知道壓力可以產(chǎn)生一定的作用效果,然后再讓學生進行猜想。“猜想”是一種科學研究方法,在科學探究的學習過程中,猜想有著舉足輕重的地位,它是物理智慧中最活躍的成分,所以平時我很重視這一環(huán)節(jié)的教學。先讓學生的思維進行擴大和發(fā)散,充分發(fā)展他們的創(chuàng)新思維,但是為了防止學生胡亂猜想,還要讓學生說出猜想的理由,這樣能去偽存真,去粗取精,從而能讓探究活動順利進行。學生的猜想因素有許多,比如:壓力、重力、質(zhì)量、受力面積、體積等因素。然后我再引導學生進行分析與篩選,合并與歸納,最后得出壓力的作用效果可能與壓力大小和受力面積大小有關。
猜想之后,再讓學生進行實驗設計,在設計實驗前向?qū)W生強調(diào)“控制變量法”的科學方法,“控制變量法”是初中物理中常用的探究問題的科學方法。也是我們教學中的重點。當一個物理量與幾個因素有關時,我們一般是分別研究這個物理量與各個因素之間的關系,再進行綜合分析得出結論。這樣就必須在研究物理量同其中一個因素之間的關系時,將另外幾個因素人為地控制起來,使它們保持不變,以便觀察和研究該物理量與這個因素之間的關系,這就是“控制變量法”。有了這種科學的思想,學生的實驗設計是沒有太大的難度的。即先保持受力不變,改變壓力的大小,研究壓力的作用效果與壓力大小之間的關系,然后再保持壓力不變,改變受力面積大小,研究壓力作用效果與受力面積之間的關系。
壓力作用效果如何觀察呢?力是一個看不見摸不著的物理量,如何把壓力的作用效果顯示出來呢?這里又涉及到一個“轉(zhuǎn)換法”的科學方法的教學。所謂“轉(zhuǎn)換法”,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象;將陌生、復雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準的物理量的方法。要把壓力的作用效果顯示出來,也就是要讓壓力的作用效果比較顯著,那么在選擇被壓物體(支持物)的時候應該怎么選擇呢?學生一下子就會想到,要選擇比較松軟的表面來做支持面,比如沙子、海綿、軟泡沫、面粉甚至肌肉等。
實驗前期的工作都做好了之后,就可以選擇適當?shù)钠鞑倪M行實驗了,在實驗觀察的基礎上,自然而然的就能順利的得出實驗結論。
三、重視拓展與應用,引導學生創(chuàng)新
在化學實驗教學中,教師在實驗操作中的示范性指導作用非常重要,切實認識到指導示范在實驗課程中積極意義和科學價值,關注示范中的啟發(fā)思維的元素,促使學生明確化學實驗中的相關要點,抓住實驗中必須加以規(guī)范的有關標準,扭住實驗操作中必須注意的各個事項,從而激發(fā)他們良好的化學思維,產(chǎn)生獨具創(chuàng)新性的靈感,并讓他們對化學實驗的目標具有更加清醒的認識,切實有效提高他們對化學知識和相關原理的認知深度,提高他們對實驗操作的基本技能.例如,教師引領學生進行“銀鏡反應”這一高中化學中最為經(jīng)典的化學實驗過程中,通過教師的示范性指導,并引入歷年來以這個實驗為基礎的各類考題,引導他們進行思維啟迪,讓他們明白以這個實驗為基礎的各類考題非常豐富,讓他們認知到這個實驗在操作上有許多必須特別加以注意的地方,從而促使他們在各類考試中遇到相關考題時,能夠較為快速的理解并抓住考點所涉及的知識.比如,在示范過程中,指導學生了解有關銀鏡溶液的配制方法,如在潔凈的試管中加入濃度為2%的AgNO3溶液1mL,然后滴加入2%的稀氨水,并持續(xù)振蕩試管,讓最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解,從而制出銀氨溶液,從中激發(fā)他們化學思維與靈感,讓他們自主探究相關化學方程式,并明確“沉淀要恰好溶解”、“試管要潔凈”、“做過銀鏡反應的試管用稀HNO3清洗”、“銀氨溶液隨配隨用,不可久置”與“加熱過程不能振蕩試管”等注意事項,以至于促使他們自主探究“為什么”,提升他們的化學素養(yǎng).
(一)實驗方案探究設計
實驗方案的探究主要培養(yǎng)學生的工程宏觀分析能力。在傳統(tǒng)的實驗教學模式下,實驗按照統(tǒng)一的方案展開,學生沒有選擇性。這種教學模式適用于理論驗證性的實驗,但在以培養(yǎng)學生工程能力為主的實驗中,就會壓制學生的想象力和主動探究的意識。因此,實驗方案探究是實驗教學策略的最重要部分。實驗的主要目的是認識和探索理論規(guī)律,掌握工程技能,應該以問題為驅(qū)動開展實驗方案的探究,學生對于老師提出的問題,以分析問題和解決問題為出發(fā)點,經(jīng)過認真思考和研究,自主制定實驗方案,通過搭建實驗對象,準備儀器設備、測量各種工況下的數(shù)據(jù),整理和判斷實驗數(shù)據(jù)和結果的正確性。這就要求實驗具有基于工程的實際背景設計,學生才可能在這種開放性的實驗環(huán)境下,對多種可能的實驗方案展開探究。英國開放大學的實驗“能量轉(zhuǎn)換(EnergyConversion)”是典型的實驗方案探究型實驗。實驗設計背景是銅的工業(yè)化生產(chǎn),實驗問題是如何從銅礦石經(jīng)過多個環(huán)節(jié)得到電解銅。教師首先要求學生設計基本方案。學生在實驗前1個月必須預習,由4人組成的實驗小組需要集體制定實驗方案,由于實驗問題本身的開放性,實驗方案也并不是確定的,指導老師只給出一些建議。從粉碎礦石到解析出銅的多步實驗步驟中,有多種途徑可以完成實驗,學生們集體討論得到設計方案。在實驗過程中,方案根據(jù)實際情況還繼續(xù)修正。完成基本方案設計以后,實驗完成過程也是實驗方案探究過程。學生在實驗室邊實驗、邊觀察、邊記錄、邊討論,每個實驗環(huán)節(jié)都要求去解答或解決一些相關的問題,如粉碎的效率、溶解濃度以及電解效率等,部分環(huán)節(jié)還要到計算機上進行數(shù)學模型的求解。實驗過程中進行觀察記錄和模型預測,最后對實驗結果進行驗證。實驗結束后,學生還必須根據(jù)本星期實驗情況,做口頭報告(Presentation),教師根據(jù)學生預習和作業(yè)情況、實驗過程的表現(xiàn)以及口頭報告,給出實驗課程的最終評價??梢钥闯?,整個實驗過程就是針對如何從銅礦石得到電解銅的這個具有工程背景的問題,在不斷探究的過程中制定和實施實驗方案的過程,這對學生工程宏觀分析能力的培養(yǎng)大有裨益。
(二)實驗過程探究
實驗過程探究主要培養(yǎng)學生的工程微觀分析與操作能力。傳統(tǒng)工科專業(yè)的實驗操作基本是按部就班地完成,對于故障分析與解決、規(guī)范操作等重要技能以及如何培養(yǎng)學生的工程意識、工程能力、創(chuàng)新能力還較少涉及,這顯然不能滿足工程應用型人才的培養(yǎng)需求。實驗過程探究式是在實驗過程中,教師給學生一定的引導和提示,讓學生自己通過觀察、思考、動手實施等途徑去獨立探索和研究,自行實現(xiàn)實驗過程的教學策略。概括起來,在實驗過程探究中,學生需要在實驗過程中自主發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,實施和運行,真正實現(xiàn)探與究的學習過程。在工程實際環(huán)境中,觀察與發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象、分析現(xiàn)象之間的聯(lián)系。因此在線實驗系統(tǒng)會較為真實地模擬這些現(xiàn)象,學生經(jīng)過現(xiàn)象分析,確定現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因與外因;結合理論進行討論,明確調(diào)節(jié)目標與調(diào)節(jié)手段,形成解決方案。實驗系統(tǒng)設計必須便于討論和方案設計。華東理工大學DCS實驗是較為典型的實驗過程探究型實驗。實驗主要培訓學生DCS操作能力和故障處理能力。由于DCS系統(tǒng)本身的大多數(shù)操作都是基于計算機的操作,因此網(wǎng)上實驗課程的界面仿真DCS系統(tǒng)的計算機控制部分操作的界面(如圖1所示)。以下用一個簡單的故障處理實驗來說明實驗過程探究的實驗。在實驗中,設計了一個常見的故障處理,在圖1的界面中,學生觀察到粗丙酮塔T-601頂溫度儀表TI-6006出發(fā)異常過高報警,系統(tǒng)要求學生調(diào)節(jié)至正常運行溫度73.0-80.0℃。在觀察到異常過高報警后,學生將按照所學知識和工程常識,作出如下分析:粗丙酮塔頂溫度上升可能有4三個工藝方面的原因,分別是加水量過大、回流量過小或再沸器回水量過小,也有可能是儀表自身故障因素。既然存在這三種可能,就必須通過其他觀察和分析來確定故障原因,因此學生首先需分別檢查相關三個儀表,即加水量儀表FRC-6015,回流量儀表FR-6019,E-601再沸器回水儀表FRC-6014,以確定儀表正常工作。學生觀察到回流量儀表FR-6019讀數(shù)偏小,就可以判斷出是因為回流量不足造成塔頂溫度升高。在通過觀察分析找到故障原因后,學生根據(jù)工藝理論,確定解決方案,即增大塔頂回流量,需要調(diào)節(jié)FR-6019儀表。在工程環(huán)境中,不能進行一步到位的調(diào)節(jié),以免造成大的擾動,需逐步小范圍調(diào)整,邊調(diào)邊等。因此學生在實施解決方案,必須仔細閱讀操作守則,將溫度調(diào)節(jié)至正常運行溫度的整個操作過程必須符合現(xiàn)場操作規(guī)范。操作實施時,首先將LRC-6023改為手動控制,每次增加調(diào)節(jié)閥閥位必須小于2%—這是操作守則要求的,如果學生超出這個閥位標準進行調(diào)節(jié),訓練中系統(tǒng)將給出警告,在考試中則行為將被記錄,作為扣分依據(jù)。每次調(diào)節(jié)后系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)學模型的計算將相應儀表調(diào)至相應位置,學生一邊觀察表顯示情況一邊調(diào)解,直至塔頂溫度恢復到73.0-80.0℃,最后將LRC-6023設置為自動控制。可以看出,此實驗在整個故障處理過程中,并不像普通課程實驗制定嚴格的步驟,而是讓學生根據(jù)工程實際情況,通過自主觀察分析來制定解決方案,然后根據(jù)操作規(guī)范來一邊觀察一邊操作運行,整個課程設計與教學過程較好地體現(xiàn)了探究式的教學策略。
二、基于過程考核的在線評價體系
對實驗學習成果進行全面評價是在線實驗的重要環(huán)節(jié),這樣才能對學生探究式學習過程進行科學合理的評價。傳統(tǒng)現(xiàn)場實驗模式中以數(shù)據(jù)處理和實驗報告結果來評價只能作為在線實驗中評價模式的參考。對于參加實驗的學生,主要應考慮的因素是其在實驗的準備情況、在實驗過程中探與究的情況,即觀察問題和分析問題的準確性,設計方案的優(yōu)劣,操作實施過程的規(guī)范性、和其他同學交流情況,以及對理論知識的掌握能力和應用能力,因此必須據(jù)此建立新的實驗評價體系,即基于實驗過程考核的評價體系。在線實驗評價體系主要分為理論掌握情況、實驗操作能力、合作交流能力,其中實驗操作能力是最為重要的指標。理論掌握情況主要考察預習思考題,實驗操作能力包括是否選擇了正確的儀器或儀表、設計方案是否適當、操作目標是否達到、操作過程是否規(guī)范、數(shù)據(jù)處理與實驗報告是否符合要求等都可以作為實驗過程考核的指標。同時,每一門實驗課程提供BBS建立單門實驗的學習社區(qū),學習者就一些問題難題發(fā)帖,由專門的輔導教師回答問題,并確認學習者所發(fā)的有效帖數(shù)等。其中實驗操作規(guī)范是較為特殊的指標,在工程實際中,操作規(guī)范化及其重要,否則將引來災難性后果。因此,必須設定一個閥值,學生如果出現(xiàn)較為嚴重的操作規(guī)范問題,不論其他指標分數(shù)如何,都將判定為不合格,我們定義為罰指標。本文選取上述7個指標因子構成學生實驗教學的基本評價指標體系,并依次設其為A1,A2,…,A7,其中A6為罰指標因子。通過在線實驗系統(tǒng)中自動記錄實驗儀器選取、操作等參數(shù),對學生實驗過程進行跟蹤。結合在線實驗平臺的應用,在實踐中我們采用了一個有七個參數(shù)的指標體系,包括預習思考題分數(shù)、實驗儀器選取、實驗方案正確性,操作規(guī)范性、數(shù)據(jù)處理、實驗報告、在學習社區(qū)的交流情況。對這七個參數(shù)賦予不同的權重就可以得到該學生的最終成績,下面分項說明一下每個指標的含義。由于每個指標因子只反映了學生實驗學習的某個方面的特征,各學??梢愿鶕?jù)本校實際情況規(guī)定指標因子及其特征值,以及罰指標因子的規(guī)定。在指標體系中,各項指標的權重大致說明了其重要性,這七個參數(shù)基本上涵蓋了學生從準備到完成全過程的表現(xiàn)情況,對每一個指標賦于權值并最終得到終結性評價課程成績,各項指標的加權和就是實驗評價分數(shù)。少數(shù)指標雖然權重并不高,由于在工程實踐中具有重要意義,低于一定分數(shù)整個實驗過程將評價為不合格。比如在前文提到的DCS實驗中,在多次出現(xiàn)不規(guī)范操作并且在系統(tǒng)警告后仍然出現(xiàn)2次以上不規(guī)范操作,整個實驗過程將被判定為不合格。對于通過經(jīng)驗方式得到的實驗過程考核評價體系,在經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)積累以后,可以進行智能化的處理和分析,為學生提供更優(yōu)化的實驗方案。在選取的兩個學生中,甲學生雖然分數(shù)略高,但操作相關的指標得分都不高,因此在后續(xù)實驗中,主要給該學生提供注重操作及規(guī)范的實驗,比如開關機實驗和某些故障處理實驗。而乙學生操作和動手能力較好,但不注意理論和實驗設計,以及數(shù)據(jù)處理等工作,在后續(xù)實驗中,應多推送理論學習的模塊,提醒學生注意數(shù)據(jù)處理和實驗報告的完成。
三、在線實驗系統(tǒng)的設計框架
作為在線實驗系統(tǒng)核心部分的探究式學習模式以及相應的在線評價體系設計完成以后,在線實驗系統(tǒng)框架基本構筑完畢。在線實驗系統(tǒng)應本著簡單、適用、高效的原則,實行通用化、標準化、智能化、人性化的設計思想。學生可以通過在線實驗平臺在教師的指導下進行實驗教學的全過程,而在線實驗平臺則通過記錄學生在線上參加的實驗過程、實驗練習以及培訓交流等情況,實現(xiàn)對學生實驗情況的全程跟蹤管理和對學生實驗教學需求的全面掌握。在線實驗設計的基本架構如圖2所示。可以看出,在框架核心部分的業(yè)務層中,支持探究式學習過程是貫穿設計始終的問題,所以應改變原先某些實驗只是為驗證理論的設計,把發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設計解決方案、實施解決方案的探究式思路在實驗教學中實現(xiàn)。同時需要學生在各個環(huán)節(jié)的實驗過程進行完整的記錄,作為其是否按照教學思想完成實驗內(nèi)容進行考核的依據(jù),同時還可以通過智能化的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘,為學生提供經(jīng)過優(yōu)化的個性化實驗教學模塊。組件層和服務層和平臺軟硬件設計相關,在其他文章中有詳細介紹,本文不再贅述。
二、初中化學探究式實驗教學的應用策略
1.科學劃分化學實驗內(nèi)容。初中化學教材中的實驗可分為兩大類即驗證性實驗、探究式實驗,不同性質(zhì)的化學實驗,其教學方法也大不相同,教師需科學劃分化學實驗內(nèi)容,采用不同的方法進行教學。對于驗證性實驗,教師無需投入大量的時間和精力,只需讓學生探究實驗材料、了解相關的實驗現(xiàn)象。而對于探究性實驗,教師需開展探究式實驗教學,不僅要讓學生對實驗材料、實驗步驟以及實驗原理進行了解,而且要鼓勵學生動手操作實驗,以鞏固所學的化學知識,從而使其能夠用所學的化學知識解釋生活中的相關現(xiàn)象,激發(fā)其潛在的探究意識。例如,教師可以將初中化學教材中的“二氧化碳的制取”實驗列入探究式實驗,選擇適當?shù)臅r機開展探究式教學,增加實驗教學的樂趣。首先,教師可以提出問題:為什么二氧化碳不能從濃鹽酸或碳酸鈉中獲取,而能從碳酸鈣以及稀鹽酸中獲???然后讓學生帶著問題展開小組討論,充分表達各自的觀點,以培養(yǎng)學生的思考能力,最后讓學生動手操作實驗,總結出實驗結論,以提高學生解決問題的能力。通過以上方法開展探究式實驗教學不僅可以加深學生對所學知識的記憶,而且可以增強學生的探究能力,使其能夠在實驗中獲取學習樂趣。
2.合理選擇探究性實驗課題。初中化學教材中融入了許多化學實驗,初中化學教師應合理選擇探究想實驗課題開展探究式教學,以培養(yǎng)學生的探究思維,為其以后的化學學習打下堅實基礎,因此,化學教師需全面分析教材中的實驗課題,從中挑選出適合學生特點的探究課題進行教學。同時,在教學過程中教師應鼓勵學生積極參與化學實驗,并指導學生從易研究、易操作的實驗開始,逐漸激發(fā)學生對化學實驗的興趣和信心,在此基礎上,教師需引導學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、探究問題以及解決問題,從而不斷提升學生的實驗能力。例如,在“燃燒的條件”探究課題中,教師首先要指導學生確定探究問題:“燃燒需具備哪些條件?”,讓學生聯(lián)系生活實際提出相關猜想,如燃燒要有可燃物、氧氣以及溫度要達到著火點;其次,確立實驗方案,讓學生采用已準備好的實驗器材(如坩堝鉗、小木條、粉筆、酒精燈、蠟燭以及燒杯等)操作實驗、觀察實驗以及分析實驗,最后總結出實驗結論:燃燒需具備可燃物、氧氣或空氣以及溫度達到可燃物的著火點,當以上條件同時滿足時才能燃燒。
3.巧妙創(chuàng)設實驗問題情境。教師在探究式實驗教學中需發(fā)揮引導作用,巧妙創(chuàng)設實驗問題情境,以激發(fā)學生的好奇心,從而激勵其思考和探究未知的問題。在開展探究式實驗教學中,教師要根據(jù)教學實際設計出實驗問題情境,并要確保問題情境具有實踐性、趣味性、開放性、差異性以及挑戰(zhàn)性,以更好的迎合探究式實驗教學的要求。
二、問題意識是實驗探究的源泉
根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論,要首先了解學生已經(jīng)達到的知識能力發(fā)展水平和可能達到的知識能力發(fā)展水平,據(jù)此引導學生提出問題.例如我們學習過鹵族元素的知識以后,可以讓學生結合生活實際,尋找鹵素在生活中的用途,很容易使學生想起食鹽,再根據(jù)目前市場上銷售的加碘鹽提出“怎樣檢驗碘元素的存在和含量”這一探究課題,然后把學生分成幾個組讓他們各組確定具體探究的問題.最后讓學生先在組內(nèi)討論,再大組交流,最終確定了以下幾個探究的問題:①食鹽中為何加碘?②食鹽中的碘元素以什么形式存在?如何驗證?③如何測定食鹽中的碘含量?(反應原理、方法)④實驗方案如何設計等.讓學生通過網(wǎng)絡、課外讀物、調(diào)查、實驗操作等方式去探究.學生在掌握了基本的思考問題的方法之后就能在以后的生活、學習中自己或與他人合作發(fā)現(xiàn)問題.
三、方案設計是實驗探究的途徑
在有了明確的探究問題之后,就可以著手進行實驗方案的設計.可根據(jù)實際情況將學生分成幾個組討論,注意引導學生根據(jù)已有的知識、能力,動腦筋、想方法,通過合作討論確定自己組的實驗方案,再集中起來展示各組的研究成果,通過集體的討論選擇最優(yōu)實驗方案.為了保護學生的積極性,在討論過程中可以允許有不同的實驗方案.例如我在介紹了硫酸的性質(zhì)后,提出了一個思考題:設計方案鑒別濃硫酸和稀硫酸.學生通過思考、交流、討論,最后提出了許多方案:①用手掂量等體積的兩份硫酸;②在兩支試管中加入等量的水后再滴入兩種硫酸;③用溫度計分別蘸取兩種樣品置于空氣中,觀察溫度變化情況;④用兩塊銅片分別插入兩種硫酸樣品中;⑤用兩塊鐵片分別插入兩種硫酸樣品中;⑥用玻璃棒分別蘸取硫酸樣品于白紙上觀察;⑦在白糖中分別滴入硫酸樣品.這些充分表現(xiàn)了學生積極參與的欲望,既調(diào)動了他們的積極性,又鍛煉了創(chuàng)新思維和發(fā)散思維的能力.為了培養(yǎng)學生設計步驟、記錄和描述的能力,在實驗前應該先讓學生設計好實驗報告.注意內(nèi)容包括實驗目的、實驗原理、藥品和儀器、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和結論、問題討論等.
四、實驗是化學探究的最高法庭
學生在設計實驗方案中必然會產(chǎn)生一些爭論,提出許多不同的想法.其中可能有一些步驟繁雜、現(xiàn)象不明顯甚至不合理行不通的方案.可以讓學生親自到實驗中去驗證,讓他們體會實踐是檢驗真理的唯一標準.例如在做濃硫酸的性質(zhì)實驗時,室溫下將銅片放入濃硫酸中,沒有明顯的反應現(xiàn)象.對此,有的同學認為銅在濃硫酸中發(fā)生“鈍化”現(xiàn)象,還有的同學認為銅和濃硫酸室溫下反應很慢,所以看不到明顯現(xiàn)象.我讓學生通過實驗證明自己的觀點.學生設計并進行了以下實驗:在一個燒杯中放入一塊銅片,在加適量濃硫酸,稍等片刻,用鑷子取出,用水洗凈銅片表面的酸液.將銅片放入盛有硝酸銀溶液的燒杯中,觀察現(xiàn)象.一段時間后,發(fā)現(xiàn)銅片表面有白色物質(zhì)析出,溶液顏色變藍,證明了銅在濃硫酸中沒有發(fā)生“鈍化”現(xiàn)象.實驗過程是學生按照自己設計的方案進行實驗操作,觀察和記錄現(xiàn)象的過程.課堂時間有限,學生的操作水平參差不齊,要在預定的時間內(nèi)完成實驗操作,確保良好的實驗效果,課前必須精心設計,充分準備.例如檢查儀器藥品是否齊全,試劑的濃度是否符合要求,怎樣避免學生的危險操作.在實驗過程中,教師就盡量不要再強調(diào)某些問題,這時學生正集中精力做實驗,教師的講話不僅不能引起學生的重視,反而干擾學生的注意力.