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摘 要:化学是一门以实验为基础的科学,实验是化学学习的重要手段。九年级化学课本中安排的各类实验,不仅是为了提高学生学习化学的兴趣,也不仅仅是为了帮助学生掌握实验基本技能,更重要的是发展学生的认知能力,为学生学习、研究提供方法和手段,应充分认识课本实验在教学中对促进学生认知发展的功能价值。
关键词:课本实验;化学观念;认知发展;探究能力
在2012人教版九年级化学课本中,共安排了52个演示实验、18个探究活动、8个学生必做实验及8个课外实验。认识常见的实验仪器、掌握基本的实验操作技能是化学实验的重要基础,但这些化学实验的功能远远不只是训练实验基本操作和技能,它对促进学生的认知发展起着重要的作用。认知能力是在学习过程中表现出来的对知识的感知、理解、掌握和应用的一种能力,实验是学生认识物质及变化规律、探究化学问题、形成观念的主要手段,承载着促进学生认知发展的功能。
1 通过课本实验帮助学生建立化学的基本观念
中学化学教育最重要的任务莫过于帮助学生通过学习形成看待和研究物质世界的基本观念,即化学的基本观念。化学基本观念的形成是科学素养的重要组成部分,是影响学生世界观、人生观的重要因素,是让学生受用一生的宝贵知识,这些基本观点必须在化学的学习中逐步形成 [1 ]。
1.1 元素观
世界是由种类繁多的物质组成的,物质都是某一种或几种化学元素组成,而对于初学化学的学生来说,理解元素概念是有一定难度的。学生从水的电解实验中了解到水电解生成氧气和氢气,氢气可在氧气中燃烧生成水的事实,认识了水是由氢氧元素组成的。通过课本的一些实验如水电解实验、质量守恒定律的探究实验,学生能慢慢地认识到物质发生化学变化时,组成它的元素重新组合,元素种类保持不变。同时随着这类感性知识的积累,渐渐接纳物质是由元素组成的观念。
1.2 微粒观
通过品红扩散实验、分子运动实验,学生观察到微观粒子的真实存在,并了解这些微粒的一些主要性质。在学习初中化学之前,多数学生分不清水的汽化和水的分解之间的差异。通过水的电解实验,学生观察到水可以分解生成两种新的气态物质,才意识到水的汽化和水的分解,表面上都是从液态变成气态,但从分子是否改变的角度分析,两种变化在本质上是不同的,同时可从实验中认识到化学变化中分子改变,原子不改变的本质。第六单元关于一氧化碳、二氧化碳性质的探究实验,学生可根据观察到的现象,得出两者各自不同的性质,进一步从微观的角度分析,建立分子不同,化学性质不同的观念。
类似以上的实验都能帮助学生树立物质的微粒观,知道物质是由原子、离子、分子等微粒构成的,了解这些微粒的特点及在化学变化中的变化情况,意识到化学是从原子与分子层次上研究物质的组成、结构与化学变化的。
1.3 性质和变化观
化学研究物质的物理性质和化学性质,物质的微观结构,决定了物质的性质。物质可能发生的变化,决定于它的性质。通过对物质结构的分析、解释,判断它可能具有的性质,并通过化学实验加以验证,如物质的溶解性、可燃性、还原性、氧化性等 [1 ]。认识身边一些常见的物质是九年级课程标准中对学生认知发展的一个基本要求,课本中关于探究物质性质的实验也占有较大比例,主要有探究氧气、碳及碳的氧化物、金属、酸、碱、盐等物质的组成和一些重要性质。
物质变化的本质通过实验现象表现出来,通过实验,把物质的性质与变化鲜明而集中地呈现出来,可以提供物质性质和变化的感性知识,促进学生对变化过程的思考和理解。学生可以通过观察实验现象来理解物质发生的变化,通过收集、分析实验数据,研究物质变化的内因和外因,变化条件和结果的关系,了解物质的本质属性,认识物质变化的规律性。进行物质性质的实验时,重点在于关注学生是如何通过实验现象了解参予反应物质性质,依据是什么?以便能够建立实验现象和性质之间的关系。
树立物质的性质观、变化观,认识到化学变化是客观存在的,任何物质的性质和变化都对人类和环境有两面性。研究化学,揭示化学反应的规律,可以帮助人类合理利用物质和控制化学变化,趋利避害,满足人类的需要,保护生态环境。
2 通过课本实验理解和形成化学概念
实验也是化学基本概念和理论产生的基础,化学课本中的许多概念和理论都是从实验中总结出来的。因为实验现象是真实的、鲜明的,通过实验帮助学生从感知具体的物质和现象开始,对概念获得感性认识,经过分析、想象、推理、归纳、总结等思维加工,把获得的感性知识进行深入理解和逻辑推理,最后形成正确、清晰的化学概念。
例如,为了说明溶液本质特性的概念,教材中安排了精心设计的实验,首先是非常生活化的蔗糖和食盐溶于水一组实验,让学生对溶液有了感性认识。同时引导学生从宏观现象到微观本质,分析蔗糖和食盐消失的原因,认识溶液的本质及溶液的组成、形成溶液的概念。接着又通过比较碘、高锰酸钾分别在水、汽油中的溶解性差异实验,乙醇溶于水实验,进一步认识溶液中溶质与溶剂的性质和关系。新教材虽然没有出现酸、碱的概念,但课本上设计了酸与石蕊、锌、铁锈、氢氧化钠溶液等一系列物质反应的实验。通过这些实验,引导学生认识酸能与指示剂、活泼金属、某些金属氧化物、碱反应等化学特性,并从这些反应中找出酸具有这些性质的本质原因是酸组成中的共同离子即氢离子,从而认识酸的本质特性,初步形成酸的概念。
3 通过实验提高科学探究能力
化学课程标准把科学探究作为发展学生科学素养的核心,强调科学探究是一种重要而有效的学习方式,是学生获取化学知识、认识和解决化学问题的重要活动。并明确地提出发展科学探究能力所包含的内容,它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。课本创设以实验为主的科学探究活动,有助于激发学生对科学的兴趣,引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识,提高学生的科学探究能力 [2 ]。
关键词:课本实验;化学观念;认知发展;探究能力
在2012人教版九年级化学课本中,共安排了52个演示实验、18个探究活动、8个学生必做实验及8个课外实验。认识常见的实验仪器、掌握基本的实验操作技能是化学实验的重要基础,但这些化学实验的功能远远不只是训练实验基本操作和技能,它对促进学生的认知发展起着重要的作用。认知能力是在学习过程中表现出来的对知识的感知、理解、掌握和应用的一种能力,实验是学生认识物质及变化规律、探究化学问题、形成观念的主要手段,承载着促进学生认知发展的功能。
1 通过课本实验帮助学生建立化学的基本观念
中学化学教育最重要的任务莫过于帮助学生通过学习形成看待和研究物质世界的基本观念,即化学的基本观念。化学基本观念的形成是科学素养的重要组成部分,是影响学生世界观、人生观的重要因素,是让学生受用一生的宝贵知识,这些基本观点必须在化学的学习中逐步形成 [1 ]。
1.1 元素观
世界是由种类繁多的物质组成的,物质都是某一种或几种化学元素组成,而对于初学化学的学生来说,理解元素概念是有一定难度的。学生从水的电解实验中了解到水电解生成氧气和氢气,氢气可在氧气中燃烧生成水的事实,认识了水是由氢氧元素组成的。通过课本的一些实验如水电解实验、质量守恒定律的探究实验,学生能慢慢地认识到物质发生化学变化时,组成它的元素重新组合,元素种类保持不变。同时随着这类感性知识的积累,渐渐接纳物质是由元素组成的观念。
1.2 微粒观
通过品红扩散实验、分子运动实验,学生观察到微观粒子的真实存在,并了解这些微粒的一些主要性质。在学习初中化学之前,多数学生分不清水的汽化和水的分解之间的差异。通过水的电解实验,学生观察到水可以分解生成两种新的气态物质,才意识到水的汽化和水的分解,表面上都是从液态变成气态,但从分子是否改变的角度分析,两种变化在本质上是不同的,同时可从实验中认识到化学变化中分子改变,原子不改变的本质。第六单元关于一氧化碳、二氧化碳性质的探究实验,学生可根据观察到的现象,得出两者各自不同的性质,进一步从微观的角度分析,建立分子不同,化学性质不同的观念。
类似以上的实验都能帮助学生树立物质的微粒观,知道物质是由原子、离子、分子等微粒构成的,了解这些微粒的特点及在化学变化中的变化情况,意识到化学是从原子与分子层次上研究物质的组成、结构与化学变化的。
1.3 性质和变化观
化学研究物质的物理性质和化学性质,物质的微观结构,决定了物质的性质。物质可能发生的变化,决定于它的性质。通过对物质结构的分析、解释,判断它可能具有的性质,并通过化学实验加以验证,如物质的溶解性、可燃性、还原性、氧化性等 [1 ]。认识身边一些常见的物质是九年级课程标准中对学生认知发展的一个基本要求,课本中关于探究物质性质的实验也占有较大比例,主要有探究氧气、碳及碳的氧化物、金属、酸、碱、盐等物质的组成和一些重要性质。
物质变化的本质通过实验现象表现出来,通过实验,把物质的性质与变化鲜明而集中地呈现出来,可以提供物质性质和变化的感性知识,促进学生对变化过程的思考和理解。学生可以通过观察实验现象来理解物质发生的变化,通过收集、分析实验数据,研究物质变化的内因和外因,变化条件和结果的关系,了解物质的本质属性,认识物质变化的规律性。进行物质性质的实验时,重点在于关注学生是如何通过实验现象了解参予反应物质性质,依据是什么?以便能够建立实验现象和性质之间的关系。
树立物质的性质观、变化观,认识到化学变化是客观存在的,任何物质的性质和变化都对人类和环境有两面性。研究化学,揭示化学反应的规律,可以帮助人类合理利用物质和控制化学变化,趋利避害,满足人类的需要,保护生态环境。
2 通过课本实验理解和形成化学概念
实验也是化学基本概念和理论产生的基础,化学课本中的许多概念和理论都是从实验中总结出来的。因为实验现象是真实的、鲜明的,通过实验帮助学生从感知具体的物质和现象开始,对概念获得感性认识,经过分析、想象、推理、归纳、总结等思维加工,把获得的感性知识进行深入理解和逻辑推理,最后形成正确、清晰的化学概念。
例如,为了说明溶液本质特性的概念,教材中安排了精心设计的实验,首先是非常生活化的蔗糖和食盐溶于水一组实验,让学生对溶液有了感性认识。同时引导学生从宏观现象到微观本质,分析蔗糖和食盐消失的原因,认识溶液的本质及溶液的组成、形成溶液的概念。接着又通过比较碘、高锰酸钾分别在水、汽油中的溶解性差异实验,乙醇溶于水实验,进一步认识溶液中溶质与溶剂的性质和关系。新教材虽然没有出现酸、碱的概念,但课本上设计了酸与石蕊、锌、铁锈、氢氧化钠溶液等一系列物质反应的实验。通过这些实验,引导学生认识酸能与指示剂、活泼金属、某些金属氧化物、碱反应等化学特性,并从这些反应中找出酸具有这些性质的本质原因是酸组成中的共同离子即氢离子,从而认识酸的本质特性,初步形成酸的概念。
3 通过实验提高科学探究能力
化学课程标准把科学探究作为发展学生科学素养的核心,强调科学探究是一种重要而有效的学习方式,是学生获取化学知识、认识和解决化学问题的重要活动。并明确地提出发展科学探究能力所包含的内容,它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。课本创设以实验为主的科学探究活动,有助于激发学生对科学的兴趣,引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识,提高学生的科学探究能力 [2 ]。