中学化学教材中培养学生实验设计能力的案例分析(2)
三、分析或处理实验数据
化学实验处理的方法包括:化学用语法、表格法、线图法[5]。
教材中所有实验都采用表格法进行实验处理,采用表格法的优点是直观、全面、易懂。另外,有些实验还采用了线图法。
在教材《化学2》专题2第32页“交流与讨论”栏目,给出合成氨反应中正逆反应速率随时间按变化曲线,引导学生通过线图法处理实验数据。该方法可以有效避免繁杂的计算,曲线往往包含丰富的信息,学生只要认真分析,就可以体会到线图法的优点,从而引导学生在设计实验过程中,开发利用线图法处理数据,优化方案。另外,教材引导学生针对不同的实验选择更有效的实验处理方法。
四、绘制和识别典型的实验仪器装置图
本教材重视培养学生改进实验装置的能力,一套好的实验装置对于实验的成败、药品利用率、结果处理等关系密切。新课标提出实验装置应该简约化、安全化、绿色化、生活化。本教材设计充分围绕这一主题展开,并且对装置的安排体现梯度性。
《化学1》专题4第2单元中“硝酸的性质”,“观察与思考”栏目中铜片分别与浓、稀硝酸在相同装置中反应,并给出具体的实验装置。学生初步掌握该实验的原理,最重要的是掌握本套装置的构成特点以及优缺点。教材在本单元“练习与实践”栏目中又安排了铜与稀硝酸反应装置改进与选择的习题。
以下为本习题的具体内容。
3.甲同学采用如下页图2中的图Ⅰ所示装置验证铜与稀硝酸的反应,并用排水法收集NO气体。
①反应过程中的实验现象是。
②乙同学认为虽然收集的气体是一氧化氮,但并不能说明反应中一定生成一氧化氮。你认为他的理由是。
③丙同学采用如图Ⅱ所示装置进行实验,证明了铜与稀硝酸反应生成一氧化氮。该同学的步骤如下表所示,请回答实验中的有关问题。
④从环境保护的角度看,丙同学的实验存在什么缺陷?你认为应如何改进?
上述两图均为铜片与稀硝酸反应的装置。图1为“观察与思考”栏目铜片与稀硝酸反应的装置,图2为“练习与实践”栏目中所给铜片与稀硝酸反应的两套装置。
习题中的问题设置不仅使学生加强对基础知识的掌握,而且有利于培养学生改进装置的方法。学生在做题过程中,对比会发现各套装置的优缺点及侧重验证的性质。从而为以后改进实验装置提供参考,掌握改进思想的关键,具体问题具体分析。
问题①的设置,巧妙地加强习题与前文的联系,装置Ⅰ与“观察与思考”栏目铜片与稀硝酸反应的装置有很大的相似度,引导学生对比发现装置的优缺点,同时使基础知识顺利地迁移到本题中来,初步渗透装置改进的内容和特点。
问题②从表面上看仅仅是考察一氧化氮的氧化性,其实质在于引导学生发现改进实验装置的必要性和出发点。本实验中,要证明反应生成气体是一氧化氮就必须使反应装置隔绝空气,从而引导学生选择改进实验装置的侧重点。
问题③通过及时解决问题②所提到的疑问,学生在情感上获得改进装置的奇妙感,从而激发学生在以后的学习中运用实验装置的改进解决实际问题。另外,装置Ⅱ在之前的学习中,学生从未或很少接触到,这也为学生以后改进装置提供依据,渗透装置选择和改进的思维,掌握一些实验装置改进的关键点。
本习题最后问题④要求学生自己从环保的角度改进一套装置,真正做到学以致用,同时体现实验装置的简易化、绿色化原则。
总之,教材安排突出装置改进的思维训练,不仅使学生认识到装置改进的必要性和关键点,而且更注重学生发挥自己的聪明才智,创造性地自己动手改进装置。在此过程中,学生不断体会装置选择和改进的方法,发展创造性思维,解决实际问题。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.中学考试大纲[Z].2010
[2]王后雄,黄郁郁.新课程天地人教版化学新课标教科书新增实验的要素分析[J].化学教育,2007,(4):13-16
[3]陈耀亭等编著.中学化学教学法[M].长春:吉林人民出版社,1984:16
[4]胡红杏.高中化学实验设计教学及策略研究[D].兰州:西北师范大学,2006:29
[5]张克龙,苏香妹.借助化学实验教学培养学生科学探究能力的策略[J].教学仪器与实验,2004,(3):15-17
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