中学化学实验创新设计论述

回味5：在学习酸的化学性质时最后一次提示这一实验分析酸的化学性质。 （前设后置的方法）
化学实验教学的层次与方法（具体措施） • 4、教会学生熟知化学实验的规则知识
新课程标准
“化学课程要求学生遵守化 学实验室的规则，初步形成 良好的实验工作习惯。”
新课程理念
提倡同学们的自主学习， 目的是张杨同学们的个 性.
• 激发学习化学的兴趣， • 强化科学探究的意识，
• 促进学习方式的转变，
• 培养学生的创新精神和实践能力。”
二、化学实验教学的层次与方法
学科知识特点
学生的学习心理
由浅入深
• 教学层次性 • 方法科学性
化学实验教学的层次与方法
• 1、引导
由浅入深
• 教学层次性 • 方法科学性
• 2、促使
措 • 3、提高 施
新课程积极倡 导探究性实验 方法，以探究 化学问题
容易失败的原因： 对火柴梗燃烧的程度难以把 握。①如果火柴梗过长，会 看不到铁丝在氧气中燃烧的 现象；只能看到火柴梗在氧 气中燃烧的现象。②如果火 柴梗过短，由于红热的铁丝 冷却很快，也会看不到铁丝 在氧气中燃烧的现象。
原实验步骤： 在螺旋状的细铁丝末端系上 火柴梗，用坩埚钳夹住铁丝 点燃火柴梗，至其快燃尽时 伸入充满氧气且瓶底有少量 水的集气瓶中。
“化学是实践学科”
“学科的重要性”
“学习的方法论”
化学是中心学科
科学分类（复杂程度）
数学、物理学
上
游
化学 生命、材料、环境
中 游
下 游
化学是实践学科 实践性
“学习的方法论”
是学生学习化学的
自主性 创造性 综合性 趣味性
一种重要的学习方
式,
是培养学生创新精
神和实践能力的重 要途径.
内 容
一、中学化学实验教学创新理念
从竹子中抽出一定体积气体、再从 空气中抽出同等体积的气体，再将 它们分别注入等体积的同一质量分 数的石灰水中，观察到实验现象有 什么不同？ 如为了强化空气中不只是有氧气组 成，将点燃的木炭先放在装有空气 的瓶中燃烧，再放入氧气瓶中燃烧。
对比是一把“解剖刀”, “从相同之处找不同，从不同之中找 相同”，而对比联系方法能将“解剖刀”磨得更加锋利。
改进方法：
第一，当铜片上的白磷燃烧时， 将一内壁沾有水的小烧杯罩在白 磷上；第二，取下铜片后，用一 支空试管向下罩住水下的金属圆 柱体（白磷）
举例
《收集呼出气体有技巧》
改进后方法优点
收集的呼出气体含二氧化碳多。因为一开 始呼出的气体还没有来得及与肺泡外血液 中的气体充分交换，呼出的气体中原来吸 入的成分较多。后呼出的气体与肺泡外血 液中的气体充分交换，呼出的成分较多。
对物质在变化前、变化中或变化 后的现象进行细致的 “观察与描 述”.
对实验局部的特点的品析与记忆。 如：蜡烛燃烧火焰分三层等。
化学实验教学的层次与方法（具体措施） • 3、提高学生联系化学实验的对比能力
化学实验教学的层次与方法（具体措施）
实验室一般实验都遵从“实验原理 ──实验操作──实验现象──实验结 论”逻辑思路
方案 2.掌握现代仪器的科学使用方法
举例
《实验测定酸碱滴定曲线》 此实验不仅操作难度大，而 且很难绘制出标准的滴定曲 线,难以成功。 原实验步骤： 1、酸碱中和滴定操作； 2、采集数据； 3、处理数据（人工计算或 excel软件处理 4、绘制曲线。
新课程积极倡 导探究性实验 方法，以探究 化学问题
原实验方法不足：
要求收集两瓶人呼出的气体，在 实际操作中往往不能达到预期的 实验效果，前者向呼出气体中滴 入数滴澄清石灰水难以看到澄清 石灰水变浑浊，后者向呼出气体 中伸入燃着的木条木条火焰没有 多大的变化，更谈不上木条火焰 熄灭，都导致实验失败。
改进方法：
将两个集气瓶灌满水倒立在水槽 内放好，深吸一口气，呼出近一 半的气体，再将剩下的气体吹入 集气瓶内，不必进行换气就可以 收满一瓶气体。同样方法再收集 一瓶气体。
• 4、教会
• 5、培养
化学实验教学的层次与方法（具体措施） • 1、引导学生明确化学实验的基本特征 • 2、促使学生建立化学实验的思维模型 • 3、提高学生联系化学实验的对比能力 • 4、教会学生熟知化学实验的规则知识
• 5、培养学生理解化学实验的误差处理
化学实验教学的层次与方法（具体措施）
• 1、引导学生明确化学实验的基本特征
实验仪器、设备、装置等物质
手段，在特定的实验条件下， 以期：培养学生 创新精神和实践 能力。突出实验 课的实践性、自 主性、创造性、 综合性、趣味性
变革化学实验对象的状态或性
质，通过实验观察获得各种化
学科学事实，以探究化学问题
的一种科学研究方法
方案
举例
1.改进常规的实验方法（主要手段）
《铁丝在氧气中燃烧实验》 此实验按照《义务教育课程 标准实验教科书》中的做法， 难以成功。
“化学实验的基本特征”
化学实验教学的层次与方法（具体措施）
• 2、促使学生建立化学实验的思维模型
使学生建立 “观察与分析实验现象”的思维模型
《观察和描述──对蜡烛及其燃烧的探究》实验
“观察与分析实验现象”的思维模型
本实验中的内容是“关注物质的 性质──关注物质的变化──关注物 质的变化过程及其现象”。
操作过程大体分为三个阶段
“实验探究互动型”教学模式 的功能目标 使学生养成自主探索、研究 的主动学习的习惯；教会学 生如何学习；培养学生实事 求是的科学态度；激发学生 创造性思维，培养创造能力， 使学生学会怎样发现问题、 分析问题，怎样加工信息， 并对提出的假设如何推理论 证，形成全新的课堂学习环 境。
教学有意境， 创新无止境。
指导思想（化学实验教学设计与创新 ）
• 引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习；
• 通过探究性实验教学激发学生创新欲望和兴趣； • 实验教学中突出化学· 技术· 社会相互联系。
基本理念（化学实验教学设计与创新 ）
• 通过以化学实验为主的多种探究活动，
• 使学生体验科学研究的过程，
阶段1
“教师拉着学生走”
举 例 《蜡烛燃烧产物的探究实验 》
特点：
教师强化示范为主， 学生领悟模仿为辅
1．提出问题：蜡烛燃烧产物是什么？ 2．查阅资料：蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡是石油分馏产品， 主要成分是碳氢化合物。天然气的主要成分是甲烷，甲烷是碳 氢化合物，它燃烧后生成水和二氧化碳。 3．提出猜想：蜡烛燃烧产物可能为水和二氧化碳气体。
从新课标对实验技能提出六个方面的内容分析，规 则性知识是实验技能的一部分，又是其它实验技能 的基础，所以规则要记、规则要练、规则要用。
化学实验教学的层次与方法（具体措施） • 5、培养学生理解化学实验的误差处理
难点：“量化实验”和处理实验误差
定位在：“讲明道理，理解不深究”
这一层面，同学们只要能从“量”的变化中 解释实验所证明的问题；能在处理“量”的 准确性上认识误差产生的主要原因。
中学化学实验设计与 创新
背
景 1
自主、合作、 探究学习方式
“新课程改革”
“教育现代化”
“探究式教学理念”
“STSE”教育理念
探究式教学
化学课程改革的 根本目标
化学课堂教学的最终目标是转变学生的学习方式，促
进学生自主学习，从而使学生获得主动发展，因此，在化 学教学中要注重引导学生进行探究式学习。
探究式教学——以探究为主的教学
4．设计实验方案：二氧化碳气体的特性是使澄清的石灰水变浑 浊；用澄清的石灰水来验证二氧化碳气体的生成。用什么样的 仪器？考虑到蜡烛燃烧生成的气体和水不好收集，因此把气体 导出的方案不可取。可以采用在火焰上方罩烧杯的方案。
阶段1
举例 《铁丝在氧气中燃烧实
验》 改进后的方法
改进后的方法优点
此方法极易成功，实 验效果好；也不会再 为火柴梗燃烧的程度 而担忧；更适合于开 设学生实验；无污染， 并节约了资源。
①把细铁丝的一端盘成螺旋状，另一端 用坩埚钳夹住。 ②用小烧杯盛一定量的无水乙醇，待用。 ③把酒精灯和充满氧气且瓶底有少量水 的集气瓶放在较近的位置，并点燃酒精 灯。 ④用坩埚钳夹住细铁丝的一端并将有螺 旋状的另一端伸入到无水乙醇中，利用 无水乙醇的表面张力，使细铁丝有螺旋 状一端蘸满无水乙醇。取出后，马上在 酒精灯上点燃，并迅速伸入到充满氧气 且瓶底有少量水的集气瓶中，可以看到 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放 出热量，生成黑色固体物质。
小
结
• 不同实验内容学习目标不同； • 不同阶段实验内容学习目标各有侧重 • 认识上述五类实验知识与方法对于化学实
验教学是十分有利的。
1、开发实验仪器 创设教学情景
1、开发实验仪器 创设教学情景
方案 1.开发简单实验仪器
开发一些简单 的仪器装置， 在化学教学中 也能发挥出独 特的作用
பைடு நூலகம்
举例：开发简单实验仪器
使用与计算机相连的pH传感 器的连续测定，会得到理想 的实验效果。
方法：准确量取20．00 mL NaOH溶液后，放在电磁搅拌器上，调整转速至适合的 速度，将标定后与计算机相连的pH传感器的电极探头浸入溶液中，用50 mL酸式滴 定管滴加稀盐酸，按照1 mL/10 s的流速调节旋钮，形成稳定“水流”，连续测定 500 s，数据的采集和处理由计算机同时完成，可以形成非常理想的酸碱滴定曲线。
阶段1 阶段2 阶段3
“教师拉着学生走”
“教师引着学生走”
“学生摸着石头走”
阶段1
“教师拉着学生走”
特点：
教师强化示范为主， 学生领悟模仿为辅
“教师”任务
1．教师根据教材和课标及学生兴趣的要求，选择合适的实验。 2．教师讲解、分析实验设计的思路和方法。 3．教师根据设计思路和方法进行演示实验。 4．教师选择并布置学生要模仿的实验主题。 “学生”任务 1．理解和揣摩教师的实验设计的思路和方法。 2．根据教师的要求，学生模仿设计并进行实验。
举例 》
《“探究燃烧的条件”实验创新设计
改进后方法优点
1．白磷燃烧后，用内壁沾有水的小烧 杯吸收五氧化二磷，既能让学生观察 到白磷燃烧的现象，又能减少白磷燃 烧对空气的污染。 2．将空试管倒扣在水中的金属圆柱体 （白磷）上，白磷迅速燃烧，不需要 制备氧气，操作简单，现象明显。
原实验方法不足：
其一，白磷燃烧产生大量的白烟 会污染空气，因此，教材要求实 验在通风橱中或抽风设备下进行， 然而很多学校不具备这样的条件； 其二，给水下的白磷通入的氧气 需要提前准备好，或在实验时一 边制氧气一边将氧气通入水中， 这样操作起来就较为繁琐。
微型电解实验装置
喷泉实验装置
1、开发实验仪器 创设教学情景
方案 2.寻找仪器替代用品
用日常生活用品替代一些化学仪器，不仅节约开支，而 且实验效果很好。
优点:
例如在“面粉爆炸实验”的改进 用半个酒瓶替代塑料瓶，玻璃管与橡胶管连接，用嘴吹气，方便、 火焰效果好纸板盖盖上即可，不能封死，保证安全。
化学实验方法 根据化学实验目的，通过运用 定义
对比是一把“解剖刀”, “从相同之处找不同，从不同之中找 相同”，而对比联系方法能将“解剖刀”磨得更加锋利。
实验内容：用镁、铝、锌、铁、铜五种金属做成它们各自 元素符号的形状，将它们各自放在小烧杯中，然后向小烧 杯里注入少量的盐酸中。我们来回味本实验在不同教学时 段的操作与功能。
回味1：第一次应用是在上《绪言》课之初展示该实验 回味2：在第一单元课题1教学时第二次用到该实验，因为第一单元课题1的学 习目标之一是学习观察实验现象的方法。 回味3：在学习元素符号时老师第三次回味该实验，我们把镁、铝、锌、铁、 铜各做成了它们各自元素符号的模样。目的是让学生在激情高昂观察实验现象 的同时，不知不觉认识相关的元素符号。 回味4：在金属活动顺序教学中，教师再次提出该实验，并与下册教材在P11页 卡通画作对比（如上图），
指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自 主学习和合作讨论为前提，以教材为基本探究内容，以 学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分 自由表达、质疑、探究、讨论 引入到实验 问题的机会，让学生通过 教学中 个人、小组、集体等多
种解难释疑尝试活动， 将自己所学知识应用于
解决实际问题。
“STSE”教育理念
“STSE” 是科学—技术—社会—环境英文字母的缩
写。它是近二、三十年来世界上形成的一种新的教育思想 和模式，其影响正在日益扩大。 它强调了在科学教育中加 强科学技术与社会的关系，以
及科学技术在社会生产、生
活中的应用。作为当前国际 理科教育改革的潮流和热点。
背
景2
科学地位 实践特点
“化学是中心学科