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化学综合性实验教学设计研究

摘要:在化学教学课堂上,综合性实验教学活动的开展是培养学生综合创新能力及科学研究能力的一条重要途径,因此教师在设计综合性实验时,需要将综合性思维能力和科学探究能力的培养与课堂教学活动紧密地结合起来,从而实现提高学生综合素质的目的。根据高中化学综合性实验开展的具体情况,选取高中化学必修课程中的教学实验实例进行综合性设计和研究分析,给出了高中化学综合性实验教学设计过程的若干建议。

关键词:高中化学;综合性实验;教学设计

综合性实验是指在实验教学过程中实验内容尽可能多地涉及本课程或相关课程中多个基础性知识点的实验,它不仅使学生深入系统地理解知识,而且能够培养学生综合分析和观察实验现象及运用所学知识来解决生活中实际问题的能力[1]。在高中阶段,综合性化学实验的开展不仅增加学生对科学探究实验技能操作、化学理论知识、未来科学前景的认知,而且能够从学生的知识、情感、价值观等各个方面进行提升训练,显然这对于新时代的人才培养具有重要的意义,也使得高中化学教师在进行综合性实验的教学设计时更加科学规范。

1普通高中化学实验教学现状

在我国,化学实验教学经历了一个漫长的过程,在新课程改革之前,我国中学化学实验教学注重知识的传授和技能的训练,忽视学生在实验教学中的知情意行等方面能力的提升[2]。直至教育部颁布的“普通高中化学课程标准(实验)”提出:要通过以化学实验为主的多种活动,培养学生的实践能力和创新精神。自此,高中化学实验教学才受到了许多学者和教师的重视,开始进行化学实验教学方法和功能的研究等。但专门针对高中化学开展综合性实验的教学设计的研究依然较为缺乏。研究发现,当前的高中实验教学存在如教学思想陈旧、教学内容老化、评价方法单一等较多不合理之处。虽然目前高中化学实验教学的改革已取得一定的进展,但是许多只是做做表面工作,尤其是部分学校关注的仍是学生的升学率。其中一个较为典型的现象是在选用课本教材方面,许多学校选择化学教材的选修模块时,选择“实验化学”教材的很少,其实这本书无论是在培养学生实验创新能力还是实验探究能力方面都很突出,但是却被埋没在高考的压力之下。在实际教学工作中,许多教师对综合性实验的概念比较模糊,对综合性实验开设的重要意义也不太清楚[3]。许多教师在实验教学中仍旧坚持传统的教学理念和教学模式,将化学实验课所开展的目标主要定位于验证基础性理论,侧重于对理论知识的理解;另一方面,教师在进行教学评价时也只注重结果评价,依旧觉得做实验不如让学生记实验、做实验习题。把不做实验的理由通通归结到高考上,其实这本来就偏离了高考的意义,严重束缚了学生学习的积极主动性和创造性,制约着学生综合解决问题能力和创新能力的提高,不利于学生综合能力的考查。

2高中化学综合性实验教学设计的思路

如今随着教学者对课堂实验教学改革的不断探索,为了创新实验教学,加快综合性实验教学改革的步伐,提高高中化学综合性实验的教学效果,应该从综合性实验教学内容选取、教学目标、方法、教学组织模式及科学评价方式等几个方面进行教学设计[4]。化学实验作为更好开展教学活动和提高学生能力的一种有效方式,在高中化学综合性实验的教学设计过程中想要得到令人满意的教学效果,必须要遵循科学性。原则、直观性原则、简洁性原则、绿色安全性原则等几项基本原则[5]。2.1高中化学综合性实验的内容选取高中化学综合性实验教学内容的选择应该立足于综合实验的界定标准,选择的实验规模应大小适中,可以选取某门课程前后知识点进行综合设计。本文所选取的实验内容就是高中化学必修教材中硝酸与氮的氧化物性质部分知识点的整合设计。重点考查学生的综合思维创新能力,设计了需要学生独立自主思考和操作的教学活动,这对培养高年级学生的科学思维及独立解决问题的能力具有相当的指导作用。2.2高中化学综合性实验的教学目标设计。教学目标是教学活动的起点与归宿,对教学内容的选取、教学过程的组织、教学方法的制定等方面都起着引导和统领作用。因为教学目标的制定一定程度上反映了教师对所要教学内容的理解、学情的分析判断以及教学过程开展环节的设计,所以教学目标的制定是教学设计的一个重要环节[6]。2.3选用恰当的教学策略进行教学设计恰当的教学策略的设计涉及到许多因素,所以要求教师灵活地安排教学活动,巧妙地设计各个教学环节,合理安排各种因素,使之成为一个优化的结构,以促进教学实践活动的顺利展开,高中化学综合性实验的教学策略设计一般从以下几个部分做起。2.3.1实验教学过程设计。教学过程是教师与学生的互动过程,是一个教学者认真分析教材、合理选择和组织教学内容、合理设计教学内容的过程。该过程的设计是教学实际的演练,设计的效果直接影响到实际教学情况[7]。综合性实验的教学设计在新颖性方面需要教师多花些心思,设计独特创新。结合目前我国实验教学实际情况,可将高中化学实验课堂分为新课导入、教学活动的开展、课堂检测及课后小结四个部分。2.3.2教学方式和教学模式的有效设计。根据高中化学综合性实验教学设计的教学原则,常借助讲授法、谈话法、演示法、讨论法等教学方法来指导学生合作或自主操作完成自己感兴趣的实验项目。根据预设的教学目标、学生特征和教师自身条件,适当综合应用并切换多种教学模式,从而真正体现新课程标准下“以学生为中心”的教学思想。2.3.3教学组织形式和学习形式。目前的教学组织形式有集体授课制、个别化学习和小组合作学习三种形式[8]。综合性实验开展更加强调以上组织形式和学习形式的有机结合,从而充分调动学生学习的积极性和主动性,以获得良好的教学效果。2.3.4教学媒体的选择和设计。教学媒体的选择和设计要依据综合性高中化学实验教学过程中的实际需求,将教学中难以呈现的内容有效地转换为印刷或视听等具有可操作的、有效的实施计划方案,使学生更快更好地掌握、理解知识[8]。因此,在高中化学综合性实验教学中,教师应根据学习内容需要、学习者特征、教学目标要求、教学策略安排,合理地选择教学媒体,以达到最优化。

3教学设计实践

浓、稀硝酸与铜反应的实验是高中化学实验教学课程中难以在课堂上演示与操作的实验。因为在实验过程中会产生有害气体(NO2、NO),且反应现象不易观察,化学反应的速率难于控制[9]。鉴于各个教学者在实验教学中都曾有过此种烦恼,所以对浓、稀硝酸与铜的反应实验结合学生的实际认知能力程度进行了该实验的综合性地创新设计,力求真正地解决教学困难。本实验案例是在高一第一学期期末前开展的,未采用开放形式,是因为高一学生综合性的能力比较弱,同时也是为了避免课堂教学无序和学生启而不发的状态。3.1教材分析。该部分内容位于高中人教版化学教材第四章第三节“硫酸、硝酸、氨”,教材中未出现铜与浓硝酸、稀硝酸反应的演示实验,仅是通过理论知识讲述来学习铜与硝酸的反应及氮的氧化物性质,但是该知识点又是高中化学中重要的知识内容。若能将各个部分的基础知识点进行综合性设计,呈现出一个完整的综合性实验探究,具有很大的意义。3.2学情分析。该内容是高中化学必修1教材中最后一部分内容,此前学生已了解了无机物的相关知识。本次教学实验的项目选取是在学生已经理解了相关原理之后进行的。教学活动的设计过程中采用正确的方式对学生进行引导,尽可能地通过学生已了解的基础性知识为出发点进行综合分析、处理实验。3.3教学目标。知识与技能:通过对铜与稀、浓硝酸反应实验的综合性设计,了解相关的实验原理知识和基本操作技能。过程与方法:通过综合性实验的探究培养观察学生的实验、分析、处理能力,使学生学会对实验现象和产物性质进行分析。情感态度价值观:通过综合性实验的创新设计,激发学习化学的兴趣和培养严谨求实的科学态度及树立科学探究的意识。3.4教学重点及难点教学重点:铜与浓、稀硝酸反应的性质,氮的氧化物的性质探究。教学难点:综合性实验设计过程中的综合性实验能力的培养。3.5教学、学法教法:多媒体、讨论法、演示法、讲授法、实验探究法、讨论法。学法:自主学习、探究学习、合作学习。3.6教学主要活动导入新课:回顾理论知识,了解学生预习情况和实验能力。对比苏教版和鲁科版教材中的本实验内容,通过基于问题式的教学策略,采用问题导入—启发思考—共同分析—构建知识的教学模式,注重引导学生思考,在整个教学过程中,共同学习,提升教与学的能力。评价方案:小组代表阐述一下本组的实验设计方案。引导同学之间对各个小组设计的实验方案进行讨论、评价。教师及时、有效地进行课堂结果评价,利于学生的身心发展,激发学生进一步深入研究的兴趣。互动演示授课:利用给定实验用品和仪器进行实验设计,提高了课堂教学效率。通过问题情境等多种教学方式,提高学生的学习积极性。分组实验:采取两人一组开展实验操作,分组实验有利于培养学生动手实验能力和小组合作精神,同时独立实验能够提高学生分析、处理和解决问题的能力。实验总结:与学生共同总结综合性实验开展过程中的各个知识点原理和实验操作步骤,给予机会让学生各抒己见,锻炼了其语言表达能力。综合性实验的设计有助于学生综合意识和思维能力的提高,拓宽了知识迁移能力。在实验中,通过学生预习、师生互动、演示讲解、学生实验、个别指导、撰写报告等环节,完成本节课的教学内容,同时达到各教学目标。

4教学评价与反思

4.1高中化学综合性实验的教学实践结果分析。此教学设计案例以铜与硝酸反应的综合性实验设计为背景,根据前面已学的铜与硝酸反应的实验原理进行一定的改进、创新,设计出一个新型的综合性实验装置,并进行实验验证。教学活动开展充分地锻炼了高中生的发散思维,培养了学生分析、解决问题的综合性思维能力。在知识技能方面,高中生不仅加深了铜与浓、稀硝酸的反应及氮氧化物性质的知识理解,并且能够利用此部分的知识综合运用到具体的实验操作中,促进了教师教学能力的提高和学生综合性实验技能的提升。过程与方法方面通过综合性实验的开展,使学生得到真正的锻炼,并提高了观察实验现象、分析处理实验结果的能力。最重要的是在情感态度价值观方面,增强了学生科学探究的意识,培养了学生创新的综合性思维和科学求实的作风。4.2高中化学综合性实验教学设计的教学建议。4.2.1完善化学综合性实验教学的评价体系。与传统的实验教学评价体系不同,综合性实验教学评价要以科学发展观为指导思想,建立既符合教学实际又注重内涵建设的教学质量评价体系,从而进一步引导和促进综合性实验教学方案设计和创新改革[10]。因此,教师在实验教学过程中要做好过程与结果评价,一方面考核学生运用知识与掌握技能的实施情况,另一方面也要关注学生在实验过程中的体验与感受能力的提升。重视学生个性发展多元化评价,是提高每一位学生科学素养的重要环节。4.2.2优化、改进综合性实验教学内容和方法。根据本校的教学实际情况,优化实验教学内容,并进行综合性实验的教学整合设计。主要可通过选取教材中具有代表性的综合化学实验,选取前沿性的科研文献内容作为实验项目,或对实验教材内容进行创新改进等几种方式来提升学生操作实验和创新设计的能力,不仅仅局限于基础性知识的验证、演示性实验。根据综合性、设计性实验内容的特点,选取灵活的教学组织形式,以小组讨论设计或是事先给出方案再讨论等形式进行。4.2.3加强实验管理制度。提高实验教学质量的前提条件是需要科学的实验管理制度保障。为真正落实综合设计性实验,必须健全实验管理制度,主要包括提高对化学实验教学的重视,增加课时;对教师定期进行专业培训,合理改变教材实验内容并细化实施方案。最重要的是这一切都必须要有专门的实验教学组织管理人员进行监督,督促教师及时转变教学观念,保证综合性实验设计方案得以实施,学校的实验室设施条件充足到位[10]。注重与科学、科研内容对接,以培养学生的综合应用能力和创新、团队协作能力。

5结束语

实践证明,通过铜与浓、稀硝酸反应的综合性化学实验的开展对于培养学生的实验能力、创新意识,全面提高学生综合素质有相当重要的作用。学生通过综合性实验的教学活动设计,既培养了创新意识,也增强了合作意识。最重要的是,高中化学综合性实验教学设计的案例研究也为更多高中化学教师提供了参考,鼓励教学者结合教学实际,不断探索研究,设计出更多新颖的综合性化学实验,在各个教学环节的设计方面提升学生的综合性创新思考与探究性的设计实验能力,使其更加符合新时代人才方面的需求。

参考文献

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[5]贾金花.高中化学实验改进与优化研究[J].中华少年,2017(7):143-144.

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[9]陈岳全.关于铜与浓、稀硝酸反应的实验综合设计[J].中学教学参考,2016(8):103.

[10]陶春元,喻国贞,曹小华.大学化学综合性、设计性实验教学实践与探索[J].实验技术与管理,2011,28(6):182-184.

作者:陈 蕾 靳玉婷 单位:合肥师范学院化学与化学工程学院

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