《运用对比实验提升中学生化学素养》
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[摘 要]高中化学存在不少抽象难懂的概念、知识点,采用实验进行教学可以让学生更直观、更简洁地掌握知识.通过对比实验的方式,如设置空白对比、相互对比、条件对比等,可让学生了解到不同变量在实验中的作用.进而更有效地掌握知识点.学生在实验过程中的探索也将成为提升化学素养的重要途径.
[关键词]对比实验,化学素养,相互对比,空白对比,条件对比
[中图分类号]G633.8[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0076-02
实验教学是中学化学教学的重要内容,对比实验是常用的实验教学方法.在对比实验中,学生可以通过对实验过程、实验现象、实验结果的比较来进一步发现实验的本质和规律,进而提升观察能力、探究能力和分析能力,最终提升化学素养.在中学化学教学中,如何巧妙地设置对比实验已成为一线教师研究的热点问题.
一、对比实验对提升学生化学素养的作用
1.增强思维能力
传统的化学实验是把设定好的实验情景搬到课堂上,让学生观察实验现象,得出实验结论,虽然学生知道实验有哪些现象,也能顺利地得出实验结论,但学生的思维并未得到有效的锻炼,甚至很多学生只是机械地记忆实验现象和结论.这从本质上来说是一种死记硬背的学习方式.而通过巧妙地设计对比实验,学生自然而然地就会发现,同样的实验在改变其中某项或某几项实验条件的情况下,会产生不一样的实验现象,从而引发学生的疑问和思考.可以说,学生进行对比实验的过程就是一个“设问一推测一实验一领会”的思维过程.通过这一思维过程,学生不但能够加深对化学实验原理的认识和理解,激发对化学实验的学习兴趣,而且能够接触到课本以外的化学知识,有效拓宽眼界,培养化学学科思维.
2.强化探究精神
传统的化学实验课主要是教师在台上演示讲解,学生大多数时间在台下观察实验现象,很少有机会进行独立操作,无法发挥学生的主观能动性,这与新课改的要求相悖.而巧妙地设计对比实验,让学生一改死记硬背的实验学习方式,在直观感受实验过程的同时,对实验的现象及原理进行独立的思考,能够有效强化学生的探究精神.
例如,在电解实验中,教师可以设计三个对比实验进行教学.实验一：将两根碳棒分别插入CuCl2溶液中;实验二：先将两根碳棒用导线连接起来,再插入CuCl2溶液中;实验三：分别将直流电源的正负极与两根碳棒相连,再将两根碳棒插入CuCI2溶液中.在上述三个实验中,只有实验三有铜和气体生成,而实验一和实验二未观察到明显的实验现象.此时,教师可引导学生进行进一步的观察和思考：实验三中产生的气体是什么?如何检验该气体.最后,教师让学生关掉电源,观察实验现象有无变化.学生很快就能得出结论：当关闭电源时,碳棒上不再有气泡生成;重新接通电源后,碳棒上又有气泡产生.通过这样的对比实验,学生自然而然地掌握了电解反应所需要的条件,知道在接通电源的情况下,将电极插入电解液中形成闭合回路,就会在阴阳两极发生氧化还原反应.可见,与传统的电解实验相比,在对比实验中,学生不仅观察了实验现象,还开始探索实验的要素及原理,从而有效增强了探究精神.
3.提高操作能力
化学是一门十分严谨的学科,化学实验也都有着严格的操作要求,一旦学生违反操作,轻则导致实验数据失真,重则引发实验事故.然而由于中学生缺乏实验经验,加之粗心大意等,在实验中出现各种错误操作几乎是不可避免的,久而久之,一些学生就会形成不规范的实验操作习惯,这不但影响了实验教学的质量,也不利于培养学生的化学素养.针对这一问题,采用对比实验可收到意想不到的效果.具体地,教师在演示化学实验操作或设计化学实验时,可以人为地设置一些正误对比操作,让学生知道哪些是典型的错误操作方法,同时了解这些错误操作会引起哪些不良后果,从而认识到正确进行化学实验操作的重要性.
二、依托对比实验提升学生化学素养的做法
1.空白对比
空白对比是指将实验分为观察组和对照组,然后对观察组与对照组的实验现象进行比较,由此推测出实验的关键影响因素.应注意的是,空白对比并不意味着对照组不做任何处理,而是缺少其中的某项实验条件,其他条件则与观察组相同,这样才能通过对比得出准确的实验结论.例如,通过实验探究亚硝酸钠的氧化性时,可以在苹果片上选择相距较远的三个点,其中一个点不做任何处理,另外两个点分别滴入2滴2%的亚硝酸钠溶液和1%的维生素C溶液.几分钟后观察到：滴亚硝酸钠的点的颜色明显变深,滴维生素C的点的颜色没有明显变化,而未做任何处理的点的颜色较浅.通过实验现象的对比,一方面很容易得出亚硝酸钠具有氧化性的结论,另一方面也有助于培养学生的实验观察能力和探索总结能力.
2.相互对比
与空白实验相比,相互对比实验并不单独设置对照组,而是直接对几个实验进行比较,其中每组实验兼具实验组和对照组的作用.在做高中化学实验时,如果不确定某一实验因素会对实验结果产生怎样的影响,就可以通过设计相互对比实验来探寻实验变量与反应变量之间的关系.例如,在做“铝和铜盐置换反应”这一实验时,可以同时设计多组实验进行相互对比.实验一：将铝片（未打磨）放入CuCl2溶液中;实验二：将铝片（未打磨）放入CuSO4溶液中;實验三：将铝片（已用砂纸打磨）放入CuCl2溶液中;实验四：将铝片（已用砂纸打磨）放入CuSO4溶液中.通过观察实验一与实验三或实验二与实验四的现象差异,发现未打磨的铝片表面有一层致密而稳定的氧化膜;通过观察实验三与实验四的现象差异,发现C1-对金属铝具有较强的破坏作用.
3.条件对比
条件对比是指给予实验组和对照组不同的实验条件,并观察不同实验条件对实验现象的影响.例如,在通过实验探究漂的漂白作用时,可以设置以下条件对比实验：首先在三支试管中加入等量的漂溶液和品红溶液,然后将第一支试管静置,向第二支试管中吹气,向第三支试管中滴加盐酸溶液,分别观察三支试管中的溶液有何变化.结果显示：第一支试管未发生明显变化,第二支试管略微显现出漂白效果,第三支试管可观察到明显的漂白效果.由此可以得出结论：酸[生越强,漂白作用越强.
综上所述,本文以对比实验为切入点,从空白对比、相互对比、条件对比这几个方面,详细论述了依托对比实验提升学生化学素养的有效做法,多角度人手,提高高中化学实验教学质量,提升学生的化学素养.
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