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创设数字化实验情境促化学复习课目标达成

——以“身边的化学物质”复习课为例

作者:刘华 来源:陈中学 发布时间:2019年08月02日 点击数:

摘要:通过创设新颖的、有效的实验情境帮助学生回顾知识和培养应用知识解决实际问题能力,并在此基础上让学生初步自主构建知识网络,建立知识方法和解决实际问题之间的联系,从而促进复习课目标的达成。

关键字:情境设计 化学复习 问题驱动 数字化实验  

王祖浩等对情境的定义是:“情境通常是指教学情境或学习情境,是指教师在教学过程中运用各种手段和方式创设的一种适教和适学的情感氛围,从而为完成教学目标和任务奠定基础” [1]。任何一种教学情境的创设都是为课堂教学服务的,教师可以以某个知识点、某个主题,在学生已有认知的基础上,创设新颖、有效、具有思考性的教学情境,吸引学生的注意力,形成认知冲突,引发思考,从而促使课堂目标的达成,教学情境可以穿插在课堂的各个时段,教学情境的创设也可以丰富多彩,如化学史、化学故事、生活现象、图片、视频等等,其中比较能激发学生兴趣的是化学实验情境。

在初中化学复习教学中,教师若能创设具有趣味性和思考性的实验情境,再以问题驱动,调动学生的思维,引导学生运用已有知识去观察、分析现象,思考和解决问题,在知识方法和实际问题之间建立联系,提高学生在真实复杂情境下解决实际问题的能力,从而促进化学课堂目标的达成[2]。

本文以沪教版上册第二章《身边的化学物质》单元复习课为例,就如何通过有效的实验情境设计,引导学生思考,自主建构知识框架体系,促进复习目标的达成,谈谈自己的心得体会。

1教学设计

教学过程 学生活动 设计意图

[实验情境]:在增氧酒精灯上点燃铁丝,引导学生根据实验现象思考:铁丝在普通酒精灯上不能燃烧,在增氧酒精灯上能剧烈燃烧,火星四射,这与什么有关呢?

[问题]:若没有观察到火星四射现象,除了与氧气的浓度有关外,还有哪些因素?

[问题]:请设计实验方案证明铁丝能否燃烧产生火星四射现象与铁丝的粗细有关。

[问题]:氧气除能与铁丝反应外,还具有哪些性质?

观察、思考、发言

小组讨论实验方案并交流

完成学案中有关氧气的物理性质、化学性质部分 创设有趣的实验情境,通过不同实验现象的比较,吸引学生的注意力,激发学生的思考,从而引出复习的课题,设计具有一定梯度的问题,打开学生的思维,通过设计实验方案,让学生学会用控制变量法进行实验的探究,这样既增加了课堂趣味性和直观性,又能更有效地为后续的课堂教学服务,更能帮助学生建立知识方法和解决实际问题之间的联系,并逐步帮助学生架构知识的网络。

[问题]:空气中有哪些成分?其中氧气所占的体积分数是多少?

[问题]:用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数时,实验的原理是什么?观察到什么现象?

[问题]:若实验结果偏小,有哪些可能的原因?

[问题]:用红磷燃烧法测定空气中氧气的体积分数时,红磷燃烧能全部耗尽空气中的氧气吗?

[实验情境]将课本中的实验进行改进,利用氧气浓度传感器再次进行氧气含量的测定

[问题]:仔细观察氧气含量的曲线图,你能得到什么结论?

[问题]:实验过程中装置内压强、温度是如何变化的?变化的曲线是怎样的?

[问题]:若将带火星的木条伸入一瓶无色气体中,木条不复燃,则瓶中不含氧气?

[问题]:若有两瓶无色气体分别是氧气和二氧化碳,如何鉴别它们?

[总结]:鉴别物质时可以利用氧气和二氧化碳的不同性质,出现不同的实验现象加以区分。

在已有知识基础上,思考、发言

观察实验现象

交流讨论、回答

思考、回答

小组交流讨论、形成多种实验方案

生1:设计多种方法去鉴别它们(用带火星的木条、紫色石蕊试液、澄清石灰水、燃着的木条等)

生2:如果在软塑料瓶中,可以加入一定量水,振荡,瓶子变瘪程度较大的是二氧化碳气体。

教师先引导学生复习课本中测定氧气含量的实验,在学生已有知识的基础上,再通过数字化实验,运用氧气浓度传感器展现出瓶中氧气含量的变化曲线,直观地感受到红磷燃烧并不能将氧气耗尽,与铁丝燃烧实验相呼应,说明物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度有关,同时通过讨论装置内压强、温度的变化情况,将已有的知识拓展升华,思维上形成认知冲突,再回到带火星木条不复燃就不含氧气的问题上,学生就容易理解并解决了,这样能够将已有知识迁移应用于解决实际问题,并学会对图形、图标的信息分析和处理,增强对问题分析的系统性,这样既激发了学生的学习兴趣和求知欲望,通过问题的不断深入,促进了学生对知识的深度理解和反思,体现了化学科学的严谨性。

[问题]:实验室有哪些方法制取氧气? 

[问题]:实验室制取氧气和制取二氧化碳气体在发生装置上有何异同点?

[问题]:给出几种固液常温型发生装置,请比较说说它们分别具有哪些优点,如何检查装置的气密性?

[问题]:实验室制取氧气和制取二氧化碳气体在收集装置上有何异同点?

[问题]:应该怎样选择发生和收集装置?选择的依据是什么?

[总结]:通过比较氧气和二氧化碳实验室制法,总结出实验室制取常见气体的方法及装置的选择。

[实验设计]:现提供生活中常见的用品,你能否利用它设计一套制取二氧化碳的装置呢?

完成学案中实验室制氧气的化学方程式及相关知识

分别说出各个装置的优点及气密性检查

在已有知识基础上,思考、发言

生:依据反应物状态和反应条件确定发生装置,依据气体的密度、是否溶于水、是否与水反应、是否有毒、是否与空气中成分反应等确定收集装置。

先设计实验方案,教师评价,小组合作实验 本环节从实验室制氧气和二氧化碳的已有知识入手,逐步建立知识之间的联系,由个性到共性,总结了实验室制取气体的一般方法,设计区分氧气和二氧化碳的实验情境,并通过引导使学生能在知识体系方法和解决实际问题之间建立联系,从而提升了学生对信息分析处理、知识的迁移和应用能力,体现出了教师的主导作用。最后用生活中物品设计实验,体现化学与生活的紧密联系。作为复习课,又将思考的深度在提升了一些,如固液常温型装置几种不同的比较,多功能瓶的利用等,使知识更加全面,帮助学生建构知识的联系,复习的效果自然更好了。

2教学反思

根据新课程的改革和要求,复习课的课堂教学已经逐步转变为提倡突出学生主体地位,教师主导作用的教学模式。但在实际的复习课堂教学中,传统的复习课模式仍占据着主导的地位,这用模式之所以在今天的课堂中能有如此活力,是因为在短时间内能看到学生的知识记忆、解题的能力、成绩效果得到了提升,但学生遗忘的也快,练习中出现的错误也千奇百怪,因为学生没有形成知识和实际问题之间的联系,在解题时不能完整地或错误地提取知识,或在某个新的情境之下无法提取解决实际问题所需的知识储备。

在复习课中创设有效的教学情境能化解复习课的枯燥无味,激发学生的学习兴趣和求知欲,提升课堂的活力,在情境中通过问题驱动,来启发学生的思考,建立知识体系和实际问题之间的联系,并逐步引导学生自主构建相关的知识网络,潜移默化地提高学生在新情境下运用已有知识解决实际问题的能力。

本课的创新之处在于数字化实验的引入,能直观地展示实验的变化过程和结果,使实验结果更加科学严谨,弥补了传统实验的不足,如红磷燃烧是否能将氧气耗尽,通过数据测定更加具有说服力,学生也能通过图形或表格更好地理解实验的原理和过程,提升学生分析、运用图形、图表的能力。但由于时间限制,很多地方只是蜻蜓点水一带而过,没有得到强化,对气体的制取拓展的不够,对几种发生装置的优点比较,多功能瓶用于气体的收集等等,可以通过习题进行拓展,使知识更加完善。

参考文献

[1]王祖浩主编.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)解读.湖北教育出版社,2002:111-112

[2]范标. 以情境设计与问题引导促进知识方法复习目标的达成[J].化学教学,2017,(9):51-54.

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