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随着高中课程教学的不断改革,教材中将一些验证性实验改为创新探究性实验,可使学生在情景中进行科学探索,让学生处在一种主动分析知识,解决问题的状态。教师咋实验教学中应积极的利用这种变化,创新性演示化学实验不仅可以激发学生的创新夜上海论坛求知欲,还可以使学生自觉的成为课堂的主体。人教版高中化学选修五中《糖类》的“科学探究”栏目有一个这样的探究性实验“:葡萄糖是醛糖,具有还原性。果糖是酮糖,是否也像葡萄糖一样具有还原性?请你设计实验探究果糖是否具有还原性”。而根据之前所学过的知识,葡萄糖具有还原性,因为它的分子结构中具有的醛基,而具有醛基的化合物都有较强的还原性。教材中也演示了两个证明葡萄糖有还原性的实验:一是葡萄糖溶液与新制的银氨溶液发生反应,有银镜现象;二是葡萄糖溶液与新制的氢氧化铜反应,有砖红色现象。但是用果糖溶液代替葡萄糖溶液做同样的两个试验,却可以得到同样的试验结果。这是否与酮没有还原性相违背呢,在演示这样的试验时,应利用这种非正常的实验现象,引导学生去主动思考,积极的去查找资料,激发学生自己去寻找答案,提高学生对化学的兴趣。在实际的教学过程中,教师应积极的根据教学试验中涉及到的问题,引导学生探究实验中出现的问题,提出解决方案,促使学生去查阅资料、去分析思考,这样可以避免让学生沉浸在“看热闹”的状态,让学生在问题的激发下,根据自己所掌握的化学知识来判断问题、解决问题,从而不断提升学生的化学素养和化学探究能力。
二、让学生自己设计实验方案,提高生的实践与创新能力
“听到、看到,不如做到”,实践是学生最好的老师。在高中化学实验教学的过程中,让学生引导学生设计不同的实验方案,能更好地提高学生的实践能力和创新能力。波利亚说:“学习任何知识的最佳途径是由自己去发现,因为这种发现理解最深刻。也最容易掌握其中的内在规律、性质和联系。”因此,在高中化学实验的教学中,教师不必事事亲躬,多给学生一些开放的空间,让学生去实践、去体验,让学生在掌握知识的同时,提高自己的实验创新能力。例如,在化学实验教学中,笔者提出了这样的问题,让学生设计不同的实验方案:现在有一种混合气体,其成分可能是SO2和CO2的混合气体,也可能是H2S和CO2的混合气体。现在实验时有这样一些试剂和实验仪器供同学们使用,浓、稀2种品红溶液,浓、稀2种溴水,澄清石灰水,浓、稀2种盐酸溶液、试管气体发生装置,洗气瓶、试管洗气装置。请同学们设计不同的实验方案分析混合气的组成。问题提出后,笔者留下了充足的时间让学生探讨、交流,让学生充分发挥自己的创新能力,设计出不同的实验方案。在这样的实验教学中,实验方案的设计不是教师直接“给予”的,而是给学生营造了一个开放性、施展学生个性的平台,更好地提升了学生的实验能力和创新能力。
三、结束语
夜上海论坛 课题组对河北省几所高校化学试剂管理情况进行了调研。调研结果显示,目前各高校越来越重视实验室管理工作,尤其是化学试剂的管理。虽然化学药品库管制度相对较完善,拥有了规范的药品出入库记录,但是药品的采购、使用和处置过程仍存在诸多问题。
1.1试剂采购的管理方式粗放
一是各实验室各自购买所需试剂,相互之间缺乏沟通,没有进行必要的信息共享,没有根据实际需要进行统一申购,尤其科研上用到的有些试剂实验室已有,仍重复购买,而且采购渠道复杂,导致实验室同类药品质量良莠不齐,给试剂管理和实验室安全带来了不必要的麻烦和潜在的隐患。二是没有对单位教学周期内教学、科研所需的试剂量进行详细而合理的预算,一般只是根据眼前的需要信手捏来一些看似“差不多”的数据直接购买药品。而实际上,统计、测算学生常规实验中单位学生数所消耗的试剂量,能够快速地预算合理的试剂采购量。试剂采购管理方式的粗放,采购数量的“自由”,采购渠道的纷繁复杂,使得实验资源无法得到优化配置,造成了严重的资源浪费。
夜上海论坛 1.2试剂使用全程监控制度不健全
夜上海论坛 化学试剂从库房被领出开始,直至化学试剂被使用、处置或销毁各个阶段,缺乏有效的监控和制度规范。化学试剂一经出库,便无人理会,化学试剂何时出库,出库量是多少,实用量是多少,余缺量是多少,剩余试剂去向何方,如何进行的处置等等,缺乏有效的监控,而每一个环节都应在制度的监控之下严密实施,否则,会对高校乃至社会产生极大的安全威胁。
1.3化学试剂遗留现象严重
目前各高校为提高科学研究的效率,积极推行开放性实验室建设,人员流动的增加也加剧了化学试剂管理的难度。其中,化学试剂遗留现象尤为突出,主要原因有:学生完成毕业设计时造成的药品遗留;实验室管理人员更换过程中因交接程序不细致造成的药品遗留;任课教师和实验室管理员沟通不及时造成的药品遗留;科研实验结束后,部分化学试剂暂不能用于其他实验项目而产生的遗留;实验教学中产生的暂时性药品遗留等等。上述诸多因素造成的化学试剂遗留日积月累,逐渐增多,而实验人员对遗留化学品的种类、性质、时间有效性等掌握不清而不能及时利用,往往选择新购药品,导致实验室药品管理问题越来越突显。
1.4危险废物管理不到位
夜上海论坛 调研过程中发现,目前各高校虽然制定了相关实验室废弃物管理办法,但其管理水平参差不齐,在实际操作过程中,多数没有对危险废物的存放和总量进行规范化管理,具体的管理和处置权被分散到各专业实验室,而且对化学试剂总量的掌握程度不够细致,再者,各高校实验室废弃物处理经费不到位甚至没有实验室废弃物处理经费,或由学校分摊给各院系和科研项目,从而导致随意倾倒化学废液的现象时有出现,给后期的废液排放管理及处置带来很大隐患。
夜上海论坛 2实验室化学试剂管理模块的改进
2.1完善规章制度
夜上海论坛 “没有规矩不成方圆”,要做好化学试剂的管理工作,必须完善实验室规章制度,使管理有章可循。根据各专业实验室的使用情况,建立实验室化学试剂采购、验收入库、分类摆放、实验准备、使用和处置系统化的管理办法,并严格执行,实现“用最少的人去做最多的事”,以最优的成本实现最高的价值。比如建立《化学试剂领用制度》《化学试剂安全管理办法》《化学试剂分类管理条例》《化学试剂安全事故处置预案》等。
夜上海论坛 2.2化学试剂信息化管理
随着实验室建设的规范化、复杂化,高校实验室管理工作变得越加繁重和复杂,这就迫切需要用计算机来进行辅助管理,以提高实验室管理工作效率。目前,各高校已建成覆盖整个校园的计算机网络系统,使用计算机网络来进行实验室管理成为了必然。因此,可充分利用现有条件,建立一套化学试剂信息系统,实现化学试剂的全方位监管。提供各类试剂的详细资料,通过网络共享,相关人员即可简便快速地找到试剂的存放位置、数量、规格等信息,从而减轻实验室管理员的工作负担,提高工作效率和服务水平,而且保证教学科研所需试剂的供给量和质量,同时减少资源的浪费。
2.3强化管理人员责任,加强储藏条件建设
化学试剂的管理责任重大,不容忽视。熟知所有化学试剂的理化性质及分类规律是做好化学试剂管理的前提条件,合适的储藏条件是化学试剂管理的基础。首先,储藏室应具备通风、防潮、防火、防晒等基本条件,位置应设置在易于处理意外事故的地方,室内装有温度计、湿度计和灭火装置,危险药品按照国家公安部门的规定来存放和管理。另外,在墙上张贴实验室安全守则、药品使用规定以及意外事故处理办法,同时定期对实验人员进行培训。实验室管理员素质水平的高低,关乎师生的人身安全和教学科研的成败。管理者不仅要具备相应的知识结构,经常给大脑“充电”,而且要具备强烈的责任心和细心。平时要做好定期检查工作,如检查包装是否完好,试剂有无变质,标签有无脱落,有无过期药品,教学试剂的处置等,发现问题及时处理,而且做好不同课程的教学实验所用试剂的整理工作,对剩余试剂种类和数量做到心中有数,以便后期尽快再利用,防止药品的重复配制。
2.4全过程监控
夜上海论坛 2.4.1控制采购量,降低库存
药品的采购是教学科研的首要环节,为了避免粗放申购试剂数量过多、规格过高的浪费,或者数量不够、规格过低对实验的影响,通过表2计算的方法,可有效地控制试剂的数量和质量。在每学期末,各教研室下达实验教学任务,结合开展相应实验项目的学生人数,按照项目分析方法,统计计算所需试剂种类和实际用量,对每组学生消耗量进行精确计算(以ml、mg、g、滴为单位),再加上试剂的转移、润洗等少量消耗,进行合理估算并汇总。另外,汇总实验室目前剩余试剂,在保证实验顺利进行的基础上,能重复使用的重复使用,将所需量减去目前暂存量,最终核算出本学期所需药品的数量和规格。
2.4.2分类管理,降低风险
夜上海论坛 一方面是将验收合格的药品分类存放,例如按照其各自的化学性质,分为有机物类、无机物类和危险化学品等。每个区域再根据各自特点及性质进行排放,方便查找取用。如无机物可按周期表、试剂的字头排列、阴离子排列来排放,有机物按官能团分类排放,指示剂可按功能、颜色排放等。另一方面,将配制好的溶液按实验项目分类存放,并将试剂名称标记于柜门,以便学生之间的穿插使用,防止试剂的残存量过大。
2.4.3规范使用,降低成本
夜上海论坛 在保证实验成功的前提和提高学生能力的基础上,遵循安全、节约、保护环境的原则。贯彻环保理念,通过改进实验项目推进绿色化实验室建设,降低化学试剂的使用量和废液的排放量。比如,通过实验项目的改型不断改进,尽量用无毒试剂代替有毒试剂,尽量将实验试剂微量化,将实验项目串联,即将上一实验的“产品”作为下一个实验的“原料”。此外,能重复使用的试剂尽量重复使用,比如实验室有3mol/L的硫酸,当另外一实验恰好需要1mol/L的硫酸时即可将其稀释,而非放着3mol/L的另取浓硫酸再稀释。实验过程中要求学生用多少取多少,避免直接从试剂瓶取用,防止交叉污染导致整瓶试剂失效,使用时注意保护瓶签,避免试剂无签而无法使用,瓶塞用后立即盖上,以免灰尘及赃物落入试剂中。
3结语
一、化学实验情境
化学是以实验为基础的学科,实验现象引人注目,极易把教师和学生带进变化纷繁的化学世界。化学课程的开发和设置、化学教师的教学实践以及学生的化学实验活动,都会形成良好的实验情境氛围。初中化学教科书中的82个演示实验即为化学课程通过教材所设置的重要的实验情境要素:镁带燃烧发出的耀眼白光,转眼间银白色金属变成白色粉末;
碱式碳酸铜受热分解,绿色变成了黑色;
氢气的爆炸实验;
夜上海论坛 一氧化碳还原氧化铜中黑色变成亮红色;
夜上海论坛 酸碱盐中的变色、沉淀反应;
这些内容在教学过程中经过教师的进一步开发和完善足以突出化学学科教学的明显特征,营造化学思维和化学创新的良好氛围。因此,在化学课堂教学中,教师要善于设计鲜明有趣的实验,尤其是将学生的验证性实验变为探索性实验,引导学生全面细致地观察实验现象,认真思考和分析有关问题,最后归纳总结出正确结论,从而顺利地实现教学目标。
夜上海论坛 二、化学问题情境
夜上海论坛 所谓问题情境,简单地说就是在化学课堂教学中教师通过精心设计问题立“疑”设“障”,从而创设激发学生进行积极思维的学习情境。作为一种教学手段,问题情境的设置取决于教师运用恰当的方式方法,使学生处于探索的情境中,激发他们进行一定的智力和动作技能来分析和解决问题。
1.实验问题情境
如前所述,纷繁灿烂的化学实验可以营造良好的教学氛围。探析这种氛围,则是由一系列问题构成的。针对学生渴望了解的事物,联系学生已有的知识经验,通过实验创设问题情境,激发学生兴趣,启迪学生思维,使学生能自己在化学知识的迷宫中找到答案,提高学生分析问题和解决问题的能力,这对培养学生的创新精神大有益处。
在学习燃烧这一知识点时,做完演示实验“燃烧的条件”后,学生通过观察、分析、总结出燃烧的两个条件后,接着教师又分别点燃两根火柴,学生观察到一根竖起来火焰向上的火柴很快熄灭,而平放的火柴火焰却不会熄灭,如此反复数次,结果都一样。这是为什么?教师及时提出问题。由这种司空见惯的现象,再一次唤起学生心灵深处的探索欲望,经教师的引导,学生共同分析、讨论,得出正确的解释结论。
夜上海论坛 在《氢气的性质和用途》的教学中,把氢气还原氧化铜的演示实验改进为探索性的随堂实验。在介绍该实验的注意事项时,有的同学会提出“假如实验结束时,没有继续通氢气到试管冷却为止,会有什么现象呢?”这时,不要急于回答学生的问题,而是要求学生进行两种不同实验操作结果的比较。根据前后两次实验的不同现象,再组织学生讨论、分析,从而得出结论:如果实验结束时没有继续通氢气到试管冷却为止,则灼热的铜就会再次被氧化成氧化铜。
2.思维问题情境
思维总是从疑问开始的。一部优秀的影片,往往把尖锐的矛盾冲突呈现在镜头的开篇,扣人心弦,欲罢不能。所以,一个成功的教学过程,教师应有目的、有计划、有层次地设疑、激疑、导疑、释疑,使学生的思维环环相扣,层层登攀。通过思维问题情境的创设、解决的不断循环,使学生的思维能力得到提高。在化学计算中,培养学生一题多解的能力,是训练学生思维的常用方法。
例:在溶液中含有铁的氯化物1g,使其和过量的硝酸银溶液反应,可得沉淀物2.65g,求此氯化物是FeCl2还是FeCl3?(此题有多种解法)
解法一:用化学方程式进行计算。
夜上海论坛 将该氯化物的化学式设为FeClx。写出相应的化学方程式:
FeClx+xAgNO3——xAgCl+Fe(NO3)x
夜上海论坛 然后列比例计算,求得x=3,即化合物为FeCl3。
解法二:用化合物中元素的质量分数进行计算。
夜上海论坛 将该氯化物的化学式设为FeClx。由2.65g氯化银沉淀中含氯元素的质量代入FeClx,求得x=3,即化合物为FeCl3。
夜上海论坛 解法三:用假设法(或讨论法)计算。
把FeCl2或FeCl3代入方程进行计算,通过讨论分析,舍去不符合题意的答案。
3.辨析问题情境
学习能力的提高和发展是一个逐步深化的过程,它需要通过学生对问题的分析、讨论和辨析而完成。因此,设置一系列递进层次的辨析问题情境,对于教学目标的达成会产生积极的效益。例如下面问题:
溶于水的钡盐[如Ba(NO3)2,BaCl2等]对人体有毒,但是不溶于水也不溶于酸的BaSO4,不但没有毒,还由于它不易被X射线透过,医疗上被用作为X射线透视胃肠的内服药剂——“钡餐”。
①有人认为也可以用BaCO3作为X射线透视胃肠的“钡餐”,你认为可以吗?写出有关的化学方程式。
②若误食了BaCl2,可用于解毒的药剂是__________。
A.糖水
B.硫酸钠溶液
C.食盐水
D.硫酸镁溶液
夜上海论坛 此题的信息是隐含的,要通过观察分析,挖掘出其中的一条信息“可溶于水的钡盐如Ba(NO3)2,BaCl2等对人体有毒”;另外,挖掘出第二条信息是“胃酸的主要成分是盐酸”。这样,盐酸与BaCO3反应生成BaCl2就会引起人体中毒,所以第①小题的答案就很明显了。在已学知识的基础上,对问题进行辨析,不仅会使学生学会如何获取问题的信息,进而分析信息,最后利用这个信息与学过的知识进行联系、推导,根据题意进行选择;而且由此获得成功的体验,领略成功的喜悦,更能增强学习的自信心。
夜上海论坛 三、化学史实情境
与教学内容相关的科学史实、记载、故事、传记、格言等生动活泼、引人入胜的情节都是青少年所喜闻乐见的。课堂上一个动人的故事、一个美妙的传说,都会使学生很快进入学习角色,将注意力转移到本学科的情境之中。因此,从化学科学史实故事及化学趣闻等方面入手开展教学,引发学生兴趣,使之在一定的人文历史背景下学习,在良好的精神支配和积极的价值判断及其选择过程中学习,其学习效果是不言而喻的。
当学习《空气的组成》时,可以在介绍各国的科学家如何通过不断的实验探索,发现空气组成的科学精神后,再引入新课。
学习有关氧气的知识时,以氧气的发现过程引入新课。
学习盐时,可通过讲述侯氏制碱法及其为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出的贡献的故事吸引学生等等,提高学生的学习积极性和趣味性,达到事半功倍的效果。
故事可以由教师讲,也可以让学生课前准备好以后上台讲,然后教师再根据学生讲的内容引入新课。
夜上海论坛 四、化学语言情境
夜上海论坛 语言是人们交流思想的手段和工具。在教学中,不论采用何种教学方式,都是以语言为主要手段,它支配、调节着学生的认识活动。课堂上时时刻刻都伴随着教师以自己的口头语言、板书语言和体态语言,以此向学生源源不断地输送着各种信息,这就是所谓的语言情境。如果化学教师的课堂语言具有戏剧语言的生动,相声语言的幽默,演讲语言的激情,军事语言的果断,并且在课堂教学中,语言表达精练简洁、生动有趣、通俗易懂、诙谐幽默,还能借助诗歌、谚语、比喻、歌词、笑话等活跃课堂气氛,则可将化学教学的语言激活。在这样的前提下,学生的学习质量和效率就会大大提高。
夜上海论坛 氢气的性质和用途的教学中,为了便于学生记忆和掌握那些“易混难记”的知识点,教师可将氢气还原氧化铜的实验步骤编成顺口溜,引导学生记忆。
化学方程式的写法:“左边反应物,右边生成物;写对化学式,计量数配平;中间连等号,条件要写清;生成沉淀气,箭头来注明。”