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高中化学实验中开展研究性学习探索
来源查字典化学网| 2019-03-13 发表| 教学经验分类:化学论文

教学经验

研究性学习是学习中不可缺少的内容之一。以高中化学制备乙烯的探究课题为例,教师应从研究性学习问题的提出、研究性学习具体的实施过程以及研究性学习最后的收获等方面进行实践与探索,让学生积极参与研究性学习过程,提升学生的学科认知与操作技能。

关键词:高中化学;研究性学习;实验探究

研究性学习是现行各学科普通高中课程标准不可或缺的内容之一。高中新课标中的研究性学习是指学生在教师的指导下,从自然、社会和生活中选择并确定专题进行研究,在研究过程中主动发现问题和解决问题。对高中化学实验教学来说,化学研究性学习不仅能培养学生的创新精神与动手操作能力,还能促使学生转变学习方式。在高一年级,教师如何有效指导学生进行研究性学习呢?我以化学实验制备乙烯的探究课题为例进行有效实践与探索。

一、研究性学习问题的提出

研究性学习问题的提出,需要遵循课程标准精神,即问题要在自然、社会与生活中寻找。很多教师为了方便研究,直接从教材素材延伸、化学实验延伸中寻找问题。在学习乙烯教学知识后,了解制取乙烯的化学原理:CH3CH2OH浓硫酸170℃CH2=CH2+H2O。教师在演示制备乙烯实验时,学生产生两个疑问:(1)坐在前面的学生能够闻到浓浓的气味,这与教材稍有气味的描述差距很大,为什么?(2)实验中,圆底烧瓶内的反应液为什么会变黑?针对这个疑问与兴趣点,我没有用因为发生了复杂的化学反应来敷衍学生,而是给予学生肯定的鼓励并建议道:由于时间有限,这个演示实验中的反应原理我们在课后进行专题研究,作为我们研究性学习内容。在课后,我带领学生以制备乙烯的探究为课题,同学生一起研究学习。

二、研究性学习的具体实施过程

在化学实验研究性学习中,教师按照自主自愿的原则将学生分为五组,每组7-8人。每组安排两到三名实验操作员,负责演示本组设计的方案;一名解说员,负责阐述本组方案;一名记录员,负责记录汇总,其他组员写结题报告并整理化学实验器材。教师要每周抽出1课时的时间,指导研究性学习小组通过查找资料、设计实验方案、进行实验探究、分析结论、撰写实验报告等方式完成研究性学习。

1.研究性学习的实验方案设计与选定

在制备乙烯的探究研究性学习中,教师在学校化学实验室里让学生温习实验室制备乙烯的原理,并告知学生这次化学实验研究性学习的目的是:通过实验探究和对比实验,得出制备乙烯时发生的一些副反应,总结进行乙烯性质实验时的注意事项。在设计实验方案的过程中,学生事先考虑到了浓硫酸的性质,教师先从理论上引导学生分析判断可行性,再带领学生进行实践检验。学生积极查找资料,展开激烈讨论,最终提交了五份实验设计。其方案设计如下:(1)将气体通入装有品红溶液的洗气瓶中,品红溶液褪色,证明有SO2存在;然后再将气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,证明有CO2存在。(2)同①方案,先证明有SO2的存在;然后将气体通入装有NaHCO3溶液的洗气瓶中;最后同①方案证明有CO2的存在。(3)同①方案,先证明有SO2的存在;然后将气体通入装有酸性KMnO4溶液的洗气瓶中,溶液颜色变浅;最后同①方案证明有CO2的存在。(4)同③方案,将酸性KMnO4溶液改为溴的四氯化碳溶液。(方案③④原理相同,均为同组学生提出)(5)同①方案,先证明有SO2的存在;然后将气体通入装有酸性KMnO4溶液的洗气瓶中,溶液颜色变浅;再将气体通入装有品红溶液的洗气瓶中,品红溶液不褪色;最后同①方案证明有CO2的存在(如图1所示)。在上面的实验方案中,通过对比交流学生不难发现:方案①将可能存在的SO2带入澄清石灰水中,干扰CO2的检验,不合理;方案②虽考虑了应除去SO2气体,但除去SO2的试剂选择不合理,因为试剂会同NaHCO3反应产生CO2;很多学生认为方案⑤考虑全面,是可行的。不过,持③④方案观点的学生认为他们的方案也有道理,理论上也是可行的。最后,师生共同确定进行方案⑤和方案③④这2组对比实验。

2.研究性学习的实验验证设计

考虑到该实验可能会产生有害气体,为此,教师选择在实验室通风橱中进行实验。为了让更多的学生参与,实验仪器的组装由这两组之外的学生进行。教师提醒学生在装置连接时遵循由下至上,由左至右原则,并指出几点注意事项:(1)酒精和浓硫酸按体积1:3混和,使乙醇利用率提高;(2)烧瓶内加碎瓷片以避免暴沸;(3)温度计水银球插入液面下,但不要接触烧瓶底部,以测定液体温度;(4)要使液面温度迅速升到170℃,以避免发生副反应;(5)在实验前要进行气密性检查。首先由提出方案⑤的小组学生进行演示。两位负责操作的学生动作比较规范,负责解说的学生阐述了实验过程,学生一致认为实验现象明显,产物的分析和检验准确无误。接着,教师让提出方案③④的小组学生进行实验验证。实验进行得非常顺利,预期的实验现象也一一呈现。此时,教师递上一支装有品红溶液的试管,并建议学生按方案⑤检验。当把品红溶液的试管接在溴的四氯化碳溶液之后,品红溶液又褪色了。学生惊讶地大叫,但学生经过短暂的思考之后,又换了一支装有品红溶液的试管进行实验,结果品红溶液未褪色。有学生产生质疑:为什么品红溶液一次不褪色,一次褪色呢?通过进一步分析学生得出,反应产生的气体气流可能不稳,当气流不稳时,产生的SO2不能与洗气瓶中的氧化性试剂充分反应,所以SO2有残留。对比实验演示完毕,教师又抛出了新的问题:在进行乙烯化学性质的系列实验中,由于乙烯和SO2都能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,那么,要想准确地进行乙烯的性质实验应如何操作呢?在装置和试剂选择上有什么变化呢?学生再次讨论后认为应除去SO2和CO2气体,最好的办法就是将混合气体通入足量的NaOH溶液后再进行后续性质实验的验证。具体装置如图2所示(C中液体可换成溴的四氯化碳溶液)。

3.研究性学习的实验结论

学生以小组为单位完成了整个活动的实验报告。本实验的结论为:乙醇与浓硫酸发生氧化还原反应生成了碳单质等多种物质,碳单质使烧瓶内的液体变成黑色;乙烯气体中混有SO2,因此气体味道比较浓。在研究性学习结束时,教师推荐三位学生到图书馆自学科研小论文的写作方法,并根据这次研究性学习情况,写出一篇科技小论文。

三、研究性学习带来的智慧启迪

研究性学习源于学生原有的认知水平与操作技能,在实践中可以提高学生的创新能力和动手实践能力。通过具体的各种操作体验,学生掌握了搜集、处理信息的途径和方法,同时也感受到了学习能指导生活,体会到了收获成功的快乐。在每次课题研究性学习中,每个小组成员都能结合自己的探究过程,用科学的探究方法解决研究性学习的主要课题,有效提升了解决实际问题的能力,对健全人格的培养起到了积极的促进作用,学生的情感态度和价值观更趋于合理化。综上所述,要想在实验教学中开展研究性学习,培养学生的创新意识,教师就要在平时不断学习、不断积累、不断创新,提高自己的教学智慧。在探究过程中,教师和学生要共同思考研究性学习中遇到的问题,教师需要提出合理的解决措施,引导学生顺利走出研究性学习的困惑,完成研究性学习的目标任务。

参考文献:

[1]鹿文强.高中化学教学中实施研究性学习的探索与实践[J].中小学教师培训,2005(4).

[2]庄自立.高中化学实验教学中开展研究性学习[J].中学生数理化(教与学),2018(2).

[3]骆如勋.研究性学习在中学化学实验教学中的应用[J].河池学院学报,2007(S2).

作者:魏惠敏 单位:福建省龙岩市上杭县第二中学

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