化学实验可以分为两类:一类是验证性实验,另一类是探究性实验。验证性实验是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强相关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验,它的模式通常是“老师告诉→学生验证→学生应用”;探究性实验则是指实验者在不知晓实验结果的前提下,通过自己实验、探索、分析、研究得出结论,从而形成科学概念的一种认知活动,它的模式通常是“老师提出问题→学生猜想与假设→学生设计实验→学生动手实验→学生分析并得出结论”。这两种类型的实验,目的和作用各不相同,在基础学习阶段一般可偏向于验证性实验,以强化实验操作能力,而到了能力提升阶段,则应将验证性实验变为探究性实验,以提高学生分析问题、解决问题的能力。
鼓励学生设计实验方案,这是对学生实验能力的最高要求。设计实验方案对学生的理性思考能力、文字表达能力、分析能力、不断探索的科学精神及品质等都有很高的要求。一份完整的、科学的、严谨的实验设计方案一定是学生经过深入思考、多次实验、多次修正,最后才得出来的,所以这种实验探究过程带给学生成功的享受是演示实验和验证实验都无法比拟的,而且必然更能加深学生对反应本质的理解,从而把感性认识上升为理性认识。对于探究性实验设计方案,老师往往只需要提出实验目的,不用明确给出实验所需药品、具体用量和实验步骤,让学生根据所学知识事先设计出实验方案,在方案实施过程中,再不断调整药品用量或不断改变反应条件,甚至完全修改方案,直到实验成功为止。
如铁与水蒸气反应条件的探究,学生可根据钠、镁、铝与水反应时条件的难易程度进行分析,然后对反应条件提出猜想与假设。因为由钠、镁、铝到铁,金属的活泼性依次减弱,反应条件的要求自然会更高,于是学生猜想出反应条件至少是加热,然而将铁置于热水甚至是沸水中,实验并没有成功,于是再假设温度更高,最后将水变成水蒸气,实验终于获得成功。再比如,在探究钠与硫酸铜溶液的反应时,根据已有的金属活动性顺序表“排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来”的性质,学生猜想钠应该能置换出硫酸铜溶液中的铜,猜想会有红色沉淀析出,然而实验过程中除了产生无色气泡,得到的沉淀居然是蓝色的。很显然,学生的猜想是错误的,而恰恰是这种错误的经历会引导学生再次进行分析,最终得出正确答案,形成正确的实验方案。(www.xing528.com)
由此可见,变验证性实验为探究性实验,鼓励学生设计实验方案,对学生而言,既训练了科学方法和思维,又培养了科学精神和品德,充分提高了学生的核心素养。
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