部门信息  心语轩
 
教师论坛
给学生一双“慧眼”吧—谈实验教学中学生观察能力的培养
发布时间:2009-08-18 00:00:00  发布人:蒋文俊
摘要  本文以三大类型化学实验的观察特征为依据,结合具体实验,就如何培养学生的观察能力和思维品质进行了初步的探索.
 
关键词  化学实验 观察能力 思维品质
 
观察是人们认识世界,进行各种创造性活动的基础。巴甫洛夫曾将“观察、观察、再观察”作为他的座右铭。达尔文也曾这样说过“我既没有突出的理解力,也没有过人的机智。只是在觉察那些稍纵即逝的事物并对其进行精细观察的能力上,我可能在众人之上”。其实,任何科学的一种最基本研究方法就是实验和观察。因此,培养和提高观察能力,对于发现和创新具有极其重要的作用,对学生适应瞬息万变的知识经济时代也具有重要的意义。而目前我们的学生普遍存在观察不全面,不细致,缺少目的性,观而不察等现象,导致观察能力整体水平较低的局面,严重影响了实验能力和思维能力的提高。一个人观察能力的强弱,除了内在因素之外,主要取决于观察训练及其经验和方法的积累。学生的观察能力培养和提高主要应靠教师在长期的化学实验教学中,进行科学地、有步骤地、循序渐进地指导和训练。
 
1 抓住验证性实验,培养观察的全面性
 
现行全日制普通高级中学教科书(必修加选修)中共有38个学生实验(其中选做实验11个),家庭小实验16个,这些实验中大约75%是验证性实验。117个演示实验中验证性实验更达84%。毋庸置疑,这些验证性实验是我们开展实验教学,培养观察全面性的主战场。
由于该教科书对每个具体化学实验,一般都是采用操作介绍性的叙述,导致学生先入为主的思维定势,以及某些实验的局限性和某些反应的特殊性,学生对实验现象的观察常常是模糊的、笼统的、片面的,甚至是错误的。为彻底改变这种落后状况,首先我们应努力引导学生有步骤、有顺序地观察每一实验细节中发生的各种变化。如高中教材(必修加选修)第二册P168[实验6-10]:“乙酸乙酯的制备实验”。应按照反应前、中、后的顺序观察:(1)配制乙醇、乙酸和浓硫酸三者的混合液时有什么现象?(2)加热过程中,大试管内、导管的倾斜部分、导管出口处以及盛有适量饱和碳酸钠溶液的试管中有什么现象?(3)沿试管壁向收集到的产物中倒入少量的紫色石蕊试液有什么现象?(4)用力振荡该试管有什么现象?(5)静置后又可观察到什么现象?通过这种有序的观察,学生不仅避免了对观察的遗漏,而且获得了完整的有关反应的感性认识,从中找出了物质之间内在的联系和本质特征,从而更好地理解和掌握反应原理。
其次,我们还要引导学生注重观察重要的细节变化和隐蔽性背景。如高中教材(必修加选修)第二册P81[实验4-3]:“镁条在二氧化碳中的燃烧”。学生很容易观察到反应前镁条的颜色和状态,也很容易观察到反应过程中镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光以及大量的白烟,但很少有学生观察到燃烧瞬间白烟中夹杂的黑烟。因此,在实验前,我们尤其要提醒学生仔细观察反应过程中产生的浓烟及其特征,并诱发学生课后去验证集气瓶内的产物中是否含有黑色的碳粒。很显然,如果我们忽视了这一特殊细节,那么根本谈不上观察的全面性,也谈不上进一步的分析和综合,更谈不上思维的广阔性。
 
2        注重独立性实验,培养观察的目的性
 
独立性实验是指学生在老师适当指导下,经过周密计划,建立明确目标,设计出合理的实验方案后,独立进行的实验。这类实验的观察特征就是明确的目的性。教材中的实验习题和课外设计性实验题就属此类。定期组织和开展独立性实验,是我们培养观察目的性行之有效的途径。如高中教材(必修加选修)第三册P93实验习题8:“以硫粉、铁粉为基本反应物,设计一个实验来完成亚铁离子和三价铁离子的转变。……”。很明显,我们的观察应以Fe2+与Fe3+相互转变时化合价改变引起的现象为目的。对由学生讨论获得的两种主要方法具体分析如下:将铁粉和硫粉混合加热,将所得的黑色固体溶于稀盐酸。方法A:取上述反应后的少量上层清液注入试管中,滴入几滴KSCN溶液(溶液不变色),然后滴入少量氯水,摇匀(溶液由浅绿色变为红色),再加入适量铁屑,振荡片刻后,静置(溶液由红色变为浅绿色)。方法B:在试管里加入上述反应后的少量上层清液,将吸有煮沸过的NaOH溶液的长滴管插入清液中,缓慢地挤捏胶头(出现白色沉淀,一段时间后,沉淀变成灰绿色,最后变成红褐色),然后向该试管中加入适量的盐酸(红褐色沉淀变成棕黄色溶液),再向其中通入适量的硫化氢气体(溶液颜色变浅,溶液中出现浅黄色沉淀)。在这两种实验方案中,我们应让学生明确在每次加入新物质后,溶液颜色的变化是观察的目标。总之,对这类实验,实验前,我们应启发学生根据实验习题中的目的、要求以及反应原理,预测实验中可能出现的现象(如:溶液里是否出现沉淀,溶液颜色是否发生变化及变化如何,是否有气体产生及是否有气味,加入的固体是否溶解,反应剧烈程度及是否有热量变化等)。在实验时,引导学生对可能出现的现象进行重点观察和记录。通过这些针对性的训练,学生观察的目的性意识得到了强化。
又如设计性实验题:用简易的仪器及有关材料设计一个实验,证明钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。首先,我们可以启发学生思考:怎样创设潮湿空气环境?吸氧腐蚀中氧气的消耗如何判断?选用哪些仪器?……其次,让学生探索讨论,设计出如右下图所示的一种实验装置。最后使学生明确观察现象时,应以试管内水面的上升为目的,而不能仅停留在铁钉的生锈上(注意:明显现象是在数天后出现的)。这种有选择、有计划的独立性实验,既有利于培养学生观察的目的性,又有利于提高学生思维的独立性和创造性。
3        加强探索性实验,提高观察的敏感性
 
观察的敏感性就是指具有敏捷的感知力和敏锐的洞察力。具体地说,在一般观察过程中能比别人更敏捷地捕捉到某些事实的特性,能在平凡的现象中敏锐地发现别人忽略的或不能发现的关键问题和事物的重要特征。由于探索性实验的未知性、多变性和复杂性,实验中现象的观察绝对离不开观察的敏感性。
3.1 对性质变化的敏感性
如1807年英国大化学家戴维在研究苛性钾的性质时,发现它不像纯元素而更像复杂物质,于是开始了艰辛的分解苛性钾实验。在第三阶段电解该物质的熔融态时,终于发现了在阴极处出现的稍纵即逝的紫色火焰。接着,从这微弱细节出发,经过两个月的思考和实验探索,最后获得了银白色的钾。在讲述中,我们应启发学生体验化学家那种敏捷的观察力及其在伟大发现中所起的重要作用,从而增强学生对观察的敏感意识。
我们还应引导学生在探索性实验的观察过程中,要善于捕捉变化多端、瞬息即逝的化学现象并及时对其分析、归纳和综合,以得出规律和结论。如过量氯水与KI溶液反应的实验中,随着氯水的滴加,溶液的颜色会发生重大变化:无色→黄色→棕色→深棕红色→黑色→无色。由于这一系列变化进行得很快,学生稍不注意,就得不到完整的变化过程。针对这种情况,我们应要求学生重复实验,重复观察,引导学生全神贯注,抓住观察时机,逐步观察整个变化历程,以训练学生敏捷的感知力,提高学生创造思维的跟踪速度。
3.2 对数量变化的敏感性
100多年前英国物理学家雷利测定氮气的密度时,发现从空气中分离出来的氮气每升质量是1.2572g,而从含氮物质中制得的氮气每升质量为1.2505g,相差0.0067g。可贵的是雷利没有像其他一些研究空气成分的科学家那样忽视这一极其微小的实验差异,而是敏锐地洞察到从空气中分离出来的氮气还含有没有被发现的较重的气体,从而导致了氩的发现。因此我们还应诱导学生在观察过程中,要善于发现一般人不容易发现或容易忽视的重要细节和特征,尤其是数和量的变化。如探索镁在空气燃烧产物的实验,学生在点燃擦亮的镁条后,很容易得到“镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光,有白色的固体生成”,“反应放出大量热,且有大量白烟”等现象,而真正影响探索的极其重要的现象往往不易被发现。因此我们应进一步启发学生回忆实验过程中是否还能观察到其它一些现象。后来,果真有一学生观察到“白色固体的质量比镁条少了”的事实。然后,组织学生重新实验,用电子天平称出镁条和白色固体的质量加以证实。最后推断出不少镁随Mg3N2升华脱离白色固体MgO了。经过长期的类似训练,学生便能深深地体会到观察本身包含着敏锐的洞察力和永无止境的探索精神,体会到将来从事科学研究和创造性活动都离不开敏锐的观察,体会到探索性实验中充满了创造发明的乐趣。
总之,在社会、科学技术迅猛发展的今天,善于观察现象、捕捉信息,敏锐地感受外界的各种新生事物是一切成功的首要条件。探索和采用多种形式的实验教学,在引导学生全面且针对性地观察的基础上,有意识地诱导学生洞察事物变化的蛛丝马迹,发现隐藏在其背后的本质特性,让学生真正拥有一双“慧眼”,这不仅培养了学生的观察能力,而且促进了学生的创新能力和实践能力的提高。
 
 
 
 
参考文献:
[1]刘知新等.化学教学系统论[M].南宁:广西教育出版社,1996,180-186.
[2]刘强伦等.第一智慧(上)[M].北京:团结出版社,1998,89~96.[3]
[3]蒋文俊.谈化学教学中非逻辑思维能力的培养[J].化学教学,1999,(8):22~23


上一篇:一宵听雨到天明(连载二)
下一篇:谈如何构建和谐教研组-----析实验中学体育组获“苏州市优秀教研组”
版权所有:江苏省苏州实验中学校
地址:苏州市高新区金山路72号

邮箱:szsyoffice@126.com

扫描二维码 关注我们