突破传统教学模式的尝试

2021-11-24 14:25黄丽张嫔
化学教与学 2021年9期
关键词:水分子化学实验

黄丽 张嫔

摘要:在“教为主导”的化学教学模式之外,对如何在授课中增强学生主体地位进行了思考。通过将ChemBioOffice化学软件引入课堂、参观污水处理厂课外实践活动和微型电解水实验独立探究三方面提高学生参与度的教学探索,在提高学生化学学习能力方面做出有益尝试。单元测评考试成绩单样本Kolmogorov-Smirnov检验结果表明,这样的教学探索是积极的、有效的。

關键词:ChemBioOffice软件;调查报告;微型电解水实验

文章编号:1008-0546(2021)09-0026-03

中图分类号:G632.41

文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2021.09.007

传统的化学教学模式是一种“教为主导”的教学模式,学生化学知识的获得、主要靠教师讲、学生听的班级授课。这种以教师为主体,以教材为范本,以课堂讲授为主要呈现形式的传统教学模式虽然在促进知识传播、推动社会进步方面一直发挥着巨大作用,但随着现代教育的不断发展,教学授课回归本源已呈崛起之势。激发学生学习化学的兴趣、提高学生的科学素养和培养学生的科学探究能力在教育教学中受到重视。教师“填鸭式”灌输学科知识内容、学生被动接受学习辅以课后机械训练这一教学模式越来越显示出其局限性。

义务教育化学课程改革已经持续推进了20个年头,前后颁布的两个课程标准《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》[1]和《义务教育化学课程标准(2011年版)》[2]作为国家义务教育化学课程的纲领性文件,是对新时期化学教育教学新要求的最好注解,是义务教学化学工作者的基本依据。现代化学教学课程目标更加要求教师注重培养学生的科学素养和科学精神,注重培养学生学会学习、学会生存,注重培养学生在获取了知识与技能以后能够更好地适应现代生活。过去以“教师为中心”的授课模式显然不能很好地适应教学新要求,根据化学学科的特点和规律不断探索适应新要求新目标的新教学方法是化学教师的职责所在。笔者身处化学教育一线,对如何在授课中突破“教师主导”,增强学生的主体地位形成了一些自己的见解。现以鲁教版八年级第二单元“探秘水世界”的教学过程略谈一二。

一、信息化教学有助于学生建立对微观世界的认识

信息技术是当今社会应用最广泛的高技术之一,人们的工作生活早已离不开它。教育信息化则是教育现代化的重要标志,将信息技术与科学教育有效整合是现代教育的发展方向。在初中化学教学中,信息技术主要是指以数字化、网络化、多媒体化和智能化为主要特征的计算机多媒体技术和网络技术[3]。信息技术与初中化学教学的高效融合无疑会更有助于学生化学创新能力的培养和信息技能的提高。信息技术好处多多,虽然在说课比赛、优质课评选、讲公开课等教学活动中常被当做亮点呈现,但在教师平时的备课授课中却应用较少。只有将信息化教学不断落实到日常教学活动中,教育信息化才可谓步入正途。 本单元第一节为“运动的水分子”,从认识水分子的真实存在出发,中学生第一次从宏观世界跨入微观世界,需要掌握宏观物质变化的微观实质,需要建立起探索化学微观世界的科学思维方式。ChemBioOf-fice软件是一款功能强大的化学软件,在科学研究、高等化学教学等方面应用广泛。该软件可以绘制展示物质的2D和3D结构并展示其三维空间运动视频动画,在水分子的存在、水分子的运动和三态变化的授课中,我们将这一软件引入到一班“运动的水分子”课堂中,让学生亲身体会软件辅助学习全过程。水分子客观存在并且很小,肉眼看不见,一滴水约含1021个水分子,借助软件学生尝试写出水分子的化学式H2O,进一步得到其3D球棍模型和空间堆积模型,设置软件参数可以使3D模型做简单动态运动。简单运动的3D模型虽然不能完全真实客观地反映水分子的无规则运动状态,但仍有助于学生对物质变化微观实质的把握。水的固液气三态是水分子的三种聚集状态,三态变化的微观解释为:水分子获得能量,运动加快,相互作用减弱,可以使水由固态变为液态,液态变为气态,反之亦然。三态变化中只是水分子的聚集状态发生了变化,水分子的数目和大小不会发生变化。通过ChemBioOffice软件辅助教学在宏观的物质世界与微观粒子之间架设一道桥梁,让微观世界的奥秘不再晦涩难懂。

ChemBioOffice软件基本功能如书写化学式和化学方程式、绘制有机实验装置图等功能在中学化学教学中都可以进行渗透与应用。选择合适的化学软件辅助教学可以使学生更好地掌握微观物质世界的变化,让抽象的知识变得形象具体。将信息化教学适时的融入到化学教学中,教师的授课过程将不再单调枯燥,学生的信息技能和化学素养也会进一步提高。

二、课外实践活动是课堂教学的有益补充

课堂教学中书本是学生获取知识的媒介,以书本为呈现形式的知识往往带有抽象性和平面性的特点,课外参观则提供给学生更直观、更立体、更全面的知识体验。针对课堂内容中的疑点难点问题,聆听专业人员讲解,结合现场观察和分析记录,通过查阅书籍、报刊杂志和网上搜索,完成一份调查报告。这样的实践活动可以培养学生的学习兴趣,是一次很好的科学体验课。从搜集、筛选资料到形成、表达自己的观点和见解,在调查报告的完成过程中,学生可以亲身体会到科学探究活动的魅力。

本单元第二节为“自然界中的水”,教学重点是从分子运动的角度解释水的天然循环现象和过滤的操作方法,教学难点是自来水的净化过程、过滤和蒸发实验操作。在课堂教学之外,组织一班同学去本市的污水处理厂实地参观学习。在技术人员的陪同下,学生第一次观察到生活污水和生产废水通过市政管网汇集到污水处理厂,兴奋劲儿堆满求知的面庞。每到一处,他们都围着技术员问着问那并认真做好记录,粗格栅、细格栅、曝气池、厌氧池、好氧池、二沉池、污泥浓缩池、紫外线消毒池这些艰涩的专业词汇并不能阻止他们刨根问底探本溯源。参观完毕后,我布置给同学们每人写一份不限题目的调查报告,主要内容涵盖“水的净化和环境保护”即可。三十九位同学均按时完成了调查报告,从字里行间可以看出同学们课下下足了功夫,根据自己拟定的题目,翻阅图书馆里的水处理和环境保护专业书籍,查阅网上资料,甚至有些同学在家长的帮助下搜索到了专业文献数据库。调查报告内容各有不同,有深有浅,但亮点频现,有的将课堂讲的过滤操作与污水厂的过滤处理单元从原理、过滤介质和过滤应用等方面进行了比较;有的则从污水厂进水黑如墨到出水清见底的观察结果中受到启发,提出问题,查阅学习到了判断水质好坏的水质指标和水质标准。通过这样的课外实践活动,不但让学生对水的净化有更深入的认识,而且也使学生受到一次全方位的环境教育,对节约用水、保护水资源有了亲身感受和生活体验。

三、微型电解水实验的独立探究

化学首先是一门实验科学,化学实验是化学理论产生与发展的直接源泉。开展化学实验探究教学是提高学生科学探究能力的重要路径。早期的化学实验教学弊病较多,有的教师在课堂上“讲实验”,实验教学活动变成了学生课下的“死记硬背”;有的教师在课堂上“做演示实验”,学生只能一旁观察而不能亲自动手实践。这些现象在过去之所以存在可以解释为受诸多主客观因素影响制约,但已经与素质教育脱节。创设条件并引领学生主动进行实验探究则是新形势下化学实验教学的不二选择。

本单元第三节为“水分子的变化”,核心内容是水的电解和氢气燃烧生成水。霍夫曼水电解器是初中化学实验教学中最常用的电解水实验装置。对于具有专业素养的化学教师做演示实验来讲,该装置是不错的选择,但其易碎而且价格昂贵,不适用于初学者对电解水实验的独立探究。笔者从实验材料简单易得,实验效果稳定明显的角度出发,重新设计微型电解水实验操作装置,引导学生进行独立探究。从长期累积的工作经验出发,安排一班同学准备如下实验材料:镀镍回形针作电极,塑料烧杯作反应场所,莫非氏滴管作气体收集装置,9V碱性电池作电源,选择水和10% NaOH溶液作电解液。实验前先将镀镍回形针捋直弯折90度后用绝缘胶密封固定在莫非氏滴管上口,实验中用注射器在下口处向莫非氏滴管中缓缓注入电解液至充满后用止水夹固定下口,移人已盛装电解液的塑料烧杯中,使下口浸没于电解液以下打开止水夹,回形针另一端直接接9V电源,电解反应开始至气体充满整个莫非氏滴管后用止水夹再次固定,电解实验结束。实验材料来源于生活,9V电源远远低于安全电压36V,实验产生的氢气和氧气均为微量,且反应场所和气体收集装置均为塑料材质无安全隐患,因此整个微型实验从材料选择到过程探究都是经济、环保、安全的。实验中虽不能精确测量气体体积,但同学们仍能通过莫非氏滴管中电解液面的下降快慢大致看出氢气和氧气的体积比,能从秒表计时中看出10%NaOH溶液作为电解液产生气体速度明显快于水。少数同学不能一次实验成功,有的是绝缘胶没有密封固定好,有的是实验中莫非氏滴管下口没有一直保持在液面以下,但都在互相帮助下重复实验获得成功。学生在教师的引导下亲自动手实践操作,能主动感悟实验全过程,对过程中遇到的问题进行理性思考与分析,获得科学探究能力和科学素养的真正提高。

为了检验本单元教学效果,笔者将一班和二班的单元测评考试成绩进行了整理,并用SPSS统计软件进行了统计分析,数据结果见下表(表1)。

单样本Kolmogorov- Smirnov检验结果显示两个班成绩均服从正态分布,进一步应用独立样本t检验分析了两个班平均成绩,结果显示平均成绩有显著性差异(P<0.05)。一班的平均分、最高分和最低分都高于二班;一班的标准差小于二班,说明一班成绩较二班成绩集中、离散程度小。整体来看,一班成绩好于二班且更稳定。

单元测评成绩统计分析结果表明在教师主导的课堂教学以外探索新的教学模式是必要的。教师作为课堂教学的控制者和组织者,可以以自身的教学经验为依托,努力提高“教”的质量,可以设计最优的教学方案,以最精准高效的方式传授知识给学生。但“教”是为了“学”,在课堂授课以外,不断探索不断创设条件使学生“学”的质量得到质的提高才是施教者的最终目标。课堂内外对化学世界的探索有些无疑是耗时的、繁琐的,有些甚至可能颇费一番周折后也无法达到预期,但只有学生亲自经历这一过程才能真正懂得科学活动的一般原理,实现科学思维的提高。

四、总结与反思

无论教师主导授课,还是授课中增强学生主体地位,两者目标一致,都是为了学生获得知识与技能,培养科学素养科学精神,学会学习和学会生存,适应现代生活。义务教育阶段是学校科学教育的关键时期,这一时期的孩子们正处在认知和学习习惯的养成期,正是培养学生主动探索精神和解决实际问题能力的最佳时期。如何紧扣课程标准授课施教,如何选择合适的教学方法将教师主导和学生主體这两方面真正统一起来,培养出高素质人才,在现代教育之路上稳健前行,始终是广大义务教育工作者持续关注的重大课题。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2012

[3]魏宏.信息技术与初中化学教学整合的研究:问题与对策[D].长春:东北师范大学,2007,1-2

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