开展“我与化学”活动，提升学生的科学素养

广东省从化市第二中学   廖荣滔

 

摘要：本文从课堂教学和学生活动两个方面，论述“我与化学”活动实施的具体方法和步骤以及“我与化学”活动对情感、态度价值观教育的意义，用事实和例证说明了“我与化学”活动对提高学生科学素养、提高学生的化学学习心向和培养学生科学精神和实践能力的重要作用。

关键词：“我与化学”活动；学生的科学素养

 

    化学是以实验为基础的自然科学。化学知识的获得离不开学生的主动参与和实践，从2000年广州市开展首届中学生“我与化学”活动到现在已有六年，六年来笔者从当地教育资源和化学课堂实际出发，积极开展“我与化学”活动的研究和实践。多年的教学实践证明“我与化学”活动有利于学生的学习兴趣、学习方法、科学态度和创新精神的培养，对全面提升学生的科学素养起着重要的作用。同时在参与“我与化学”活动过程中学生的动脑、动手能力得到了提高，这也给学生今后的发展打下一定的基础。

   一、以趣味实验开头，激发学生参与“我与化学”活动的兴趣

爱因斯坦说：“喜爱比责任是更好的老师”。在开展“我与化学”活动伊始，我们没有急于布置“我与化学”活动课题，而是先演示：铜币变银币—银币变铜币、浸有白磷的二硫化碳溶液的滤纸在空气中不经点燃而自燃、酒精与浓硫酸混合加入高锰酸钾粉末使得“水中生火”、往燃着的蜡烛撒镁粉或铝粉使得“星光灿烂”、“滴水生烟”、“滴水生火”、“不着火的手帕”、“水中花园”、“不老的金属树”等实验，这样大大的激发了学生参与“我与化学”活动的兴趣，课后许多学生分别去探索、验证这些实验“趣味”的原因，并且有一部分学生不满足于教材中呈现的知识，主动思考、查找资料，进行实验探究。这样为以后顺利开展“我与化学”活动埋下了伏笔。

作为一名化学教师，一方面为了学生的可持续发展，必须开展“我与化学”活动，另一方面为了提高学生成绩，必须按时完成课时计划。如何抓好这两方面的工作？我们认为“我与化学”活动与化学教材内容的整合是一个行之有效的办法。

可行的办法是在要完成课时计划之前向学生推荐与课时计划内容有关的“我与化学”活动课题，指导“我与化学”活动学习小组在课后的“我与化学”活动过程中把化学教材作为研究性学习的一种资料，当化学教学进行到这一课时计划时，教师不必进行这部分内容教学，而是有准备地安排选取这一课题的“我与化学”活动学习小组进行成果展示或论文答辩。下面是一场“加碘盐中碘元素的存在形式”的论文答辩会摘要。

老师宣布论文答辩开始，接着该组组长代表“我与化学”活动学习小组作课题陈述。他主要陈述了选取课题的理由、课题研究的内容与目的，在研究过程中获得的重要体验，研究的主要步骤，最后，他陈述了该课题目前所获得的成果：“经研究，我们得出的结论是：加碘盐中碘元素的存在形式是碘酸根离子。”

然后在老师的安排下，在场学生和老师从不同角度对课题的研究情况提出质疑。

学生1：一种元素可以以单质和化合物的形式存在，你们有事实证明加碘盐中的碘元素不是以碘单质的形式存在吗？

“我与化学”活动学习小组成员1：我看过高中化学教材中讲过碘单质是紫黑色的固体，并可以使淀粉溶液呈现特殊的蓝色。你看到的加碘盐是紫色的吗？面粉、大米主要成分是淀粉，放盐的汤面、馒头、大米粥应当呈蓝色，你曾吃过蓝色的汤面和馒头吗？喝过蓝色的大米粥吗？

一连串的反问使得提问的学生满脸通红、无言以对地坐下了。

学生2：碘元素难道不能以碘离子的形式存在吗？比如以碘化钠的形式。

“我与化学”活动学习小组成员2：我们以高中化学教材为资料，发现碘离子具有比较强的还原性，在溶液中可以被一些较强的氧化剂（如氯气、溴等）氧化成单质碘。我小组成员设计了以下2种检验碘离子的方法，请大家看投影：

1．碘离子 碘单质的溶液 溶液呈蓝色

2．碘离子 碘单质的溶液 下层溶液呈现紫色

我们多次用食盐按1、2两种方法进行实验，均未出现所想看到的实验现象。由此可以断定食盐中的碘元素不是以碘离子的形式存在。

    （“我与化学”活动学习小组成员3用自制的实验用品演示了整个实验过程，并取得满意的实验效果。）

老师：碘酸根离子对于你们来说是一个未知领域，你们是怎样进行研究的呢？

“我与化学”活动学习小组组长：检验碘酸根离子对我们来说确实是一个难题，我们分头查阅了大量的资料，最终还是找到了检验碘酸根离子的方法。总的来说，碘酸根离子的检验采用的是间接检验的方法。由于碘酸根离子有一定的氧化性，可以采用下列方法进行检验：（看投影）

根据5I^-  +  IO₃^-  +  6H⁺  =  3I₂   +   3H₂O，取配好的食盐溶液约3mL于试管中，加入2滴淀粉溶液，再加入2滴盐酸。然后加入1滴至3滴KI溶液，即见试管内溶液变蓝。

（“我与化学”活动学习小组成员4演示了以上实验，并用纯净的氯化钠作对比实验，效果很好。）

完成化学课时计划、开展“我与化学”活动，找到二者的结合点，搞好二者的整合，不但有效的拓展了化学知识，而且为他们主动获取和运用化学知识提供了方法与途径，激发了学生化学的学习热情，加深了学生对化学知识的认识，增强了学生参与“我与化学”活动的主动性。

近年来高考化学试题区分度往往出现在实验中，其设计方案来源于教材实验中，因此，研究教材实验是提高实验能力的根本途径。

如氯气的实验室制法可以从以下几个方面进行研究：（1）没有浓盐酸，可以用什么来代替？（2）没有二氧化锰，可以用什么代替？（3）氯气有毒，怎样设计实验才能有效避免氯气对空气的污染？怎样使氯气吸收更完全？（4）若欲制得纯净和干燥的氯气，还要增加哪些仪器和试剂？（5）除了向上排空气法收集外，还能用什么方法收集？（6）制备装置与性质实验分离，实验不连贯，耗时长，仪器怎样组合既利于实验操作又利于观察实验现象？

经过论证学生设计了集氯气的制备、净化、干燥、性质实验、气体收集和尾气处理的实验装置，装置如下图所示：

        饱和食盐水         浓H₂SO₄         干燥的布条                        湿润的布条                                   NaOH溶液

图1.  学生设计的集氯气的制备、净化、干燥、性质实验、气体收集和尾气处理的实验装置

 

在整个实验活动中学生充分调动已有的实验知识，全盘考虑，有利于实验意识的整合，不断练习，易形成对类似实验的一般设计思想模式：气体制备→洗气→干燥→性质检验→产品收集→尾气处理，再遇到气体制备、混合气体除杂等有关实验，便得心应手了。去年高考后几天我们的学生看到去年高考文理综合能力测试（广东卷）第29题和高考化学（广东卷）第19题，与我们自己曾经研究改进过的实验非常相似时，同学们兴奋不已，有的同学情不自禁地说：“要是我们自己考到这题，该多好啊！”看得出，鼓励学生研究课本实验，无形中培养了学生的创新能力。总之，只有重视教学实验开发和研究，培养创新思维才能落到实处。

验证性实验其特征是实验仪器、原理、步骤、现象和结论均为已知，学生和老师只需按课本规定的步骤“按方抓药”。学生往往处于一种被动接受的状态，不利于学生思维的培养。探索性实验是以实验为手段，以学生为活动主体的师生共同参与的教学活动。探索性实验的基本模式可用图解简略表示如下：

     

 

 

 

 

 

如下面是我们学生做“浓硫酸与木炭反应产物的探究”实验的摘要。

（1）提出问题：浓硫酸能把木炭氧化吗？（2）正确事实：浓硫酸在加热条件下可把不活泼的铜氧化，生成硫酸铜、二氧化硫和水，浓硫酸作强氧化剂；木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳或一氧化碳，碳常作还原剂。（3）提出假设：浓硫酸是强氧化剂，而单质碳是还原剂，它们之间可发生氧化还原反应，产物是二氧化碳、二氧化硫和水。（4）实验方案：先用无水硫酸铜验证水，二氧化碳和二氧化硫均可使澄清石灰水变浑浊，而二氧化硫可使品红溶液褪色，应先用品红溶液验证二氧化硫，然后在除去二氧化硫的条件下用澄清石灰水验证二氧化碳。实验装置如下图：

图2. 学生设计的探究浓硫酸与木炭反应产物的实验装置图

（5）验证假设：按上图装置好实验装置后，加热一段时间，发现A中无水硫酸铜变蓝色；B中品红溶液褪色；C中酸性高锰酸钾溶液褪色；D中品红溶液不褪色；E中澄清石灰水变浑浊。（6）得出结论：浓硫酸可氧化木炭2H₂SO₄ +C = CO₂↑ +2SO₂↑ +2H₂O

利用“我与化学”活动，开展探究式性实验教学，能促进学生自主地观察实验现象，从中发现问题并设计实验方案来解决它，激励他们用学过的知识来来解决问题或发现新的规律等，在此过程中，学生的能力特别是创新能力得到了很大的发展。

综上所述，“我与化学”活动有利于对学生的学习兴趣、学习方法、科学态度和创新精神的培养，对全面提升学生的综合素质起着重要的作用。

 

[1]刘知新•化学教学论•高等教育出版社•1990：321—347

[2]马志成•化学实验探究教学模式研究(摘要) •化学教育•2002年第7-8合期：29

[3]宋敬轩•一堂别开生面的课题答辩课•化学教育•2003年第6期：18