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科学实验教学设计(科学实验课教学设计)

科学实验教学设计(科学实验课教学设计)

 

高中的化学实验教学是掌握化学知识、学习实践动手能力的重要课程。高中化学实验多以教师为主导,学生仅起到配合作用,被动接受大于主动学习,探究性实验旨在打破这一固定常态,将课堂还给学生,以独具趣味和创新性的探究形式来进行化学实验课堂的重组,提升了学生的自主性和参与性,从观察、学习、思考到设计完成的过程中掌握化学基础常识,提升动手实践能力和化学学科素养水平。本文将从探究式实验的本质出发,对其在化学实验教学中的作用进行研究和阐述。

探究式实验一方面可以提高教师的教学水平,另一方面能够促进学生进行自主学习,已经逐渐成为了当前高中化学实验教学的重要方面。《义务教育化学课程标准》中也将探究性学习作为教学三大新理念之一,因此,关于探究式实验设计在高中化学教学中的应用已经越来越受到了社会、学校和教师的重视。

高中化学实验教学中探究式实验概述

什么是探究式实验

探究式实验是一种通过教师引导和提出问题,由学生自行进行猜测与动手实践、从而得出实验结果与论证的一种实验形式。

探究式实验与传统形式实验的区别

相对于传统的验证性实验,探究性实验更强调的是学生的独立自主参与能力。在验证性实验过程中,一般由老师来讲解基础化学知识,通过演示使学生明确实验中各个操作流程的步骤,学生参与的部分类似于流水线生产,并没有主动的学习和理解;而探究性实验中,教师起到的仅有引导、协助、总结等辅助性工作,具体的实验过程各环节把控是由学生个人或小组来控制,从而在实验过程中提高学生们的科学素养与实践能力。

探究式实验的特征

自主性

学生在进行探究性实验时具有充分的自主性,通过发现问题、思考方法、完成验证这一过程来完成实验。由于探究性实验的设立一般比较新颖,在以往的书本和老师教授的知识体系里可能不会完全涵盖,因此实验过程可能会出现各种未知的情景。学生可以充分发挥自己的主观能动性,利用自己掌握的知识去独立理解和解决问题。

趣味性

由于探究性实验具有未知的特点,在实验中会随着学生的不同操作产生不同的实验结果,学生会对结果有掌控全局的感觉,更加能够激起学习和动手的兴趣,从而提高学生的参与积极性。

在实验方向的选择上,教师可以多从生活中常见的情境出发,或挑选一些能够带来一定反转效果的趣味性实验,来勾起学生们的好奇心。

创新性

高中化学教学中的普通化学实验常年不变,但面向的学生却随着社会的发展而不断更新换代,以不变的实验来吸引变化的对象,很难得到学生的欢迎,教学效果也自然不够理想。

而探究性实验注重的是创新二字,无论是实验方法的创新、实验器材的变化还是实验材料的不同,总会包含新这一特征,对新时代的学生来说,新型的探究性实验才更能够满足其挑战感。

探究式实验在高中化学实验教学中的意义

高中化学实验教学现状

在传统的化学实验课上,验证性实验是主流教学方式:首先由老师在课前进行实验器材的准备与实验装置的组建,课堂上由老师讲解基础学科知识,接下来由老师进行实验演示,最后学生依照老师的这套完美流程将实验重演。整个过程基本没有学生的自主思考,而且由于这套实验流程堪称完美,学生不会遇到问题,更谈不上研究问题和解决问题了。

探究式实验的优势

探究式实验的特征前文已有介绍,在此不再赘述,下面从教学的主客体——教师和学生两方面叙述探究性实验的优势所在。

教师——改变教学模式,提高教学水平

探究式的教学模式对教师的要求首先就是整改和转变已有的教学理念,从填鸭式教学模式转换成引领式教学模式,教师需要摒弃熟悉的教学习惯,将思想从一味的完成教学任务的模式中剥离出来,从课程大纲出发,以提高学生的学习和动手能力为导向,来进行教学的改革和探究式实验的设计等。

在这一过程中,过去的教学理念会退伍、已有的实验方法需要革新、知识的总结归钠亟待重塑,此时教师囿于已有的经验已无法满足教学目标。这种情况就会促进教师去学习新鲜、前沿的知识,从而在无形中丰富了自己的知识框架,有输入才能保证输出,从而提高了自身的教学水平。

学生——将课堂还给学生,培养自主学习习惯

以高中化学为例,在金属钠与水反应这一课的实验中,纳与水的反应很剧烈,时间也非常短暂,老师在讲桌上演示一遍,仅仅几分钟就结束了,后排的同学甚至没有看清氢气溶于含有酚酞的水会变色的过程,在人云亦云中完成了对课程的观摩,课后根本对该实验没有印象,更别提加入自己的思考了。

如果采取探究式实验模式,可以引导学生将金属钠的实验与喷泉实验结合起来,利用喷泉实验的内外压强理论与喷嘴管模式,将装酚酞的试管中设计添加一个尖嘴的长导管,让反应后的溶液通过导管嘴喷出形成红色喷泉,形成较为新颖和直观的实验效果,提升学生的好奇心和参与积极性。

探究式实验应用于高中化学实验教学的设计研究

如何构建探究式实验

打破思维僵化,全方位提升探究实验水平

前文已经提及,不仅是探究性实验,包括一切探究性的教学模式,都是对教师的教学能力的考验与技能水平提升的要求。因此最先需要进行革新思维的是教师本身,只有保持前瞻的教学理念,不断打破固有的教学模式,不断推陈出新,才能在探究性教学中发挥好指导性作用。

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其次,对学生的要求也要相应的改变,在探究性教学模式下,鼓励学生自主思考,从多多提出异议,到设计方案设想不同场景,再到亲自动手验证自己的理念,才是探究性的实验精髓之所在。

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最后,整个过程中不要惧怕和排斥学生挑战权威,探究性的实验中不可预测的情况时有发生,即使作为老师,也不可能方方面面都掌握,教师应该放平心态,证实自己可能出现的不足,坦诚面对学生,在过程中和学生共同思考和验证,找出正确的结论。

注重动手能力,实现理论与实践的连接

探究性实验属于创新性的教学模式,对于打破学生眼高手低的现状具有积极的意义。这就需要教师从学生的角度出发,切实了解学生目前的知识掌握水平,以学生的真实学习诉求为方向,来进行实验的设定与流程的设计。实验设计既不要过于高深,打击学生的参与积极性,也不要过于简单,没有任何好奇点,使学生失去参与的兴趣。

保障基础安全,做好教学防护与应急预案

高中化学实验虽然次数不多,但涉及到的实验内容比较全面,从灼烧到溶液反应,从注射到爆炸产生气体,所带来的安全问题也是不容忽视的。常见的化学实验经过多年的论证与实践操作,基本排除了或极大地降低了对人体和环境有影响的污染问题等,但探究性实验属于新兴实验方式,没有经过行业专家的审定和时间的验证,出现问题的几率相对较大。

因此在设计探究性实验时,一定要注意把控好安全层面。任何操作都要有切实可查的理论依据,对于有可能产生废气毒气废水等有毒有害的残留物的实验,在正式投放到课堂之前,需要教师多人、多次、多时间、多场景验证,虽然会有一定的原料损耗,但为了安全起见,这样做是很有必要的。教学时要保障每个学生都在安全防护设施的范围内,不留任何死角;课前做好应急预案,例如在黑板上写下保卫科电话、准备好灭火器、注意打开通风厨、实验人员备好护目镜手套等

探究式实验的应用策略

将化学实验活动微型化

微型化并非将实验的材料简单减量,而是需要重新设计实验,准备新的材料,设计新的流程,可以用常见的铝板代替滴板、用废纸代替白纸等,从原料的使用上把控用量,达到科学且节约的效果。

将化学实验活动绿色化

绿色化的一个体现形式就是实验的串联,例如上文提到的金属钠与水实验与喷泉实验,经过巧妙的结合,完全可以让学生在一次实验中掌握到两个实验的知识;还可以设计将前一个实验的终产物作为下一个实验的原料;或者将实验搬到生活中,实验的产物能够得到有效利用,例如应用淀粉和葡萄糖制造家庭米酒等。

将化学实验活动多元化

多元化是指探究性实验不止适用于课堂实验教学部分,例如实验模式可以以开展实验讨论、实验竞赛、实验假说验证辩论等多种形式来进行;实验地点可以是化学实验室,也可以是化工厂参观模拟,还可以是家庭化学实验(要在保证安全的前提下)等。

将化学实验活动多媒体化

多媒体化是在新兴技术快速发展的今天,当今一代的化学教学独有的优势。对于污染性很强,学生不易参与的实验,教师可以通过前期录制视频播放、观看化学颁奖典礼、运用基础化学仿真实验设计平台等多媒体手段来为学生传授知识,帮助其掌握化学学习理念,培养实验的观察和分析能力、提升综合素养水平。

结论

通过对高中化学实验教学中探究式实验设计研究的论述可知,探究式实验可有效打破当前化学教学中的传统填鸭教学模式,以其特有的自主性、趣味性、创新性三大特色引领新时代化学教学革新的热潮。无论是对教学的主体教师,还是对教学的客体学生,探究式实验都具有促进学习、提高技能、提升素养等各方面的优势影响。在进行探究式实验时,可从微型化、绿色化、多元化、多媒体化等各方面去创新和设计,最终达到安全与绿色并行、实践和创新结合的效果。

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