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高中化学中研究性学习方案的初步实践

 日月001 2010-09-19

一、引言:

在新一轮的课程教育改革中,提出了要以学生的发展为本,培养学生的创新精神和实践能力,研究性学习是随着我国的基础教育改革的深入而提出来的。

我们今天所倡导的“研究性学习”旨在转变学生的学习方式,并且通过转变学习方式促进每一个学生的全面的发展。它尊重每一个学生的独特个性和具体生活,为每一个学生的充分发展创造空间。“研究性学习”在新一轮基础教育改革中有着独特的不可替代的价值。

从将“研究性学习”纳入必修课以来,我们所讨论的焦点都集中在如何开展研究型课程上,而较少的关注在学科内开展研究性学习的情况,但是研究性学习对学生的培养目标不仅仅是一门课程,几个教师就能达到的,应该将研究性学习渗透到学科教学中去,由各学科教师共同参与。而且目前学科课程的课堂教学仍是学生学习的主阵地,学生学习方式的转变最终还落实到学科教学中,因此在学科教学中开展研究性学习的意义就显得十分重要,所以我们要重视在学科教学中开展研究性学习。

本文通过在教学中的实践,旨在为化学学科内开展研究性学习提供一些研究性教学方案和课题研究方案的实例。

二、高中化学研究性学习方案的初步实践:

1.“物质的分类”研究性教学方案:物质的分类

一、课题:为了便于实际使用,需要对实验室的药品作适当的分类。怎样分类?让我们一起来研究、讨论这个问题。

二、教学目标:

1.       复习物质的分类,熟练掌握纯净物和混合物、单质和化合物、氧化物、酸、碱、盐的判断。

2.       通过复习使学生较熟悉地掌握氧化物、酸、碱、盐的一般性质。

3.       使学生初步学会根据物质的化学反应归纳它的化学性质。

三、重点和难点

    两性氧化物的性质及化学方程式

四、实验药品:

1)铜片、(2)食盐、(3)镁条、(4)蔗糖、(5)高锰酸钾固体、(6)硫酸、(7)氧化钙、(8)氢氧化钠溶液、(9)酚酞试剂、(10)胆矾、(11)氧化铜、(12)硝酸、(13)氧化铝、(14)澄清石灰水、(15)水银、(16)明矾、(17)氧化铁、(18)碳酸氢钠固体、(19)硫酸锌、(20)酒精、(21)碳酸钠固体、(22)盐酸、(23)二氧化硫、(24)硝酸银溶液、          25)铁片

五、教学过程

1.     引入课题,提出问题。(时间5分钟)

    黑板上列出了一些我们比较常见的实验药品,为了便于实际使用,需要对它们作适当的分类。你觉得应该怎样分类?请每一个小组设计一个分类方案,并且说明分类的理由和依据,写在纸上,然后在全班进行交流。

2.     交流、比较不同的分类方案;讨论:你觉得怎样的分类更为合理,提出你们小组的分类依据?(时间15分钟)

             让先写好的同学上来将上述物质按序号对号入座,并讲出判断依据(追问、复习各类物质的通性)。

             讨论怎样分类比较好。

3.     由氧化物的反应引出酸性氧化物、碱性氧化物概念。(时间4分钟)

CO2NaOH       Na2CO3H2O

 

 


能跟碱反应生成盐和水的氧化物称为酸性氧化物。如CO2SO2

CaO2HNO3         CaNO32H2O

 

 


能跟酸反应生成盐和水的氧化物称为碱性氧化物。如CaOCuO

4.     氧化铝的分类判断(时间6分钟)

氧化铝属于哪一类?(让学生做一个实验,氧化铝跟硫酸、氢氧化钠溶液都可以发生反应生成盐和水)。这类既可以跟酸也可以跟碱发生化学反应生成盐和水的氧化物我们把它叫做两性氧化物。

Al2O32NaOH          2NaAlO2H2O

Al2O36HCl        2AlCl33H2O

 

 

 


5.     实验桌上放了一些药品,请大家依据你们小组的分类方案来对它们进行分类,观察它们的颜色状态。(时间5分钟)

6.     机动练习:

(1)写出各种试剂的化学式。

(2)请描述下列试剂的外观性质(颜色、状态):

铜片、镁条、食盐、蔗糖、高锰酸钾固体、硫酸、硝酸、氢氧化钠溶液、酚酞试剂、胆矾、氧化钙、氧化铝

(3)有哪些试剂的保存有特殊要求?

胆矾、硝酸银溶液、水银

7.     课后学习安排:(时间2分钟)

            写出上述化学药品中酸、碱、盐以及氧化物能发生化学反应的化学方程式。

你觉得这堂课你表现怎样?有哪些地方做的较好,有哪些不足之处?

 

2.“讨论利用废铜制备硫酸铜的方法”的教学实验

这是课堂内完成的一个小课题,就在最后10分钟复习的时候完成就可以了。

该课题所要达到的目的:巩固难点知识物质间的相互转换。

主要步骤:

1.让学生讨论硫酸铜的多种制备方法:硫酸铜是工业上比较常用的化学原料,某工厂利用废铜来制取硫酸铜,请同学们来考虑利用废铜硫酸铜的制备方法。

2.要求:a.写出反应的化学方程式;b.指出各反应的类型。

3.让学生讨论各种方法是否合理。(从反应发生的可能性、原料的来源、是否会对环境造成污染等考虑)

学生的讨论结果:

Cu+2H2SO4()          CuSO4+SO2  +2H2O

 


从环保角度考虑,该方法不好,因为生成的SO2会对环境造成污染,所以一般我们在工业上不采取这种方法来制取硫酸铜。我们认为以下方法比较合理,因为它只需要一种原料,比较经济节约,而且生成的水也不会污染环境。

CuO+H2SO4          CuSO4+H2O

2Cu+2H2SO4() + O2         2 CuSO4+2H2O

2Cu+O2             2CuO

 

 


4.1.3小课题研究方案中对学生的评价

以下是学生(我校高一学生)对自己的评价:

1.黄宇炯:上课讨论时,我非常积极,而且也没有在讨论时乘机讲废话。

2.蒋颖琳:这节课令我非常高兴,虽然我没有举手发言,但我觉得这节课真正以我们为主,以动手动脑为主,不是以老师讲为主,比较有趣。

3.李寅莹:我觉得在这堂课上,我不是非常活跃,没有很好的和老师互动起来,而且也没有发表过自己的意见,表现不是很好。

4.朱颖婕:在周五这堂化学课上,我表现平平,没有积极举手发言,但把老师所教的知识已经掌握好了。

5.陈斯懿:这节课上,我表现还可以,也积极与其他同学合作,但是由于是第一次与新班级中的同学配合,速度有一些慢,所以我们以后应该加强配合。

作为教师可以根据学生对自我的评价,及时了解学生的思想情况,结合学生的课后作业,调整上课的进度,对学生在这堂课上的表现有一个比较全面的评价。

3.“化学冰袋的制作”的教学实验

说明:该课题是学生在学习了溶解过程中能量的变化后,由书后思考题中产生的的课题,与学生学习的内容紧密相关,并且能应用于生活的实际当中,是一个不错的选题。学生的研究成果如下:

表一:立题报告表

课题名称:制作简易化学冰袋

课题组成员:吴梦妤、潘雯莹、蒋佩佩

课题组组长:蒋佩佩

指导老师:胡丽萍、徐家锦

课题

的由

来源于课本中的家庭小试验。在野营者的印象中,吃不到新鲜的食物是最大的问题,因为食物保鲜很难,所以在野营中,将食物保存在简易的制冷器材中,是十分有用的。

立题

目的

通过实验,研究碳酸钠晶体与硝酸铵晶体比例的变化对温度降低多少的影响,并检验这种简易冰袋对食物保鲜的效果如何。

预期

成果

能制作用于保鲜的简易化学冰袋 

需要

的帮

需要进行研究的原料

 

 

表二:活动计划表

任务分工:三人同时进行研究工作蒋佩佩记录、填表;潘雯莹做实验;吴梦妤查资料

活动步骤:分 4  阶段实施

阶段目标:1.制定实验计划(一周)

2.完成实验(三周)、

3.对实验结果分析(二周)、

4.完成式样报告(二周)

活动所需的条件:实验工具、药品和资料来源                 

图书资料如:课本、大百科全书                       

实验室(设备)如:烧杯、玻璃棒、水、药品                 

交通工具如: 公交车                           

其它(如计算机上网)上网

预期的成果:

论文、调研报告、制作模型、实验报告等)

表达形式:

文字、图片、食物、音像资料等)

 

表三:实验考察记录表(一)

实验参加人

吴梦妤、潘雯莹、蒋佩佩

记录人

蒋佩佩

原理

碳酸钠与硝酸铵溶于水要吸热

过程

将碳酸钠与硝酸铵以32的比例混合在薄膜袋中,将袋放在一块沾水的玻璃上,过一会儿发现有小冰晶结成,然后再以111231这三种比反应,发现小冰晶结成明显减少,且有时不结成。

结论

在碳酸钠与硝酸铵反应时,它们的质量为32时,它们能充分反应,制冷的效果也最好。

其它

由于条件限制,制冷效果由视觉和触觉观察,所以并不十分科学。

表四:实验考察记录表(二)

实验参加人

吴梦妤、潘雯莹、蒋佩佩

记录人

蒋佩佩

方式

     

记录

在之前的实验基础上,用两根差不多的新鲜的香蕉,一根放在有以32配制的简易冰袋的可乐瓶里,另一根放在无冰袋的可乐瓶里,于一周后去观察,有简易冰袋的那只可乐瓶里的香蕉明显要比另一根新鲜一些。

其它

由于本身两根香蕉有差异,且实验环境、设施也并不足,所以必然造成了一些误差,但冰袋的效果可以认定的。

实验报告单

实验目的:研究简易冰袋的原理、效果以及实际应用。

实验材料:碳酸钠、硝酸铵、塑料薄膜袋、玻璃片、两个相同的易拉罐、两个香蕉。

实验原理:碳酸钠与硝酸铵反应要吸热。

 1、冰袋效果的实验过程:将碳酸钠与硝酸铵以3:21:11:23:1的不同比例混合,装入大薄膜袋中,把袋子放在一块沾水的玻璃片上。

实验现象:2分钟后,以3:2比例的冰袋上先出现小冰晶,而其它三个冰袋出现冰晶要慢,且不明显。

实验结论:碳酸钠与硝酸铵反应时,按3:2的比例配制制冰袋效果最佳。

2、冰袋的实际应用的实验过程:在以上的实验基础上,用两根差不多的新鲜香蕉,一根放在以3:2比例配制的简易冰袋的易拉罐里,另一根放在无冰袋的易拉罐里。

实验现象:放在有简易冰袋的易拉罐里的香蕉温度下降,而无冰袋的香蕉无现象。7天后观察,有简易冰袋的香蕉明显比另一根香蕉新鲜一些。

实验结论:用3:2比例配制的简易冰袋适用于保存食物。

 

 

简易冰袋的实际作用

随着人们生活水平的普遍提高,野营这种集丰富见识、锻炼身体为一身的前卫休闲方式越来越被人们采纳。越来越多的配套设施也随之出现,如帐篷、罐头食品等野营必备物品。但在这些中,却没有新鲜的蔬菜、水果。

这到底是什么原因造成的呢?很显然,新鲜的蔬菜、水果很容易腐败。那为什么不把它们冷藏起来呢?的是,冷藏是一种很好的手段,但是,现行的冷藏工具是冰箱,但谁又会背着一只大冰箱去野营呢?这简直是一个笑话。

所以,制作一种简易的冷藏工具或发明一种简易的冷藏方法正迫在眉睫。有人说,可以在事物中放入一些冰块后再密封保存;有人说,可以发明一个用电池来供能的小冰箱。然而,他们却忽略了利用好神奇的“化学”。在化学反应中,有一种反应被称作吸热反应。显然,吸热,一吸热就能制冷,一制冷就能保鲜,这不是很简单吗?

我们现在制作冰袋的方法也十分简单,那一些碳酸钠(碱粉),与硝酸铵(可用醋来代替)反应,这种吸热反应,它能降低温度,以达到保鲜的效果。所以在野营中,带上一袋碱粉和一瓶醋,这比你带一只冰箱总是强许多了吧!

但这还不是我们理想中的制冷措施,我们还可以不断改进,因为化学反应的奥秘是无穷的,只要我们不断去探索,总会有更多的新发现。

通过这三份报告表,基本已经能够反应学生在研究性学习过程中的状况了,学生最后在研究性学习中评价结果也可以根据以上的表得出来。

三、后记:

在高中化学中开展研究性学习有十分重要的意义。它有利于改造学生的学习方式,形成学生自主学习的新形式;研究性学习通常围绕一个需要解决的实际问题展开,通过调查研究,学习和掌握一些科学的研究方法,有利于培养学生发现问题解决问题的能力;研究性学习中,学生要学会利用有效的手段,通过多种途径获取信息,学会整理和归纳信息,并恰当的利用信息,从而培养学生养收集、分析和利用信息的能力。

我们要提倡这种学习方式在化学学科教学中的应用,发挥研究性学习的优势,改变学生的学习方式,培养学生的实践能力和创新精神。但是目前在化学学科内开展研究性学习,还存在一些问题, 有待于进一步展开研究,使高中化学中研究性学习的开展更为深入。 

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