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化学实验观察能力培养方略



  化学实验观察能力培养方略
  
  吴良根 (江苏省苏州市吴江区八坼中学,215 222)
  
  摘要:观察是一种有目的、有计划的认知活动。化学知识的获取,往往起始于生动、直观的化学实验。化学实验观察主要包括:观察化学实验仪器和装置,观察化学实验操作,观察化学物质及其变化。化学实验中经常用到的观察方法有全面观察、重点观察、重复观察、对比观察、背景观察等。教学中,可通过明确观察目的、拟定观察计划、掌握观察方法、边观察边思考等培养学生的实验观察能力。
  
  关键词:实验观察观察内容观察方法培养路径
  
  实验是化学学科的主要特色,也是化学课堂上最吸引学生的一个教学环节。无论是教师演示实验,还是学生分组实验,或是课外兴趣活动时进行的实验,总能让学生情绪高涨、欲罢不能。然而,由于中学生的生理及心理特点,他们容易对新奇的、有强烈刺激感的现象产生注意并乐在其中,而忘记了实验的目的和任务,陷入观而不察、察而不觉的境地。另一方面,有的学生认为实验观察只需动动眼睛和鼻子,观察时常常停留在大致的、笼统的、轮廓的印象,没有开动脑筋去分析和判断。游离于思维之外的实验观察,必然导致“知其然而不知其所以然”。
  
  观察是一种有目的、有计划的认知活动。化学知识的获取,往往起始于生动,直观的化学实验。学生通过眼看、耳听、鼻嗅、手摸等,调动视觉、听觉、嗅觉、触觉等感官,充分感知实验现象,获得感性认识,然后经过思维加工,去粗取精、去伪存真,由此及彼、由表及里,进一步加深对化学事实、化学概念、化学原理、化学定律及化学模型等的理解。
  
  一、良好观察力及其特征
  
  观察力是指人迅速、敏锐地发现事物细节和特征等方面的知觉能力。观察力属于智力技能的范畴,符合智力技能形成的规律,必须通过反复实践才能逐步形成和发展。良好的观察力具有下列特征:
  
  (一)目的性
  
  观察的目的性,是指善于组织知觉活动以达到预期的观察目的的品质。观察的目的性使观察活动具有明确的方向性与选择性。它不仅表现为知觉始终围绕着总的观察目标展开,还表现为观察进行过程中总的观察目标的分解与具体化。观察目的越明确、具体,观察就越迅速,观察的效果也越好。
  
  (二)客观性
  
  观察的客观性,是指善于实事求是地去知觉事物的品质。观察是对客观事物的有意知觉。尊重客观事实,科学地反映事物的本来面目,是观察的基本特性。要做到客观地观察事物与现象,必须自觉排除各种主观因素的干扰,特别是某些定势的消极影响。
  
  (三)精细性
  
  观察的精细性,是指在观察中善于区分出事物细微而重要特征的品质。精细知觉事物,才能发现事物蕴藏的有价值的特征,才能提高观察的效应。
  
  (四)敏锐性
  
  观察的敏锐性,是指善于迅速发现事物重要特征的品质。一个观察敏锐的人,能够在司空见惯的现象中发现一些新的东西,善于在平凡的事物中发现重要特征。观察的敏锐性与精细性是从事科学研究不可或缺的重要智力品质。
  
  二、化学实验观察的主要内容
  
  著名化学家门捷列夫说过:“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域,观察是第一步,没有观察就不会有接踵而来的前进。”观察时,不仅需要调动各种感觉器官,还需要运用比较、分析、综合等思维活动,因此,观察又被称为“思维的知觉”。在化学实验中,实验对象的各种外部属性(如颜色、状态、气味等),实验过程中的现象(如颜色变化、状态变化、发光发热),实验装置和操作等,都是需要观察的。
  
  (一)观察化学实验仪器和装置
  
  对化学实验仪器,要观察其形状、大小、比例、尺寸和构造等;对化学装置,要按照从下至上、从左至右的顺序进行整体观察,并能迅速找出装置的中心部位,进行重点观察。
  
  (二)观察化学实验操作
  
  主要包括:观察实验仪器的持拿方法和使用方法;观察实验仪器的连接和装置的安装方法;观察演示实验时的步骤和规范操作。
  
  (三)观察化学物质及其变化
  
  对物质(包括反应物和生成物),要观察其颜色、状态、气味、挥发性、溶解性、密度、硬度、熔点、沸点和酸碱性等特性;对物质变化,要观察其熔化、溶解、升华、结晶、沉淀、冒出气泡、颜色变化、放热、吸热、燃烧、闪光、发声和爆鸣等现象。
  
  三、化学实验观察能力的培养
  
  贝弗里奇指出:“观察训练遵循着与其他任何方面的训练相同的原则。首先必须刻苦勤奋,随着实践的增多,行动逐渐变成不知不觉或无意识,遂养成习惯。”实验观察能力的培养,主要包含如下内容:
  
  (一)明确观察目的
  
  观察必须要有明确的目的,这是观察与一般感知的区别所在。只有观察目的明确,观察活动才有清晰、正确的方向。
  
  对于简单的实验现象,如物质的颜色、状态、形状,物体的软、硬、冷、热等,观察时教师只要适时提醒学生即可。对于较复杂的实验现象,教师课前应编写观察提纲(即提出具体的观察目的、观察计划和观察要求)发给学生预习。这样训练一段时间后,再逐步过渡到让学生自己拟定观察提纲,以克服观察的盲目性,养成定向观察的习惯。
  
  (二)拟定观察计划
  
  明确了观察目的,就能预见观察对象的各个方面,就应该拟定具体的观察计划,从而能够有目的、有步骤、有重点、有中心地完成观察任务。例如给固体硫加热,粉末状的硫能迅速从固体转变成液体一直到气体,其颜色也迅速发生变化:黄色晶体一深黄色液体一暗褐色液体一褐色液体一橙黄色气体。对于这种快速进行的化学反应,在观察前就应要求学生拟定好观察计划,从而做到心中有数。表1所示是氨的催化氧化实验的观察计划。
  
  (三)掌握观察方法
  
  实验教学中,教师应指导学生掌握一些常用的化学实验观察方法。
  
  1.全面观察。
  
  对化学实验的观察,要避免因刺激程度的强弱不同而导致忽略和遗漏。一般来说,应按反应前、反应中、反应后的顺序进行观察。例如,木炭在氧气中燃烧的实验观察顺序是:反应前——木炭在空气或氧气中不能燃烧;反应中——木炭在氧气中燃烧比在空气中更旺,发出白光并放出大量的热;反应后——在瓶中倒入澄清的石灰水,振荡,澄清的石灰水变浑浊。只有“全神贯注”,才能全面观察到完整的实验现象。
  
  2.重点观察。
  
  即根据实验目的,有选择性地采用定向观察方法,重点观察与实验目的有关的现象。例如镁条的燃烧实验,主要是为了建立“化学变化”的概念,所以观察时除了要能注意到“耀眼的白光、放出大量的热”这些现象,更要重点观察“生成一种不同于镁的白色固体”;研究质量守恒定律的实验,则主要观察反应前后的物质总质量有无变化(即天平指针是否偏转)。
  
  3.对比观察。
  
  对容易混淆的实验现象应进行对比观察,以获得具体清晰的感性认识。例如,对金属的活动性顺序,可选择大小、形状、数量都尽量相同的金属(如镁、锌、铁、铜等),分别放入试管中,然后同时加入相同量的稀盐酸或稀硫酸,把几个试管放在一起进行观察。学生只要根据试管中是否产生气泡及产生气泡的快慢,很容易就能得出这些金属的活动性顺序了。
  
  4.重复观察。
  
  对典型实验和速度较快的实验,可重复实验让学生进行观察。例如,铁丝在氧气中燃烧的实验,学生总认为产生的是明亮的火焰。这时可再做一次实验(可教师演示,也可让学生完成),并与蜡烛在氧气中燃烧的实验进行对比,让学生清晰地分辨出“火焰”与“火星”的区别。
  
  5.背景观察。
  
  在观察过程中,提高观察对象与背景的差别,可以降低观察难度,提高观察的效果。例如,做中和滴定实验时,在锥形瓶下面铺一张白纸,可以明显地衬托出溶液与背景颜色的反差,容易观察到溶液颜色的变化,准确地判断滴定终点。
  
  另外,像放大观察(投影观察)、借助仪器观察等,也是化学实验中常见的观察方法。需要提醒的是,对观察到的实验现象,应要求学生及时记录下来——用文字、化学术语、数字、计量单位、化学实验仪器和装置图、线图、表格等形式,周密完整、详略有序地对实验观察对象进行描述;同时,对观察结果进行客观评价。记录是观察的延续,是对化学实验证据进行有效存储的一种方式。
  
  (四)观察与思考同步
  
  边观察边思考,才能从观察中发现问题,进而分析问题、解决问题,实现感性认识到理性认识的飞跃。比如,观察制取氧气实验,要启发学生思考:为什么实验前应先检验装置的气密性?试管口为何要略向下倾斜?实验结束时,为何要先将导管从水槽中取出,后熄灭酒精灯?对这些问题的思考,不仅有助于实验的顺利完成,更能促进学生对蕴含在其中的化学原理的深刻认识。
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