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1、以研促教，打造高效课堂,淮北师范大学化学与材料科学学院丁素芳 博士 教授,一、教师为什么要做研究,教师开展研究的必要性,教学是一种创造性劳动教师专业化的必然要求,教师职业本身要求,教师为什么做研究,解决实际问题提升实践智慧 促进自身发展,发展是研究的必然产物,教学过程,教师自身发展,教师的三种类型,实践辛苦型经验积累型研究创造型,没有研究意识和能力的教师是难以持续发展的,教师的“三项全能”,成绩好 上课优 会研究,教师做研究的优势与动力,* 在教学一线，掌握大量生动具体的感性材料。* 有成功的经验和失败的教训。* 有需要解决的问题和继续发展的动力。,教师开展研究的困难与问题,平时教学任务重二是
2、自身理论知识薄弱、缺乏研究方法三是接触面窄，资料少,教师的研究的三个层次,问题解决,专题探索,课题研究,二、教师做什么样的研究,问题解决补短,教学基本技能解读教材和学生教学设计,专题探索扬长,教学模式实验教学作业设计复习课教学,课题研究创新,问题解决,在教学过程中，往往会遇到种种疑惑或问题，问题解决的过程就是研究的过程。 作为理科生的我们，到底什么样的研究更适合我们呢？ 化学是一门以实验为基础的学科，正像它的名字一样: 化学chemistry chem is try 实验在化学教学中起着举足轻重的作用。化学实验就是我们研究的重点！,在化学实验教学中，我们在用好课本实验的同时，还要理性地质疑课本
3、中实验的不足，从而改进和研制出一些构造简单、操作方便、现象直观的化学实验。,获取化学实验知识的途径,教科书中的实验操作,别人的创新实验成果,三、以初中化学实验为载体的教学研究,另外，我们在研读别人实验创新成果时，不仅要把优秀的设计方案应用到我们的教学中，尤其要反思别人实验设计的思路，从而对我们今后的实验创新给予方法上的启示。,创新化学实验，是为了更好地发挥化学实验在教学中的作用，提高课堂教学的有效性，而不是标新立异，只新不优的实验，价值不大。因此，改进和设计化学实验必须遵循一定的原则 。,1、化学实验创新的原则,要有严谨的科学态度；选题不能违背原实验的设计意图，也不能削弱原实验的正常功能；创新
4、的实验必须符合物理、化学原理；创新成果具有实用性和推广性。,1.1 科学性的原则,2011年泸州中考实验题 将气球中的大理石倒入锥形瓶中, 观察到的现象是 ，天平的指针,气球变大后，受到的空气浮力明显增大，天平指针因此偏右。,使用教具和学具辅助教学，是为了方便学生的学习。所以改进的化学实验要简洁，既便于老师研制，也便于学生获得直观的实验现象。,1.2 简易性的原则,如：测定空气中氧气体积分数,这个测定空气中氧气体积分数 的改进装置，磷先封闭、后引燃，这样不污染环境、误差也小。,但是组装起来比较麻烦。,改进化学实验必须考虑经济性，所用材料要容易得到、价格低廉，尤其提倡使用身边的废旧材料。,1.3
5、 材料的廉价性,如：证明二氧化碳能溶解于水的实验,初中化学也涉及了不少易燃易爆、腐蚀有毒的实验，因此改进的实验装置必须性能稳定，安全可靠，用药少，污染小。,1.4 性能的可靠性,如加热硫酸铜晶体的封闭装置：加热时晶体变白，水流至下端；装置冷却后竖起来，水流回，CuSO4粉末变蓝，装置能反复使用。看上去很好。,原文刊化学教学1997年第1期,其实，此装置极可能爆炸，因为固体结晶水变为水蒸气，体积会增大千倍；即使不爆炸，若温度过高，硫酸铜晶体分解为CuO，那CuO就无法变回硫酸铜晶体了，装置就不能再次使用了。,创新化学实验的方法很多，主要介绍缺点列举法、希望点列举法、组合法、移植法、替换法、逆向法
6、等。,2、 创新化学实验的方法,2.1 缺点列举法,就是通过寻找现有实验的缺陷，并逐一列举出来，然后提出改进方法。这是改进化学实验最常用的基本方法。,“二氧化碳灭火”实验,人教版初中化学书上探究“二氧化碳与水反应”的4朵石蕊纸花实验，虽然现象明显、体现探究性，但操作麻烦。粤教版、鲁教版、沪教版的初中化学书上则是采用“向石蕊溶液里通入二氧化碳”的方法，证明二氧化碳与水反应，这样设计又缺乏探究性。,“二氧化碳与水反应”,徐州西苑中学的李德前老师用T形三通管和石蕊纱布条，就改掉了缺点：,实验现象：仅有bc段湿润的石蕊纱布条变红，说明CO2与水反应生成酸，还说明CO2密度比空气大。,接下来，验证碳酸不
7、稳定，只需将变红色的石蕊纱布条拿出来，在空气中抖一抖，红色就退去了。,2.2 希望点列举法,根据个人愿望或教学需要，对某一化学实验提出美好愿望，这就是“希望点列举法”。它是设计新的化学实验最常用的快捷方法。,我们按照课本上的方法，做氨分子扩散实验，会感到氨水用量大，气味严重(尤其回收氨水时)，于是就希望：装置尽量密闭；氨水的用量少；装置固定，可反复使用。,达到这些希望点，改进就能成功,氨分子扩散实验,能否把少量的浓氨水固定装在一个小瓶里装置固定,能否再用一个开关，在需要时把氨气放出来装置可控,能否把酚酞试液放在一个接近封闭的容器里装置封闭,实验现象：ab段纱布条从下往上慢慢变红，说明分子不断运
8、动、氨气比空气轻、氨水显碱性；若微热氨水，纱布条会很快变红，说明温度越高分子运动速率越快。,后来又研制出下面这种微型实验装置,2.3 移植法,移植法就是把已经成熟的科学原理、实用方法引入到化学实验上，从而获得新成果。,课本上检验物质燃烧生成二氧化碳的方法(内壁涂有石灰水的烧杯罩在火焰上)，现象不明显，操作不方便，尤其没有二氧化碳生成时石灰水也可能变浑(因为氢氧化钙溶解度随温度的升高而变小，所以石灰水遇热析出晶体也变浑)。,检验物质燃烧生成二氧化碳,要是把燃烧产生的气体直接聚集到盛有石灰水的某种容器内，不就操作方便了吗？于是想到注射器抽取液体的原理，把该原理移植到这个实验中，取得了意想不到的效果
9、。,课本上用矿泉水瓶做CO2溶于水的实验，其不足是：CO2用量大；实验时只看到瓶子变瘪，不能显示CO2溶解了多少。如果把塑料瓶换成容积较小的容器，且该容器能直观显示它所盛物质的体积，不就改掉了原实验的不足吗？于是又想到了注射器,矿泉水瓶做CO2溶于水,用20mL的注射器先抽取10mL水,再抽取10mL二氧化碳,封闭针管后用力振荡,活塞会自行向前推进,最后停在12mL刻度处,说明10mL的水约能溶解8mL的二氧化碳。,模仿法就是模仿和借鉴已有实验中的某些有效因素，并对其提炼和再设计，从而设计出新实验。,2.4 模仿法,文献上设计的验证质量守恒定律装置如下图：倾斜瓶子就反应,反应前后质量不变;打开
10、瓶盖放气后,天平失去平衡。但它是一次性实验装置，在多个班级的连续授课中，不方便。,验证质量守恒定律实验,模仿设计：保留其优点(装置封闭、反应前后装置外形不变),使反应便于控制(倾斜瓶子就反应、正立瓶子就停止),装置能连续使用多次。,双氧水制氧时的MnO2不易回收，且液体浑浊不易观察冒气泡现象这些皆因MnO2是粉末状。若MnO2颗粒变粗(做成大颗粒或装入布袋)，问题不就迎刃而解了吗？徐州市李为才老师因此发明了二氧化锰丸(将水泥在二氧化锰粉末上滚成团、晾干)。,双氧水制氧气的实验,检查装置气密性,课本上的两种方法都是通过增大装置内的气压来操作的。逆向思考：能否通过减小装置内气压来检查气密性呢?回答
11、是肯定的，于是有了冷却法、抽气法。,外拉注射器活塞，a中的长颈漏斗末端会冒气泡，说明装置不漏气；外拉注射器活塞，b中的软胶管会变瘪，说明装置不漏气。,2.5 类比法,类比法就是将两个或两个以上的实验进行比较，通过比较找出它们之间的相同结构或相似原理，然后再将此原理进行迁移再创造。,教材上有两种检查装置气密性的方法都是通过增大装置内气压来进行的,通过类比思考：增大装置内气压来检查气密性的方法还有哪些? 于是有了放水法、鼓气法、浸水法等。,打开分液漏斗活塞放水，水很难流下来，说明装置不漏气。,向前推注射器活塞一小段距离, a中长颈漏斗管内会形成一段稳定水柱;对于b, 此时松开手注射器活塞会返回原处
12、。这就说明装置不漏气。,2.6 放大发明法,将不明显的实验现象放大，也是实验创新的有效技法。通过放大求新，从而追求感官效应。,初中化学中吸热、放热现象主要有物质溶解和化学变化两种。教材上都是用温度计进行测量，温度计刻度细小，学生不易观察。 徐州市朱晓伟老师设计的吸热、放热实验，放大了实验现象，便于观察。,在去底塑料瓶里进行物质溶解、中和反应等实验。实验产生的热效应，能引起输液滴壶内封闭的空气体积相应变化，从而带动输液管内的红色液柱升高或降低 。,不少老师改进“分子间有间隔实验”，思路都是“大容积瓶子+细长的管子”,这样酒精与水混合后,体积的收缩就能通过细管内液柱的明显下降而放大,在做完“分子间
13、有空隙”实验后，就利用原有装置进行延伸：微热液体，液柱升高；一会儿冷却了，液柱又降低了。这正好解释体温表原理，以及热胀冷缩现象。,稀释浓硫酸的示错实验，很少有人去做，因为它极不安全。常见的方法是通过多媒体课件来示错。,将水推入浓硫酸里，水立即沸腾。气球的快速膨胀，就放大了热效应；pH试纸变红，就直观显示了酸液飞溅的位置。,发明创造说到底就是两条路，一是全新的发现，二是把已有的物品进行组合，常能达到1+12的效果。,2.7 组合法,课本上“含硫物燃烧使高锰酸钾溶液褪色”实验，操作很不方便（划燃火柴后要立即将2个烧杯扣在一起，同时振荡溶液），而且高锰酸钾溶液褪色不明显。,徐州市马逸群老师在“火柴头
14、爆炸实验”的基础上，巧妙的延伸出“含硫物质燃烧使高锰酸钾溶液褪色”实验，操作简便、现象明显，妙不可言。,如测量空气中氧气体积分数实验的物理原理是：同温同压下密闭容器里的气体若减少x升，那么与其相连通的储水装置里就有x升的水被吸入密闭容器。但是，学生不易理解这一点。,为了帮助学生理解物理原理，我用等值交换法设计了右图实验装置解疑：拉动注射器活塞吸走集气瓶内x升气体，同时就有x升水流入集气瓶中。,创新化学实验的方法远不止这些，而且创新过程中往往是多种技法的综合应用。化学实验的创新永无止境，只要我们勤于探索，一定会有更多更好的创新实验问世。另外，也要注意吸引学生参与其中。,2 实验创新论文的撰写,例
15、 测定空气中氧气体积分数实验的新装置,(1)为什么要创新若是改进实验，要陈述改进的理由是什么(主要是指出原实验的缺点)；若是新研制的实验，则阐述增加这个实验的必要性。,实验创新论文的写作步骤是：,(2)怎样创新这是文章的核心，要说清实验原理、准确绘制图形、提供真实数据等。,(3)新实验的优点主要从操作的简便性、装置的简洁性、实验的环保性、现象的直观性等方面罗列。,(4)参考文献吸收了别人的成果务必在文后列出，以避免抄袭嫌疑。千万不要抄袭，那将是你一生的耻辱！,（5）“润色”：正文格式、参考文献格式,3 实验创新论文的投稿,辛辛苦苦研究出了一项实验成果，只有公开发表或荣获正规的奖项，我们的研究才
16、能得到同行和专家的认可，才能更好的提升自己的学术水平，也有利于自己的教学、科研工作。,中学化学类学术期刊,（1）化学教育中国化学会主办,中国科协主管http:/www.hxjy.org1992、2008、2011届核心期刊,（3）中学化学教学参考陕西师大主办，教育部主管http:/2004、2008届核心期刊不收版面费，酌致稿酬,（2）化学教学 华东师大主办，教育部主管http:/1992、1996、2000、2004、2011届核心期刊收取版面费，酌致稿酬,（4）中学化学哈师大主办、主管http:/,（5）化学教与学南师大主办，江苏教育厅主管http:/ 收取版面费，无稿费,（6）教学仪器与实验 教育部教学仪器研究所主办http:/ 收取版面费，酌致稿酬,（7）中国教育技术装备中国教学仪器设备行业协会主办教育部主管http:/ 收费，无稿费,总之，以研兴教，以教促研，不断优化课堂教学模式，构建高效课堂、提升教学效益，促进教学质量稳步提高。,Thanks for your attention!,
