书城社会科学聚焦中国新课改-新课改之教育探究
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第25章 探究教育的实施(9)

在GCE(物理)考试中,课程作业是由考生所在学校根据考试机构制定的评价标准,评价考生设计实验,进行实验探究,分析结果并得出结论,评价实验结果和实验过程这四项科学探究能力的一种内部性评价。考生选择课程作业还是参加考试机构组织的实践考试由自己决定的。在GCE(物理A)考试中,课程作业的分数最高可占整个考试成绩的12.5%。课程作业的评价具有以下特点:

1.重视评价与学校开展的科学探究教学活动相结合

课程作业不仅是为考试而设置的,它同时也是学校正常教学的一部分。科学探究作为中学物理教学的一个重要的,承担着培养学生科学探究能力的责任。将学生平时在学校开展科学探究活动完成的课程作业纳入GCE(物理)考试,这样的设计对学校科学探究教学的开展无疑具有较好的促进作用。

2.具有详细的、可操作的评价标准

作为一种文凭考试,GCE(物理)考试具有高厉害考试的特点。考试机构通过建立详细的、可操作的评价标准,提高评价的科学性。评价标准对设计实验,进行实验探究,分析结果并得出结论,评价实验结果和实验过程这四项科学探究能力设4级评分,分别为2分、4分、6分、8分。每个等级的评分标准都给予了比较详细的界定。表3—3(见下页)为评价设计实验探究方案的评分标准(部分)。

表4-3课程作业评分标准(设计实验探究方案部分标准)

分数标准2分应试者能够:提出一个有一些相应步骤的,适当的实验计划。应呈现以下证据:a.一个概要性的计划或者可检验的假设b.一个实用装置的草图或部分图表c计划考虑了安全问题.d.部分适用器材的清单4分应试者能够:在符合2分标准的基础上,另外,设计一个探究计划或解决问题的方案并简要说明大多数(如果没有说全的话)适当的程序。应呈现以下证据:a.详细的计划或者可检验的假设b.指出一个适当的变量c.有标记说明的完整的实用装置图和/或电路图d.全面的器材的清单6分应试者能够:在符合4分标准的基础上,另外,设计一个探究计划或解决问题的方案,用合理的顺序概述适当的实验程序。应呈现以下证据:a.指出保持不变的量b.读数的数量和范围c.读数的逻辑顺序d.全部仪器或装置的规格(例如:仪器的量程)

化学教学中的探究教学

化学教学作为科学发现在教学上的一种特殊形式正越来越多地被提倡运用探究教学。

一、对知识形成过程的探究

化学学习并非是一个被动的过程,而是一个主动的建构过程,化学知识不能从一个人迁移到另一个人,一个人的化学知识必须基于个人对经验的操作,交流,通过反省来主动建构。这就是说教师所教的化学,必须经过学生的主动感知、消化、改造,使之适合他们自己的化学结构,才能被理解掌握。这就意味着,作为化学探究教学必须在课堂中充分暴露教师的思维过程,充分展示知识的形成过程,让学生在两种过程的认同与体验中建构知识。

1.探索氯气的物理性质及氯水的成分

在学习氯气的性质时,教师做如下演示实验:

①展示一瓶瓶口向上盛满氯气的集气瓶。

②向集气瓶中加入少量水,振荡。

③在②中倒出少量溶液于试管中,滴入红墨水,振荡。

④在②中再倒出少量溶液于试管中,滴入硝酸酸化的硝酸银溶液,振荡。

问:(1)从上述操作可以得出氯气有哪些物理性质?

(2)如何推知氯水中有哪些微粒,起漂白作用的是哪种微粒,如何证明?

通过上述实验可引导学生对氯气的物理性质及氯水的成分的探究。瓶口向上可得出氯气的密度比水大;通过观察可知氯气的颜色为黄绿色;加少量水振荡后,溶液呈黄色可知氯气能溶于水,但溶液上方仍有黄绿色气体,可知氯气在水中的溶解度不大。

滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中有Cl-存在,从而可推知氯气与水发生了歧化反应生成盐酸和次氯酸(弱酸)。但溶液呈黄色,说明溶液中仍有氯气分子,可知氯气溶于水只有一部分与水发生了反应,因此溶液中存在的分子有H2O、HClO、Cl2。存在的离子有Cl-、H+、ClO-、OH-。

在氯水中滴入红墨水后,红墨水褪色,究竟是哪一种微粒在起作用,这还必须引导学生进行下列验证实验。

验证实验1:在试管中加入稀盐酸,滴入红墨水,振荡。

验证实验2:在盛有干燥的氯气的集气瓶中加入有色布条。

验证实验3:在次氯酸钙溶液中滴入红墨水,振荡。

验证实验4:在次氯酸钙溶液中加入少量稀盐酸,滴入红墨水,振荡。

实验1中红墨水不褪色,证明H2O、Cl-、H+、OH-不具有漂白作用。

实验2中有色布条不褪色,证明Cl2不具有漂白作用。

实验3和实验4中红墨水褪色,证明HClO和Cl-有漂白作用。

因此可得出结论:在氯水中起漂白作用的粒子是HClO和ClO-。

二、对学生将要学习的化学规律的探究

化学规律的探究过程中将起到将知识之间建立关系,打通思维通道的作用。化学探究教学选择组织的内容,虽然早已被科学家们所论证和应用,但是对学生而言,应当是新的内容,尤其是一般性的化学规律的探究,可以使原来的一些知识串联成线状网状,从而优化学生当前已有的知识结构。在一般规律的探究中,教师一定要启发学生通过对比,归纳,分析等方法独立完成,探究的过程既进行了思维训练又进行辩证唯物主义普遍联系观的教育,真正体现了化学作为文化的育人功能。

1999年是人造元素丰收年,一年间得到114、116和118号三种新元素,按已知的原子结构规律,118号应是第5周期锑族元素,它的单质在常温常压下最有可能呈现的状态是(气、液、固选一填入)态,同年又传闻俄罗斯合成了第166号元素,若以知原子结构规律不变,该元素应是第周期第族元素。

教师在教学过程中可提出下列问题让学生进行分层探究:

①从第一周期到第六周期,每一周期最多容纳的元素种类为多少?

②每一周期的元素种类与周期数有何关系?

③根据②的规律推测第7周期,第8周期最多容纳的元素种类为多少?

④如何根据一种元素的核电荷数推断它在元素周期表中的位置?

⑤第166号元素在元素周期表中位置?

学生在探究过程中不难发现:元素周期表中第1、2、3、4、5、6周期中元素的种类分别是2、8、8、18、18、32。学生可以在此基础上归纳出经验公式:当周期序数为奇数时,该周期的元素种类最多为n(n为周期序数)种;当周期序数为偶数时,该周期的元素种类最多为n(n为周期序数)种。按此经验公式可知:第7周期和第8周期的元素种类最多为32种和50种。判断一种元素在周期表中的位置常以稀有气体给元素定位,推知118号元素位于元素周期表第7周期0族,为稀有气体,状态为气态;168号元素位于元素周期表第8周期0族,推知166号元素位于元素周期表第8周期ⅥA主族。

三、对已经学过的化学知识与规律的探究

作为化学的首要功能之一,应用既是知识的温习和巩固过程,又是知识的创新过程和认识过程,是思维中最活跃的过程。因此,这一过程的探究应当作为化学探究教学的重点。在教学中,一定要改变过去从教师那里学习如何应用的被动方式,变为教师设计问题或学生在实践中归纳出主题,并从实践中提出自己的观点,总结出新方法的主要学习过程。教师典型引路,指出研究方向,学生通过查阅文献,讨论,思考和归纳,写出研究小论文并采用多种形式公开交流,互相借鉴。

在化学教学中,开放性和探索性问题时实现化学知识与规律应用的良好途径。

例如:如何测定NaHCO3和Na2CO3混合物中NaHCO3的含量?

学生在分析,思考,讨论的基础上提出了下列方法:

方法1.取一定量混合物加热至质量不再改变为止,利用差量法求出NaHCO3的质量,从而求出NaHCO3的含量

方法2.取一定量的混合物溶于水,加入足量CaCl2溶液,测出沉淀的质量,再求出NaHCO3的含量

方法3.取一定量的混合物溶于水,加入酚酞指示剂,用已知浓度的标准盐酸来滴定,测出消耗盐酸的体积,从而求出NaHCO3的含量。

方法4.将一定量的固体混合物和足量(质量一定)的烧碱混合共热,测出固体混合物的减少量,求出NaHCO3的含量

方法5.将一定量的固体混合物与足量Na2O2混合共热,测出放出氧气的体积,求出NaHCO3的含量

方法6.将一定量固体混合物溶于足量盐酸中,而后蒸发结晶,测出NaCl的质量,求出NaHCO3的含量。

……

由此可见,学生创新的潜力是无穷的,教师要善于引导学生探究,组织学生积极讨论,以一种合作者的角色参与到课堂教学中。

四、跨学科的探究

21世纪是交叉学科边缘学科兴起并蓬勃发展,学科相互渗透,互相结合的整体发展时代,培养学生的融合意识和知识的整合能力,是中学化学教学的重要使命。在化学探究学习中,教师必须放手让学生利用自己的知识储备和各种信息,自己悟出数学和其他学科的联系从而达到促进智育发展,提高学习研究能力的目的。

如图(见下页图4-7)装置,A与B试管中的电极为多孔的惰性电极;c和d为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹;电源有a和b两极。若在A和B试管中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1,合闭K2和K3。通直流电,则:

(1)在湿的Na2SO4溶液滤纸条上的中心的KMnO4液滴,观察到的现象是。

理由是。

(2)标出电源的正,负极,a为极,b为极。

(3)写出电极反应式:A中,B中。

(4)若电解一段时间后,A和B中均有气体包围电极。此时切断K2和K3。合闭K1。则电流表的指针(填“会”或“不会”)移动。

(5)若电流表指针不移动,说明理由;若指针移动,也说明理由(均可用反应式表示)。

这是一道化学知识与物理知识综合的试题,这就要求学生在具备物理电学相关知识的基础上来分析,解决问题。在教学中教师要引导学生分析,探究以下问题:

①构成原电池与电解池的条件及原电池与电解池的区别?

②切断K1。合闭K2和K3时,A和B电极与KOH溶液以及c和d电极与Na2SO4溶液构成原电池,还是电解池?

③切断K2和K3。合闭K1时,A和B电极与KOH溶液以及c和d电极与Na2SO4溶液构成原电池,还是电解池?

所以,这道题的正确分析:当切断K1。合闭K2和K3时,A和B电极与KOH溶液以及c和d电极与Na2SO4溶液构成电解池。由于A和B电极均是惰性电极,所以电解KOH溶液实质是电解水,阴极产生H2。电极反应为4OH-4e-=2H2O+O2↑;阳极产生O2。电极反应为4H++4e-=2H2↑。其体积比为V(H2)∶V(O2)=2∶1。由图可知A为阳极,B为阴极。则a为负极,b为正极;C为阴极,d为阳极。因此MnO4-向d极移动,现象为紫色向d极移动。电解一段时间后,A和B中均有气体包围电极。此时切断K2和K3。合闭K1。电流表会发生偏转,因为A中的O2。B中的H2与KOH溶液形成H2。O2燃料电池。电极反应为:

A:O2+4e-+2H2O=4OH-

B:2H2-4e-+4OH-=4H2O