二、运用直观教学手段
在中学化学教学中,除运用化学实验加强直观外,还应运用传统的化学直观教具和新兴的电化教学手段,使化学教学内容形象化,增强学生的感知, 帮助学生理解和形成化学概念,掌握微观世界中抽象复杂的化学原理。化学直观教具是启发式教学的重要手段之一,不仅能集中学生的注意力,激发他们的兴趣,而且能培养他们的观察力和思维力。
(一)传统的直观教具
传统的直观教具是指标本(或样品)、模型、挂图、板书、板画等。它们应用于教学已历时很久。早在 17 世纪,捷克教育家夸美纽斯就在他的《大教学论》中提出:“在可能的范围以内,一切事物都应该尽量地放到感官的跟前。”“假如事物的本身不能得到,那便可以利用代替他们的代表。我们可以制造范本或模型以为教学之用”。[3]这些话论述了标本、模型等在教学上的重要性和必要性。
随着时代的进步,教学中使用的直观教具无论在内容上或形式上都已向前大大地发展了。
- 标本(或样品)
标本(或样品)是实物教具。例如,各种金属、非金属、化合物的矿石, 化工产品,化学试剂等实物,都可搜集或制作,分别装在玻璃瓶或盒中封好, 贴上标签,做成标本(或样品)。
教学中配合讲授,展示标本(或样品),可使学生对所展示的物质的真实存在和外观特征,获得深刻的印象和正确的感性知识。例如,有的教师在讲碳酸钙和碳酸氢钙相互转化和自然界生成溶洞的知识时,在做完碳酸钙和碳酸氢钙相互转化的演示实验后,还展示了钟乳石和石笋的实物标本,引起学生极大的兴趣,从而加深了学生对自然界千姿百态的溶洞、五光十色的钟乳石和石笋的成因的理解和记忆。也可在实验室内布置一个展览框,将标本
(或样品)按教学内容或物质类别编排展出,供学生平时观察和复习时使用。搜集、制作标本(或样品)时,要选取能反映其本质特征的典型实物,
不应选取含杂质或外形不完整的,以免导致学生形成错觉。标本(或样品) 还应有一定的大小,以便学生能清楚的观察。例如选取矿石标本时,要尽量选取不含脉石的;制作晶体标本时,要求制得的晶体既有完整的典型的几何形状,又要比较大。
- 模型
模型是实物的模拟品,例如炼铁高炉、氨的合成塔、电解槽等生产设备模型;接触法制硫酸等的工厂设备流程模型;启普发生器、臭氧发生器等仪器模型,原子的电子云、原子结构、分子结构、晶体结构等示意模型。
做成立体的模型,会使人产生近似实物的实体感。同时还可按教学的需要,做成活动的、能拆卸、装配的立体模型。例如,可将氨的合成塔做成塔壳可以拆开,能看到内部构造的立体模型。又如分子结构模型,可以做成许
多球棍元件,在课堂上可边讲边装配,便于教师示范,学生练习。从而,使学生较易理解分子内各原子间的键合情况及其排列的相互关系,以及分子的立体结构等。
化学教师在教学实践中因陋就简,就地取材,自己动手制作模型的工作, 值得提倡。例如用铁丝、玻璃、棉花制作电子云和分子结构模型[4];用铁丝和废纸浆制作电子云模型[5];用橡皮泥、竹签、透明胶片制作分子模型[6];用硬纸板制作晶系的立体模型[7]等等,都是简易、经济而又解决问题的办法。
在化学教学中,还有原子纸片模型[8]、绒面教学板[9],以及磁力黑板贴片模型等。这实际上已演变成为动画模型与挂图相结合的产物,能起到更加生动、形象、直观,简化板书,突出重点的效果。
- 化学挂图
化学挂图是化学教学上常用的图形、图表。例如元素周期表,化学仪器、化学实验装置及化学实验基本操作图,化工生产工艺流程和重要设备的内部结构示意图,各类物质的相互关系图,物质的性质比较表,原子结构、分子结构、晶体结构示意图,分子的球棍模型图,分子的比例模型图,以及揭示化学基本概念、基本原理的模拟(或示意)图,数据表等等。这些图表在化学教科书上一般都能找到,但为了讲解时便于分析、说明,指导学生观察, 集中学生注意力,增强教学效果,也需要放大绘制成挂图。
挂图是一种视觉直观教具,绘制时不但要求图形正确,还要求清楚醒目, 适 当 应 用 色 彩 但 又 不 要 “ 五 光 十 色 ” 纷 扰 视 觉 ; 要 85 求图形层次分明,突出教学内容重点,利于引导学生集中注意力围绕主要问题思维;要求图型大小适当,使全班都能看清楚;要求笔画工整、画面清洁、使人产生美感,并给学生以作风严谨,一丝不苟的教育。
使用挂图时,要求挂在使全班学生都能看到的适当位置。讲解中应用教杆指示图表部位,注意不要遮住学生视线;指示图表中的部位时,切忌将教杆乱晃或移动太快,以免扰乱学生的视觉和思维。
- 化学课的板书、板画
化学教学中的板书、板画,是教师配合讲授,利用黑板和粉笔书写、绘图,它与化学挂图的作用相类似,也是一种引起视觉直观的手段。恰当地运用板书、板画,可以集中学生注意力,有助于学生理解讲授的内容、系统和重点,有利于启发学生思考和记笔记。
运用板书、板画应注意以下几点:
(1)板书、板画的内容应突出讲授内容的中心和关键。
板书、板画绝不是不分巨细的简单重复讲解的词句和内容。而应“画龙点睛”,突出所讲的内容的中心和关键,或者学生不易理解的地方。这样, 学生在听讲的基础上看着板书、板画,会使理解和思维进一步深化。为此, 教师应事先精心设计板书、板画内容的提纲。
一节课的板书、板画,应能体现该节课的教学目的与教学内容的内在联系和重点,应利于多种教学方法的配合运用和突破难点,并适应学生的实际情况,利于学生理解和记忆,要做到这些,并非易事。有经验的教师常常在备课中为精心设计板书、板画提纲而花费不少气力。教学实践证明,这是提高教学质量完全必要的措施。教师在精心设计板书、板画提纲时所下的功夫愈大,该提纲就愈能帮助学生抓住知识的来龙去脉,并提纲挈领地掌握系统
化的知识。
为了突出中心和关键,要求板书、板画应用简洁明瞭的文字和图形。化学上的化学用语,本身就是表达物质及其变化的科学缩写。化学仪器装置图, 各种流程图,示意图等均有统一的简明画法。因此,它们应是用来表现化学课的板书、板画的主要内容和工具。这也是化学课的板书、板画的特征。
例如,在讲硝酸的不稳定性时,教师可以这样口述: “硝酸的性质很不稳定,容易分解。纯净的硝酸或浓硝酸在常温下见光
就会分解,受热时分解得更快。它分解的产物是二氧化氮气体、氧气和水”。表明上段叙述内容的板书可以写成:
硝酸的不稳定性
因讲授这部分内容时,学生早已学过化学方程式的配平,故可将以上化学方程式的配平留给学生来完成。当然,如果了解到任课班的学生对配平化学方程式确有困难时,则需在课堂上指导学生来配平。
又如,在叙述盐酸跟硝酸银反应的演示实验时,教师的口述是: “在试管里先加入少量蒸馏水,然后加入几滴盐酸溶液,摇匀,再注入
几滴硝酸银溶液,摇匀,有白色沉淀生成,再加几滴稀硝酸,摇匀,白色沉淀仍不溶解”。
可用板书、板画表示为:(2)板书、板画应紧密配合讲解。
在教学过程中,除对复杂的图表或补充作业题等需要事先写或画在小黑板上外,一般是在课堂上紧密配合讲解书写或绘画。这就要求书写和绘画既快又正确,要能作到边讲边写或边讲边画。这样,能使教学更加生动直观、而又保持学生的积极思维。
- 对板书、板画的安排要有计划
在课堂教学中,教师必须事先考虑好:哪些板书、板画是需要保留到最后总结复习的内容,哪些是可以随讲随擦的内容,保留的内容应布置在黑板的哪个位置,以及字、画的大小,行列的间距等都应计划安排妥当,使板书、板画显得整齐、清晰和美观,便于学生观察。
- 板画要有示范性。
由于化学图解或简图能方便地表明被描绘的化学仪器或设备的作用原理、化工生产流程和有关化学实验的基本概念等。所以,它是正确表达化学知识的手段之一,不但教师要掌握,学生也必须掌握。通过绘画各种化学仪器及实验装置图,对于理解和运用化学知识,特别是对各种化学仪器的正确使用和安装,化学实验的正确操作,以及提高笔记能力和书写化学实验报告的能力等方面都很有帮助。
为了培养学生绘制化学仪器及实验装置图等的技能,教师在作板画时要注意示范性,要使学生深刻体会画图时首先要求图形正确,线条分明。画单个仪器平面图,要按照仪器各部分大小比例,并依一定顺序分步描绘;画成套实验装置图,要先画主体部分,后画配件部分,并使各个仪器大小匀称, 位置适当,整个装置符合科学原理。
常用基本化学仪器及实验装置绘图法见表 3-1。
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(二)电化教学手段
- 电化教学手段的意义和作用。
电化教学工具和技术以及电教资料是现代化教学的重要手段。当前,世界上运用于教学的有幻灯、电影、广播、电视、录音录象及电子计算机等。它是传统教学工具的补充、发展和改革,从一定意义上讲,是教学方法上的一种革命。
电化教学手段用于教学,比起传统直观教具来说,具有更加生动,直观, 表现力和感染力强,容易再现,能顾及学生的个别差异,便于学生理解和增强记忆等优点。突破了传统直观教具的局限性。例如,教学电影,能使用各种技巧,形象地表现宏观世界的化学现象和微观世界的原子、分子运动等物质的内部变化和发展过程;展示复杂的工艺过程;利用高速摄影机拍摄的影片,能将某些过程以慢镜头放映出来。把抽象的教学材料形象化。
通过电视和电影,可以观看诸如核爆炸,X-射线辐射,原子反应堆的工作情况等具有危险性的教学实验。有关实验仪器介绍和实验操作示范都可以利用电视录象很方便地录制成录象磁带,重复播放。
幻灯可以在课堂上使演示实物化小为大,有利于看清细微的变化现象, 从而使演示实验只需少量药品而获得同样的效果。演示活动幻灯片还能化静为动,收到类似电影的效果。反射式幻灯机可以直接把图书资料等映到银幕上。投影幻灯还可用以代替板书、板画,只要在它的工作面上放一张透明胶片,就可在胶片上书写、画图,投影到银幕上去。
目前,世界各国都在大力推广和发展现代教学技术,不断研究改进旧有的电化教具、设备,使用新的电化教具、设备。教学技术现代化的主要趋势是:已有的电化教学工具趋向自动化、微型化,电子计算机迅速用于教学和通讯卫星进入教学领域[10]。实践经验看出,电化教具用于教学,是提高各级各类学校教学质量的有效手段。但也应指出,电化教学手段并不是万能的。已有人对它进行过全面评价。[11]在电化教学中,无论是确定电化教学内容, 编制或选择电教资料(幻灯片、电影片、录音磁带、录象磁带等电教教材, 常称为“软件”),在课中安排、组织、运用电化教具(又叫硬件),以及使用电教资料时的指导或讲解等,都离不开教师的主导作用。[12]。特别是教师面授时,丰富多彩的教学语言的感染力,师生间思想交流的亲切感,课堂上及时联系学生实际,灵活调整教学内容和进度,不断启发、巩固学生持续的积极思维和学习兴趣,以及教师良好的思想、作风、品德所起身教的影响等,更非教学工具所能代替。已有教学实践证明,过分使用电视来教学, 常会使学生厌倦,认为“千篇一律”而漠然视之,甚至产生反感的心理状态。这样,必然会降低教学效果。所以,电化教具要在教师的妥善使用下,与行之有效的各种教学方法(包括传统教具)适当地结合起来,才能充分发挥出它的良好作用。
我国的电化教育事业,自新中国成立以来,有了一定程度的发展。[13 ] 结合我国的实际情况,目前,我国常用的电化教学手段主要有幻灯、录音、录象、电影、电视、广播,语言实验室等。其中尤以幻灯用得最多,效果也比较好,所以近年来首先是把重点放在大力推广普及幻灯教学上。
- 幻灯在化学教学中的应用
教学实践证明,幻灯用于化学教学,在提高化学教学质量方面,成绩是
显著的,并已取得了不少的经验。
幻灯在化学教学中突出的成效是: (1)扩大演示实验的效果。
传统的演示法,对于仪器装置较复杂的实验,如催化法合成三氧化硫、氨的合成以及一些带有燃烧、爆炸等显著现象的实验,表演是比较成功的。但对那些试管反应中的细微变化,如少量气体或沉淀的产生、微弱的颜色变化或体积变化,在教室中座位离讲台稍远的学生,都不易观察清楚。如果教师在教室里来回走动让学生观察,又要花费时间,势必影响讲练进度。如果使用幻灯机将这类演示实验放大投影在银幕上,就可提高细微现象的可见度,全班学生就都能很清楚地观察到了。化学教师在运用幻灯演示化学实验方面,已取得了不少经验。例如用幻灯演示电解水或电解食盐水实验,观察电极上产生的小气泡;[14]用幻灯演示电化锈蚀实验,观察锌条上细小气泡的产生到加剧,同时粗铜丝上气泡的产生到消失的变化过程;[15]用幻灯演示浓度对化学平衡的影响实验,观察改变生成物或反应物浓度引起平衡移动时,平衡体系中颜色的变化情况;用幻灯演示盐类水解实验,观察指示剂在不同类型的盐水解后溶液中的显色情况;[16]用幻灯演示电解法精炼铜实验,观察阳极铜片的迅速溶解,阴极的铜丝很快变粗的现象;用幻灯演示铅的电沉积实验,观察铅从阳极上溶解下来,同时,溶液中的铅离子在阴极上放电形成铅树的现象;[17]用幻灯演示过饱和溶液实验,观察醋酸钠的过饱和溶液中逐渐析出过量溶质形成针状晶体的现象;[18]用幻灯演示硅酸盐的生长实验,观察硅酸盐薄膜生长过程的细微变化现象;用幻灯演示两种液体互溶前后的体积变化实验,观察乙醇和水互溶后总体积缩小、苯和冰醋酸互溶后总体积增大的微小变化现象;[19]用幻灯演示胶体的电泳实验,观察 U 形管中氢氧化铁溶胶,在接通直流电源后,向负极移动,1—2 分钟后(不经幻灯放大,则约需二、三十分钟),红棕色的氢氧化铁溶胶在 U 形管的两臂中出现明显的液位差现象[20]等等。其它尚有很多经验,兹不一一列举。以上典型例子说明,各式各样细微的化学实验现象,均可经幻灯机放大演示,增强直观,缩短观察时间,扩大演示实验的效果。同时因为用药量少,这就有可能使那些费用较大的、涉及贵重药品的演示实验,在花钱不多的情况下也能进行了。
- 放大化学图表,化静为动,使形象更加生动,促进学生的想象力。幻灯除能把绘在幻灯片上的化学图表放大到数平方米,使坐在大教室后
边的学生也能看清楚外,还可把透明胶片按教学目的要求绘制成成套的复合式幻灯片、转动动画式幻灯片、抽动动画式幻灯片等。表演时就可以化静为动。例如快速转动模拟电子云活动幻灯片,就可以在银幕上看到模拟的电子在原子核外一定范围内运动(隐隐现现),好象“云雾”笼罩在原子核周围;
[21]使 s 电子云和 P 电子云幻灯片两两相对平移,可以观察和比较 s、P 电子云在不同方向上部分重叠的情况;使绘有一套 Na+面心立方点阵的幻灯片和绘有一套 Cl-面心立方点阵的幻灯片重叠,可得到完整的氯化钠晶体结构图形,然后平移抽动其中的一张幻灯片,使两张幻灯片慢慢错开,就可以在银幕上清楚地看出 Na+,Cl-这两套面心立方点阵和氯化钠晶体结构的关系等。[22]这些例子说明,在化学教学中可以适当应用活动幻灯片,使形象更加生动,示意更加简明,有利于帮助学生理解和促进学生的想象力。
- 使讲授生动有趣,化繁为简,节约时间。
实践证明,化学绪言课采用幻灯进行课堂教学,可得较好效果。
初中化学绪言课,是学生开始系统学习化学的第一课。一般要向学生介绍什么是化学、为什么学化学和如何学好化学等问题。讲好这些问题,对启发学生学习化学的兴趣,具有特殊重要的意义。但绪言所包含的内容牵涉的知识面广,分量重,有些化学基本概念,对初学者来说,又只能做深入浅出和适可而止的讲解,这都给讲好绪言课带来了一定难度。所以,必需研究绪言课的教学方法。
绪言的具体内容通常可分为三个部分。第一部分,介绍物质的两种运动形式——物理变化和化学变化,物质的两种性质——物理性质和化学性质, 在此基础上讲解化学研究的对象,阐明什么是化学和为什么学化学。第二部分,介绍我国古代化学工艺的一些伟大成就、近代化学在我国落后的原因和新中国成立以后在石油、化学工业以及化学科学技术的伟大成就。第三部分, 说明化学与我国实现四个现代化的关系,激励学生为“四化”而学好化学, 并介绍一些学习化学的方法。
考虑到初中学生形象思维比较发达,而化学知识又甚少的特点,在绪言课的教学方法上,加强直观特别重要。第一部分的教学,可以采取展示实物、演示化学实验,配合板书进行讲授的方法。其他部分,特别是第二部分,系大量回顾历史史实,可将其内容设计、绘制成一系列形象鲜明的彩色幻灯片来放映,配合讲解。这不但能提高学生的学习兴趣,还可化庞杂为简明,缩短学时,提高教学质量。有的地区利用幻灯进行初中化学绪言课的教学已取得了一定的效果和经验。[23]
课堂教学中使用幻灯,要注意以下几点:
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幻灯片的内容要紧扣教材,突出重点和解决难点。画面要鲜明、生动、扼要,解说要精练。
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幻灯只能作为教学的重要手段之一,应与讲解、板书、挂图、模型、演示实验等各种手段配合,恰当使用。例如对于几笔就能画好的简单图形, 用板画比用幻灯片更自然,就宜用板画而不必用幻灯片。每节课放映幻灯片的时间不宜太长。
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设计活动幻灯片的活动方式,应尽量简单,便于操作。如果过于复杂, 课堂操作时容易发生失误,反而耽误时间,影响教学效果。