化學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

吳樹立

摘 要： 實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)關(guān)鍵，教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)。本文作者以教學(xué)實(shí)踐為例，闡述了教師怎樣通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新能力 培養(yǎng)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的靈魂?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生獲取直觀信息、認(rèn)識(shí)化學(xué)世界的窗口，而且是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律、形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識(shí)、提高各種能力的重要途徑，更重要的是化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程本身就是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的最佳途徑，是其他學(xué)科所不能替代的。我在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中做了以下幾點(diǎn)嘗試，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力起到了較好的效果。

一、運(yùn)用化學(xué)史實(shí)中的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

在教學(xué)過程中很多人都會(huì)提到一句話：“溫故而知新?！钡捎谑艿皆S多因素的影響，有關(guān)化學(xué)史實(shí)的教學(xué)往往被很多教師所忽視。然而，化學(xué)史就是一部不斷創(chuàng)新的科學(xué)史，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神很好的素材。對(duì)化學(xué)史實(shí)中某些實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象的描述，可使學(xué)生興趣盎然，極大地激發(fā)學(xué)生動(dòng)腦思維、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和渴望創(chuàng)新的積極性。例如，學(xué)習(xí)“王水”時(shí)，我介紹丹麥著名物理學(xué)家波爾是怎樣巧藏諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)碌模辉趯W(xué)習(xí)“磷”時(shí)，我介紹法國人布蘭特是怎樣發(fā)現(xiàn)磷的，等等。

二、開展探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

目前，中學(xué)化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是用實(shí)驗(yàn)來論證已學(xué)過的化學(xué)知識(shí)的正確性，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ饺狈?duì)學(xué)生的思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而將教材中的某些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，可將學(xué)生帶入科學(xué)探索的情景中，使學(xué)生處于一種主動(dòng)探索知識(shí)的興奮狀態(tài)，這對(duì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神等方面所起的作用是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所無法替代的。例如，在講解“Fe(OH)₂的制備和性質(zhì)”時(shí)，我先告訴學(xué)生Fe(OH)₂的顏色、狀態(tài)及溶解性，然后演示新制的FeSO₄和NaOH溶液的反應(yīng)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察，結(jié)果學(xué)生未能看到白色絮狀沉淀，而看到的是灰綠色的沉淀。該現(xiàn)象立即引起了學(xué)生的思考，此時(shí)我便及時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索原因：①為什么要用新制的FeSO₄溶液？② 為何要將滴管插入試管里溶液底部，慢慢地?cái)D出NaOH溶液？③久置的NaOH溶液中會(huì)溶解了什么物質(zhì)？當(dāng)學(xué)生通過認(rèn)真思考、分析得出FeSO₄和Fe(OH)₂易被空氣中的氧氣所氧化時(shí)，然后立即換一瓶經(jīng)煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再讓學(xué)生仔細(xì)觀察，結(jié)果觀察到的現(xiàn)象是：先得到白色沉淀，但過一會(huì)兒就轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，隨后逐漸變?yōu)榧t褐色。這一現(xiàn)象又引起學(xué)生的疑問：怎樣才能使生成的Fe(OH)₂被氧化的速率減慢呢？結(jié)果經(jīng)過學(xué)生一系列的思考、討論、比較以后，最后選用在FeSO₄液面上滴加幾滴苯作保護(hù)層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)₂白色沉淀并保持了較長(zhǎng)的時(shí)間不變色。開展探究性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)積極探索的精神，增強(qiáng)了學(xué)生的自信，激活了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、利用開放性實(shí)驗(yàn)習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

開放性習(xí)題是指題目的設(shè)計(jì)是開放的，答案是靈活多樣的，只要答案是合理的，都是正確的。開放性習(xí)題的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)封閉性習(xí)題的挑戰(zhàn)，這類習(xí)題旨在鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問題發(fā)表自己的見解。不同能力的學(xué)生可以從不同的角度、不同的側(cè)面、不同的范圍、不同的層次去分析、選擇解決問題的方法和途徑，而學(xué)生答題的過程就是一個(gè)創(chuàng)新過程。開放性實(shí)驗(yàn)習(xí)題，給學(xué)生提供了多角度考慮問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在解決問題的過程中體驗(yàn)樂趣，領(lǐng)悟知識(shí)，感受成功的喜悅，從而激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如，在“分液漏斗”中，用一種有機(jī)溶劑提取水溶液里某無色物質(zhì)時(shí)，靜置分層后，如果不知道哪一層是“水層”，試設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便的判斷方法。學(xué)生根據(jù)自己已掌握的知識(shí)，并在我的適當(dāng)提示下認(rèn)真思考，仔細(xì)分析、比較后，得出了以下幾個(gè)合理簡(jiǎn)便的方案：［方案一］取一只小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體（這是取樣檢驗(yàn)的常規(guī)方法，后面表述用“取樣”），往其中加入少量的水。如果加水后，試管內(nèi)的液體不分層，則說明分液漏斗中下層是“水層”；反之，上層為“水層”。［方案二］取樣，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若試管中液體分層，則說明分液漏斗中的下層為“水層”；反之，上層為“水層”。［方案三］取樣，用膠頭滴管取少量待測(cè)液，滴2—3滴到無水CuSO₄固體上，觀察白色固體上是否有藍(lán)色出現(xiàn)，若有變化，則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

四、開展設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

實(shí)踐是創(chuàng)新的搖籃，學(xué)生自己思考設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，既可以培養(yǎng)動(dòng)手動(dòng)腦解決問題的能力，體驗(yàn)到成功的喜悅，又可以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。例如，在“鈉的氧化物性質(zhì)”的教學(xué)中，我要求學(xué)生根據(jù)反應(yīng)原理：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證明CO₂與Na₂O₂是否反應(yīng)及反應(yīng)后生成的產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)所需的試劑、藥品；（2）確定實(shí)驗(yàn)所需的裝置、儀器，以及連接順序；（3）盡可能保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。這樣便迫使學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、設(shè)計(jì)、探索、創(chuàng)新。布置任務(wù)后，給學(xué)生一段時(shí)間，讓他們?nèi)オ?dú)立思考、查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；然后組織學(xué)生一起對(duì)他們提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、討論、比較設(shè)計(jì)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)等，并選擇其中幾組方案由學(xué)生在課堂上進(jìn)行演示，對(duì)比較好的設(shè)計(jì)給予表揚(yáng)，對(duì)較差的設(shè)計(jì)則從其中找出“閃光點(diǎn)”給予肯定，從而調(diào)動(dòng)了各層次學(xué)生創(chuàng)造的積極性，并培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

總之，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與創(chuàng)新，給學(xué)生留出自由思考的空間，增加學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，是提高學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的有效途徑之一。以上只是我在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些初步嘗試，還有待在今后的教學(xué)實(shí)踐中不斷地提高和深化。