改進中學化學實驗教學方法，培養(yǎng)學生思維能力

雷江蛟 許瓊

摘 要：化學實驗作為化學教育的重要組成部分，對培養(yǎng)學生的思維能力起著重要作用。由于傳統(tǒng)的實驗教學方法存在些許不足，學生的創(chuàng)新能力沒有得到有效地培養(yǎng)。本文擬從創(chuàng)新教學演示實驗和開展探索性實驗來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：探索性實驗；創(chuàng)新思維；創(chuàng)新教學演示實驗

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)，研究宏觀現(xiàn)象和物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的自然科學，化學實驗是化學教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學生思維能力的重要環(huán)節(jié)?；瘜W實驗教學法具有獲知、激趣、求真、循理、育德的功能與素質(zhì)教育“耦合”，能夠很好地培養(yǎng)學生的探索精神，[1]在傳統(tǒng)實驗教學中，學生實驗大多是驗證性實驗，學生只是期望得到與教材相同的實驗結(jié)論或?qū)嶒灛F(xiàn)象。無法有效地培養(yǎng)學生的探索能力和創(chuàng)新思維能力。在新一輪基礎(chǔ)教育改革中，強調(diào)要對學生的創(chuàng)新精神和實踐能力進行重點培養(yǎng)。本文擬從創(chuàng)新教學演示實驗和開展探索性實驗來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

一、探索性實驗與創(chuàng)新思維的聯(lián)系

創(chuàng)新思維有廣義和狹義之分，一般認為人們在提出問題和解決問題的過程中，一切對創(chuàng)新成果起作用的思維活動活動，均可視為廣義的創(chuàng)新思維。而狹義的創(chuàng)新思維則是指人們在創(chuàng)新活動中直接形成的創(chuàng)新成果的思維活動，諸如靈感、直覺、頓悟等非邏輯思維形式。[2]探索性實驗使指學生在進行創(chuàng)新性實踐活動時，按照提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗方案、進行實驗探究、觀察實驗現(xiàn)象進行分析、歸納和總結(jié)，從而得出實驗結(jié)論的過程。是中學化學實驗教學的重要組成部分，它不僅可以幫助學生理解和掌握知識，還能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和勇于探索的精神。

習近平總書記曾指出：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力，一個沒有創(chuàng)新的民族，難以屹立在世界民族之林”。在新一輪的課程改革中著重強調(diào)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，通過探索性實驗，有效的激發(fā)了學生的創(chuàng)新興趣，從而對化學實驗產(chǎn)生了濃厚的化學興趣。學生自己進行實驗方案的設(shè)計、準備并且完成實驗、觀察實驗現(xiàn)象、總結(jié)歸納后得出實驗結(jié)論。增強了學生的探索和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學生實事求是，嚴謹求實的科學實驗態(tài)度。

二、改進化學實驗教學方法，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力

（一）創(chuàng)新教學演示實驗，誘發(fā)學生創(chuàng)造動機

化學實驗的目的是通過觀察實驗現(xiàn)象，揭示事物的本質(zhì)，從而使學生建立概念，理解定律，掌握操作方法，強化化學知識，形成技能技巧，培養(yǎng)思維能力和創(chuàng)造力。[3]要達到這個目的，前提是班級的學生愿意參與到實驗中去，這就要求教師能夠增強教學演示實驗的效果來吸引學生，充分的引導學生，使學生能夠建立對實驗的理性認識。多媒體的出現(xiàn)可以有效地提高教學實驗效果。在傳統(tǒng)演示實驗中，由于玻璃儀器不但易碎而且還容易反光不利于學生進行觀看，學生對實驗的失落感使得興趣降低而沒有收到良好的實驗預(yù)期效果。教師在實驗中如果運用投影技術(shù)不但可以讓所有學生看得清楚，而且還可以降低實驗的危險性，穩(wěn)定課堂秩序。如NH3噴泉實驗，我們利用垂直投影來放大實驗現(xiàn)象，從而利于班級中所有學生的觀察，調(diào)動學生的實驗積極性。學生不僅會驚詫于實驗“奇觀”，必然會在求知欲的驅(qū)使下，探究其反應(yīng)機理。這時正是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的最佳時機。同樣，在氯氣的制備實驗中，在課堂上操作此類實驗危險性極大。此時教師就可以借助NOBOOK虛擬實驗室來完成實驗的操作，學生不但能夠觀察到實驗現(xiàn)象，也可以在多媒體設(shè)備上進行實驗的操作。因此，在化學實驗教學中，教師應(yīng)表現(xiàn)出出色的駕馭能力，是趣味中充滿哲理、平淡中表現(xiàn)新奇、和緩的洞察細微、激烈的從容不迫、安全的不失嚴謹、危險的不亂方寸、簡單的絕不潦草、復(fù)雜的確保成功。使學生通過教師的神態(tài)、行為語言強化對化學學習的喜愛，淡化對學習化學和從事化學實驗的恐懼和厭煩，從而誘發(fā)與培養(yǎng)學生創(chuàng)造動機。[4]

（二）開展探索性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維

化學實驗設(shè)計應(yīng)是中學化學教學的最高目標，實驗設(shè)計是對學生各項能力的綜合測試。完成實驗設(shè)計題目，讓學生自行設(shè)計實驗，可使學生整體思維能力、知識運用能力、創(chuàng)造思維能力得到全面提高。[1]

（1）自主設(shè)計實驗方案?！耙粋€實驗、多種方案”的實驗教學法，是指教師在向?qū)W生介紹某物質(zhì)的實驗室制法時，可鼓勵學生思考有哪些方法可以用來制取該物質(zhì)？我們?yōu)槭裁床捎媚壳暗姆椒ㄗ鳛樗膶嶒炇抑品?？鼓勵學生敢于標新立異，勇于想象、猜想和假設(shè)，最大限度地開拓學生的思維空間。[5]

教師可提前一周布置實驗設(shè)計課題，提出預(yù)習要求，如：查閱有關(guān)資料設(shè)計“二氧化碳的實驗室制法”由學生自己擬定實驗方案。學生通過網(wǎng)絡(luò)，圖書館等資源查閱到以下方法：①碳酸鈉分別和稀鹽酸、稀硫酸進行反應(yīng)，②石灰石分別與稀鹽酸、稀硫酸進行反應(yīng)。以小組為單位，根據(jù)實驗室中實驗的反應(yīng)原則，來確定最佳的實驗方案。學生通過認真觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)合查閱資料的相關(guān)信息，從而確定最佳的試驗方法。在此過程中培養(yǎng)學生自己動腦解決問題的能力，激發(fā)學生的發(fā)散思維。

（2）準備實驗器材。結(jié)合二氧化碳的性質(zhì)和實驗室制取氧氣的發(fā)生裝置，同學們應(yīng)該選擇那些實驗裝置來制取二氧化碳呢？結(jié)合二氧化碳的性質(zhì)和實驗室收集氧氣的收集裝置，同學們應(yīng)該選擇那些實驗裝置來收集二氧化碳呢？根據(jù)氧氣的性質(zhì)，我們知道了氧氣可以用排水法和向上排空氣法進行收集。學生已經(jīng)知道了二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上進行裝置的選擇，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。各小組將本小組所設(shè)計的整套實驗裝置放在講臺上，進行講解。

小組一：選用試管和橡皮塞以及導氣管進行二氧化碳的制備，用向上排空氣法進行收集，驗滿方法是將點燃的木條放在瓶口發(fā)現(xiàn)帶火星的木條熄滅。

小組二：選用錐形瓶和分液漏斗作為實驗的發(fā)生裝置，收集方法以及驗滿方法和小組一相同。

小組三：用錐形瓶和注射器作為反映的發(fā)生裝置，收集方法以及驗滿方法和小組一相同。

在準備實驗器材這個過程中。課堂上確定的實驗方案是可行的，但是在實驗室所允許的條件下是否可行呢？這些問題擺在學生面前來促使學生思考。在沒有現(xiàn)成的實驗儀器時，學生如何利用實驗室現(xiàn)有的實驗器材來進行簡單的組合或者對實驗器材進行優(yōu)化來達到相同的實驗效果。比如在缺少分液漏斗的情況下，如何組合出一個的實驗裝置與分液漏斗作用相同的實驗裝置。有的同學就聯(lián)想到我們生活中所用的注射器。在這個過程中發(fā)展學生的聯(lián)想和發(fā)散思維，培養(yǎng)學生思維的靈活性和創(chuàng)造性。

（3）進行實驗操作。大家根據(jù)實驗室制取二氧化碳的整體思路，分別從發(fā)生裝置、收集裝置、檢驗方法等進行著手，設(shè)計操作步驟，動手進行試驗。以小組為單位來制取一瓶二氧化碳。

在進行實驗操作過程中，安全是第一位的。學生在自己獨立操作之前，教師可以通過多媒體讓學生來觀看實驗的基本操作錄像來強化學生實驗操作能力。在此過程中，通過自己組裝實驗儀器，添加實驗藥品，學生邊思考，邊操作。建構(gòu)主義認為，學生通過與外部信息的不斷交互，思考，再實踐，從而將知識內(nèi)化成為自己的知識儲備。因此學生通過獨立進行試驗操作，不但提高了學生實踐能力，也對知識點有一個很好地鞏固。

（4）觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)。學生通過觀察最直觀的實驗現(xiàn)象，獲得實驗數(shù)據(jù)后，在經(jīng)過分析、判斷、概括、綜合和抽象思維、邏輯推理等思維加工活動，使之產(chǎn)生認識上的飛躍，獲得結(jié)論，這是教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的重要途徑。[5]如二氧化碳的驗滿：用點燃的火柴放于集氣瓶瓶口，若火柴熄滅則表明二氧化碳已經(jīng)收集滿了。那么二氧化碳可以讓帶點燃的木柴熄滅，二氧化碳氣體能否用于滅火呢？在創(chuàng)新思維中，逆向思維是最活躍的部分。學生通過逆向思考，達到了出其不意的效果。

（5）實驗數(shù)據(jù)處理，完成實驗報告。學生處理完成實驗數(shù)據(jù)后，在完成實驗報告的過程中也是對整個實驗過程的一種思考。通過對二氧化碳氣體制備的實驗的思考，學生掌握了氣體制備實驗的關(guān)鍵點，比如在實驗裝置的選擇，反應(yīng)條件的控制，氣體收集方法的選擇，以及氣體如何進行檢驗方面有了清晰地認識。在今后的實驗過程中遇到同種問題時，學生就具有了解決這類問題的思路。在整個過程中，培養(yǎng)了學生的科學態(tài)度學生處理該問題的能力將變得游刃有余。

三、結(jié)語

培養(yǎng)學生的思維能力，關(guān)鍵在于教師。教師作為教學活動的引導者、組織者和參與者。首先，要提高自己的科學素養(yǎng)，勇于轉(zhuǎn)變自己的教育觀念。在實驗中，將學生放在主體地位，發(fā)揮學生的作用。教師通過有限的教學實驗來啟發(fā)學生，引導學生去解決實驗中所遇到的問題，從而全方位的培養(yǎng)學生的思維能力。

參考文獻：

[1]裘霞.化學實驗教學中學生思維能力培養(yǎng)[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2010（06）：77.

[2]何克抗.創(chuàng)造性思維理論：DC模型的建構(gòu)與論證[M].北京：北京師范大學出版社，2000：3-10.

[3]牟友貴.改進中學化學演示實驗教學的實踐與探索[J].成都教育學院學報，2003（03）：56-66.

[4]沈理明.化學實驗教學與研究[M].廣西：廣西教育出版社，2004：157-159.

[5]鄭紅鷹.中學化學實驗中學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[D].蘇州大學，2009：28-39.