實(shí)驗(yàn)

黃春樹(shù)

摘 要：探究與實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，是完善人才素質(zhì)，特別是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要載體，盤活化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更有效地激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，可以說(shuō)它是催生學(xué)生創(chuàng)新的孵化器。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn) 課堂教學(xué) 創(chuàng)新潛能

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)不可缺少的環(huán)節(jié)，是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)世界的窗口，是化學(xué)教學(xué)中催生創(chuàng)新的助產(chǎn)劑；對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有不可替代的作用。因此，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，發(fā)掘、用好實(shí)驗(yàn)中巧妙的構(gòu)思和方法，以實(shí)驗(yàn)為依托，拓寬思路，挖掘?qū)嶒?yàn)的內(nèi)涵，通過(guò)形式多樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、挖掘演示實(shí)驗(yàn)，喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

演示實(shí)驗(yàn)對(duì)喚醒學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練起著至關(guān)重要的作用。但是，許多教師做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，仍然是照方抓藥，從而忽略了學(xué)生主體思維的激發(fā)，這就難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。反之，教師善于挖掘演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭?chuàng)意設(shè)計(jì)和運(yùn)用，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為依據(jù)，讓學(xué)生去思考、去發(fā)現(xiàn)。這樣不僅能活化學(xué)生的思維，而且能很好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

案例：演示氫氧化鈉固體溶于水放熱的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手觸摸試管外壁，學(xué)生所觀察到的現(xiàn)象和效果很不明顯。于是，我就引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、探究和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：將一支干凈的試管注入少量的蒸餾水，在酒精燈的火焰上加熱至沸騰，移開(kāi)火焰，蒸餾水停止了沸騰，然后往試管內(nèi)加入少量的氫氧化鈉固體，片刻會(huì)發(fā)現(xiàn)液體又重新沸騰；學(xué)生感到“咤異”的同時(shí)也很快猜想出這現(xiàn)象是由于氫氧化鈉固體溶于水放熱所致。這樣改進(jìn)后不僅使該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比教材上的那種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更具有直觀性和可比性，更能直觀地說(shuō)明了氫氧化鈉固體溶于水是放熱的結(jié)論，而且也能促使學(xué)生參與探索改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法的活動(dòng)中來(lái)，同時(shí)也極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，從而喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

教材中“測(cè)定空氣里氧氣含量的實(shí)驗(yàn)”、“探究滅火原理的實(shí)驗(yàn)”以及“探究水的組成電解水的實(shí)驗(yàn)”等幾個(gè)教材中典型的實(shí)驗(yàn)均可引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多方位進(jìn)行設(shè)想，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生體驗(yàn)到創(chuàng)新并不神秘，創(chuàng)新就發(fā)生在自己的身邊；使學(xué)生考慮問(wèn)題的思維開(kāi)闊，想法新奇，從而激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

二、將演示實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神

傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)先是教師演示，然后歸納出結(jié)論。整個(gè)演示過(guò)程學(xué)生始終處于被動(dòng)接受的位置，不能使學(xué)生主動(dòng)思考，只是坐等實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)踐證明這種教學(xué)方法不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，甚至窒息學(xué)生的思維能力、摧殘學(xué)生的創(chuàng)新精神。為了使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力。對(duì)某些演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使之變?yōu)樘骄啃汀⒃O(shè)計(jì)型、科研型的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中來(lái)體會(huì)創(chuàng)新的樂(lè)趣。

案例：學(xué)習(xí)《二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法》選擇實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，我先讓學(xué)生歸納確定制取氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素。教學(xué)中，根據(jù)制取二氧化碳常用的藥品和反應(yīng)原理提出問(wèn)題：同學(xué)們能否設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置，可使反應(yīng)能隨時(shí)發(fā)生或停止？這一問(wèn)題引發(fā)了學(xué)生大膽嘗試與創(chuàng)新，并提出以下幾種方案：（一）用金屬銅網(wǎng)扣住石灰石，當(dāng)需要反應(yīng)發(fā)生時(shí)，使石灰石與稀鹽酸接觸，需要反應(yīng)停止時(shí)，將容器傾斜使稀鹽酸與石灰石分離；（二）用一小塊布包裹著石灰石，制作成一個(gè)小布袋且用一根細(xì)線系緊布袋口，放入反應(yīng)容器內(nèi)，當(dāng)需要反應(yīng)發(fā)生時(shí)，把線放下使布袋中的石灰石與稀鹽酸接觸，需要反應(yīng)停止時(shí)，把線往上拉，使布袋中的石灰石與稀鹽酸分離。（三）取一只干凈的塑料瓶，離瓶底三分之一處用力旋繞并留下一個(gè)小孔，往瓶?jī)?nèi)注入適量的稀鹽酸，再把大理石盛放在瓶?jī)?nèi)的小孔上，然后通過(guò)調(diào)節(jié)手掌對(duì)瓶底部位擠壓的操作，從而實(shí)現(xiàn)隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生與停止等多種實(shí)驗(yàn)方案。此時(shí)，我不失時(shí)機(jī)地讓同學(xué)們討論這些設(shè)計(jì)中哪種方案最佳。像這樣的素材很多，只要我們教師善于將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“磚”拋給學(xué)生，就能迸發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新“玉”。

又如：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的三種方法：（一）加熱混有二氧化錳的氯酸鉀；（二）加熱高錳酸鉀；（三）分解過(guò)氧化氫。當(dāng)授完這些教學(xué)內(nèi)容時(shí)，我進(jìn)一步組織學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物的性質(zhì)和狀態(tài)、反應(yīng)條件、生成物的性質(zhì)和狀態(tài)，從而提出問(wèn)題：同學(xué)位能否設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置制取氧氣？這樣不僅能讓學(xué)生化被動(dòng)為主動(dòng)，而且能讓學(xué)生參與探索活動(dòng)中激發(fā)創(chuàng)新精神。

三、將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

布魯納曾指出：“發(fā)現(xiàn)并不限制于尋求人類尚未知曉的知識(shí)，確切地說(shuō)，而應(yīng)包括用自己頭腦中來(lái)獲得知識(shí)的一切方法。”這一著名的論斷是化學(xué)課堂上改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)重要的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。由于探索性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)或觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)科學(xué)抽象來(lái)獲得結(jié)論的一種實(shí)驗(yàn)。因此，教學(xué)中，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，無(wú)疑是一條培養(yǎng)探索能力與創(chuàng)新思維的有效途徑。

案例：在催化劑教學(xué)中，我說(shuō)：同學(xué)們，你們能探究分解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中的二氧化錳是催化劑嗎？想一想，探究實(shí)驗(yàn)的一般程序是如何進(jìn)行的？同學(xué)們通過(guò)交流、討論后，得出應(yīng)采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，按照“實(shí)驗(yàn)演示—觀察現(xiàn)象—提出問(wèn)題—討論比較—分析歸納—得出結(jié)論”的過(guò)程進(jìn)行探究，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：（一）兩支試管產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。（二）裝入少量的二氧化錳粉末的試管中卻能很快放出氧氣。從而說(shuō)明：在常溫下二氧化錳能改變過(guò)氧化氫溶液分解放出氧氣的速率，因而起到催化作用。此時(shí)，有學(xué)生提出：反應(yīng)后二氧化錳的質(zhì)量有無(wú)變呢？此問(wèn)題，再次激發(fā)了學(xué)生的思維，有同學(xué)說(shuō)：將反應(yīng)后的剩余物進(jìn)行過(guò)濾、洗凈固體并烘干，再稱量，如果反應(yīng)前后二氧化錳的質(zhì)量不變，說(shuō)明它是催化劑。這一問(wèn)題的解決后，馬上有的學(xué)生提出二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變呢？這一尖銳的問(wèn)題又一次激起了學(xué)生思維的高潮。通過(guò)交流、討論后，認(rèn)為將稱量后的二氧化錳再與過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)，觀察并驗(yàn)證是否有氧氣產(chǎn)生即可，再次說(shuō)明它是催化劑。接下來(lái)引導(dǎo)學(xué)生分析、比較，最后建立催化劑的概念。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新思維。

教材中還有許多實(shí)驗(yàn)可改為探究性實(shí)驗(yàn)，如二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法、酸、堿、鹽的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等等。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅能增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思想方法，而且能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

四、改進(jìn)和拓展實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望

認(rèn)知心理學(xué)關(guān)于思維的研究成果表明，探究的過(guò)程首先是解決問(wèn)題的過(guò)程。演示實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)裝置等方面所暴露出的不足能使學(xué)生進(jìn)入一種察覺(jué)到已有知識(shí)不能解決新問(wèn)題的心理狀態(tài)，因而極大地激發(fā)了學(xué)生探究改進(jìn)方法的興趣，延伸了對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程。教材中的很多實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)有不少實(shí)驗(yàn)在裝置和操作等方面是可以進(jìn)一步改進(jìn)的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)改進(jìn)的方法技術(shù)，體驗(yàn)改進(jìn)成功的喜悅，不僅能提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也激發(fā)了創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力。

案例：“探究物質(zhì)燃燒的條件的實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，我將該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)與拓展如：

某興趣小組話動(dòng)中，同學(xué)們按圖1裝置對(duì)“可燃物燃燒的條件”進(jìn)行探究。探究過(guò)程中，大家對(duì)磷燃燒生成的大量白煙是否危害人體健康提出疑問(wèn)。

【查閱資料】白磷的著火點(diǎn)是40℃，紅磷的著火點(diǎn)是240℃，……燃燒產(chǎn)物五氧化二磷是白色固體，會(huì)刺激人體呼吸道，可能與空氣中水蒸氣反應(yīng)，生成有毒的偏磷酸（HPO3）。

【變流與討論】白煙對(duì)人體健康有害，該實(shí)驗(yàn)裝置必須改進(jìn)。

【改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們按改進(jìn)后的圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

請(qǐng)你幫助他們將下表補(bǔ)充完整。

現(xiàn) 象 解 釋

a試管中白磷燃燒，熱水中白磷沒(méi)有燃燒。

b試管中紅磷沒(méi)有燃燒。 b試管中紅磷、熱水中白磷都沒(méi)有燃燒的原因是①__________；②_______________。

【反思與評(píng)價(jià)】（1）改進(jìn)后的圖2裝置與圖1裝置比較，優(yōu)點(diǎn)是_____________________。

（2）小林同學(xué)指出圖2裝置仍有不足之處，并設(shè)計(jì)了圖3裝置，其中氣球的作用是_________。

【拓展與遷移】

實(shí)驗(yàn)小結(jié)時(shí)，小朱同學(xué)說(shuō)：“待a試管冷卻后，如果將試管口緊貼水面（室溫下）。并取下橡皮塞，將看到液體進(jìn)入試管?！边@一說(shuō)法得到大家的一致認(rèn)同。小晶問(wèn)：“如果不考慮橡皮塞占試管的容積，進(jìn)入a試管內(nèi)液體的體積會(huì)是多少呢？大家爭(zhēng)論后，出現(xiàn)兩種預(yù)測(cè)。甲：接近試管容積的 ；乙：不一定接近試管容積的 。

你贊同的預(yù)測(cè)是_______（填“甲”或“乙”），理由是____________________。

這樣組織教學(xué)活動(dòng)，不僅緊緊抓住了學(xué)生的興奮點(diǎn)，而且促使學(xué)生參與探索、感知改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法的活動(dòng)中，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，同時(shí)也培養(yǎng)了他們探究求知實(shí)驗(yàn)、求知事物的創(chuàng)新意識(shí)。

五、關(guān)注實(shí)驗(yàn)異常，培植學(xué)生的創(chuàng)新能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)受到眾多因素的影響，許多實(shí)驗(yàn)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如實(shí)驗(yàn)中的“異?，F(xiàn)象”、稍縱即逝的“短暫現(xiàn)象”等，學(xué)生對(duì)這些異?，F(xiàn)象總會(huì)感到非常好奇并產(chǎn)生探究欲望。因此，教師在教學(xué)中要留心觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，注意捕捉“異?！钡膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，抓住時(shí)機(jī)，將其轉(zhuǎn)化為教學(xué)的生成點(diǎn)，讓學(xué)生在開(kāi)展交流、討論、反思、探究活動(dòng)中拓展思維空間，讓從多層面、多角度去剖析問(wèn)題敢于發(fā)表不同的見(jiàn)解，能有效地培植學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

如：《CO2的性質(zhì)和制取》實(shí)驗(yàn)時(shí)，演示時(shí)把石灰石和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2通入紫色石蕊試液中，學(xué)生很快就觀察到紫色石蕊試液逐漸變?yōu)榧t色，但當(dāng)給溶液加熱后，溶液的顏色并沒(méi)有變?yōu)樵瓉?lái)的紫色，這出現(xiàn)了與正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不符。是簡(jiǎn)單告訴學(xué)生結(jié)論，還是組織學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)異常的原因呢？我選擇了后者，坦然地說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異常，同學(xué)們能否幫助老師找出實(shí)驗(yàn)異常的原因呢？”學(xué)生經(jīng)過(guò)思考、分析，從而猜想導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)異常的可能性有：（一）可能與紫色石蕊試液的質(zhì)量有關(guān)？（二）可能與稀鹽酸溶液的濃度有關(guān)？如果稀鹽酸濃度偏大時(shí)會(huì)揮發(fā)出氯化氫氣體同反應(yīng)產(chǎn)生的CO2一起溶解在石蕊溶液中且形成了碳酸溶液和稀鹽酸溶液，受熱時(shí)碳酸溶液易分解，而氯化氫氣體含量較少，在溶液中形成的鹽酸溶液的濃度較低，不易揮發(fā)和分離出來(lái)，因此溶液的紅色不會(huì)褪去。如果是氯化氫氣體造成的緣故，那么就用呼吸時(shí)產(chǎn)生的CO2直接通入紫色石蕊試液中進(jìn)行比照實(shí)驗(yàn)，問(wèn)題就迎刃而解。學(xué)生作精辟分析后，我便趁熱打鐵提問(wèn)：能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證呢？這一問(wèn)激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，并設(shè)計(jì)了如下分組實(shí)驗(yàn)：每小組分別取1-2ml的紫色石蕊試液于試管中，并進(jìn)行編號(hào)，然后：（1）往①號(hào)試管中，滴加1-2滴稀鹽酸，一會(huì)兒再進(jìn)行加熱，結(jié)果溶液的顏色先由紫色逐漸變?yōu)榧t色，受熱后溶液的顏色不褪去，說(shuō)明鹽酸能使紫色石蕊變紅，且受熱后溶液的顏色不褪去。（2）往②號(hào)試管中吹入CO2氣體，片刻后進(jìn)行加熱，結(jié)果溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榧t色，受熱后溶液的顏色由紅色逐漸變?yōu)樽仙?，證明沒(méi)有鹽酸溶液存在則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)正常。（3）往③號(hào)試管中吹入CO2氣體，再滴加幾滴稀鹽酸溶液，片刻后再加熱，結(jié)果顯示溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榧t色，受熱后溶液的顏色紅色不消失，證明有鹽酸溶液存在則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)異常。

這樣將實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象作為教學(xué)資源加以利用，引導(dǎo)學(xué)生探究導(dǎo)致異常的原因，反思中迸發(fā)出創(chuàng)新思維，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

總之，只要我們依據(jù)新課程理念，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真分析、積極處理，從各方面入手，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。利用現(xiàn)有條件，想方設(shè)法地去進(jìn)行各式各樣的、豐富多彩的各項(xiàng)活動(dòng)，就能有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

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