化學(xué)實驗與能力培養(yǎng)

陳博

摘要：創(chuàng)新思維是多種思維發(fā)展的結(jié)晶.是一種能夠發(fā)現(xiàn)新知識，獲取新知識，解決新問題的智慧和能力.強(qiáng)調(diào)的是思維的過程.創(chuàng)新思維不但能夠揭示客觀事物的本質(zhì)特征及各種事物的內(nèi)在聯(lián)系，而且可以產(chǎn)生新穎、獨特的見解和想法，提出創(chuàng)造性的見解.創(chuàng)新的實質(zhì)就是敢于打破舊的思維框架，運用不同常規(guī)的方法發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，而化學(xué)這門學(xué)科就是建立在實驗基礎(chǔ)之上的，許多內(nèi)在規(guī)律處于發(fā)現(xiàn)當(dāng)中.所以，能夠靈活運用實驗現(xiàn)象來掌握化學(xué)知識、分析現(xiàn)象，讓數(shù)學(xué)的思維逐漸融入化學(xué)學(xué)科創(chuàng)新思維中.

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新;實驗與數(shù)學(xué);物理;實驗與生活

筆者結(jié)合自身多年在教學(xué)過程中的實踐，談?wù)勅绾卧诨瘜W(xué)課堂中運用實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

1教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，通過實驗以及對實驗現(xiàn)象的觀察、記錄和分析等，可以發(fā)現(xiàn)和驗證化學(xué)原理，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法并獲得新的化學(xué)知識.利用實驗，可以訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力，訓(xùn)練學(xué)生的分析能力，引導(dǎo)學(xué)生對于實驗的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，并且學(xué)會對實驗誤差進(jìn)行分析.

課堂中的化學(xué)實驗，很多是為了得出某一結(jié)論而出現(xiàn)，教師為了教學(xué)的進(jìn)行也很少對實驗的過程和實驗的次序以及實驗現(xiàn)象作出客觀的評價，這樣學(xué)生對于化學(xué)知識的了解、認(rèn)識、掌握就不會深人，只是了解知識的表面，而對于知識認(rèn)識從外延到內(nèi)涵的理解只會源于課本，無法真正運用知識解決化學(xué)實驗中的一些現(xiàn)象，從而無法客觀發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在規(guī)律.例如，高一學(xué)習(xí)堿金屬中鈉的性質(zhì)，在做鈉與水反應(yīng)的實驗時，取出鈉塊，要用濾紙把煤油吸干凈，原因是什么？很多時候，我們只是讓學(xué)生識記，內(nèi)在原因不詳細(xì)。通過實驗，讓學(xué)生思考、分析、討論，然后，從物質(zhì)性質(zhì)人手，得出煤油是易燃液體，鈉、鉀與水反應(yīng)放出大量的熱可能使煤油燃燒或者飛濺，發(fā)生實驗事故而且會干擾實驗現(xiàn)象.因此取用鉀、鈉固體時要用濾紙吸干表面的煤油，由此增強(qiáng)學(xué)生的細(xì)微觀察能力，加強(qiáng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?從事物的表象到本質(zhì)的理性思維，對于物質(zhì)世界的思考多元化，增強(qiáng)學(xué)生對物質(zhì)世界的化學(xué)維度的思考.又如：在鈉的燃燒的過程中，很多教師與學(xué)生只是看到淡黃色的固體，忽略對于黑色固體的分析：反應(yīng)產(chǎn)物是否是碳？碳的來源是源于煤油還是來自鈉與二氧化碳的反應(yīng)？這個問題的分析就逐漸引導(dǎo)學(xué)生對于實驗的探討的全面性，從實驗的結(jié)論也讓學(xué)生對于鈉的認(rèn)知更加理性化，特別對于高三的學(xué)生，對于知識的總結(jié)更加系統(tǒng)而有條理.

實驗?zāi)芰Γ治瞿芰?，綜合實驗數(shù)據(jù)，尋找普遍的內(nèi)在聯(lián)系，是我們發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的必由之路.學(xué)生具有一雙智慧的眼睛和善于實驗的雙手，以及清晰分析問題，總結(jié)規(guī)律的頭腦，為學(xué)生具備創(chuàng)新思維作出良好的鋪墊.

2教學(xué)過程中培養(yǎng)與其他學(xué)科的聯(lián)系

化學(xué)在理科綜合中處于樞紐地位，學(xué)生對于物質(zhì)的性質(zhì)要清晰的掌握，并且學(xué)生具備綜合運用知識的創(chuàng)新能力.這就要求學(xué)生熟練掌握儀器的特點以及與物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的特點，創(chuàng)造性的使用儀器，讓化學(xué)知識與其他理科知識相互滲透，讓解決化學(xué)問題的能力在實驗中得到突破和提升.

化學(xué)是重要的基礎(chǔ)自然科學(xué)，與數(shù)學(xué)、物理、生物乃至社會發(fā)展各方面都有密切的聯(lián)系，不僅僅在知識上有相互融合和滲透，而且分析處理問題的方法也有相同相似或者能夠相互借鑒的地方.這一點不僅僅在教材中有所體現(xiàn)，而且在近幾年的高考試題中也有充分的體現(xiàn)，如化學(xué)與社會生產(chǎn)、生活實際，化學(xué)與新科技、新發(fā)現(xiàn)等相互聯(lián)系的試題有增加的趨勢.因此，在復(fù)習(xí)中能夠以化學(xué)知識為主干，找出化學(xué)與其他學(xué)科的結(jié)合點、交叉點，并以此為基礎(chǔ)向其他學(xué)科領(lǐng)域延伸、拓展，實現(xiàn)從單一學(xué)科知識的能力向綜合科的綜合知識的能力轉(zhuǎn)化，促進(jìn)綜合素質(zhì)的提高，切實培養(yǎng)解決化學(xué)與社會等實際問題的能力.

在高中階段，對于鐵及其化合物的性質(zhì)和實驗論證，特別是對于二價鐵的還原性的論證和氫氧化亞鐵的制取是高中學(xué)生-定掌握的知識，在教材中所做的實驗，主要的實驗步驟是：1.新制二價鐵鹽;2.用加熱的方法除去氫氧化鈉溶液中的氧氣;3.用滴管取用二價鐵鹽溶液插入氫氧化鈉溶液中，擠壓出二價鐵溶液，可以觀察到氫氧化亞鐵的物理特征.在這個實驗中，條理清晰，對于化學(xué)的認(rèn)知也很到位，但是這個實驗忽略了一個重要的東西，就可以利用儀器的特點，結(jié)合數(shù)學(xué)物理原理更好的把化學(xué)特性表現(xiàn)出來.如果我們用圖示的裝置，1中放稀H2SO4和鐵屑;II中放NaOH.打開止水夾，鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2導(dǎo)人II中，將II中的空氣（溶液和液面上方的）趕凈;關(guān)閉止水夾，產(chǎn)生的H2，使得I的壓力增大，將反應(yīng)的產(chǎn)物FeSO4壓人I裝置（類似排水集氣法），得到Fe（0H）2沉淀.通過以上實驗操作我們清晰的觀察到實驗現(xiàn)象，也掌握了鐵和二價鐵的性質(zhì)，也觀察到Fe（OH）2物理特征.這個實驗過程就利用了物理原理、物理知識與化學(xué)實驗相結(jié)合.

此實驗中，鐵和二價鐵的實驗現(xiàn)象，實驗步驟的先后順序，實驗?zāi)康牡捏w現(xiàn)，以及實驗原理的集中展現(xiàn)中，實際也是數(shù)學(xué)邏輯思維過程的推演.我們要做到以數(shù)學(xué)為工具，以物理為器具，以化學(xué)為理論依據(jù).大型的化學(xué)實驗多是在氣體流動中完成的，物理的大氣壓原理是解決很多化學(xué)的實驗誤差和及實驗現(xiàn)象的關(guān)鍵，物理是器具，所有的中學(xué)實驗，都是在瓶瓶罐罐中完成的，不論是導(dǎo)管長進(jìn)短出，還是短進(jìn)長出，都是圍繞物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和實驗步驟展開的.那為什么數(shù)學(xué)是工具？一是數(shù)學(xué)能夠解決實驗中量的關(guān)系;二是數(shù)學(xué)能夠解決儀器的先后次序;三是能夠分析實驗誤差.

培養(yǎng)學(xué)生把化學(xué)知識與數(shù)學(xué)、物理相互聯(lián)系，這個思維構(gòu)架也為學(xué)生在生活中化學(xué)知識的創(chuàng)新運用提供必要的理論支撐.

3在生活實踐中感受化學(xué)知識，為化學(xué)創(chuàng)新思維尋找最初的源泉

化學(xué)是實用的學(xué)科，它與數(shù)學(xué)物理等學(xué)科共同成為自然科學(xué)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ).化學(xué)的核心知識已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的各個區(qū)域，化學(xué)是改造自然的強(qiáng)大力量的重要支柱.目前，化學(xué)家價]運用化學(xué)的觀點來觀察和思考社會問題，用化學(xué)的知識來分析和解決社會問題，例如能源問題糧食問題、環(huán)境問題、健康問題、資源與可持續(xù)發(fā)展等問題當(dāng)今，化學(xué)日益滲透到生活的各個方面，特別是與人類社會發(fā)展密切相關(guān)的重大問題總之，化學(xué)與人類的衣食、住、行以及能源、信息、材料、國防、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、資源利用等方面都有密切的聯(lián)系，它是一門]社會迫切需要的實用學(xué)科.

理解化學(xué)學(xué)科和其他學(xué)科知識的關(guān)系.學(xué)會運用數(shù)理化知識給予實驗賦予新的臺階，讓實驗逐漸進(jìn)人生活，從而讓學(xué)生抽象出化學(xué)性質(zhì)，把化學(xué)帶人生活，從生活中尋找化學(xué)，讓化學(xué)創(chuàng)造性的使用在生活中，這讓思維品質(zhì)更進(jìn)一步，具備了創(chuàng)新思維的雛形，例如學(xué)生學(xué)習(xí)電解后，如何把電解原理運用到生活中？我們的學(xué)生作了這樣一個生活實驗：

制取家庭消毒水

①制作原理：食鹽水電解后產(chǎn)生氫氣、氯氣和氫氧化鈉，進(jìn)一步反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，具有消毒漂白等作用.即：電解2NaCl+2H20=Cl2↑+H2↑+2NaOH;Cl，+2NaOH一NaCl+NaCl0+H20.

②制作材料：可樂瓶一只，變壓器一只，電極兩根（可用鉛筆芯或電池芯代替），電線若干，電工膠布若干.

③制作方法：將碳棒固定在可樂瓶內(nèi)，碳棒一端連接電線后接至變壓器上（只要保證不短路，不斷路即可）.

④使用方法：在可樂瓶內(nèi)放人食鹽水，插上插頭，通電電解即可.為了證實這個實驗的有效性，我們采用漂白藍(lán)墨水來檢驗它的去污效果.（次氯酸和次氯酸鈉是氧化去污，因此可用此方法驗證.）我們使用的是不同濃度的氯化鈉溶液100克，英雄牌藍(lán)黑墨水來檢驗.在實驗中，我們對于電解的原理理解深刻，而且在電解的基礎(chǔ)_上，我們學(xué)生制取了新的生活物質(zhì)，把化學(xué)與生活實際相互聯(lián)系.

從實踐到應(yīng)用，從知識到論證，然后綜合性的利用知識對于生活進(jìn)行更新，全新解放學(xué)生頭腦的桎梏，讓學(xué)生學(xué)會知識，利用知識為更新我們的生活，為學(xué)生的創(chuàng)新思維打開一扇窗.

參考文獻(xiàn)：

[1]公曉華.創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)之我見[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011（24）：35.

[2]于慶鋒.淺談初中化學(xué)與其他學(xué)科的銜接[J].新校園：學(xué)習(xí)，2012（3）：144.

[3]宋英杰.抓住化學(xué)學(xué)科特點滲透化學(xué)素質(zhì)教育[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2016（09）：11.