初中化學自主設計實驗之我見

摘 要：根據(jù)《初中化學新課程標準》的要求，結(jié)合初中化學的學科特點，我在本文中，分析了學生自主設計實驗對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力的重要作用。在此基礎上，我又從學生自主改造實驗器材、設計實驗方案、優(yōu)化實驗過程和獨立完成實驗四個方面，逐一論述了如何通過自主設計實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

關鍵詞：化學教育教學;自主設計實驗;創(chuàng)新能力;創(chuàng)新意識

一、 引言

在現(xiàn)行化學教學中，大部分教學內(nèi)容都是采用教師講授化學知識為主，然后輔以實驗來驗證其正確性。這種做法限制了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在學生認知過程中有一定的局限性。隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，現(xiàn)代化教學手段的提高，我們發(fā)現(xiàn)化學教學中學生自我設計實驗，能夠激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

在十幾年的教學中，我發(fā)現(xiàn)很多化學實驗其實都可以讓學生自主設計。在學習過程中自主設計實驗，能讓學生利用所學知識，充分發(fā)揮自己的聰明才智，在探索中尋求更理想的實驗方法。這樣不僅能夠更好地發(fā)揮學生的主觀能動性，還能全方位地培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

下面我就談談學生自主設計化學實驗的作用，以及我對學生自主設計實驗的具體認識和一些具體做法。

二、 自主設計化學實驗，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新實驗能力中有著至關重要的作用

化學是一門以實驗為基礎的學科，通過實驗教學有助于學生掌握化學基本概念和基礎理論，有助于培養(yǎng)和發(fā)展學生的操作技能及觀察、思維、分析、和解決問題的能力，使學生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度?！冻踔谢瘜W新課程標準》要求化學實驗教學以化學概念、定理、公式等理論為依據(jù)，以自主設計實驗為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的主要途徑，使學生通過對化學知識的學習和應用，對實驗的設計、操作，對實驗過程的觀察記錄，對問題的分析、判斷、研究、概括、綜合，達到初步掌握科學的研究方法，提高解決化學實際問題能力的作用。在化學教學中，我們要激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，必須注重自主設計化學實驗教學的研究。

例如：對于有些分組實驗或課堂演示實驗，我引導學生改進為：根據(jù)實驗目的或?qū)嶒炘?，讓學生自己設計實驗步驟，自己選取實驗所需的儀器。實驗前由學生自己去實驗室領取，然后也由學生自己去組裝，親自經(jīng)歷實驗過程，搜集證據(jù)。實驗結(jié)束后，也由學生自己整理、清洗儀器，還給實驗室，所有過程教師僅僅起指導和監(jiān)督作用。這樣不僅能很好的培養(yǎng)學生的實驗素養(yǎng)，又能充分發(fā)揮學生的主體作用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

因此，我認為在化學教學中，應讓學生自主設計化學實驗的方案，讓學生親自選取實驗器材，親身經(jīng)歷實驗探索過程、驗證過程。通過直觀明顯的實驗現(xiàn)象，在聲、色、味等全感官的體驗中，我們就能全方位的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，這在化學教育教學中起著至關重要的作用。

三、 如何利用自主設計實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

只有啟發(fā)學生探索自主設計實驗的科學方法，才會使學生思維的靈活性、發(fā)散性及獨創(chuàng)性得到培養(yǎng)和提高，從而增強學生科學研究的創(chuàng)新意識和能力。在長期的教學過程中，利用自主設計實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，我堅持做好以下四個方面，不斷總結(jié)經(jīng)驗，以達到教學相長的目的。

（一）通過學生自主改造實驗儀器，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

“工欲善其事，必先利其器”，化學儀器是化學實驗教學的有效武器，學生對化學儀器的使用有著濃厚的興趣。如果能啟發(fā)學生想方設法地利用身邊的生活用品去改造和設計實驗儀器，將能極大的激發(fā)學生的求知欲和學生的自主設計能力，有效地培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

譬如有很多化學演示實驗都要求定量加入試劑，大多數(shù)教師一般憑經(jīng)驗滴加試劑，以至于在演示過程中滴加試劑不夠準確。如果能通過改進儀器使演示實驗簡單易做，不僅可以節(jié)省時間，也可提高實驗效率。該怎么辦呢？

遇到這種情況，我一般會讓學生自己尋求解決問題的途徑，根據(jù)教材上的實驗設計，幫助學生設計改進實驗儀器，突破難題。在探索過程中我發(fā)現(xiàn)有的學生的辦法確實非常好。有的學生就用合適的注射器代替膠頭滴管，因為注射器自身的構造特點，取液時就方便多了。具體實驗時學生可以根據(jù)實驗要求，事先吸好需用的試劑量，而不必考慮操作誤差，從而可以減少操作上的不少錯誤。

再比如，有些課后實驗的儀器，不像分組實驗和課堂演示實驗那樣正規(guī)。我就引導學生不必拘泥于實驗室的儀器，對于必需儀器，仍然向?qū)嶒炇医瑁溆嗟膬x器盡量由學生利用生活中的常見物品自己制作，從而代替實驗室里的一些儀器。有的學生將軟塑料瓶剪斷，靠瓶口的一小半可以作為漏斗使用;有的學生利用注射器，氣密性好，活塞上下伸縮性好，不僅可以方便吸取液體，還可以抽取氣體;有的學生利用滴眼液的滴瓶，可以用來做膠頭滴管;生活中的冰激凌的小勺可以做取用固體藥品的藥匙、紗布可以作為濾布;有的學生自己到超市買漏斗，溫度計等儀器。這也正是我們《初中化學新課程標準》提出的“讓學生充分利用身邊的器材做實驗，把化學教學和生活緊密聯(lián)系起來”的基本要求。

這樣，通過學生自己設計改造一些簡單的實驗儀器，創(chuàng)新性的設計實驗。不僅可以滿足學生的成就感，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和求知欲，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，還可以彰顯化學實驗教育教學的獨特魅力，培養(yǎng)學生學習化學的濃厚興趣。

（二）通過自主設計實驗方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

通過引導學生根據(jù)實驗目的和原理自行去設計實驗方案，可以全面培養(yǎng)學生各方面的能力，使他們的理性思維能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力得以科學發(fā)展，更有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

例如制取氫氧化銅的試驗中，我先讓學生熟悉教材中的實驗原理和實驗目的，認真閱讀教材中現(xiàn)有的實驗方案，再啟發(fā)學生自主設計新的實驗方案：以氧化銅為原料（還有其他試劑可供選擇），如何制取氫氧化銅？

問題布置下去后，先是通過學生在一起討論，之后學生自主設計了這樣一個最合理的反應流程：氧化銅→硫酸銅→氫氧化銅。然后我讓學生根據(jù)自己的設計方案來進行實驗探究，而結(jié)果卻出現(xiàn)了三種不同的現(xiàn)象：藍色沉淀、黑色沉淀、無沉淀。這種鮮明的對比，表明有些學生的實驗成功了;有些學生的實驗失敗了，這就好比在學生中間釋放了一顆“原子彈”，激發(fā)了學生的競爭意識和探究欲望。緊接著我根據(jù)制取氫氧化銅時的注意事項，再來引導實驗成功的學生總結(jié)實驗成功的經(jīng)驗，實驗失敗的學生討論實驗失敗的原因，這對化學的教育教學起到了事半功倍的作用。

通過學生自主設計實驗方案，不僅達到了復習酸、堿、鹽的作用，而且又提高了學生自主發(fā)展的能力，使學生對化學學習保持了經(jīng)久不衰的熱情。

（三）通過自主優(yōu)化實驗過程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

在一些課堂演示實驗的過程中，有時會遇到現(xiàn)象不明顯，污染物不易處理的難題。我首先帶領學生共同分析實驗的不足之處，尋找解決問題的有效途徑。然后我再鼓勵學生自己動手改進實驗方法、實驗器材，或改進實驗過程，這樣不僅可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，還能激發(fā)學生敢于創(chuàng)新的意識和提高創(chuàng)新能力。

例如：在做一氧化碳的可燃性實驗時，由于一氧化碳有毒，故在課堂演示可燃性時有一定的危險。我啟發(fā)學生改進實驗的探究過程，幫助學生在實驗前，用充氣袋收集一氧化碳，然后在出氣口接橡皮管（配止水夾和一個尖嘴導管）。實驗時我指導一個學生打開止水夾，輕輕擠壓充氣袋將一氧化碳勻速擠出，再由另一個同學配合將玻璃尖嘴置于酒精燈火焰上點燃。

實踐證明，這樣不僅實驗的安全性提高了、火焰顏色明顯了，學生更容易操作了，而且能有效地避免一氧化碳對師生身體帶來的危害。

其實很多化學實驗，我們都可以通過類似的實驗改進，引導學生自己先分析實驗的器材、過程、現(xiàn)象和結(jié)論，通過學生的交流與討論，提出改進意見。然后我再讓學生通過自主設計的實驗驗證，不僅使學生更容易掌握所學知識，而且能全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（四）通過獨立完成實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

化學教材中安排的實驗本來就不算多，而有些教師在教學過程中又往往忽視實驗教學的巨大作用。因此就出現(xiàn)了老師用嘴“講實驗”，在黑板上“做實驗”，讓學生死記硬背實驗現(xiàn)象、實驗規(guī)律的怪現(xiàn)象，剝奪了學生自己動手做實驗的機會，學生實驗能力得不到培養(yǎng)和發(fā)展。長此以往不僅不利于化學教學，而且容易使學生感覺學習化學毫無意義，失去對化學學習的興趣。

為了摒棄這種不利于化學教學的惡習，我在化學教學過程中，經(jīng)常通過努力設計一些指導性的探究活動，讓學生自己設計實驗，獨立完成實驗探究過程，從而來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實驗能力。

教材中的一些演示實驗，我們可以設計為學生能自己動手的家庭小實驗和分組實驗，這樣不僅可以提高化學知識的應用能力，還能激發(fā)學生的成就感和創(chuàng)新能力。

例如，我把鐵釘生銹的實驗當作家庭小實驗，提前一周布置給學生在家里做。到了上《金屬防護和廢金屬的回收》這節(jié)課時，我把在實驗室預先做好的鐵釘生銹實驗的試管展示給學生看，并請他們與自己所做的家庭小實驗結(jié)果對照。學生很自然地就接受了“鐵在潮濕的環(huán)境中能跟氧氣和水發(fā)生化學反應生成鐵銹”這一事實。

接下來，我再請學生思考：“如果鐵釘只有一半浸在水中，另一半裸露在空氣中，哪一部分銹斑最明顯？這是什么原因呢？”很多學生就會一臉的茫然，不知如何解釋原因，思維受到阻礙。我就啟迪學生思考“你認為鐵在什么條件下最容易生銹？”自己親自設計實驗進行探究，通過對比分析，學生對鐵生銹的原因和防止鐵生銹的方法就有了比較深入的了解，本節(jié)課的教學內(nèi)容學生也就很容易掌握了。

通過學生獨立設計和完成這些小實驗，提高了化學教學的趣味性，增強了學生學習化學的自信心，激發(fā)了學生的探索熱情，更加能全方位地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

“問渠那得清如許，為有源頭活水來”，培養(yǎng)學生實驗創(chuàng)新能力的方法是多種多樣的，唯有讓學生自主設計化學實驗，才是化學教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力的最有效途徑。我們化學教師在教學中要根據(jù)《初中化學新課程標準》和化學學科特點、教學實際，充分挖掘?qū)W生自主設計化學實驗的教育功能，才能全面科學地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，才能引來自主設計的清泉，澆開創(chuàng)新教育教學之花！

作者簡介：王曉慧，江蘇省徐州市，豐縣教師發(fā)展中心。