中學化學實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中學化學實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)潮安縣庵埠鎮(zhèn)中心學校 李益民化學摘要 化學實驗以其獨有的優(yōu)勢，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有著其它任何教學手段不可替代的作用。本文認為創(chuàng)新型人才風采、化學實驗學術魅力的完善結(jié)合，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的有效途徑；引導學生進行實驗創(chuàng)新、加強化學實驗深層次教學功能開發(fā)是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的關鍵；增加做實驗的機會是培養(yǎng)學生創(chuàng)新技能的必要途徑。 中學化學實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)諾貝爾獎獲得者楊振寧博士曾說過：“中國留學生的學習成績往往比一起學習的美國學生的學習成績好得多，然而十年以后，科研成果卻比人家少得多。原因就在于美國學生思維活躍，動手能力和創(chuàng)造

2、精神強”1 。此話一語中的，道出了中西方在教育觀念上的差異。我國教育重視書本知識傳授，而美國教育重視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，全面提高全民族的素質(zhì)和創(chuàng)新能力，教育和科技事業(yè)要走改革創(chuàng)新之路2 。培養(yǎng)創(chuàng)新能力，化學學科有著得天獨厚的條件。眾所周知，化學是一門以實驗為基礎的自然科學、是“核心、實用、創(chuàng)造性”的科學?；瘜W實驗是驗證、探索、發(fā)現(xiàn)新事物最重要的手段，是一種最有效的直觀教學方法，是形成化學創(chuàng)新能力的必由之路。因此，應該把培養(yǎng)創(chuàng)新能力作為化學教學改革的核心，把科學實驗教學視為培養(yǎng)創(chuàng)新能力的主要途徑3 。一、利用實驗學術魅力與展示創(chuàng)新型人才風采培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神創(chuàng)新精神屬于非智力因素，是創(chuàng)新性活動

3、的內(nèi)部動力機制。培養(yǎng)創(chuàng)新精神是實施素質(zhì)教育最根本的目標之一。提高化學實驗的學術品味轉(zhuǎn)變學生觀念，破除他們對創(chuàng)新的神秘感，提供范例和榜樣、引導學生向創(chuàng)新型人才學習，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神的有效途徑。(一) 提高化學實驗的學術品味誘發(fā)學生的創(chuàng)新情感在化學實驗的教學中，恰當?shù)剡\用對比、放大、背景、空白等實驗技巧和實驗設計，來強化化學實驗的學術品味，使各種實驗結(jié)論的產(chǎn)生無懈可擊；研究探討各種正常和“反?！钡膶嶒灛F(xiàn)象，以滲透學術研究和科學意識，使學生的學習愿望得以滿足，最終轉(zhuǎn)化為學生健康的創(chuàng)新情感形成與發(fā)展是非常重要并且十分有效的。例如：在講解乙烯制備原理時，化學反應方程式為： 濃硫酸CH3 CH2 OH

4、CH2 = CH2 +H2O 170然而，實驗現(xiàn)象卻是燒瓶中的液體逐漸變黑，生成黑色固體，產(chǎn)生的氣體有刺激性氣味。教師應不失時機地把握這一機會，通過解釋這一“反?！爆F(xiàn)象，激發(fā)學生的探索熱情。首先引導學生回憶濃硫酸的脫水性，得出黑色不溶物是乙醇脫水碳化的結(jié)果，而生成的碳又可與濃硫酸發(fā)生反應： C+2H2SO4（濃）= CO2+SO2+2H2O刺激性氣味是生成二氧化硫氣體的結(jié)果。如何證明這些推斷呢？此時，教師應引導重新設計一套實驗裝置，確定反應后的氣體中含有二氧化硫和二氧化碳，從而有力地解釋了實驗中的“反?！爆F(xiàn)象（實驗裝置略）。在這套裝置的設計過程中，學生的學習興趣高漲，并且被化學知識使用的科學性

5、、變通性和選擇性所征服，這種化學問題的解決所創(chuàng)造的學術氛圍也使學生深切地感受到了科學的魅力，從而誘發(fā)了他們健康的創(chuàng)新情感。(二) 發(fā)揮教師的示范作用激發(fā)學生的創(chuàng)新動機所謂創(chuàng)新動機就是指一個人對已知結(jié)論或解釋感到不滿意，對已學的理論和技術感到不滿足，而主動去做深究或更新的工作，并力求達到完美地步的一種內(nèi)在推動力量。只有創(chuàng)新型的教師才能培養(yǎng)出創(chuàng)新型的學生。教師新穎的實驗設計、對實驗裝置的改進與創(chuàng)新，對學生有很強的感染力，會不知不覺地在學生的心田中播下創(chuàng)新的種子。例如氯化氫的噴泉實驗是一個典型的演示實驗，但通常的教學方法缺乏創(chuàng)意。若注入創(chuàng)新探索問題，引導學生思考：（1）形成噴泉實驗的原理是什么？若實

6、驗失敗，其主要原因是什么？實驗成功的關鍵是什么？（2）噴泉實驗對氣體和溶液有什么要求？下列哪組試劑能形成噴泉？為什么？說明理由。 氯氣和飽和氯水 氯氣和氫氧化鈉溶液 氯化氫和氫氧化鈉溶液 二氧化碳和氫氧化鈉溶液（3）噴泉裝置中膠頭滴管有什么作用？在實際操作中，此膠頭滴管吸滿水欠方便且需用雙孔塞，易造成裝置漏氣致使實驗失敗。若不用膠頭滴管，其它部位不變，能否形成噴泉？若能形成噴泉應怎樣操作？顯然第（3）問是富有挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新課題。操作方法有兩種：一是將連有膠管的導管彎成U形注滿水并用止水夾夾在膠管中部，帶膠塞一端即相當于膠頭滴管；二是將燒瓶冷卻（如滴少量乙醚于燒瓶外壁上）使燒瓶內(nèi)壓強暫時變小，溶液

7、會沿導管進入燒瓶形成噴泉。改進后的噴泉裝置更美觀、更富有吸引力，最重要的是大大激發(fā)了學生的創(chuàng)新動機。因此，教師應下大功夫把中學化學教材中的全部實驗內(nèi)容進行不斷深入的研究和改進，切實提高自身的化學實驗創(chuàng)新能力，使自己成為創(chuàng)新型的教師、實驗創(chuàng)新的典范，才能充分發(fā)揮出化學實驗對培養(yǎng)創(chuàng)新精神的教育功能。創(chuàng)新型教師在化學實驗中教學中應表現(xiàn)出出色的駕馭能力。具有規(guī)范、靈巧、優(yōu)美、安全的實驗操作技能和繪畫技能；善于創(chuàng)造鮮明直觀、奇異精彩的實驗現(xiàn)象，極高的實驗成功率，具有敏銳的洞察能力、豐富的想象力和靈活運用實驗解決化學問題的能力；善于啟發(fā)、點撥、指導學生圓滿完成實驗的能力；善于發(fā)現(xiàn)和提出富有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的

8、實驗課題，具有改進和創(chuàng)新實驗的能力并不斷取得新成果；使趣味中充滿哲理，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，復雜的確保成功。二、引導實驗創(chuàng)新與開發(fā)實驗深層次教學功能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維創(chuàng)新思維是指發(fā)明或發(fā)現(xiàn)一種新方式用以處理某種事物的思維過程，是整個創(chuàng)新活動智能結(jié)構的關鍵，是人類思維的最高層次，是創(chuàng)造力的核心4, 5 。創(chuàng)造過程中提出創(chuàng)新思想的思維活動，是創(chuàng)新能力的核心。創(chuàng)新思維作為能力，包括創(chuàng)造性想象、直覺能力、洞察能力和捕捉機遇的能力等，具有新穎性和積極主動性兩個根本特點，是創(chuàng)新教育要著力培養(yǎng)的最可貴的思維品質(zhì)。實驗與思維緊密結(jié)合6

9、。引導學生進行實驗創(chuàng)新與加強化學實驗深層次教學功能開發(fā)，旨在原有知識經(jīng)驗的基礎上，注入創(chuàng)新性探索主題，促使學生通過分析比較，運用各種創(chuàng)新思維找出舊知識與新問題之間的聯(lián)系與區(qū)別，并根據(jù)新問題的條件和需求，進行聯(lián)想和想象，對原有的知識結(jié)構進行改造和重新加工組合，形成新的見解和設想，找出新的途徑和方法，從而高水平地獲取知識并能廣泛遷移到新的領域，即創(chuàng)造性地學習新知識并能應用知識進行再創(chuàng)造。(一) 引導實驗創(chuàng)新培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維實驗創(chuàng)新具有新穎性、靈活性等特點，它能激發(fā)學生的參與意識、活躍學生的思維，它要求學生以新奇、獨特的角度去發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維能力。實驗創(chuàng)新既包括根據(jù)一定的目的和任務，從零開始，通

10、過探究確定實驗儀器、藥品、裝置和操作方案，也包括對原有的實驗從新的角度給予新的思考、審視，找出缺陷和不足給予修正和揚棄。實驗原理創(chuàng)新。如抽取氧氣的實驗，要求學生盡可能用挑剔和批判的眼光去發(fā)現(xiàn)教材中用氯酸鉀和二氧化錳來抽取氧氣所存在的缺陷，如裝置復雜，反應條件要求較高（需要加熱）并伴有副反應使制得的氧氣不純凈。然后根據(jù)實驗原理，設計更為合理的實驗方案。實驗裝置創(chuàng)新。如銅與硝酸的反應，放在試管中反應，藥品浪費多，且產(chǎn)生的有毒氣體污染環(huán)境。通過讓學生聯(lián)想塊狀固體和液體反應制氣體的裝置，設計出原理跟啟普發(fā)生器相類似的簡易氣體發(fā)生器。這樣可以防止藥品浪費（思維模式：聯(lián)想、組合、類比、遷移思維等）。實驗操

11、作創(chuàng)新。如氫氣與氯氣的光照反應，反應成功的關鍵是要以足夠強的光源引爆。由于是爆炸反應，學生往往不敢把鎂條靠近集氣瓶，而鎂條離集氣瓶太遠，又使光照不夠強烈，導致實驗失敗。學生自然便非常希望有一種能代替鎂條的光源，經(jīng)過大膽設想，終于會找到一種既安全又方便的光源日光燈（思維模式：替代、類比、聯(lián)想、頓悟思維等）。實驗方案創(chuàng)新。對教材中沒有的實驗，鼓勵學生勇于開拓創(chuàng)新，在遵循科學、安全、可行的原則下，讓學生各自發(fā)揮自己的聰明才智，探索各種合理的方法，設計各種可行的方案。如設計區(qū)分食鹽水和酒精溶液的實驗方案，可以利用密度、氣味、沸點、導電性、揮發(fā)性等物理方法來區(qū)分，也可以根據(jù)可燃性及硝酸銀等試劑對溶液的特

12、殊反應現(xiàn)象來區(qū)分，還可以根據(jù)生物細胞對溶液的反應等去設計（思維模式：發(fā)散、對比、綜合、求異思維等）。(二) 開發(fā)實驗的深層次教學功能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維 化學實驗的教學功能，不能只停留在用化學實驗創(chuàng)設教學情景、突破教學難點等淺層次上，不能只局限于化學認知的范圍去考慮如何發(fā)揮化學實驗的作用。實踐表明，化學實驗是促進學生深入思考化學問題、激發(fā)學生思維創(chuàng)新的最佳手段。例如實驗：向體積為10毫升，物質(zhì)的量濃度為2摩爾每升的氯化銅溶液中投入10克鋁片。首先引發(fā)聯(lián)想：（1）金屬活動性順序；（2）有關物質(zhì)的顏色；（3）鹽類水解（有的學生還會聯(lián)想到更多的內(nèi)容）。進而作出理性思考：（1）鋁比銅活潑，金屬性更強，可

13、以從氯化銅中置換出單質(zhì)銅，所以鋁片上會有紅色物質(zhì)積聚；（2）正二價的銅離子水解使溶液呈酸性，鋁會跟氫離子發(fā)生反應生成氫氣，鋁片表面有無色氣泡逸出；（3）由于水解平衡移動，溶液中會產(chǎn)生藍色沉淀。有些學生認為還可能有更復雜的現(xiàn)象，也有的學生認為只置換出銅。實驗現(xiàn)象觀察：（1）鋁片表面立刻有紫紅色銅沉淀，同時產(chǎn)生較多的氣泡；（2）溶液綠色變淡，繼而產(chǎn)生藍色沉淀；（3）混合液溫度升高，試管壁發(fā)燙，產(chǎn)生氣泡速度明顯加快，鋁片上下翻滾；（4）混合液變黑，鋁片周圍有少量白色沉淀物產(chǎn)生；（5）一定時間后，試管底部有較多紅色粉狀銅沉積，溶液變成無色透明；（6）鋁片上繼續(xù)產(chǎn)生無色氣泡。實驗中觀察到的現(xiàn)象既豐富又復

14、雜，大大超越了學生實驗前的預測結(jié)果，因而激發(fā)起學生的探索心理。現(xiàn)象解釋與思維創(chuàng)新：（1）產(chǎn)生氣泡加快的主要原因？反應放熱，溫度升高，鋁銅原電池的形成；正三價鋁離子濃度增大，溶液酸性增強，反應速度加快。（2）混合溶液變黑的原因？生成的氫氧化銅分解成黑色的氧化銅。（3）最后溶液變成無色透明的原因？正二價銅離子濃度減小，促使溶液溶解平衡朝正方向移動，導致氫氧化銅和氧化銅溶解，溶液變成無色透明。限于知識基礎，學生無法解釋實驗過程中產(chǎn)生的白色沉淀。有部分學生認為白色沉淀是氫氧化鋁，也有學生認為不可能，且都提出了一些理由。這時，教師要積極引導學生深入思考，大膽推測，鼓勵開展思維創(chuàng)新，最終由學生得出在溫度較

15、高時，銅和氯化銅可發(fā)生反應生成白色的氯化亞銅沉淀。通過對該實驗的探索，提高了學生綜合應用鹽類水解、原電池、化學平衡等化學原理的能力，大大開闊了學生的思維境界，培養(yǎng)了學生思維的創(chuàng)新性。因此，在化學實驗教學中應加強實驗的深層次教學功能開發(fā)，提高學生學習的積極性和主動性，使學生的智力和思維的深刻性、嚴密性、創(chuàng)造性、廣闊性、獨特性和敏捷性等得到行之有效的開拓和訓練，從而提高學生的創(chuàng)新思維能力。三、增加做實驗的機會培養(yǎng)學生的創(chuàng)新技能創(chuàng)新技能是反映創(chuàng)新者動作的和智力的活動方式。盡管科學創(chuàng)新活動是一種智力活動，但智力活動不僅僅局限于大腦的思維與想象，還必須有一定的創(chuàng)新技能作保證?；瘜W教學的創(chuàng)新教育模式中，關

16、鍵的一環(huán)是必須盡可能地讓學生在課堂上邊學邊做實驗。目前我國學生對化學實驗課的熱情和興趣迅速下降的狀況令人擔憂。由于缺少儀器、藥品、現(xiàn)行教材實驗內(nèi)容陳舊、教師對實驗重視不夠等原因，使學生長期缺乏動手實踐的鍛煉而導致實踐能力差7 。因此在化學實驗教學中，教師積極地創(chuàng)造條件多讓學生動手做實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新技能的一個不可或缺的、行之有效的重要途徑。(一) 拓寬實驗空間由于我國現(xiàn)行的中學化學教學中，實驗所占的比例偏少，且大多數(shù)為演示實驗。演示實驗習慣上都是由教師在講臺上做給學生看的，由此導致學生動手機會明顯減少，動手能力普遍不高。因而我們有必要想方設法將演示實驗的空間由通常的講臺向?qū)W生座位乃至更大的范圍

17、擴展。具體地說可以通過改進一些、改組和改造等方法。其中，改進是將一些演示實驗改為師生合作實驗或共同實驗。如對以往的操作均由教師“承包”的氧氣抽取實驗可改為教師和學生合作的實驗；改組是創(chuàng)造條件將一些演示實驗改為學生分組實驗或邊學邊做實驗。因此，不宜邊講邊做實驗，可將其改為課外實驗。(二) 增加實驗時間增加實驗時間，主要是將實驗時間由通常的課內(nèi)向課外延伸。延伸的辦法主要包括課外興趣小組活動和開放實驗室等，由于課外活動具有時間比較充裕，形式上靈活多樣，并可照顧到學生的興趣愛好等特點，因而也便于有針對性的通過實驗操作，加強動手能力的培養(yǎng)。如圍繞化學課堂教學，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，可成立興趣實驗小組，小制

18、作研究小組等。讓學生深入研究他們周圍的物質(zhì)，不間斷地牢固地發(fā)展他們動手操作和實驗創(chuàng)新技能。開放實驗室，就是在規(guī)定的時間內(nèi)將有關實驗儀器和藥品擺放在實驗室，供學生有選擇地進行操作、研究。開放的內(nèi)容一般包括：一些學生未能參與的課堂演示實驗；一些課內(nèi)學生沒有做好或做后有不同見解及有疑慮的學生分組實驗或邊講邊實驗；教材中安排的一些小制作、小實驗、小研究；一些配合課堂教學的系列實驗或邊講邊實驗；教材中安排的一些小制作、小實驗、小研究；一些配合課堂教學的系列實驗或補充實驗等。開放實驗室可以讓不同層次不同需要的學生各得其所，便于學生在寬松、自由的氛圍中積極、主動地動手和動腦，從而實踐能力不斷地得到提高，創(chuàng)新技能不斷地得到發(fā)展。由上可見，化學實驗教學是培養(yǎng)創(chuàng)新能力非常有效的途徑之一。因此，我們在盡快實施和推進素質(zhì)教育的過程中，應特別重視發(fā)揮化學實驗教