關于培養高中化學實驗創新能力
宋戰偉
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,多年的教學實踐證明:化學實驗不僅是學生獲取化學知識,認識化學規律,并形成化學概念,提高各種能力的重要途徑,而且此過程對學生的創新精神和創新能力的培養,是其他學科所不能替代的,因此,我們必須立足化學實驗這個基礎,努力構建培養學生創新能力的“大廈”,筆者認為應從以下幾個方面實施。
一、改演示實驗為師生共同完成或學生分組實驗
楊振寧教授曾經說過:“中國的小孩在動手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美國的小孩,主要是沒有動手的機會。”其實,不僅我國的小孩如此,就是我國的中學生在國際奧林匹克競賽中,理論成績總是居于優勢,可實驗成績往往落后于其他國家。其主要原因是:中學教材中安排的實驗本來就不算多,一些教師常年不自覺地越俎代庖,用講解和演示代替學生的動手操作,有的干脆以程式化的書面訓練代替學生分組實驗。鑒于此,教育工作者應努力通過動手做的實踐活動,來培養學生的創造實踐能力。具體做法可將一些演示實驗改為師生全做實驗或學生分組實驗,比如,乙烯的實驗室制備和性質實驗以前總是由教師“承包”完成,學生不思索,被動聽記,現在改為師生共同完成,讓學生參與,通過反應混合液的配制以及乙烯氣體的點燃,培養了良好的心理素質;反應液溫度的嚴格控制,培養了學生嚴謹的科學態度;溫度太低或溫度太高會造成什么結果,應如何處置?這些都會激發學生認真思考,設計處理方式,從而培養學生的創新思維能力及創新實踐能力。反應液顏色的變化及乙烯使酸性KMnO4溶液、溴水褪色的實驗,培養了學生的創新觀察分析能力。分組實驗更能給學生提供人人參與,自己動手的機會。在此過程中,成功者從中獲取喜悅,從而激發其創新的興趣和激情,失敗者從中獲取經驗和教訓,從而激發其認真思考、勇于創新,從而使教學過程成為以學生學會求知,培養創新精神和實踐能力的過程。
二、改驗證性實驗為探索性實驗
驗證性實驗是通過已學到的化學知識用實驗來論證其準確性,學生處于被動接受知識的狀態,而探索性實踐是指在化學實驗的基礎上,通過科學的分析綜合等思維過程來獲取知識的一種實驗,這一過程要求學生有較多的思考和討論,學生處于一種主動探索知識的狀態,對培養學生的創新能力非常有利。比如,在學習Cl2的性質時:
首先設疑:Cl2能否溶于水?Cl2能否與水發生反應呢?若能,生成物是什么?
實驗探索:(1)在兩瓶顏色相近的氯氣中任取一瓶加入少量水,充分振蕩后,與另一瓶氯氣比較其顏色,其水溶液與蒸餾水的顏色比較,可得出什么結論?(2)在氯氣中分別加入①AgNO3:溶液和稀HNO3,②NaHO2溶液,③藍色的石蕊試液,分別看到什么現象?結論如何?(3)將純凈干燥的Cl2通過干燥的和濕潤的藍色石蕊試紙又觀察到什么現象?說明什么?
科學分析:(1)加水的試劑瓶中氣體顏色變淺,水溶液顏色變成黃綠色;(2)①產生白色沉淀;②產生氣泡;③先變紅后褪色;(3)干燥的試紙不變色,濕潤的試紙先變紅后褪色。
結論:氯氣能溶于水,但溶解度不大,溶解于水中的Cl2一部分與水反應產生C1-,H+,HCIO。干燥的C12:不具有漂白性,起漂白作用的是HCIO。
變驗證性實驗為探索性實驗,活躍了學生的思維,激發了主動積極探索的熱情,增強了自信,激活了創新能力。
三、開展實驗設計激發創新意識
實踐是創新的搖籃,實驗設計了一個動手動腦并可培養學生各方面能力的過程,通過學生自己思考設計實驗,既培養了學生動手動腦解決問題的能力,又培養了學生的發散思維能力和創新設計的能力,教師在組織學生開展實驗設計時,可引導學生閱讀,查找一些實驗小竅門,實驗藥品及儀器的代用品,實驗裝置的改進等有關資料,以開闊學生的視野,啟迪學生進行創造性思維,同時,也應經常提出一些能激發學生創造欲望和創造興趣的問題,盡量給學生一些動手的機會,讓學生在手腦并用的活動中進發出創造的火花。經過同學們動手動腦,創新設計,既激發了學生的創新意識,調動了學生的學習積極性,又培養和鍛煉了學生的創新思維能力,收到事半功倍的教學效果。
四、改進一堂課堂演錄實驗,培養學生的創新能力
對于一些課堂演示實驗,遇到現象不明顯,操作復雜,污染物不易處理時,先帶領同學們共同分析實驗的不足之處,然后鼓勵學生去改進實驗,設計合理的方案,這樣不僅可培養學生的創新思維能力,而且還會激勵學生敢于創新。比如,在學習銅和稀HNO3的反應時,先按教材所示演示此實驗,同時讓學生注意觀察分析此實驗方案有哪些弊端,最后師生共同小結常有以下不足:(1)NO的現象不明顯;(2)反應不易停止;(3)氮氧化物污染環境。鑒于此,鼓勵學生繼續思考,如何改進此實驗,才能消除這些不足呢?此時,同學們思維都活躍起來,積極創新,設計出的結果多種多樣,有的只考慮到其中的一方面,有的兼顧了兩方面,很多都兼顧了三方面。下面是三方面都兼顧的方案之一:先在稀HNO3中加入少量的CaCO3用產生的CO2排出反應容器中的空氣,最后再擠壓皮囊鼓入空氣,看到無色NO氣體變成紅棕色的NO2氣體,靠銅絲的上、下移動控制反應的停始,用NaOH溶液吸收尾氣。
培養學生的創新能力的方法是多種多樣的,在化學實驗教學中培養學生的創新能力是其他學科不可替代的,以上只是本人在化學實驗教學中的一些初步嘗試,還有待在今后的教學實踐中進一步深化和提高。