培養(yǎng)學生化學實驗中的創(chuàng)新思維
張曉麗
摘要:中學化學實驗教學不僅是發(fā)展學生思維、鍛煉學生能力的重要渠道,同時也是對學生進行創(chuàng)新教育的有效途徑。教育者要通過加強對學生思維發(fā)散性、變通性和獨特性的訓練,使其養(yǎng)成創(chuàng)新意識和探索意識,培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神,遇事慣于設疑、質(zhì)問,從而具有探索問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,把他們造就成社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。加強實驗探索的重要方法就是對教材中的常規(guī)實驗由驗證性實驗變?yōu)樘剿餍詫嶒灐?/p>
關(guān)鍵詞:化學實驗 創(chuàng)新思維
化學是一門以實驗為基礎的學科,要豐富學生的經(jīng)驗和知識,離不開化學實驗;要創(chuàng)造新的產(chǎn)品,也離不開實驗。化學實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的最佳途徑。由此可見實驗教學中如何激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,關(guān)鍵是要不斷地改進實驗,加強實驗探索。
加強實驗探索的重要方法就是對教材中的常規(guī)實驗由驗證性實驗變?yōu)樘剿餍詫嶒灐K^驗證性實驗,就是教師先講理論再來演示實驗或者學生學過理論之后再來動手操作實驗。驗證性實驗是在理論指導下完成的,主要用來檢驗理論的正確性,實驗現(xiàn)象和結(jié)果學生本身預知,只是為了加深理解,通過“眼見為實”來對理論知識進行檢驗。這樣的實驗雖然對學生形成概念、理解鞏固化學知識、培養(yǎng)實驗能力起到一定的作用,但是如果長期如此就會對學生的認知過程產(chǎn)生局限性,形成思維定式,阻礙了學生探索知識的積極性和創(chuàng)造性。然而,探索性實驗強調(diào)的是學生自覺并主動地參與、大膽地想象和積極探索。實驗前,學生并不知道實驗現(xiàn)象和結(jié)果,必須在實驗中細心觀察,試驗后認真分析,透過現(xiàn)象看本質(zhì),即從試驗中探索理論。這樣不僅能培養(yǎng)學生嚴肅認真的學習態(tài)度,還更能激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。
例如,在Al(OH)3的性質(zhì)試驗中,教材設置[實驗一]:向一定量的硫酸鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉稀溶液直至過量。
這是一個典型的驗證性實驗。氫氧化鋁的性質(zhì)學生已學過,學生很容易觀察到:NaOH溶液加入后立刻產(chǎn)生白色沉淀,并隨著氫氧化鈉的增加而增多,最后又減少直至消失。
學生通過實驗驗證了學過的理論,奇妙的現(xiàn)象使他們興奮異常。如果試驗僅到此處,其作用只能是對所學知識加以鞏固理解,滿足學生“眼見為實”的好奇心,充其量鍛煉一下學生的觀察能力和動手能力。另外,學生的思維已被奇妙的現(xiàn)象感染,剛剛張開想象的翅膀準備飛翔時,卻使之突然中止,無形中把富有想象的思維早早扼殺。那么此時,教師若積極發(fā)揮其主導作用,挖掘?qū)嶒瀮?nèi)涵,引導學生深入探索,運用逆向思維設置。
【實驗二】:向一定量的NaOH溶液中逐滴加入硫酸鋁溶液,直至過量。這樣效果會有何不同嗎?一個驗證性實驗馬上變成了探索性實驗。現(xiàn)象究竟如何呢?是否和實驗一的結(jié)果一樣呢?學生求知欲增強,帶著探索的心理完成實驗,結(jié)果卻使之驚訝、不解,所看到的現(xiàn)象與自己原來的判斷不符。現(xiàn)象:開始無沉淀,但硫酸鋁溶液加到一定量時才產(chǎn)生白色沉淀,并逐漸增多,最后沉淀不消失。僅僅是操作順序不同,反應現(xiàn)象就大不一樣,學生很困惑,并急切尋找解惑途徑,探索解惑方法。此時學生思維處于異常興奮狀態(tài),引導其積極思考,相互討論,教師再適當點撥,最后學生恍然大悟、豁然開朗:硫酸鋁溶液與過量的氫氧化鈉溶液反應生成可溶性的偏鋁酸鈉時,當OH-被消耗完,產(chǎn)生的大量偏鋁酸根離子再與加入的鋁離子發(fā)生雙水解反應,才能生成氫氧化鋁沉淀。 像這樣把驗證性實驗巧妙地變成探索性實驗,不但有利于加深學生對知識的理解,更有利于促進學生智能發(fā)展、激發(fā)創(chuàng)新意識。因為這小小的變化卻帶來截然不同的兩種結(jié)果,于是學生會萌發(fā)創(chuàng)新念頭,有一種躍躍欲試的感覺。這時我們教師可以適時地提出問題:“對上述實驗的挖掘是否還可繼續(xù)深入下去呢?單單是操作順序不同而導致化學反應現(xiàn)象不同,化學反應原理也不同,我們學過的知識中還有沒有這樣的實驗呢?”新的問題很自然地把實驗探索引向?qū)嶒炘O計,學生的思維被引向另一個高潮,再次展開積極思考、大膽想象。一些學生創(chuàng)造性思維閃現(xiàn)火花,設計以下實驗。
【實驗三】:向一定量的偏鋁酸鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸直至過量;反過來向一定量的稀鹽酸中加入偏鋁酸鈉溶液直至過量。
前者現(xiàn)象:開始產(chǎn)生白色沉淀并逐漸增多,最后沉淀消失。離子方程式:
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
后者現(xiàn)象:開始無沉淀,加到一定量時才出現(xiàn)沉淀并逐漸增多,最后沉淀不消失。離子方程式:
AlO2-+4H+=Al3++2H2O
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
此實驗與氫氧化鈉和硫酸鋁反應現(xiàn)象相似。
上述實驗設計完成后,教師再及時引導——討論,歸納總結(jié)得出:高二已學過的化學知識還有上述類似情況,如(1)將新制氯水逐滴加入到一定量的KI淀粉溶液中直至過量;將KI淀粉溶液逐滴加入到一定量的新制氯水中去。前者現(xiàn)象:開始溶液變藍色,然后逐漸變成無色(原因:Cl2置換出的I2與淀粉反應使溶液變藍,氯水強氧化作用又使顏色退去)。后者現(xiàn)象:溶液不變色(原因:由于大量氯水中,置換出來的I2剛與淀粉作用生成有色物質(zhì),又馬上被氧化褪色)。(2)向一定量NaCO3稀溶液中逐滴加入稀鹽酸直至過量;向一定量鹽酸中逐滴加入NaCO3稀溶液直至過量。前者開始無現(xiàn)象,后產(chǎn)生氣體,H++CO32-=HCO3-,HCO3-+H+=CO2↑+H2O,后者一開始就產(chǎn)生氣體,2H++CO32-=CO2↑+H2O。
對上述幾個實驗,再進一步引導學生挖掘,總結(jié)得出:通過操作順序不同現(xiàn)象不同,可鑒別上述實驗中的幾組物質(zhì)。這樣就把學生對化學實驗的感性認識上升到理性高度。通過實驗的不斷深入,學生的思維呈螺旋狀向前發(fā)展,創(chuàng)新意識不斷增強。學生對化學實驗的淺層興趣,自覺遷移到對學習化學知識的深層樂趣,隨著創(chuàng)新意識的不斷增強,進而轉(zhuǎn)化為永久性志趣。當然,學生的創(chuàng)造能力不是一朝一夕就能實現(xiàn)的,也不是通過一次、兩次實驗就能培養(yǎng)起來的,需要學校、老師、學生本人及其家庭共同努力,密切配合。
總之,加強實驗探索是創(chuàng)新教育的有效途徑,只要努力探索化學實驗與創(chuàng)新教育的最佳結(jié)合點,定能大大激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,并逐漸形成創(chuàng)新精神,產(chǎn)生創(chuàng)造能力。