淺談化學探究性實驗與創新能力的培養

[摘要]文章闡述了利用化學學科的特點，挖掘實驗優勢，運用探究性實驗，激發學生學習的興趣，培養學生的創新能力。

[關鍵詞]化學探究性實驗 創新能力 能力培養

化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗推動著化學的發展，實驗在培養學生的創新精神和創新能力有著獨特的作用，特別是在中學階段化學實驗對學生掌握知識形成能力是有特別重要的意義。探究性實驗不僅要求學生掌握一定的化學知識和實驗技能，還要求他們靈活地創造性地綜合運用這些知識和技能。探究性實驗在激發學生的創造欲望，培養他們的創新意識和創造能力等方面所起的作用，是其它常規實驗無法比擬的。

一、運用探究性實驗，激發學生學習的興趣，營造創新氛圍

人們對自己未知的知識總是充滿好奇和向往的，這也是為什么當一個人滿腹疑問的時候，他總會想方設法去找尋答案或弄清楚原因。在化學探究性實驗教學過程，就是讓學生在一種充滿疑問的情境中學習。教師精心設計問題，可以揭露學生認知過程中的矛盾，引起學生的求知欲，集中學生的注意力，并且可以激發學生去積極思維，主動探求知識，使學生的情緒處于最佳狀態。探究性實驗充分調動了學生的學習興趣，調動了學生的學習主動性：探究性學習使學生就由被動學習變為主動學習。在探究性實驗學習過程中不斷獲取新的實驗知識，這使學生對化學實驗產生濃厚的興趣，使學生產生主動探究知識的欲望，從而激發學生的創造性思維。

二、教師指導下參與探究性實驗，培養創新意識

許多化學實驗的條件、方法和結論都是預定的，現成性的，因而具有一定的封閉性和制約性，在拓展學生的思維空間，增強實驗的創造性方面存在著嚴重的不足。通過改變條件或方法進行化學實驗探究和摸索，在某種程度上更符合和體現探究性學習的特點，更有利于探究性學習的教學目標的實現。

制備白色Fe(OH)2的實驗，學生很難看到Fe(OH)2的真實顏色，這是探究性學習的一個重要課題，它的真正價值不在于Fe(OH)2制備的本身。教師在課堂教學中除提出問題并作適當引導外，主要給學生創設探究性學習的問題情境，讓學生親自去感知，探索問題的本質尋求解決問題的科學方法。制備白色Fe(OH)2的探究實驗可按如下模式來加以解決：

問題1：如何制備Fe(OH)2白色沉淀？學生探究活動：向FeCl2溶液中直接滴入NaOH溶液。實驗現象：立即出現灰綠色沉淀并逐漸變成紅褐色沉淀。學生的好奇心被激發：為什么沒有見到白色沉淀？引導學生從結構探究原因：指出+2價亞鐵離子容易被空氣中的O2氧化成+3價鐵離子，若要制得白色的Fe(OH)2沉淀，必須在沒有空氣存在的條件下操作。

問題2：怎么樣設計實驗，在無氧氣存在的條件下操作才能得到白色的Fe(OH)2沉淀？學生思考并自己的設計方案。最后歸納如下：A.要用新制備且有過量鐵屑存在的FeCl2溶液；B.NaOH溶液要煮沸除去氧氣；C.反應物液面上要設法液封；D.整個操作要隔絕空氣存在的條件下進行。

學生按照自己設計的方案操作：先向試管中加入鹽酸和苯，分層后再加入稍過量的鐵屑，然后用長的吸管吸取已煮沸過的NaOH溶液立即插入試管的液面之下，擠出堿溶液。實驗現象：產生白色沉淀，并能保持3min-5min。

三、學生合作設計探究性實驗，培養創新思維

實踐是創新的搖籃，實驗設計是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，既可以培養學生的動手動腦解決問題的能力，又可以培養學生發散思維能力和創新設計能力。教師在組織學生開展實驗設計時，可引導學生閱讀、查找一些實驗的小竅門、實驗藥品、及儀器的代用品、實驗裝置的改進等有關資料，啟迪學生進行創造性思維，讓學生在活動中迸發出創造的火花。

比如，在學完氧氣和二氧化碳性質后，可要求學生利用所學知識設計一個實驗來區別氧氣和二氧化碳兩種無色無味的氣體。學生思維活躍，大膽聯想，認真設計，努力創新，很快設計出了很多種方案。其中摘要幾種如下：⑴用燃著的木條試驗；⑵用一只小昆蟲試驗；⑶加入少量澄清石灰水試驗；⑷用兩個相同的塑料瓶收集兩種氣體，分別加入半瓶水；⑸用兩個相同的塑料瓶收集兩種氣體，分別加入半瓶氫氧化鈉溶液；⑹在兩個收集滿兩種氣體的集氣瓶中分別懸掛一支浸有石蕊試液的紙花；⑺用燒紅的兩塊銅片試驗；⑻取等體積的兩種氣體進行稱量；等等。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，又鍛煉了學生的創新思維能力，收到了事半功倍的教學效果。

再例如用實驗設計證明Fe3+的氧化性。學生就設計出了：①FeCl₃ + KSCN + Fe；②FeCl₃+ KSCN + NaI；③FeCl₃+ NaI +CCl₄；④FeCl₃+ Cu；⑤FeCl₃+ Na₂S；⑥FeCl₃+ H₂S；⑦FeCl₃+ KI+淀粉等多種方案。

四、改進探究性實驗，實現創新

要培養學生的創造性思維能力，教師本人應該富有創新精神，不斷改進實驗，使實驗更合理，效果更明顯，以自己創造性的勞動去影響學生，起表率作用，讓學生從中學到研究和解決問題的科學方法，對學生思維能力的發展起到促進作用。

（一）對氫氣爆鳴實驗的改進

課本中用帶孔塑料筒，用紙團筒堵住小孔，用排水法收集一筒氫氣，拿出水槽倒置筒下墊木條，拿掉紙團、點火。由于用排水法收集，有些學生紙團堵不緊，導致水排不出，學生不易操作。收集好的氫氣，學生由于心理原因，不敢點火，造成爆炸失敗。在這個實驗中我們采用2L左右的透明膠袋，充入空氣，插入導管后壓出一半氣體，用橡皮筋系緊膠袋口（抽出導管后仍要系緊袋口）。待膠袋完全膨脹，抽出導管，用燃著的木條去捅膠袋，可見袋內氣體燃燒，隨著“砰”的一聲，袋子被炸得粉碎。此改進使實驗更易操作，更安全。

（二）對噴泉實驗的改進

噴泉實驗改為醫用鹽水瓶收集HCl氣體，用注射器代替滴管。用大注射器將幾滴酚酞溶液注入瓶內后，水自動噴出形成紅色噴泉。學生十分驚奇，水怎么會自動噴出呢？引導學生分析、討論可能的原因。然后叫學生課后自己設計幾種新方案。如用無色飲料瓶配上帶導管和膠頭滴管的雙孔塞，收集滿HCl，擠入兩滴水后出現了白霧，隨后瓶子變癟，再打開止水夾，形成了美麗的噴泉。學生的創新意識得到了實現。

探究性實驗有利于激發學生的思維狀態，培養學生的創新意識，提高學生分析問題和解決問題的能力，同時有助于學生初步形成科學的態度和價值觀。探究性實驗使學生真正成為實驗活動的主體和中心，是實現自主、體驗、參與和合作的學習方式的最佳載體。

（作者單位：廣東廣州市番禺區石碁第三中學）