利用實驗教學資源 培養學生創新意識

摘 要：在化學教學中教師必須發揮學科優勢，通過化學實驗資源培養學生的創新意識，發展其科學探究能力。筆者以濃/稀硝酸與銅等反應的教學為例，指出了實驗教學的優點與不足之處。

關鍵詞：化學實驗 化學實驗資源 創新意識 培養

一、主題與背景

化學學科的形成和發展，起源于實驗，又依賴于實驗。以實驗為基礎是化學教學的基本特征。中學化學實驗教學不僅是發展學生思維、鍛練學生能力的重要渠道，同時也是對學生進行創新教育的有效途徑。托爾斯泰曾說過：“如果學生在學校沒有學會創新，那么，他的一生就只會模仿和仿效。”這就要求教師不能只教學生背經誦書，而要在教學實踐中刻苦鉆研，挖掘教材中蘊藏的多方面的因素，促進學生創新能力的發展。

因此在化學教學中教師必須發揮學科的優勢——實驗，通過化學實驗資源培養學生的創新意識，發展其科學探究能力。然而，傳統的化學實驗往往帶有驗證性，很難發揮這樣的功效，學生通常只是按照課本或實驗冊上給定的步驟進行操作，他們往往只關注怎樣完成每一個具體的實驗步驟及觀察到的現象是否與理論一致，卻忽略對實驗設計的整體認識。如在蘇教版化學1(必修)“專題4硫、氮和可持續發展”中“第二單元生產生活中的含氮化合物”的“硝酸的性質”教學時，根據課標本節課的主要任務是讓學生掌握硝酸的性質特別是其氧化性。因此在教學過程中，我重點演示了銅與濃稀硝酸反應的實驗，讓學生在實驗中獲得相關知識。

二、案例描述

（一）第一次教學實踐

在教學過程中，我根據課本提供的實驗裝置圖（如圖1）演示兩個實驗：（1）將銅片通過分液漏斗加入2mL濃硝酸，用排水集氣法收集產生的氣體，觀察實驗現象；（2）在上述裝置中，從分液漏斗向試管內加5mL水，稀釋硝酸，繼續收集產生的氣體，觀察實驗現象。并在實驗過程中，設置了幾個思考問題：（1）請同學們描述該實驗的實驗現象。（2）紅棕色的氣體是什么氣體？試管中的溶液呈什么顏色？說明有什么物質生成？寫出銅與濃硝酸反應的化學方程式。（3）為什么銅與濃硝酸反應用排水法收集到的是無色氣體？（4）銅與稀硝酸反應是否生成的是NO 氣體？（5）銅與稀硝酸反應產物是什么？寫出該反應的化學方程式？（6）體會硝酸濃度的不同與金屬反應生成物有什么不同？

在教學過程中，實驗演示得非常成功，現象非常明顯，課堂氣氛很活躍，而且這些問題相對學生來講并不難，學生們很快就一一得出正確答案，并能準確寫出相關化學反應方程式。應該來說本節課的教學效果比較好，學生能掌握硝酸的有關性質。

課后反思：

1.本節課的重點在于硝酸的強氧化性，在教學過程中銅與濃硝酸反應的演示實驗做得很成功，可以顯看到有紅棕色氣體生成，對學生掌握硝酸的性質有很大的幫助。而且本套實驗裝置將Cu與濃稀HNO 的反應放在同一個實驗裝置中進行，既節約了藥品又節省了時間。

2.在課后我感覺到實際上這兩個實驗還是傳統的驗證性實驗，它只是為了說明銅與濃硝酸反應產生的是二氧化氮，而與稀硝酸反應產生的是一氧化氮氣體。雖然這兩個實驗對學生鞏固知識點，培養其觀察能力有著不可替代的作用，但是對培養學生的創新精神并沒有起到很好的效果。而且在實驗過程中，也有學生提出由這個實驗裝置得出Cu與稀HNO 反應生成的氣體是NO的結論缺乏說服力。因為教材是利用同一個實驗裝置進行Cu與濃稀HNO 的反應，即先做Cu與濃HNO 的反應，現象十分明顯，產生大量NO 氣體的同時，又排盡了裝置中的空氣，為后面Cu與稀HNO 的反應創造了無氧的環境。接著，從分液漏斗往試管中注入H O，目的是稀釋濃硝酸，讓剩余的Cu與稀

釋后的硝酸（即稀硝酸）反應，再通過排水法收集氣體。問題就出在這里：最后通過排水法收集到的NO氣體是怎么來的呢？有兩種可能性：①先前Cu與濃HNO 反應后裝置中排不盡的NO 氣體與所加的H O反應生成了NO，即3NO +H O=2HNO +NO；②Cu與加H O稀釋后的硝酸反應生成了NO。

（二）第二次教學實踐

由于第一次的教學反思，在第二次教學時，我對本節課的實驗進行一些改動，由演示實驗改成由學生自行設計和操作實驗。考慮到教學時間，我在課前要求學生們先預習教材，還留了思考題：你認為教材中銅與濃稀硝酸反應的實驗裝置有何優點和不足之處？你有沒有更好的實驗裝置？并且把全班分成幾個小組進行討論研究。想不到學生的積極性非常高，討論非常踴躍，達成統一的思路，認為教材中銅與濃硝酸的實驗比較明顯，主要是銅與稀硝酸的實驗需要改進。在上課之前學生設計了好幾套改進實驗裝置：

圖2、3是學生根據課后練習與實踐第三題進行改裝得來的，圖3先打開活塞由U型管右端加入稀硝酸，關閉活塞讓銅與稀硝酸反應，可在左端看到無色氣體NO，然后打開活塞可看到分液漏斗球形管中有紅棕色二氧化氮生成；圖4、7是學生考慮到要排除裝置中的氧氣而設置的，圖4先讓N2趕走裝置中的空氣，圖7先放下碳酸鈣與稀硝酸反應產生CO2趕走裝置中的空氣，但這兩個裝置實際操作起來比較麻煩；圖5是根據教材的實驗稍作改進，但裝置中有空氣會干擾；圖6學生利用生活中的材料針筒作為儀器，很有創意且能排除氧化的干擾，在銅和稀硝酸產生NO后再由針筒抽取空氣可看到針筒中有紅棕色氣體生成。

在第二次教學時，由于實驗儀器的不確定性性，我把上課地點改在實驗室。上課時先由學生代表把本小組的設計結果和思路進行描述展示，再由學生進行討論裝置的優缺點。然后由學生自己根據可行的實驗裝置（如圖3、6）進行銅與稀硝酸的實驗。課上學生發言積極，思維踴躍，新的創意層出不窮，不僅大大提高了學生學習化學的興趣，而培養了學生的創新精神、合作意識。課后，我布置一個作業：今天的課大家通過對不同實驗方案的設計與評價，體會到了學習的樂趣。由于時間關系，肯定還有其它更好的設計方案，請同學們課后多多思考。

三、實踐反思

1.關注課程資源的開發與利用，是新一輪基礎教育課程改革的一大特色。在化學教學中，實驗教學資源是最基本的課程資源，在實驗中蘊含中豐富而有價值的課程資源。在新課改中教師首先要“備教材”，而備教材中的化學實驗是教師進行“備教材”的重要環節。教師應對實驗進行再度開發，并留出一定的空間，讓學生自己在原始性的資源背景中尋找有價值的主題。本案例創造性地使用教材，讓學生自己對教材中銅與濃稀硝酸反應的實驗裝置進行評價，使單調的化學實驗操作教學變得富有啟發性和探究性，體現出了實驗教學資源應有的價值。

2.通過本案例，我認識到傳統的驗證性的化學實驗，在很大程度上忽略了學生的創造性，在實驗教學中，可將實驗“觀看”改為實驗“觀察”，驗證性實驗改為探索性實驗，多給學生以主動權，讓學生以自己的經驗和思考方式來完成學習，則可開發學生智力，培養學生的創新能力。在實驗探究過程中，學生通過親自經歷和體驗探究活動，能激發學生學習化學的興趣，增進對科學的情感，理解科學的本質，學習科學探究的方法，初步形成科學探究能力。如銅與稀硝酸的實驗改進，如果按傳統的教學模式，結果只能抑制學生的思維，扼殺學生的創造力。這樣組織教學活動，緊緊抓住了學生的興奮點，使學生積極參與，這樣不僅培養了學生嚴謹的科學態度，同時也使學生學會了設計實驗、對比實驗和優化實驗的能力與方法。

3.創新設計作為學習化學的重要內容和方式，打破了傳統的以教師為課堂“統治者”，學生只能被動接受的學習模式；有利于培養學生對化學的興趣，增進學生對科學本質的理解，鍛煉學生的科學探究能力，養成與人交流、分享、協作的習慣；打消學生對創造的神秘感，有利于學生創新意識的培養，優化創造思維品質。但任何事情總是兩面性的，這種教學也有其局限性，比如時間消耗過多，對教師的要求較高，若學生不積極思考或基礎太差，往往難以達到預期的教學效果等等。因此，前期的準備工作一定要充分。

4.在本案例中對銅與稀硝酸反應的實驗探究沒有非常注意環保問題是比較遺憾的地方，在以后的教學應該更全面地考慮問題。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”