化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上發(fā)揮著重要作用。本人就實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從以下幾個(gè)方面作了探索，收到了良好效果。

一、 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

它要求教師精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生全面、有序地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象設(shè)計(jì)問(wèn)題，讓學(xué)生努力思考解決問(wèn)題，從而達(dá)到訓(xùn)練思維能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的教學(xué)目的。乙醇氧化制乙醛是高二化學(xué)中的一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，筆者采取師生共同邊講、邊做、邊觀察及分析、練習(xí)、總結(jié)等程序組織教學(xué)，收到良好的教學(xué)效果。具體做法如下：

第一，將銅絲用酒精燈燒至紅熱（紫紅色銅絲變?yōu)楹谏┭杆俨迦胧⒂芯凭脑嚬芾?，如圖1、2所示，銅絲由黑色變?yōu)樽霞t色，重復(fù)幾次可聞到有乙醛的氣味，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象寫(xiě)出反應(yīng)化學(xué)方程式：

2Cu+O2＝2CuO

CuO+CH3CH2-OH→CH3CHO+H2O+Cu

由此反應(yīng)式得出： Cu是催化劑，CuO是中間產(chǎn)物，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：CuO與乙醇反應(yīng)的條件如何？

第二，鼓勵(lì)學(xué)生做如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)1：黑色CuO粉末與無(wú)水乙醇混合共熱至沸騰。現(xiàn)象：

黑色CuO不發(fā)生變化，也末聞到CH3CHO氣味；引導(dǎo)得出結(jié)論：CuO與無(wú)水乙醇共熱不反應(yīng)，為什么？提出假設(shè)，可能是溫度不夠，繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)2。

實(shí)驗(yàn)2：先把銅絲用酒精燈外焰燒至紅熱，冷卻后進(jìn)行如圖3所示操作：

現(xiàn)象：內(nèi)焰和焰芯處的銅絲由黑色變?yōu)樽霞t色，

外焰仍為黑色：分析：

燈芯是乙醇蒸氣，

CuO+CH3CH2-OH→CH3CHO+ Cu+ H2O

內(nèi)焰是CO氣體，CuO+CO=Cu+CO2

外焰是CO2、O2等氣體

這兩個(gè)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，進(jìn)一步激發(fā)他們觀察、思考和繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)烈欲望。

第三，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)出有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)。

從學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置中選擇最有代表性的裝置圖。（鐵架臺(tái)等略去）先點(diǎn)燃A酒精燈，等B管中乙醇沸騰后再點(diǎn)燃D酒精燈，C管中固體紅熱后即移去酒精燈。

現(xiàn)象：C中固體保持紅熱，最終變?yōu)樽霞t色固體，E管中有液體生成。

分析：C管黑色固體變?yōu)樽霞t色固體即CuO生成了單質(zhì)Cu，E管中冷凝的液體有水（加無(wú)水CuSO4粉末變藍(lán)色）、CH3CHO（銀鏡反應(yīng)驗(yàn)證）生成，D酒精燈移走后，C中固體保持紅熱，說(shuō)明該反應(yīng)放熱，據(jù)此推導(dǎo)反應(yīng)化學(xué)方程式：

CuO+CH3OH2-OH→CH3CHO+ H2O+ Cu+熱量

對(duì)該反應(yīng)條件的思考，CH3CH2-OH液體與CuO粉末混合共熱不反應(yīng)，即反應(yīng)溫度不夠，因乙醇液體溫度最高不能超過(guò)沸點(diǎn)，而該反應(yīng)溫度要達(dá)到300℃才能進(jìn)行，改用乙醇蒸汽與紅熱CuO能滿足反應(yīng)條件。該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、更具思考性。

通過(guò)以上三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的各種實(shí)驗(yàn)興趣，發(fā)展了他們的抽象思維能力、創(chuàng)新能力。

二、 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

例如，學(xué)習(xí)單質(zhì)鈉化學(xué)性質(zhì)時(shí)，在學(xué)生已掌握鈉與非金屬單質(zhì)、鈉與水、鈉與酸反應(yīng)后，提出這樣一個(gè)問(wèn)題：“鈉與硫酸銅溶液能否反應(yīng)？”學(xué)生們根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)可知鈉非?；顫?，立刻異口同聲給予肯定回答。首肯之后，請(qǐng)他們寫(xiě)出反應(yīng)化學(xué)方程式，學(xué)生們不屑一顧地就寫(xiě)出了2Na+CuSO4→Na2SO4+Cu。此時(shí)不急于指出其錯(cuò)誤，然后做鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并回答觀察到的現(xiàn)象（①鈉浮在液面上，熔化成小球并四處流動(dòng)，②有氣泡，③發(fā)出嘶嘶的聲音，④藍(lán)色渾濁），并問(wèn)他們觀察到的現(xiàn)象與所寫(xiě)化學(xué)方程式是否吻合，回答自然是否定的。原因何在？學(xué)生們根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和所學(xué)的知識(shí)，經(jīng)過(guò)討論得出鈉失電子，必須有一種元素得電子，既然沒(méi)有紅色銅析出，而產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明是氫元素得電子產(chǎn)生氫氣，即2Na+ 2H2O→2NaOH+ H2↑，同時(shí)生成的氫氧化鈉又與硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色的氫氧化銅沉淀CuSO4+2NaOH→Na2SO4+Cu（OH）2↓，總反應(yīng)為2Na+2H2O+CuSO4→Na2SO4+ Cu（OH）2↓+ H2↑。至此學(xué)生自然會(huì)進(jìn)一步提出問(wèn)題，為什么Cu2+的得電子能力比H+強(qiáng)，結(jié)果不析出Cu而析出H2呢？因?yàn)樗芤褐兴肿拥奈⒘?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cu2+的微粒數(shù)，鈉很活潑，遇水就反應(yīng)，所以Cu2+就不能得電子了。同理，F(xiàn)2與食鹽溶液反應(yīng)時(shí)，也正因?yàn)镕2太活潑了并不置換出Cl2，而置換出O2。由此可見(jiàn)，演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，在于激人思索，拓寬學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，發(fā)揮了學(xué)生聯(lián)想能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

三、 鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，真正的目的是讓學(xué)生掌握做實(shí)驗(yàn)的要領(lǐng)和技能，達(dá)到操作規(guī)范、準(zhǔn)確，能獨(dú)立完成某些實(shí)驗(yàn)。有經(jīng)驗(yàn)的教師，則根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，巧妙地將演示實(shí)驗(yàn)改為邊講邊實(shí)驗(yàn)，或改為學(xué)生上臺(tái)實(shí)驗(yàn)，這樣既增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，又便于師生間溝通信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)矯正。例如，在學(xué)習(xí)制取氯化氫的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，該實(shí)驗(yàn)與學(xué)生剛學(xué)過(guò)的制取氯氣的實(shí)驗(yàn)原理相似，若仍采用教師演示、學(xué)生看的方法，學(xué)生沒(méi)有新鮮感，引不起興趣。如果讓個(gè)別學(xué)生代替教師上臺(tái)演示，教師在一旁及時(shí)引導(dǎo)臺(tái)下學(xué)生注意觀察“老師”的操作步驟是否正確，比較與制取氯氣的異同。由于是學(xué)生演，學(xué)生看，臺(tái)上學(xué)生做得小心翼翼，力求規(guī)范，臺(tái)下學(xué)生帶著挑剔的眼光看得認(rèn)真仔細(xì)，如身臨其境，興趣倍增，印象更深，記得更牢。

教材中有很多演示實(shí)驗(yàn)的基本原理相似，都可采取上述方法。讓學(xué)生在分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中創(chuàng)造性思維得到培養(yǎng)。

四、 引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可選課本上的實(shí)驗(yàn)習(xí)題或藥品自制選題。實(shí)驗(yàn)方案包括：實(shí)驗(yàn)題目、內(nèi)容、儀器藥品、操作步驟和裝置圖。方案在實(shí)驗(yàn)前交給教師審閱，教師在尊重學(xué)生創(chuàng)造精神的原則下選出幾種最佳方法，糾正某些實(shí)驗(yàn)方案錯(cuò)誤，提出某些實(shí)驗(yàn)方案缺點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，既要加強(qiáng)操作過(guò)程的指導(dǎo)，又要放手讓學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，獨(dú)自分析和解決實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題。讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生的整體思維能力、知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、創(chuàng)造思維能力得到全面提高。

實(shí)踐證明，注重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與探索，給學(xué)生留出思維空間，增加學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，是提高學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的有效途徑之一。(南宮市職教中心)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。