創新教育在化學實驗教學中的實施

摘要： 化學實驗是化學學科的靈魂，是幫助學生認識化學規律、形成化學概念、理解和鞏固化學知識、提高各種能力的重要途徑。筆者就在實驗教學過程中如何培養學生的創新能力談一些自己的體會。

關鍵詞： 化學實驗 創新 探究性實驗 開放性習題

實施創新教育的主渠道是學科教育，化學作為一門實驗科學，在教學中應有意識地加強對學生創新能力的培養。筆者就在實驗教學過程中如何培養學生的創新能力談一些自己的體會。

一、 運用化學史激發學生的創新意識

科學史無處不體現著科學研究的方法，化學史同時也是一部揭示化學研究方法的歷史。由于受到許多因素的影響，有關化學史實的教學往往被很多教師所忽視。然而，化學史就是一部不斷創新的科學史，可以向學生傳達一種化學學科的研究方法，是對培養學生創新意識和創新精神很好的素材。例如，在學習空氣時，向學生介紹空氣的發現史；學習氫氣時，介紹16世紀中葉和17世紀的一些科學家發現了某些金屬與酸（無強氧化性）反應產生一種可燃性氣體——氫氣的方法，在工業上雖無實用價值，但卻是實驗室制取少量氫氣的極為簡捷的方法；學習王水時，介紹丹麥著名物理學家波爾是怎樣巧藏諾貝爾金質獎章的；在學習磷時，介紹法國人布蘭特是怎樣發現磷的；還有在介紹鹵族元素的時候介紹氟元素的發現是化學史上最悲壯的史詩等等。通過對化學史實中某些實驗過程及現象的描述，可使學生們興趣盎然，極大地激發學生動腦思維、動手實驗和渴望創新的積極性。

二、驗證性實驗改為探究性實驗，培養學生的創新精神

目前，中學化學教材中的實驗多為驗證性實驗。驗證性實驗是用實驗來論證已學過的化學知識的正確性，在實驗中學生處于被動接受知識的狀態，這種實驗模式缺乏對學生的思維能力、動手實踐能力、創新精神及創新能力的培養。而將教材中的某些驗證性實驗改為探究性實驗，創設問題情景，使學生處于一種主動探索知識的興奮狀態，這對激發學生的創新欲望、培養學生的創新精神等方面所起的作用是驗證性實驗所無法替代的。如在Al(OH) 的制取上，由于課本上用了兩個演示實驗說明了Al(OH) 的制取，許多人認為這樣就可以順理成章地得出Al(OH) 應由鋁鹽及弱堿氨水制得的結論。但我在教學實踐中，讓學生通過分組實驗自己親手驗證后，有的組認為該結論是對的，而有的組則認為是錯的，這樣就有了爭論。我讓分別代表兩種觀點的學生進行演示：

演示1：在分別盛有Al (SO ) 溶液的兩支試管中，分別滴入氨水和NaOH溶液，加至過量。這組學生學生得到的結論是：Al(OH) 應由鋁鹽和弱堿氨水制得。

演示2：在分別盛有少量氨水和NaOH溶液的兩支試管中，分別滴加Al (SO ) 溶液，繼續滴加，發現均有沉淀產生。

第2組學生做完實驗后，學生的情緒一下子調動起來，因為鋁鹽也可以與強堿反應制取Al(OH) ，但與滴加順序有關。所以Al(OH) 應由鋁鹽和氨水制取的結論并不絕對，通過實驗探究，學生對化學的探索渴望大大增強，自信心倍增。

又如，在講解Fe(OH) 的制備和性質時，我先讓學生查閱書籍知道Fe(OH) 的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO 和NaOH溶液的反應，讓學生仔細觀察，結果學生未能看到白色絮狀沉淀，而看到灰綠色的沉淀。該現象立即引起了學生的思考，此時我便及時地引導學生進行探索原因：①為什么未能看到白色絮狀沉淀？②為何要將滴管插入試管里溶液底部，慢慢地擠出NaOH溶液？③為什么要用新制的FeSO 溶液？④如何對裝置進行改進？當學生通過認真思考、分析得出FeSO 和Fe(OH) 易被空氣中的氧氣所氧化時，立即換一瓶經煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進行實驗，再讓學生仔細觀察，結果觀察到的現象是：先得到白色沉淀，但過一會兒就轉變為灰綠色，隨后逐漸變為紅褐色。這一現象又引起學生的疑問：怎樣才能使生成的Fe(OH) 被氧化的速率減慢呢？結果經過學生一系列的思考、討論、比較以后，最后選用在FeSO 液面上滴加幾滴苯或油脂作保護層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就得到了Fe(OH) 白色沉淀并保持了較長的時間不變色。探究性實驗的開展，激發了學生主動積極探索的精神，增強了學生的自信，激活了學生的創新能力。

三、利用開放性實驗習題，培養學生的創新能力

開放性習題是指題目的設計是開放的，答案是靈活多樣的，只要答案是合理的，都是正確的。開放性習題的出現是對傳統封閉性習題的挑戰，這類習題旨在鼓勵學生運用已有的知識和經驗，對問題發表自己的見解，不同能力的學生可以從不同的角度、不同的側面、不同的范圍、不同的層次去分析、選擇解決問題的方法和途徑，學生答題的過程就是一個創新過程。

例如，在分液漏斗中，用一種有機溶劑提取水溶液里某無色物質時，靜置分層后，如果不知道哪一層是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法。給出題目，讓學生根據自己已掌握的知識，認真思考、仔細分析、比較后，學生們便給出了以下幾個合理簡便的方案：

［方案一］取一只小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體（即取樣），往其中加入少量的水。如果試管內的液體不分層，則說明分液漏斗中下層是“水層”；反之，上層為“水層”。

［方案二］取樣，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若試管中液體分層，則說明分液漏斗中的下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

［方案三］取樣，用膠頭滴管取少量待測液，滴2-3滴到無水CuSO4固體上，觀察白色固體上是否有藍色出現，若有變化，則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

［方案四］取樣，向其中加入一小塊鈉，劇烈反應，則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

又如在2002年高考理科綜合全國卷中第29題的第（4）問，即撤去氨的噴泉實驗中的膠頭滴管，問如何引發噴泉。這就要求我們明確膠頭滴管在噴泉中的作用，即讓氨氣與水接觸，從而引發噴泉實驗。由此來設計方案，只有明確了被替換的儀器在實驗中所起的作用，才能找到正確答案。我提出以下幾個問題以激發學生的思維：

（1）噴泉現象應當滿足什么條件？

（2）引發噴泉實驗的原理是什么？

（3）怎樣才能引發裝置II的噴泉？

然后讓學生仔細思考、認真分析，師生經過討論、分析得出合理的方案：

［方案一］用降溫的方法。即打開夾子，用浸過冰水的毛巾捂住燒瓶，使燒瓶內氣壓減小到一定程度，外界大氣壓產生的壓強將燒瓶中的水通過導管壓入燒瓶，使氨氣與水接觸，形成噴泉。

［方案二］用升溫的方法。即打開夾子，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，使氨氣與水接觸，發生噴泉。

利用開放性實驗習題，給學生提供多角度考慮問題的機會，讓學生在解決問題的過程中體驗樂趣，領悟知識，感受成功的喜悅，從而激發了學生的創新精神和培養了學生的創新能力。

四、注重實驗裝置的創新，培養學生的創新思維

在實驗教學中，通過對一些裝置型實驗的創新，可以使學生的思維得到發展。對問題能積極進行各種猜測和聯想，摸索出解決問題的各種途徑。

例：在沒有現成的CO 氣體發生器的情況下，請你用圖一中的部分儀器，裝配成一個簡易的能隨用隨停的CO 發生器，應選儀器是?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖（選編號）。

不少學生選b、c或g、c，但很快發現不符題意，即不能隨用隨停。隨用隨停成為本題的一個難點，題目考查儀器的用途別出心裁。

制CO 必須用到固體，現在可盛放固體的儀器有b、d、e、g，但b、d不可能實現隨用隨停，而g在無分液漏斗的情況下也不可能實現此功能。此時，干燥管就成為此題的重點研究對象。那么干燥管怎樣起作用呢？在教學中，我讓學生先畫出啟普發生器的草圖，對照其特點，學生順利地選出e，并明確其操作方法：用石棉堵住干燥管的小口，裝入固體反應物，在大口端連接導管，即可成為可控式簡易氣體發生器，如圖二所示。在本題中，干燥管并非用來干燥氣體，而是做了反應的容器。除此之外，在尾氣處理裝置中也可以使用干燥球，此時利用其容積較大，可以防止易溶氣體的倒吸。而在氣體凈化裝置中也可以將其用做反應容器，如堿石灰吸收CO 等。其實稍微再做一點調整，我們還可以將干燥球轉換為一個漏底燒瓶，如圖三所示。

總之，在化學實驗教學中，教師要給學生留出自由思考的空間，增加學生獨立設計、獨立操作實驗的機會，利用實驗對學生思維、能力進行多方位培養，使學生的創新思維能力得到有效的培養與開拓。

參考文獻：

［１］王春.化學實驗教學中學生創新思維能力的培養［Ｊ］.中學化學教學參考，2006，（6）：34-35.

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。”