論學生化學實驗能力的培養

摘要： 21世紀將是科學技術高速發展和巨大進步的時代。為適應時代發展的需要，我們應該按照知識、能力、素質三者辯證統一結合起來的要求構建各具特色的人才培養模式。培養學生的創造性思維和創新能力的創新教育，是素質教育中的一個核心問題。

關鍵詞： 化學實驗 知識 能力 素質 創新教育

化學教學是對學生實施素質教育的重要組成部分。化學是一門以實驗為基礎的學科。在化學實驗中從儀器的裝置到藥品配置，從實驗過程中復雜的物理化學變化到新物質的生成，其中形、色、態、味的變化，氣體的生成和沉淀的析出，以及化學變化中聲、光、電、熱的現象等，所呈現出的豐富生動的直觀形象，是在其它學科學習過程中很少有的。如何培養學生化學實驗能力，這是應該認真探討的問題。

一、從思維科學的角度來審視化學教學，從而培養學生實驗能力

近年來思維科學受到世界各發達國家的高度重視，取得了可喜的研究成果。獲得1981年諾貝爾醫學和生理學獎的斯佩里博士關于裂腦人的實驗研究表明：大腦每一半球都有其自己獨立的意識思想鏈和自己的記憶。更重要的是，他們發現大腦兩半球基本上是以不同的方式進行思維的，左腦傾向于對抽象材料(概念、數字、理論)形成概念、作出判斷、用推理的方式進行抽象思維，右腦則通過對形象材料、表象的加工改造進行形象思維。對創造過程四個階段的研究結果說明：創造思維是思維的最高形式，創造活動是通過抽象思維和形象思維協同進行的。形象思維由于具有形象性、整體性、概括性、跳躍性、直覺性、非語言性和富有情緒色彩等特點，在創新過程中起著關鍵的作用。我國著名科學家錢學森也說：“我按我們習慣的稱呼，把一個人的思維分為三種：抽象(邏輯)思維、形象(直覺)思維和靈感(頓悟)思維。”“我建議把形象思維作為思維科學的突破口。”

對學生實驗能力的培養應該是教學的重要目的之一。在教學理論上，由于“左腦優勢”理論的長期影響，只強調抽象思維，對形象思維的研究幾乎是空白。多年來化學教學一直偏重于運用左腦的功能，強調對元素符號、分子式、化學方程式及對化學反應特征、物質組成的計算、化學原理分析等理性思考，而忽視了右腦的開發。化學是一門以實驗為基礎的學科，在實驗中具有操作性強和能進行有目的的觀察等特點。可是長期以來在化學教學中對操作性知識，不是靠學生大量的實驗操作(表象)去體驗，去掌握，去思維，而是由教師“代勞”(演示實驗)或由課本和教師先入為主地描述給學生，把實驗中生動的“畫面”轉化為干癟的文字或符號，把本該由右腦進行的形象思維用左腦去作抽象的記憶，同時還使學生失去了對化學學習的濃厚興趣和情感基礎。在僅有的幾個學生實驗中，主要是照方抓藥式的驗證實驗，學生帶著結論去做實驗，無須真正去觀察和思維就能“成功”，這對右腦的開發和真正學好化學是無太大價值的，從而使化學教學失去了在對學生實施素質教育系統中別的學科不可替代的特殊作用。究其原因，一是傳統教育思想和教學方法的影響，二是“左腦優勢”思維理論的束縛，三是受升學考試、教材、設備的限制。顯然，加強教育思想和思維理論的學習和研究、進行化學教材的改革、積極研制學生在課堂上能邊學邊做實驗的化學實驗儀器、實施以學生為主體教師為主導的化學教學方法的改革等，已經成為化學教學改革中迫切要做的事情。

近年來人們已經對教學中的素質教育問題進行了關注，越來越多地運用了直觀方法和教具，但由于很少涉及形象思維深層次的問題，充其量只是讓學生多看看多聽聽。在實施素質教育的過程中，我們應該充分認識到：只有通過有意識地開發右腦思維，使左右腦協調發展，把兩種思維有機地結合起來，才會使教育思想、教育方法、教學過程發生深刻的變化，為21世紀培養出富有創造能力的新一代人。

二、化學實驗的教學對化學教學改革有重要的意義

化學實驗(M.L.)是近10年來國際和國內化學界在綠色化學思想下用預防化學污染的新思想對常規實驗進行改革而發展起來的化學實驗的新方法和新技術。小型化學實驗是用微小型的儀器，盡可能減少中間生成物的轉移過程，以減少試劑在器皿上的附著量，用盡可能少的試劑來進行實驗(試劑量一般為常規實驗的1/10～1/1000)，從而極大地減少了實驗的“三廢”，是可持續發展戰略在化學實驗中的具體體現。

近年來，人們對化學實驗的研究取得了可喜的成果。M.L.對青少年環境保護意識培養的重要性已被廣泛認同。M.L.的另一個更重要的優點——用小型化學實驗進行化學教學，有利于學生綜合素質的提高——已在化學教學實踐中越來越明顯地顯露出來。小型化學實驗由于儀器小型化，操作簡捷，經濟省時，安全便攜，能把某學習階段所需要的儀器都裝入一個小小的實驗箱內。學生手提“實驗箱”進入課堂進行邊學邊做實驗，一方面實現了過去有識之士想讓學生在課堂上多做實驗而又不可能實施的愿望，從根本上改變了教師做學生看、教師講學生聽的傳統灌輸式教學模式，另一方面由于學生能較快地了解和熟悉絕大多數儀器的構造、性能和使用方法，能較多地進行設計實驗，可以克服照方抓藥的實驗現象。這種探索式的教學，有利于學生動手動腦能力、觀察分析能力、發明創新精神、嚴謹求實作風的培養；從思維科學的角度來說，有利于左右腦的協調發展，是化學教學中實施素質教育的有效途徑。

中國科學院資深院士、著名化學教育家戴安邦先生1998年為第四屆全國小型化學實驗研討會暨第二屆中學小型化學實驗研討會題詞：“大力推行小型化學實驗，使全國中學生的化學教學皆有學生的單人實驗作業，以加強化學教學的素質教育作用……”對研究和推廣小型化學實驗作了充分肯定。

三、用化學實驗進行教學能促進學生創新思維能力的培養

創造教育的核心問題是創新思維能力的培養。創新思維能力包括許多方面，這里僅就在化學教學中采用小型化學實驗促進主要的創新思維能力的培養問題進行簡單的論述。

1.覺察能力的培養

覺察能力是人們對于客觀事物的感覺和觀察能力。處于同一環境的人們，客觀事物對每一個人的刺激程度都是一樣的，但是不同的人對外界刺激的感受和覺察能力卻是不同的，覺察能力強的人往往就能利用這種特殊察覺到的東西創造出新的奇跡。靈敏的感覺和敏銳的洞察能力不僅與人們的知識水平有關，還與注意力和好奇心有關。用小型化學實驗進行化學教學，盡可能由學生自己做未知的實驗(而不是由教師進行演示實驗)，在教師引導下，學生認真地觀察和分析實驗現象。由于學生的好奇心和豐富多彩的實驗現象，促進了學生注意力的提高，同時能激發學生對實驗現象的本質進行探索式的分析，長此以往，學生的覺察能力得到了培養。

2.記憶能力的培養

記憶是人們把經歷過的事物記住并能在以后再現或再識的能力。記憶能使人們不斷地積累經驗和知識，為創造新東西準備更多的營建材料。記憶能力與人的天資有重要關系，但主要與人們對記憶所采取的態度和方法，記憶的目的和任務及個人的興趣愛好有關。用小型化學實驗進行教學，大多數實驗都是由學生自己在課堂上完成的。強烈的好奇心而產生的興趣、實驗現象多次的強刺激、學生在實驗中對可能觀察到的不同現象的爭論、對實驗現象分析和歸納時大腦中記憶線條的整理等，都是對學生記憶習慣、方法和能力的培養。

3.聯想能力的培養

聯想是人們由一事物想到另一事物的心理過程。創新聯想能力能調動人們有限的知識和經驗，擴展事物間的聯系，利用“邊緣”科學知識及其它領域的知識，大大地擴大創新思路。要增強聯想能力，首先是要增加知識和經驗，其次是采用合理的方法及思路。在課堂上采用小型化學實驗教學，學生有條件自己做大量的實驗，在實驗中感知和積累較多的知識和經驗，特別是采用對比實驗或設計實驗教學，使學生不但注意了同時和同地發生的事物之間的聯系，而且還注意到了當前的事物與以往的事物之間的聯系，從而培養了學生的聯想能力。

4.分析能力的培養

分析能力是人們通過思維認識事物各方面的特性，特別是認識事物本質特性的能力。豐富的知識，加上較強的思維能力，是分析能力的堅實的基礎，提高分析能力的主要途徑是經常主動積極地分析各種事物。用小型化學實驗進行探索式教學，學生能根據自己的感官直接或間接感知一切有意義的東西，運用唯物辯證法和三論(系統論、信息論和控制論)的方法積極主動地對實驗現象和化學知識進行分析(分類、綜合、抽象和概括，從而形成概念)，有利于提高學生的分析能力。

5.直覺思維能力的培養

直覺是綜合運用經驗知覺信息，實現對問題的直截了當的瞬間快速抉擇的思維活動。它沒有清晰的邏輯通道，主要表現在顯意識活動中，有時也有潛意識參與，是形象思維中一種非邏輯思維方式。直覺思維是在一個人對某事物非常關注、有著極為豐富的表象貯備、思維極為活躍和敏銳的情況下產生的，是創造性人才必須具備的思維特點。在科學研究中，直覺思維已越來越多地引起人們的重視。遺憾的是，直覺思維的培養一直被教育界所忽視，這與非常需要創造性人才的今天是不相適應的。采用小型化學實驗進行邊學邊做或設計實驗教學，顯得生動活潑，極大地調動了學生的積極性和潛力，大量的實驗和觀察的材料和數據形成的表象，對提高學生的直覺思維能力是很有益的，我們應該對這個問題進行更深入的研究。

6.完成能力的培養

完成能力是指不畏艱辛一絲不茍地完成有價值的創新想法的能力。任何有價值的創新，從產生到完成常常是需要艱苦的努力才能完成的。采用小型化學實驗進行教學的實踐中，由于主要的常用儀器都裝在“實驗箱”里，先讓學生學習儀器的構造原理和基本操作方法，然后讓學生根據實驗原理自行選擇儀器并設計實驗。學生能積極主動的進行實驗，完成能力得到了很好的培養。