利用化學實驗有效培養學生的創新能力

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗是化學學科的靈魂，化學實驗不僅是學生獲取直觀信息、認識化學世界的窗口，而且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，更重要的是化學實驗過程本身就是培養學生創新精神和創新能力的最佳途徑，是其他學科所不能替代的。我在實驗教學過程中，對學生創新精神和創新能力的培養做了以下幾點嘗試，收到了較好的效果。

一、運用化學史實中的實驗過程及現象激發學生的創新意識

在教學過程中很多人都會提到一句話：“溫故而知新。”化學史就是一部不斷創新的科學史，是對培養學生創新意識和創新精神很好的素材。但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。對化學史實中某些實驗過程及現象進行描述，可使學生興趣盎然，極大地激發學生動腦思維、動手實驗和渴望創新的積極性。

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，等等。

二、開展探究性實驗，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，可將學生帶入科學探索的情景中，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。

例如，在講解Fe（OH）₂的制備和性質時，我先告訴學生Fe（OH）₂的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO₄和久置的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為什么要用新制的FeSO₄溶液？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久置的NaOH溶液中會溶解什么物質？當學生通過認真思考，分析得出Fe（OH）₂易被空氣中的氧氣所氧化時，我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，但過一會兒沉淀就轉變為灰綠色，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）₂被氧化的速率減慢呢？學生經過一系列的思考、討論、比較后，最后選用在FeSO₄液面上滴加幾滴苯作保護層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就能得到Fe（OH）₂白色沉淀并保持較長時間不變色。

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、不同的方面、不同的范圍、不同的層次去分析、去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。教師應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，從而激發學生的創新精神和培養學生的創新能力。

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，我適當提示，學生認真思考，仔細分析、比較后，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（這是取樣檢驗的常規方法，后面表述用“取樣”），往其中加入少量的水。如果加水后，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：取部分試樣，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”。

四、開展設計型實驗，培養學生的創新能力

實踐是創新的搖籃，學生自己思考設計實驗，既可以培養動手動腦解決問題的能力，讓學生體驗到成功的喜悅，又可以培養創新思維能力和創新設計能力。例如，在鈉的氧化物性質的教學中，我要求學生根據反應原理：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂設計一個實驗來證明CO₂與Na₂O₂是否反應，以及反應后生成的產物。實驗設計要求：（1）根據實驗原理選擇實驗所需的試劑、藥品；（2）確定實驗所需的裝置、儀器及連接順序；（3）盡可能保證實驗設計的科學性和嚴謹性。這樣迫使學生自己去發現問題、去查閱資料、去設計、去探索、去創新。布置任務后，給學生一段時間，讓他們去獨立思考、查閱資料、設計實驗。然后組織學生一起對他們提出的設計方案進行分析、討論、比較設計方案的可行性和優缺點等。選擇其中幾組方案由學生在課堂上進行演示，對比較好的設計給予表揚，對較差的設計則從其中找出“閃爍點”給予肯定，從而調動了各層次學生的創造積極性，并培養了他們的創新精神和創新能力。

總之，注重實驗教學的探索與創新，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，是提高學生素質，培養學生創新精神和創新能力的有效途徑之一。