化學實驗中設置問題情景，培養學生的創造性思維能力

摘要：通過一個關鍵性問題，引導學生運用科學的方法，同中求異，異中求同，使學生能從不同的角度進行獨立地分析和思考，進而使學生的創造性思維能力得到長足發展。

關鍵詞：科學；不同的角度；創造性思維能力

文章編號：1005－6629(2009)05－0023－03

學生對自然界的事物懷有好奇心，對還不懂的現象總喜歡問幾個為什么。教師應該愛護學生的這種精神，在教學中精心設置問題情境，給學生提供一個發散性思維的機會，創設一個能刺激學生發散性思維的環境，逐漸養成多方面、多角度認識和解決問題的習慣，從而達到培養學生的創造性思維能力的目的。

學生的創造性思維主要是通過擴散性問題來激勵的。所謂擴散性問題，其典型特點是：對某一問題的解決你想到了哪些可能性？還有什么不同的想法？教師所追求的目標不是唯一的正確解答，而是使學生產生或提出盡可能多、盡可能新、盡可能前所未有的獨創的想法、見解和可能性[1]。

有一次我在做完“氨氣的制取和性質”實驗后，發現有不少試管炸裂，又聯想到“甲烷的制取和性質”實驗及初中學過的“氫氣、氧氣的制取”等實驗，試管都會有不同程度的損壞，感覺到這么多試管白白扔進垃圾箱很讓人心痛，但大部分師生對此都很漠視。我當時就突發奇想，給學生上一堂別出心裁的實驗課“設計廢試管的再利用實驗方案”，并按自己設計的方案進行實驗。

學生接觸這一題目的第一反應可謂千奇百怪：茫然、質疑、眉頭緊鎖、可笑甚至是不屑一顧，這既在意料之中也在意料之外，茫然、質疑、可笑甚至是不屑一顧是意料之中，試管破了既盛不住液體、固體也盛不住氣體，它怎么會再利用呢？這些破試管又不值錢，值得浪費那么多腦細胞嗎？眉頭緊鎖卻是出乎筆者意料之外的。我立即讓這幾位眉頭緊鎖的同學陳述一下他們各自的想法，大多是在回憶已學過的有關試管實驗，但說不出具體的實例，只有一位同學說出了有關廢試管的再利用的個例，這是我在講“硫化氫的制取和性質”實驗時講過的用廢試管、帯彎玻璃管的單孔橡膠塞、燒杯等組成的“固+液”簡易啟普發生器。我立即肯定和表揚了這位同學，其他同學也受到了鼓舞，情緒也逐漸高漲起來。此時，我又不失時機地進行了點撥：廢試管雖然炸裂、穿底或掉底，是不是可以想個法子彌補這些不足，使它仍具有試管的大部分功能呢？引導同學們順著這個方向去思考和設計實驗方案，然后又將同學們的實驗方案大體分類，再根據不同的實驗方案將全班分成若干個實驗小組，各小組先進行討論，弄清實驗原理后，選擇合適的實驗材料和實驗方法進行實驗。整個實驗從設計、安裝到結束大約用了20-30分鐘，實驗完畢后，我對幾種典型的實驗方案做了點評和點撥：為了消除思維定勢的消極影響，設計實驗方案時應不滿足于一條思路、一個模式、一種方法，應從多方面、多角度思考問題。

對具有代表性的三種設計方案及特點的評述如下：

1 簡易O₂制取裝置

1.1實驗裝置(見圖1)

1. 50 %鹽酸; 2. 250 mL燒杯; 3. 穿底廢試管; 4. 帶有玻璃彎管的單孔橡膠塞; 5. 蝴蝶止水夾K; 6.包有適量Na₂O₂粉末的石棉絨團; 7. CaCl₂; 8. 包有NaHCO₃粉末的棉團;9. 大理石; 10.碎玻璃或碎瓷片

圖1 簡易O₂制取裝置

1.2 實驗步驟

(1)先將適量的碎玻璃或碎瓷片裝入穿底大試管的最底層，再加入適量的大理石；

(2)先將脫脂棉平鋪開，往上面均勻撒適量碳酸氫鈉粉末后，再將其包成棉團塞如廢試管中大理石的上面；接著再裝入適量的無水氯化鈣；

(3)將包有適量過氧化鈉粉末的石棉絨團塞入廢試管中；

(4)塞入橡膠塞，將廢試管放到盛有50﹪鹽酸的燒杯中，用鐵夾固定好（鐵夾未畫出），然后打開K，住一會兒將帶有余燼的木條伸入集氣瓶口內，木條復燃；

(5)關閉K，一會兒后廢試管內的酸液被壓回燒杯，反應即可停止。

1.3 特點評述

(1)裝置簡單，便于操作；

(2)該裝置是受前面我們提到過的簡易啟普發生器的啟發而設計出的，可培養學生的知識遷移能力；

(3)廢試管的應用，收到了廢物再利用的效果，可培養學生的可持續發展觀；

(4)藥品用量少且無環境污染，可培養學生的環保意識。

2 H₂S和SO₂反應裝置

2.1實驗裝置（見圖2）

1.Ф20 mm×200 mm掉底支管試管（事先將其底部裁齊）；

2.帯直玻璃管的單孔橡膠塞；3.單孔橡膠塞；

4.Ф12 mm×70 mm廢小試管；5.蘸有濃氫氧化鈉溶液的棉團；

圖2 H₂S和SO₂反應裝置

2.2 實驗步驟

(1)按圖2將儀器安裝好, 并檢查裝置的氣密性;

(2)將事先準備好的H₂S和SO₂緩緩通入支管大試管中，不一會兒，在管壁上可見大量黃色硫附著，立即停止通入H₂S和SO₂氣體。(附著硫的儀器可用熱的石灰水洗滌)

2.3 特點評述

(1)裝置復雜，操作反復，需要兩套氣體發生裝置；

(2)用廢試管既做氣體的反應裝置，又做尾氣的吸收裝置，很有創意；

(3)廢試管的應用，可培養學生的可持續發展觀和綠色化學意識。

(4)一器多用，可培養學生的發散性思維能力。

3 NH₃的干燥和吸收裝置

3.1實驗裝置（見圖3）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊）；2.帯直玻璃管的單孔橡膠塞； 3.帯彎玻璃管的單孔橡膠塞； 4.疏松的棉團； 5. Ф12 mm×70 mm廢小試管；6.250 mL燒杯；7.堿石灰；8. 酚酞試液。

圖3 NH₃的干燥和吸收裝置

3.2 實驗步驟

(1)按圖3將儀器安裝好, 并檢查裝置的氣密性;

(2)裝入堿石灰：先將廢試管的一端用帯直玻璃管的單孔橡膠塞塞好，接著塞入一團疏松的棉花，然后用藥匙將適量堿石灰裝入，再塞入一團疏松的棉花，最后用帯直玻璃管的單孔橡膠塞塞入廢試管的另一端；

(3)按圖3將其余儀器連接好后，打開止水夾K，緩緩通入NH₃，不一會兒酚酞試液變紅，停止通入NH₃，1-2分鐘后在廢小試管內可見有一段水柱生成。

3.3 特點評述

(1)該裝置是受干燥管和漏斗可做氣體的干燥和吸收裝置的啟發而設計的，可培養學生的知識遷移能力和發散性思維能力；

(2)用廢試管做氣體的干燥和吸收裝置，頗具創意；

(3)廢試管的引用，收到了廢物再利用的效果，可培養學生的可持續發展觀。

同學們聽了點評和點撥后個個躍躍欲試，余興未盡，紛紛發表自己的想法和見解，由于時間的關系，我讓同學們把這個問題帶到課后，再設計一個盡可能新、盡可能前所未有、獨創的實驗方案，新方案都無不迸射出智慧的火花，無一例外地滲透著創新意識，到下一節課時又按改進后的方案進行實驗，這次實驗時間大大縮短，有的小組從安裝到結束僅僅用了十幾分鐘的時間，實驗后我對改進后的實驗方案也做了詳細的點評（詳見：點評后的實驗方案及特點評述）。

點評后的有代表性的兩種實驗方案及特點評述

4Cl₂的性質檢驗裝置

4.1 實驗裝置（見圖4）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊）；2. 帯直玻璃管的單孔橡膠塞；3. 蘸有NaOH溶液的棉團；4.浸有飽和酸性高錳酸鉀溶液的濾紙條；5. 浸有飽和淀粉KI溶液的濾紙條；6. 浸有品紅溶液的濾紙條；

圖4 Cl₂的性質檢驗裝置

4.2 實驗步驟

(1)按圖4將2塞入1中，用鑷子依次將4，5，6從廢試管的另一端放入，最后將3塞入；

(2)緩緩通入Cl₂，2-3分鐘后濾紙條4（白色→紅棕色），5（白色→藍色），6（紅色→白色）分別發生顏色變化，從而體現氯氣的各種典型性質：4（氧化性），5（氧化性），6（HClO的漂白性）；

(3)該裝置還可檢驗H₂S和SO₂的特征性質，4，5，6處的濾紙條須根據氣體的不同而做相應變化。

4.3 特點評述

(1)裝置簡單，便于操作，現象明顯，成功率高；

(2)用廢試管既做性質的檢驗裝置，又做尾氣的吸收裝置，具有創新意識；

(3)廢試管的使用，收到了廢物再利用的效果，可培養學生的可持續發展觀；

(4)藥品用量少且無環境污染；

(5)一器多用, 可培養學生的創造性思維能力。

5SO₂的發生和性質檢驗裝置

5.1實驗裝置（見圖5）

1.Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊，在靠近管口三分之一處燒制一凸出圓形）；2.單孔橡膠塞；3.長頸滴管；4.凹穴；5.蘸有濃NaOH的棉團；6. 浸有飽和酸性高錳酸鉀溶液的濾紙條；7. 浸有酸性品紅溶液的濾紙條；8.濕潤的藍石蕊試紙；9. 浸有飽和KI溶液的濾紙條。

圖5 SO₂的發生和性質檢驗裝置

5.2實驗步驟

(1)在凹穴4處加入少量固體NaSO₃, 在長頸滴管3里吸入65 %硫酸，塞緊橡膠塞2（事先應調節好長頸滴管3伸進試管內的長短，以便讓滴管的尖端正好處于凸出圓形4的上部），再將蘸有濃NaOH溶液的棉團塞入廢試管的另一端；

(2)然后擠壓膠頭慢慢滴入4-6滴65 %硫酸,即可發生反應并有SO₂氣體生成，2-3分鐘后濾紙環、試紙分別發生顏色變化，從而驗證相應氣體的各種典型性質；

(3)實驗現象：6（紫色→白色）， 7（紅色→白色），8（藍色→紅色），9（白色→紫黑色）；

(4)體現性質：6（還原性），7（漂白性），8（酸性），9（氧化性）。

5.3 特點評述

(1)裝置簡單，便于操作，藥品用量少，無環境污染，可培養學生的環保意識；

(2)便于比較和觀察氣體的性質和現象，且現象明顯，成功率高；

(3)廢試管既做氣體的發生裝置又做性質檢驗裝置，頗具創意，有利于培養學生的發散性思維能力；

(4)廢試管的利用，收到了“變廢為寶”的效果，可培養學生的綠色化學意識和可持續發展觀；

(5)該裝置還可做H₂S、Cl₂、NO₂、C₂H₂等氣體的發生和性質檢驗裝置。

總之，學生在設計實驗方案時教師要適時做好引導，推薦查閱相關的資料，指導收集、處理相關信息的技巧和方法，不使他們過多地碰壁。但是，教師也不可一味包辦，要讓學生經受挫折，從中總結經驗教訓，不斷改進實驗，發揮學生的創造性，發展學生的創造能力，鼓勵學生創新。當然，有時實驗不一定會取得令人滿意的結果，此時，教師要鼓勵學生通過合作學習，充分發揮集體的智慧，討論、分析實驗中出現的現象，并通過思考找出解決問題的方法，進而使學生的創造性思維能力得到長足發展。

參考文獻：

[1]劉寶國.開設實驗選修課培養學生發散性思維能力[J].化學教學.2006，（6）：3-4.