化學探究——培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效方法

摘要：新課程下圍繞學生化學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從以下四個方面做了有益的探索：探究習題的一題多解，激發(fā)學生的創(chuàng)新動機；探究知識的形成過程，培育學生的創(chuàng)新思維；引導探究，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新行為；探究實驗設(shè)計的最佳方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：探究式教學；創(chuàng)新動機；創(chuàng)新思維；創(chuàng)新行為；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）10-0124

探究訓練最初是由美國的薩奇曼（Suchman）提出來的。他認為，人生來就具有一種好奇的傾向，這種本能的傾向會使兒童具有天生的探索精神，會本能地對一切新奇的事物感興趣，以至于會想方設(shè)法弄清楚這些新奇事物的背后究竟發(fā)生了什么，這是一種進行科學探究的可貴的動力和心理資源。新頒布的《化學課程標準》明確提出：應重視對學生的科學探究訓練，通過模擬科學家研究問題的科學方法，去探求新知識，以還原知識形成的本來面目，體現(xiàn)出科學探究的思想。

探究式教學就是“調(diào)動學生的認識積極性，在主動探究問題的過程中引導學生進行認知活動學習”。我們認為，在課堂中實施的探究式教學，從學生角度來看，它可以作為學生的一種自主創(chuàng)新的學習方式，一方面，它凸顯了學生學習的自主探究性；另一方面，它激活了思維的主動性、發(fā)散性、獨特性、深刻性等品質(zhì)，引發(fā)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新行為，從而促進了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。因此，實施探究式教學，是促進學生創(chuàng)新能力發(fā)展的有效途徑。在實施探究式教學中，圍繞學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，筆者從以下幾個方面做了一些有益的嘗試。

一、探究習題的一題多解，激發(fā)學生的創(chuàng)新動機

創(chuàng)新動機是進行創(chuàng)新思維的前提。中學化學中的一些習題內(nèi)涵較豐富，蘊涵著豐富的教學功能。在實施探究式教學中，作為教師應有目的、有意識地通過適時地營造創(chuàng)新氛圍，引導學生多角度探究問題解決的方案，以激發(fā)學生的創(chuàng)新動機。下面僅以習題中的一題多解為例加以評析。

例如，在有關(guān)物質(zhì)的量濃度計算的探究教學中，筆者設(shè)計了如下習題：

V升Al2（SO4）3溶液中含Al3+a克，取此溶液■升，用水稀釋至2V升，則稀釋后溶液中SO2-的物質(zhì)的量濃度是（ ）

A. ■摩爾/升B. ■摩爾/升

C. ■ 摩爾/升 D. ■ 摩爾/升

筆者設(shè)疑：能否依據(jù)Al2（SO4）3中Al3+與SO2-的組成比以及溶液的稀釋規(guī)律去分析呢？問題一提出，學生的思維立刻活躍起來，躍躍欲試。得到第一種解法。

解法一（常規(guī)解法）：設(shè)原溶液中SO2-的物質(zhì)的量濃度為x，則有：

■/V摩爾/升∶x=2∶3x=■摩爾/升；

取出■升，離子的濃度不變；設(shè)稀釋后SO2-的物質(zhì)的量濃度為y，則有：■摩爾/升×■=y×2V，y=■摩爾/升，故選B。

筆者接著營造創(chuàng)新的氛圍：作為選擇題，各選項中均含有字母a，大家能否給a賦以合適的數(shù)值，從而使問題得解呢？此時，學生創(chuàng)新的火花已被激起，學生的解法如下：

解法二（賦值法）：令a=2×27克（即2摩爾），則原溶液中SO2-為3摩爾，取出■升，則含SO2-為1.5摩爾，稀釋至2V升后，SO2-的物質(zhì)的量濃度為：■摩爾/升=■摩爾/升。將a=2×27，代入各選項驗證，只有B選項符合。

筆者繼續(xù)激發(fā)學生創(chuàng)新的動機：作為溶液應呈電中性，大家能否從電荷守恒角度解決該問題呢？此時，學生的思維已非常活躍，創(chuàng)新的靈感瞬間被激起，學生又得到第三種解法：

解法三（電荷守恒法）：設(shè)稀釋后SO2-的物質(zhì)的量濃度為x，則■摩爾×3=x×2V升×2x=■摩爾/升，選B。

在上述的教學設(shè)計中，通過教師積極地營造創(chuàng)新的氛圍或情境，活化了學生的思維，大大激發(fā)了學生創(chuàng)新的動機，利用所學知識從不同的角度尋求問題的答案。在教師的引導下，在發(fā)散的基礎(chǔ)上進行聚合思維，通過比較得出最優(yōu)的解法是解法三。

除了進行一題多解的訓練外，在探究教學中還可進行一題多問、一題多答，逆向思維等方面的訓練。這些都利于學生創(chuàng)新動機的激活，為培育學生的創(chuàng)新思維奠定了基礎(chǔ)。

二、探究知識的形成過程，培育學生的創(chuàng)新思維

創(chuàng)新是“一種個性化很強的、具有濃烈探究色彩的活動過程”。 教師在教學中通過對探究情境的巧妙鋪設(shè)，引導學生的思維向縱深發(fā)展，通過分析、對比、變換、概括，沖破教材原來實驗的框架，用創(chuàng)新思維尋求問題的解決方案。學生在問題解決的過程中，既訓練了他們的創(chuàng)新思維，又使得到的知識印象深、記得牢。

例如：在通過“氨的噴泉實驗探討氣體形成噴泉實驗的條件”這一探究教學中，筆者設(shè)計了以下教學程序：在學生分組做完氨的噴泉實驗后設(shè)問：1. 燒瓶內(nèi)為什么會形成噴泉？讓學生依據(jù)已有的知識進行分析，探究原因：氨氣在水中的溶解度很大（1∶700），擠壓膠頭滴管使少量水進入燒瓶后溶解了大量的氨氣，使燒瓶內(nèi)壓強降低，所以形成噴泉。接著問：2. 你能根據(jù)此實驗的原理設(shè)計出另外的噴泉嗎？此時，學生的思維已被激活，有的提筆設(shè)計，有的更換儀器；有的思考更換何種氣體，有的在想更換何種溶液。列舉學生的某些設(shè)計如下：

（1）酚酞換成石蕊，得到藍色噴泉；（2）氨氣換成HCl，指示劑換成石蕊，得到紅色噴泉；（3）把氨氣換成NO2，溶液換成NaOH溶液，得到無色噴泉；（4）用SO2氣體和Ba（OH）2溶液組成白色噴泉（生成BaSO3沉淀）；（5）用CO2、水和石蕊組成紅色噴泉……

讓學生分組討論以上各種設(shè)計是否合理，若不合理，錯在哪兒？如何改正？對方案（5），學生們提出了很多改正的建議，如把水改為NaOH溶液，去掉指示劑可得無色噴泉。最后，讓學生依據(jù)以上兩個問題的討論，把問題上升到理論高度，又設(shè)計了第3問：通過以上探究，你能概括出氣體形成噴泉實驗的一般條件嗎？學生歸納如下：①燒瓶內(nèi)氣體壓強迅速減小，產(chǎn)生較大的壓強差。②形成壓強差的方法，氣體易被滴管中的液體吸收（溶解或反應）。

對上述氣體形成噴泉實驗條件的問題設(shè)計，運用了探究與發(fā)現(xiàn)相結(jié)合的方法組織教學。在教學過程中，學生在基于已有知識，充分運用創(chuàng)新思維來解決教師提出的問題，同時獲得相關(guān)知識。

三、引導探究，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新行為

在探究式教學中，引導學生通過評價和改進教材中的典型實驗裝置，調(diào)動學生進行實驗探究，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新行為。

例如，在氫氣實驗室制法的探究教學設(shè)計中，師生首先共同評價教材中制取氫氣簡易裝置的優(yōu)缺點，優(yōu)點是：操作簡便易行；缺點是在反應的過程中不能再加入酸液。接著設(shè)問：怎樣設(shè)計一套既能滿足操作簡便易行，又能在反應的過程中添加酸液的裝置呢？然后向?qū)W生提供可供選用的用品：1. 玻璃導管，2. 長頸漏斗，3. 分液漏斗，4. 雙孔膠塞，5. 乳膠管，6. 多孔塑料隔板，7. 漏斗，8. 不與酸液反應的塑料絲狀物，9. 彈簧夾等。此時，學生的創(chuàng)新思維被誘發(fā)，競相發(fā)表自己的設(shè)計方案。教師對學生的創(chuàng)意給予肯定，并引導學生評價某些設(shè)計方案的可取之處和不足之處。最后師生一起得出：在試管口塞上一插有長頸漏斗和玻璃導管的雙孔塞，且將長頸漏斗下端管口插入液面下（分液漏斗則不必再將下端端口插入液面下）。接著教師再不失時機地追問：改進后的方案雖能實現(xiàn)在反應過程中添加酸液的目的，但無法達到使反應隨時發(fā)生與隨時停止的目的，要實現(xiàn)這一要求，在上述方案的基礎(chǔ)上又應如何設(shè)計呢？（指出所需用品仍可從上面提供的用品中選用，也可另外添加）。此處的問題情境可進一步激發(fā)學生探究的熱情和創(chuàng)新的靈感，在教師的引導下，經(jīng)過學生積極思考和探究，完成了啟普發(fā)生器簡易裝置的“重新發(fā)現(xiàn)”。

在上述“氫氣實驗室制法實驗裝置”的引導探究中，學生表現(xiàn)出了極大的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新行為。也為學生獨立地進行創(chuàng)造性地學習活動，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力打下了良好的基礎(chǔ)。

四、探究實驗設(shè)計的最佳方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

實施探究式教學，引導學生依據(jù)實驗目的，運用已有知識、經(jīng)驗，讓學生自主探究實驗設(shè)計的最佳方案，然后進行實驗操作，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一條重要途徑。

例如，在學習SO2-的檢驗這一內(nèi)容時，筆者設(shè)計了這樣的問題：在每位同學的實驗桌前均放置幾種未知無色溶液（Na2SO4、Na2CO3、AgNO3、Na2SO3，各個桌前的試樣不一定相同），讓學生檢驗哪種未知溶液中含有SO2-。可供選用的試劑有：稀鹽酸、稀硝酸、BaCl2溶液。此前學生已有知識是：學會了Cl-的檢驗，且已知道BaSO4既不溶于水也不溶于酸。學生先自行設(shè)計方案，然后教師再綜合學生的設(shè)計方案，歸納如下：

將以上四種設(shè)計方案板演在黑板上，教師接著設(shè)問：以上四種方案哪一種最合理？其余方案缺點在哪里？請予以評價。問題提出后，學生思維異常活躍，他們逐一分析得：（1）中未知溶液中若混有Ag+，也會有此現(xiàn)象。（2）中未知溶液中若混有SO2-，也會有此現(xiàn)象，因NO-在酸性條件下會把SO2-氧化為SO2-，從而干擾了SO2-的檢驗。（3）與（2）中原因相同，并且學生通過（2）、（3）方案的評析，感悟到在檢驗SO2-的存在時，不能選用稀硝酸，否則會干擾SO2-的檢驗。最后得出結(jié)論：最佳方案是（4），先加入足量稀鹽酸，先排除Ag+，SO2-，CO2-的干擾，若無沉淀和氣體生成，再加BaCl2溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，即可證明原未知溶液中含有SO2-。評價后，再讓學生動手實驗，此時學生會體會到創(chuàng)新的樂趣和成功的喜悅。

學生通過獨立設(shè)計實驗及對實驗設(shè)計的評價，集思廣益，拓展了學生思維的空間，增強了學生的創(chuàng)新意識，進一步激發(fā)其創(chuàng)新的思維火花，若在教學中經(jīng)常性地實施這種教學策略，有利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

探究式教學是一種“活動的教學”，在教學過程中，通過師生互動展現(xiàn)知識，通過學生活動獲得知識，同時培養(yǎng)了學生獨立探究和發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新能力，并體驗創(chuàng)新的過程，獲得創(chuàng)新的方法。所以，我們認為：實施探究式教學能促進學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

（作者單位：北京市北方交通大學附屬中學 100081）