改進(jìn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生思維能力

雷江蛟 許瓊

摘 要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)教育的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力起著重要作用。由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法存在些許不足，學(xué)生的創(chuàng)新能力沒有得到有效地培養(yǎng)。本文擬從創(chuàng)新教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)和開展探索性實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：探索性實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新思維；創(chuàng)新教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究宏觀現(xiàn)象和物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法具有獲知、激趣、求真、循理、育德的功能與素質(zhì)教育“耦合”，能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，[1]在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是期望得到與教材相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象。無法有效地培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新思維能力。在新一輪基礎(chǔ)教育改革中，強(qiáng)調(diào)要對學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)。本文擬從創(chuàng)新教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)和開展探索性實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

一、探索性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新思維的聯(lián)系

創(chuàng)新思維有廣義和狹義之分，一般認(rèn)為人們在提出問題和解決問題的過程中，一切對創(chuàng)新成果起作用的思維活動(dòng)活動(dòng)，均可視為廣義的創(chuàng)新思維。而狹義的創(chuàng)新思維則是指人們在創(chuàng)新活動(dòng)中直接形成的創(chuàng)新成果的思維活動(dòng)，諸如靈感、直覺、頓悟等非邏輯思維形式。[2]探索性實(shí)驗(yàn)使指學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，按照提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程。是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，它不僅可以幫助學(xué)生理解和掌握知識，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和勇于探索的精神。

習(xí)近平總書記曾指出：“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，一個(gè)沒有創(chuàng)新的民族，難以屹立在世界民族之林”。在新一輪的課程改革中著重強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，通過探索性實(shí)驗(yàn)，有效的激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新興趣，從而對化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的化學(xué)興趣。學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備并且完成實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)歸納后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。增強(qiáng)了學(xué)生的探索和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

二、改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

（一）創(chuàng)新教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，誘發(fā)學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)機(jī)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，揭示事物的本質(zhì)，從而使學(xué)生建立概念，理解定律，掌握操作方法，強(qiáng)化化學(xué)知識，形成技能技巧，培養(yǎng)思維能力和創(chuàng)造力。[3]要達(dá)到這個(gè)目的，前提是班級的學(xué)生愿意參與到實(shí)驗(yàn)中去，這就要求教師能夠增強(qiáng)教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的效果來吸引學(xué)生，充分的引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生能夠建立對實(shí)驗(yàn)的理性認(rèn)識。多媒體的出現(xiàn)可以有效地提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。在傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)中，由于玻璃儀器不但易碎而且還容易反光不利于學(xué)生進(jìn)行觀看，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的失落感使得興趣降低而沒有收到良好的實(shí)驗(yàn)預(yù)期效果。教師在實(shí)驗(yàn)中如果運(yùn)用投影技術(shù)不但可以讓所有學(xué)生看得清楚，而且還可以降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，穩(wěn)定課堂秩序。如NH3噴泉實(shí)驗(yàn)，我們利用垂直投影來放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而利于班級中所有學(xué)生的觀察，調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。學(xué)生不僅會(huì)驚詫于實(shí)驗(yàn)“奇觀”，必然會(huì)在求知欲的驅(qū)使下，探究其反應(yīng)機(jī)理。這時(shí)正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的最佳時(shí)機(jī)。同樣，在氯氣的制備實(shí)驗(yàn)中，在課堂上操作此類實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性極大。此時(shí)教師就可以借助NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室來完成實(shí)驗(yàn)的操作，學(xué)生不但能夠觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也可以在多媒體設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作。因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)表現(xiàn)出出色的駕馭能力，是趣味中充滿哲理、平淡中表現(xiàn)新奇、和緩的洞察細(xì)微、激烈的從容不迫、安全的不失嚴(yán)謹(jǐn)、危險(xiǎn)的不亂方寸、簡單的絕不潦草、復(fù)雜的確保成功。使學(xué)生通過教師的神態(tài)、行為語言強(qiáng)化對化學(xué)學(xué)習(xí)的喜愛，淡化對學(xué)習(xí)化學(xué)和從事化學(xué)實(shí)驗(yàn)的恐懼和厭煩，從而誘發(fā)與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)機(jī)。[4]

（二）開展探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的最高目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是對學(xué)生各項(xiàng)能力的綜合測試。完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生整體思維能力、知識運(yùn)用能力、創(chuàng)造思維能力得到全面提高。[1]

（1）自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案?！耙粋€(gè)實(shí)驗(yàn)、多種方案”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，是指教師在向?qū)W生介紹某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制法時(shí)，可鼓勵(lì)學(xué)生思考有哪些方法可以用來制取該物質(zhì)？我們?yōu)槭裁床捎媚壳暗姆椒ㄗ鳛樗膶?shí)驗(yàn)室制法？鼓勵(lì)學(xué)生敢于標(biāo)新立異，勇于想象、猜想和假設(shè)，最大限度地開拓學(xué)生的思維空間。[5]

教師可提前一周布置實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課題，提出預(yù)習(xí)要求，如：查閱有關(guān)資料設(shè)計(jì)“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法”由學(xué)生自己擬定實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)，圖書館等資源查閱到以下方法：①碳酸鈉分別和稀鹽酸、稀硫酸進(jìn)行反應(yīng)，②石灰石分別與稀鹽酸、稀硫酸進(jìn)行反應(yīng)。以小組為單位，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原則，來確定最佳的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合查閱資料的相關(guān)信息，從而確定最佳的試驗(yàn)方法。在此過程中培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)腦解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。

（2）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材。結(jié)合二氧化碳的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的發(fā)生裝置，同學(xué)們應(yīng)該選擇那些實(shí)驗(yàn)裝置來制取二氧化碳呢？結(jié)合二氧化碳的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)室收集氧氣的收集裝置，同學(xué)們應(yīng)該選擇那些實(shí)驗(yàn)裝置來收集二氧化碳呢？根據(jù)氧氣的性質(zhì)，我們知道了氧氣可以用排水法和向上排空氣法進(jìn)行收集。學(xué)生已經(jīng)知道了二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行裝置的選擇，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。各小組將本小組所設(shè)計(jì)的整套實(shí)驗(yàn)裝置放在講臺(tái)上，進(jìn)行講解。

小組一：選用試管和橡皮塞以及導(dǎo)氣管進(jìn)行二氧化碳的制備，用向上排空氣法進(jìn)行收集，驗(yàn)滿方法是將點(diǎn)燃的木條放在瓶口發(fā)現(xiàn)帶火星的木條熄滅。

小組二：選用錐形瓶和分液漏斗作為實(shí)驗(yàn)的發(fā)生裝置，收集方法以及驗(yàn)滿方法和小組一相同。

小組三：用錐形瓶和注射器作為反映的發(fā)生裝置，收集方法以及驗(yàn)滿方法和小組一相同。

在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材這個(gè)過程中。課堂上確定的實(shí)驗(yàn)方案是可行的，但是在實(shí)驗(yàn)室所允許的條件下是否可行呢？這些問題擺在學(xué)生面前來促使學(xué)生思考。在沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，學(xué)生如何利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行簡單的組合或者對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行優(yōu)化來達(dá)到相同的實(shí)驗(yàn)效果。比如在缺少分液漏斗的情況下，如何組合出一個(gè)的實(shí)驗(yàn)裝置與分液漏斗作用相同的實(shí)驗(yàn)裝置。有的同學(xué)就聯(lián)想到我們生活中所用的注射器。在這個(gè)過程中發(fā)展學(xué)生的聯(lián)想和發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和創(chuàng)造性。

（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的整體思路，分別從發(fā)生裝置、收集裝置、檢驗(yàn)方法等進(jìn)行著手，設(shè)計(jì)操作步驟，動(dòng)手進(jìn)行試驗(yàn)。以小組為單位來制取一瓶二氧化碳。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作過程中，安全是第一位的。學(xué)生在自己獨(dú)立操作之前，教師可以通過多媒體讓學(xué)生來觀看實(shí)驗(yàn)的基本操作錄像來強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。在此過程中，通過自己組裝實(shí)驗(yàn)儀器，添加實(shí)驗(yàn)藥品，學(xué)生邊思考，邊操作。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生通過與外部信息的不斷交互，思考，再實(shí)踐，從而將知識內(nèi)化成為自己的知識儲(chǔ)備。因此學(xué)生通過獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)操作，不但提高了學(xué)生實(shí)踐能力，也對知識點(diǎn)有一個(gè)很好地鞏固。

（4）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生通過觀察最直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，在經(jīng)過分析、判斷、概括、綜合和抽象思維、邏輯推理等思維加工活動(dòng)，使之產(chǎn)生認(rèn)識上的飛躍，獲得結(jié)論，這是教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。[5]如二氧化碳的驗(yàn)滿：用點(diǎn)燃的火柴放于集氣瓶瓶口，若火柴熄滅則表明二氧化碳已經(jīng)收集滿了。那么二氧化碳可以讓帶點(diǎn)燃的木柴熄滅，二氧化碳?xì)怏w能否用于滅火呢？在創(chuàng)新思維中，逆向思維是最活躍的部分。學(xué)生通過逆向思考，達(dá)到了出其不意的效果。

（5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生處理完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過程中也是對整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的一種思考。通過對二氧化碳?xì)怏w制備的實(shí)驗(yàn)的思考，學(xué)生掌握了氣體制備實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，比如在實(shí)驗(yàn)裝置的選擇，反應(yīng)條件的控制，氣體收集方法的選擇，以及氣體如何進(jìn)行檢驗(yàn)方面有了清晰地認(rèn)識。在今后的實(shí)驗(yàn)過程中遇到同種問題時(shí)，學(xué)生就具有了解決這類問題的思路。在整個(gè)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度學(xué)生處理該問題的能力將變得游刃有余。

三、結(jié)語

培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，關(guān)鍵在于教師。教師作為教學(xué)活動(dòng)的引導(dǎo)者、組織者和參與者。首先，要提高自己的科學(xué)素養(yǎng)，勇于轉(zhuǎn)變自己的教育觀念。在實(shí)驗(yàn)中，將學(xué)生放在主體地位，發(fā)揮學(xué)生的作用。教師通過有限的教學(xué)實(shí)驗(yàn)來啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生去解決實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題，從而全方位的培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

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