如何在化學(xué)實驗中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新能力

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新能力是近年來深化中學(xué)教育改革的重要目的之一，而化學(xué)實驗是學(xué)校階段進(jìn)行科學(xué)探究的重要形式，需要理論與實踐充分結(jié)合，科學(xué)合理的化學(xué)實驗課程設(shè)計對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新能力具有十分重要的意義。而傳統(tǒng)的化學(xué)實驗課程還存在缺陷，不利于學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，下文中，筆者就如何利用化學(xué)實驗提高學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新能力進(jìn)行具體的分析，希望可以為廣大教育工作者提供一些思考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗；科學(xué)探究；創(chuàng)新能力

化學(xué)實驗是人們研究自然現(xiàn)象和基本規(guī)律的重要方式之一，通過合理的化學(xué)實驗課程可以使學(xué)生對自然界的本質(zhì)形成基本認(rèn)知，有利于學(xué)生對化學(xué)理論和化學(xué)概念的理解。化學(xué)實驗課程是中學(xué)化學(xué)課程的重要內(nèi)容之一，化學(xué)課程教學(xué)要求學(xué)生充分掌握有關(guān)化學(xué)的基本實驗技能以及基礎(chǔ)實驗知識，了解常規(guī)的化學(xué)研究方法，形成化學(xué)實驗室安全意識，養(yǎng)成良好的化學(xué)實驗操作習(xí)慣。其中，對學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)是在中學(xué)化學(xué)教育階段進(jìn)行實驗課程的關(guān)鍵，而化學(xué)實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)是一個逐漸遞進(jìn)的過程，它由簡單、被動、模仿的僵化重復(fù)實驗可以循序漸進(jìn)的趨向著復(fù)雜、主動、協(xié)調(diào)，最終使學(xué)生形成優(yōu)異的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。

一、 通過化學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新能力的可行性

即便在經(jīng)驗化學(xué)已經(jīng)慢慢向理論化學(xué)轉(zhuǎn)變的今天，化學(xué)實驗仍然是化學(xué)研究的基本途徑，是化學(xué)發(fā)展的物質(zhì)載體，化學(xué)實驗在化學(xué)科學(xué)探究與創(chuàng)新中的地位仍然不容動搖。化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)特性決定了化學(xué)實驗是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)學(xué)習(xí)的最有效手段之一。同時，在化學(xué)實驗中學(xué)生可以初步體驗到科學(xué)探究的魅力，掌握化學(xué)的基本技能，了解化學(xué)研究的基本方法。

化學(xué)實驗是科學(xué)工作者針對一定的研究對象與研究目的，創(chuàng)造性地運用現(xiàn)有的知識與實驗手段進(jìn)行化學(xué)實踐的過程，因此，化學(xué)實驗本質(zhì)就是，科學(xué)探究，沒有實驗，任何新的理論都是猜測。目前化學(xué)課堂中的化學(xué)實驗雖然絕大部分都是對于已知物質(zhì)及其化學(xué)變化的再認(rèn)識，即重復(fù)實驗。但是，究其根本化學(xué)課堂上的化學(xué)實驗過程與當(dāng)時化學(xué)家進(jìn)行的化學(xué)實驗是一致的，而這些已知的物質(zhì)及其化學(xué)變化對于學(xué)生而言仍然是未知的，當(dāng)以化學(xué)實驗為探究目的時，學(xué)生可以在化學(xué)實驗課堂上盡情地發(fā)揮自己的創(chuàng)造性進(jìn)行科學(xué)探究，充分感受創(chuàng)新與科學(xué)探究的樂趣，因此，通過化學(xué)實驗課程設(shè)計可以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新能力的目的。

二、 如何通過中學(xué)生的化學(xué)實驗課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新能力

（一） 通過情景設(shè)計，吸引學(xué)生進(jìn)行主動學(xué)習(xí)探究

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力，首先要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識，通過情景設(shè)計使學(xué)生處于一定的情景環(huán)境之中，可以引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，利用自身知識進(jìn)行化學(xué)實驗設(shè)計，以解決問題，最后進(jìn)行化學(xué)實驗操作。即在化學(xué)實驗教育活動中要先設(shè)計與課本知識密切相關(guān)的情景模式，讓學(xué)生參與討論，使學(xué)生形成主動思考，主動解決問題的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。同時，由于化學(xué)實驗現(xiàn)象復(fù)雜多樣，容易使學(xué)生迷惑，必須要保證觀察過程的目的性和條理性才能在紛繁復(fù)雜的化學(xué)實驗中發(fā)現(xiàn)問題，因此，在進(jìn)行情景模式設(shè)計時必須注意培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維的縝密性。另外，進(jìn)行化學(xué)實驗課程的情景設(shè)計過程中，要時刻謹(jǐn)記進(jìn)行情景設(shè)計的目的是在于吸引學(xué)生的探究興趣，設(shè)計情景時要注意將與學(xué)生緊密相關(guān)的、學(xué)生比較感興趣的內(nèi)容引入到化學(xué)實驗課程的情景設(shè)計，使學(xué)生在熟悉、有趣的情景中進(jìn)行化學(xué)實驗。下文中，筆者以新課標(biāo)魯教版高一化學(xué)中硫的轉(zhuǎn)化一節(jié)進(jìn)行舉例說明。

硫元素在自然界中既以游離態(tài)存在，又以化合態(tài)存在，游離態(tài)的硫主要就是硫單質(zhì)，化合態(tài)的硫主要包括硫酸鹽、二氧化硫和硫化氫等，其中二氧化硫是形成酸雨的主要因素之一，同時二氧化硫又通常用在工業(yè)生產(chǎn)中用作漂白劑，但是，很多同學(xué)難以理解二氧化硫的漂泊作用。這是大多數(shù)教師通常都采用品紅實驗以驗證二氧化硫的漂白作用，但是學(xué)生對品紅溶液的性質(zhì)并不熟悉，容易將品紅和石蕊、酚酞溶液相混淆，即便經(jīng)過了實驗仍然不理解二氧化硫的漂白原理，疑惑為什么二氧化硫不能漂白石蕊或酚酞，而錯誤地認(rèn)為二氧化硫只是不能漂白指示劑。

因此，為了強化學(xué)生對二氧化硫作用的認(rèn)知，教師就可以采用情景設(shè)計的方式進(jìn)行實驗教學(xué)。具體的，可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試采用二氧化硫?qū)Σ剂线M(jìn)行漂白，為探究二氧化硫的漂白原理，可以將學(xué)生分組進(jìn)行對比實驗，將準(zhǔn)備好的布料固定于帶膠塞的試管中，通入一定量的二氧化硫氣體一段時間，觀察實驗現(xiàn)象；對比實驗同樣將準(zhǔn)備好的布料固定于帶膠塞的試管中，通入一定量的二氧化硫氣體一段時間，將試管放入水中，拔出膠塞，直到試管中液面不再上升后，塞上膠塞，取出試管，進(jìn)行震蕩試管，觀察實驗現(xiàn)象。最后，將兩個試管進(jìn)行加熱，再次觀察。實驗結(jié)果表明第一組實驗中布料的顏色無明顯變化，第二組實驗布料的顏色變淺，加熱后布料顏色恢復(fù)。這個實驗不僅可以證明二氧化硫具有漂白的作用，還說明二氧化硫的漂白作用需要和水配合，而二氧化硫和水可以形成亞硫酸，因此實質(zhì)起到漂白作用的可能是亞硫酸，而加熱后又失去漂白效果。通過以上情景設(shè)計實驗，學(xué)生不僅了解二氧化硫具有漂白作用，還可以充分理解其漂白原理。而且，在學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計探究二氧化硫的漂白原理過程中還可以培養(yǎng)自身的科學(xué)探究與創(chuàng)新能力。

（二） 在化學(xué)演示實驗中引入可探究性內(nèi)容

基于學(xué)生安全性和教師教學(xué)效率的考慮，化學(xué)實驗課程部分僅為“演示實驗”，即教師在講臺上做化學(xué)實驗并進(jìn)行講解，學(xué)生僅僅進(jìn)行觀察，傳統(tǒng)中“演示實驗”通常采用知識介紹的方式，教師的化學(xué)演示實驗更像是一種表演，學(xué)生的參與度非常低，也很難進(jìn)行探究性思考，更不要說引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。下文中，筆者以新課標(biāo)魯教版高一化學(xué)中氮的循環(huán)一節(jié)進(jìn)行舉例說明。

在氮的循環(huán)這一部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容中可進(jìn)行的化學(xué)實驗較多，例如：氮氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮又迅速被氧化形成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)形成硝酸，氮氣與氫氣反應(yīng)形成氨氣，氨氣與氧氣、酸的反應(yīng)，以及硝酸的強氧化反應(yīng)等等，而這么多化學(xué)實驗，教師不大可能讓學(xué)生一一進(jìn)行實驗操作，因此，教師一般會選擇一些化學(xué)實驗進(jìn)行演示實驗。比較簡單的化學(xué)實驗例如銨鹽的分解實驗，教師通常都是直接取適量的氯化銨固體放在試管中進(jìn)行加熱，滴加適量的氫氧化鈉堿性溶液，在試管口放置一小片紅色石蕊試紙，通過紅色石蕊試紙的顏色變化說明氯化銨加熱后分解了，學(xué)生只是被動地進(jìn)行知識接收。現(xiàn)在，我們可以嘗試進(jìn)行修改，讓學(xué)生選擇氯化銨、硫酸銨、碳酸氫氨或硝酸銨進(jìn)行銨鹽的分解實驗，實驗前先對可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析，然后實驗驗證，實驗后對四種銨鹽受熱的實驗現(xiàn)象與預(yù)判實驗現(xiàn)象的差異進(jìn)行分析，分組討論，形成實驗探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。

將演示實驗中引入可探究內(nèi)容進(jìn)行實驗后，要注意引導(dǎo)學(xué)生遵循一般的研究程序進(jìn)行探究，提出問題、進(jìn)行假設(shè)、推導(dǎo)合理性、進(jìn)行驗證、得出結(jié)論，使學(xué)生真正成為化學(xué)實驗課程的中心，使學(xué)生充分融入不斷探究和思考的氛圍之中，從而發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，啟發(fā)其進(jìn)行創(chuàng)新思維，使學(xué)生在一種溝通協(xié)作、樂于求知的輕松氛圍中培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新能力，使其形成愉悅情緒與科學(xué)探究創(chuàng)新相關(guān)聯(lián)的心理預(yù)期。

（三） 培養(yǎng)學(xué)生形成質(zhì)疑的能力

提出問題是一切開端，質(zhì)疑能力是科學(xué)探究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，因此，化學(xué)實驗教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的能力，即提出為什么的能力和不迷信權(quán)威的精神。具體的，一方面可以通過將化學(xué)理論知識與學(xué)生的日常生活緊密聯(lián)系起來，使學(xué)生進(jìn)行充分聯(lián)想，在日常的生活中細(xì)心觀察提出問題。例如：為什么溶洞形態(tài)會發(fā)生變化，氣球為什么會飛起來，銅為什么會變綠，銀飾為什么會變黑，加油站為什么嚴(yán)禁煙火，夏天出汗變干后為什么會變白色等等，這一系列現(xiàn)象是如何形成的。另一方面，學(xué)生質(zhì)疑能力的養(yǎng)成還在于學(xué)生敢于對化學(xué)實驗過程中的異常現(xiàn)象及現(xiàn)有結(jié)論提出自己的看法，并具備檢索有力證據(jù)或通過實驗進(jìn)行反駁的能力，勇于提出新的假設(shè)，打破已有的思維局限。

同時，在培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力的過程中也要注意發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，幫助學(xué)生理順現(xiàn)象和本質(zhì)的邏輯關(guān)系以及內(nèi)在聯(lián)系，避免學(xué)生在眾多疑問中感到無從下手，只是一味地進(jìn)行提問，缺乏理性思考，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新能力的效果。

三、 結(jié)語

科學(xué)探究和創(chuàng)新能力主要是在日常生活之中，學(xué)生利用自身知識提出問題、解決問題過程中所形成的實踐能力和創(chuàng)新意識，而提出問題、解決問題恰好對應(yīng)化學(xué)實驗研究的設(shè)計思路，因此，中學(xué)化學(xué)實驗課程對于中學(xué)生能否形成科學(xué)探究能力與創(chuàng)新能力具有舉足輕重的關(guān)鍵作用。

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作者簡介：

付雪，福建省龍巖市，福建省龍巖市長汀一中。