實驗

黃春樹

摘 要：探究與實驗是初中化學學科的核心素養之一，是完善人才素質，特別是培養學生創新能力的重要載體，盤活化學實驗教學能更有效地激發創新意識和開發學生的創新能力，可以說它是催生學生創新的孵化器。

關鍵詞：化學實驗 課堂教學 創新潛能

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗是化學的靈魂。化學實驗是化學教學不可缺少的環節，是學生認識化學世界的窗口，是化學教學中催生創新的助產劑；對培養學生的創新精神和實踐能力具有不可替代的作用。因此，教師應對實驗教學進行創新設計，發掘、用好實驗中巧妙的構思和方法，以實驗為依托，拓寬思路，挖掘實驗的內涵，通過形式多樣的實驗活動來激發學生的創新潛能，培養學生的創新能力。

一、挖掘演示實驗，喚醒學生的創新意識

演示實驗對喚醒學生創新意識和創新能力的訓練起著至關重要的作用。但是，許多教師做演示實驗時，仍然是照方抓藥，從而忽略了學生主體思維的激發，這就難以激發學生的創新意識。反之，教師善于挖掘演示實驗進行適當的創意設計和運用，以實驗現象為依據，讓學生去思考、去發現。這樣不僅能活化學生的思維，而且能很好地激發學生的創新意識。

案例：演示氫氧化鈉固體溶于水放熱的實驗時，用手觸摸試管外壁，學生所觀察到的現象和效果很不明顯。于是，我就引導學生對實驗進行分析、探究和創新實驗：將一支干凈的試管注入少量的蒸餾水，在酒精燈的火焰上加熱至沸騰，移開火焰，蒸餾水停止了沸騰，然后往試管內加入少量的氫氧化鈉固體，片刻會發現液體又重新沸騰；學生感到“咤異”的同時也很快猜想出這現象是由于氫氧化鈉固體溶于水放熱所致。這樣改進后不僅使該實驗現象比教材上的那種實驗現象更具有直觀性和可比性，更能直觀地說明了氫氧化鈉固體溶于水是放熱的結論，而且也能促使學生參與探索改進實驗方法的活動中來，同時也極大地激發了學生的學習興趣和探究欲望，從而喚醒學生的創新意識。

教材中“測定空氣里氧氣含量的實驗”、“探究滅火原理的實驗”以及“探究水的組成電解水的實驗”等幾個教材中典型的實驗均可引導學生從多角度、多方位進行設想，創新實驗方法與實驗設計，讓學生體驗到創新并不神秘，創新就發生在自己的身邊；使學生考慮問題的思維開闊，想法新奇，從而激發了學生的創新潛能。

二、將演示實驗改為設計性實驗，引發學生的創新精神

傳統的演示實驗先是教師演示，然后歸納出結論。整個演示過程學生始終處于被動接受的位置，不能使學生主動思考，只是坐等實驗結論。實踐證明這種教學方法不利于調動學生的積極性，甚至窒息學生的思維能力、摧殘學生的創新精神。為了使學生變被動為主動、激發學生的創新精神，提高學生自主創新能力。對某些演示實驗應讓學生自行設計實驗過程，使之變為探究型、設計型、科研型的實驗，使學生參與到實驗的設計中來體會創新的樂趣。

案例：學習《二氧化碳的實驗室制法》選擇實驗裝置時，我先讓學生歸納確定制取氣體發生裝置和收集裝置時應考慮的因素。教學中，根據制取二氧化碳常用的藥品和反應原理提出問題：同學們能否設計一套實驗裝置，可使反應能隨時發生或停止？這一問題引發了學生大膽嘗試與創新，并提出以下幾種方案：（一）用金屬銅網扣住石灰石，當需要反應發生時，使石灰石與稀鹽酸接觸，需要反應停止時，將容器傾斜使稀鹽酸與石灰石分離；（二）用一小塊布包裹著石灰石，制作成一個小布袋且用一根細線系緊布袋口，放入反應容器內，當需要反應發生時，把線放下使布袋中的石灰石與稀鹽酸接觸，需要反應停止時，把線往上拉，使布袋中的石灰石與稀鹽酸分離。（三）取一只干凈的塑料瓶，離瓶底三分之一處用力旋繞并留下一個小孔，往瓶內注入適量的稀鹽酸，再把大理石盛放在瓶內的小孔上，然后通過調節手掌對瓶底部位擠壓的操作，從而實現隨時控制反應的發生與停止等多種實驗方案。此時，我不失時機地讓同學們討論這些設計中哪種方案最佳。像這樣的素材很多，只要我們教師善于將實驗設計的“磚”拋給學生，就能迸發出學生的創新“玉”。

又如：實驗室制取氧氣的三種方法：（一）加熱混有二氧化錳的氯酸鉀；（二）加熱高錳酸鉀；（三）分解過氧化氫。當授完這些教學內容時，我進一步組織學生分析實驗中反應物的性質和狀態、反應條件、生成物的性質和狀態，從而提出問題：同學位能否設計一套實驗裝置制取氧氣？這樣不僅能讓學生化被動為主動，而且能讓學生參與探索活動中激發創新精神。

三、將驗證性實驗改為探索性實驗，誘發學生的創新思維

布魯納曾指出：“發現并不限制于尋求人類尚未知曉的知識，確切地說，而應包括用自己頭腦中來獲得知識的一切方法。”這一著名的論斷是化學課堂上改驗證性實驗為探索性實驗重要的理論基礎和依據。由于探索性實驗是學生在實驗或觀察實驗的基礎上通過科學抽象來獲得結論的一種實驗。因此，教學中，將驗證性實驗改為探索性實驗，無疑是一條培養探索能力與創新思維的有效途徑。

案例：在催化劑教學中，我說：同學們，你們能探究分解過氧化氫制取氧氣的反應中的二氧化錳是催化劑嗎？想一想，探究實驗的一般程序是如何進行的？同學們通過交流、討論后，得出應采用對比實驗，按照“實驗演示—觀察現象—提出問題—討論比較—分析歸納—得出結論”的過程進行探究，學生進行實驗時觀察到：（一）兩支試管產生不同的現象。（二）裝入少量的二氧化錳粉末的試管中卻能很快放出氧氣。從而說明：在常溫下二氧化錳能改變過氧化氫溶液分解放出氧氣的速率，因而起到催化作用。此時，有學生提出：反應后二氧化錳的質量有無變呢？此問題，再次激發了學生的思維，有同學說：將反應后的剩余物進行過濾、洗凈固體并烘干，再稱量，如果反應前后二氧化錳的質量不變，說明它是催化劑。這一問題的解決后，馬上有的學生提出二氧化錳的化學性質反應前后是否改變呢？這一尖銳的問題又一次激起了學生思維的高潮。通過交流、討論后，認為將稱量后的二氧化錳再與過氧化氫溶液反應，觀察并驗證是否有氧氣產生即可，再次說明它是催化劑。接下來引導學生分析、比較，最后建立催化劑的概念。這樣不僅激發了學生探究實驗興趣，還培養了學生的探究能力和創新思維。

教材中還有許多實驗可改為探究性實驗，如二氧化碳的實驗室制法、酸、堿、鹽的性質實驗等等。通過探究實驗活動，不僅能增強學生發現問題、解決問題的能力，訓練學生科學的思想方法，而且能有效地培養學生的創新思維。

四、改進和拓展實驗，激發學生的創新欲望

認知心理學關于思維的研究成果表明，探究的過程首先是解決問題的過程。演示實驗中實驗裝置等方面所暴露出的不足能使學生進入一種察覺到已有知識不能解決新問題的心理狀態，因而極大地激發了學生探究改進方法的興趣，延伸了對演示實驗的探究過程。教材中的很多實驗，通過仔細分析，會發現有不少實驗在裝置和操作等方面是可以進一步改進的。通過實驗的改進，可以培養學生發現問題的能力，學會改進的方法技術，體驗改進成功的喜悅，不僅能提高學生分析和解決問題的能力，同時也激發了創新欲望，培養了創新思維能力。

案例：“探究物質燃燒的條件的實驗”教學，我將該實驗設計改進與拓展如：

某興趣小組話動中，同學們按圖1裝置對“可燃物燃燒的條件”進行探究。探究過程中，大家對磷燃燒生成的大量白煙是否危害人體健康提出疑問。

【查閱資料】白磷的著火點是40℃，紅磷的著火點是240℃，……燃燒產物五氧化二磷是白色固體，會刺激人體呼吸道，可能與空氣中水蒸氣反應，生成有毒的偏磷酸（HPO3）。

【變流與討論】白煙對人體健康有害，該實驗裝置必須改進。

【改進與實驗】同學們按改進后的圖2裝置進行實驗。

請你幫助他們將下表補充完整。

現 象 解 釋

a試管中白磷燃燒，熱水中白磷沒有燃燒。

b試管中紅磷沒有燃燒。 b試管中紅磷、熱水中白磷都沒有燃燒的原因是①__________；②_______________。

【反思與評價】（1）改進后的圖2裝置與圖1裝置比較，優點是_____________________。

（2）小林同學指出圖2裝置仍有不足之處，并設計了圖3裝置，其中氣球的作用是_________。

【拓展與遷移】

實驗小結時，小朱同學說：“待a試管冷卻后，如果將試管口緊貼水面（室溫下）。并取下橡皮塞，將看到液體進入試管。”這一說法得到大家的一致認同。小晶問：“如果不考慮橡皮塞占試管的容積，進入a試管內液體的體積會是多少呢？大家爭論后，出現兩種預測。甲：接近試管容積的 ；乙：不一定接近試管容積的 。

你贊同的預測是_______（填“甲”或“乙”），理由是____________________。

這樣組織教學活動，不僅緊緊抓住了學生的興奮點，而且促使學生參與探索、感知改進實驗方法的活動中，充分激發學生的學習興趣和探究欲望，同時也培養了他們探究求知實驗、求知事物的創新意識。

五、關注實驗異常，培植學生的創新能力

化學實驗受到眾多因素的影響，許多實驗經常會出現異常現象，如實驗中的“異常現象”、稍縱即逝的“短暫現象”等，學生對這些異常現象總會感到非常好奇并產生探究欲望。因此，教師在教學中要留心觀察實驗過程，注意捕捉“異常”的實驗現象，抓住時機，將其轉化為教學的生成點，讓學生在開展交流、討論、反思、探究活動中拓展思維空間，讓從多層面、多角度去剖析問題敢于發表不同的見解，能有效地培植學生的創新意識。

如：《CO2的性質和制取》實驗時，演示時把石灰石和稀鹽酸反應產生的CO2通入紫色石蕊試液中，學生很快就觀察到紫色石蕊試液逐漸變為紅色，但當給溶液加熱后，溶液的顏色并沒有變為原來的紫色，這出現了與正常的實驗現象不符。是簡單告訴學生結論，還是組織學生探究實驗異常的原因呢？我選擇了后者，坦然地說：“實驗出現異常，同學們能否幫助老師找出實驗異常的原因呢？”學生經過思考、分析，從而猜想導致實驗異常的可能性有：（一）可能與紫色石蕊試液的質量有關？（二）可能與稀鹽酸溶液的濃度有關？如果稀鹽酸濃度偏大時會揮發出氯化氫氣體同反應產生的CO2一起溶解在石蕊溶液中且形成了碳酸溶液和稀鹽酸溶液，受熱時碳酸溶液易分解，而氯化氫氣體含量較少，在溶液中形成的鹽酸溶液的濃度較低，不易揮發和分離出來，因此溶液的紅色不會褪去。如果是氯化氫氣體造成的緣故，那么就用呼吸時產生的CO2直接通入紫色石蕊試液中進行比照實驗，問題就迎刃而解。學生作精辟分析后，我便趁熱打鐵提問：能否設計實驗加以驗證呢？這一問激發了學生的探究熱情，并設計了如下分組實驗：每小組分別取1-2ml的紫色石蕊試液于試管中，并進行編號，然后：（1）往①號試管中，滴加1-2滴稀鹽酸，一會兒再進行加熱，結果溶液的顏色先由紫色逐漸變為紅色，受熱后溶液的顏色不褪去，說明鹽酸能使紫色石蕊變紅，且受熱后溶液的顏色不褪去。（2）往②號試管中吹入CO2氣體，片刻后進行加熱，結果溶液的顏色由紫色逐漸變為紅色，受熱后溶液的顏色由紅色逐漸變為紫色，證明沒有鹽酸溶液存在則實驗現象出現正常。（3）往③號試管中吹入CO2氣體，再滴加幾滴稀鹽酸溶液，片刻后再加熱，結果顯示溶液的顏色由紫色逐漸變為紅色，受熱后溶液的顏色紅色不消失，證明有鹽酸溶液存在則實驗現象出現異常。

這樣將實驗異常現象作為教學資源加以利用，引導學生探究導致異常的原因，反思中迸發出創新思維，從而有效培養學生的創新意識。

結語

總之，只要我們依據新課程理念，對每個實驗進行認真分析、積極處理，從各方面入手，充分調動學生的積極性。利用現有條件，想方設法地去進行各式各樣的、豐富多彩的各項活動，就能有效地激發學生的創新潛能。

參考文獻

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