開展微型化學實驗 培養學生創新能力

伊良勇

摘要：化學實驗微型化是培養學生創新能力的有效方法。將微型實驗引入課堂和課后，不僅提高了學生的綜合實驗素質，而且增強了學生的創新精神和創新能力。微型化學實驗在提供給學生動手參與機會、改進實驗、開展家庭實驗、設計實驗等方面都發揮了積極的作用，促進了學生化學核心素養的提高。

關鍵詞：微型化學實驗；創新能力；化學實驗教學

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）03-0111

全日制中學化學《新課程標準》中指出“進行微型實驗、完成實驗教學任務”的要求，為化學實驗注入了新活力，開辟了新領域。初中化學實驗教學中開展微型實驗，對實施創新教育、培養學生的創新精神和創新能力提供了有效途徑?；仡櫣P者的教學實踐，談談利用微型化學實驗對學生創新能力培養的幾點看法。

一、利用微型實驗，培養創新意識

為提升學生的化學學科核心素養，推動從“對話”為中心到“任務”為中心的課堂改革，實驗教學能夠提供有效途徑。正如化學教育家戴安邦所說：“化學實驗是全面化學教育的一種最有效的教學形式?！睂W生的實驗能力不僅表現在實驗的正確結果上，而且更多地體現在實驗的過程中，因此教師應創造條件為學生創設一個動手參與和動腦思考的課堂氛圍，盡可能地將一些演示實驗轉變為學生的小組微型實驗，讓學生養成實驗操作、分析等良好習慣。還可讓學生根據實際情況設計微型實驗，改進實驗的材料和方法，使學生在獲得知識和技能的同時，能夠有效提高學生的實驗素養。例如，做水中白磷燃燒的分組實驗前，讓學生思考討論用一種簡單的方法如何讓水中的白磷燃燒？實驗時可把白磷加入裝有水的燒杯中，再用一只空試管伸入到水中白磷的表面，白磷就能在水中燃燒。這樣，學生不僅知道物質燃燒需要氧氣，還為學生提供了動手實驗的機會，培養了學生的創新意識。

二、改進實驗微型化，培養學生創新思維

對于一個實驗來說，傳統實驗的可行性是不容置疑的，但實驗裝置或操作上也存在一些問題，如實驗裝置組合有缺陷，會產生有毒尾氣，有些在操作上難度較大甚至存在危險等不利于課堂教學。為了實驗能正常進行，學生能親身體驗，又能把污染、危險等因素降到最低程度，就要對這些實驗進行改進與創新，通過對實驗改進可以使學生設計新的實驗方案，使實驗操作簡便、安全，進一步啟發學生通過創新活動獲得創新思維。例如，在“空氣中氧氣含量的測定”的實驗中，若按教材中的實驗進行，存在著紅磷用量大，燃燒時間長，還會產生大量的P2O5，會污染環境和實驗失敗。為避免以上問題，取一根小鐵片一端壓出一個小凹槽，微型燃燒匙就制成了，再用小藥瓶替作微型反應容器。這一實驗的改進，有利于學生節約意識和環保意識的培養，激發了學生對實驗創新的欲望。

三、開展家庭微型實驗，培養學生探索精神

隨著新課改的實行和學科核心素養的培養，化學教學更加重視實驗教學，注重對學生探究能力和創新能力的培養。課堂實驗教學中不論是教師演示實驗還是學生分組實驗，在時間、儀器和藥品的選擇上不一定能滿足實驗要求，達不到實驗的最佳效果和實驗的教育功能，這就需要學生通過課外家庭實驗進行補充和延伸。開展微型化學實驗，能為學生開展課余實驗和探究性學習提供一個更為廣闊的空間，使實驗生活化、微型化、簡單化，擴充了學生學習的實驗素材，為學生動手實驗提供時間和資源的保障及創新的機會，能較大程度地滿足學生在化學實驗學習的需求，引發學生的探究和創新的興趣，開闊了學生知識和視野。如在學習了“燃燒”后，利用廢棄的透明塑料瓶自制簡易粉塵爆炸實驗。把塑料瓶剪去頂部，在其中部鉆個小孔，小孔里面固定一個剪去部分的小塑料瓶，裝上干燥的面粉，外面通過橡皮管與打氣筒連通。實驗時，先將點燃的蠟燭放入倒置的塑料瓶內，然后通過打氣筒向容器內打氣，引起面粉飛揚，引爆容器內的粉塵。以上的微型化學實驗，操作簡單，藥品用量少，現象明顯，富有趣味性，使學生體驗了實驗過程、領悟了科學思想，培養了學生的探索精神和實踐能力，提高了學生科學素養。

四、設計微型實驗，培養學生創新能力

新課程的改革要求以教師演示實驗為主的實驗教學須逐漸演變成以學生自行設計實驗方案為主的微型實驗。一些藥品用量較大、較危險的或對環境造成污染的課堂實驗，可進行重新設計使之微型化，在分組實驗時，可做到儀器微型化、試劑微量化，學生能自由選擇實驗儀器或實驗儀器替代品，自行設計，實驗方法多樣，實驗形式靈活，實驗的過程中學生主體參與意識強，思維活躍，創造潛力得到了開發。例如，學習微粒的性質后，讓學生利用生活廢棄物設計“1+1≠2”的微型實驗，取注射器從尖嘴口吸入約占體積一半的水，再注入酒精至滿，堵住管口，上下顛倒多次，結果注射器中的液體沒有滿瓶，液面下降了。再如，在學習“二氧化碳的物理性質”時，可讓學生小組討論設計二氧化碳比空氣重的實驗，設計的方案中有：在半截礦泉水瓶中放進一只充滿空氣的小氣球，小氣球沉入瓶底，然后往裝有小氣球的泉水瓶中倒入CO2氣體，氣球迅速上升。學生人人動手，從明顯的實驗現象看到成功的喜悅，活躍了課堂氣氛，培養了他們的創新能力。

五、增加開放性微型實驗，深化學生創新能力

開展微型化學實驗設計，特別是設計開放性實驗，能使學生有較大的思考空間，讓學生產生多種獨創性的想法，體現了化學實驗改革的趨勢，不僅能使學生在解決問題的過程中體驗樂趣、領悟知識，培養學生探究能力、動手能力和社會責任感，更能深化學生的創新能力。例如，在學習“NaOH的化學性質”后，教師讓學生利用身邊的廢舊物品設計一個微型實驗，驗證CO2與NaOH溶液能發生反應。用軟的礦泉水瓶收集滿一瓶CO2，用裝有NaOH溶液的注射器注入礦泉水瓶中，振蕩礦泉水瓶，通過觀察到礦泉水瓶變癟的實驗現象，再向變癟的礦泉水瓶中注入稀鹽酸，變癟的礦泉水瓶恢復到原狀，說明CO2與NaOH溶液發生了反應。此實驗中學生積極思維，大膽創新，設計出了多種方案，培養了學生的科學態度和創新觀念。

總之，隨著微型化學實驗的不斷深入改革，教師要充分挖掘微型化學實驗教學的特殊功能，通過對化學實驗微型化的改進、設計，將其融合到培養學生動手能力和創新能力的教育中，推動教師教學觀念的轉變，才能使微型化學實驗緊跟時代步伐，培養出新時代的創新人才。

（作者單位：福建省松溪縣第三中學353500）