實驗活動課中培養中學生創新思維能力的方法初探

【摘 要】本文以教材“二氧化碳的實驗室制取與性質”為例，通過讓學生閱讀編制報告、實驗創新設計、實驗評比、交流展示、綜合分析、方案聚焦、開展實驗等，初步探究在學生實驗活動課中培養學生創新思維能力的方法。

【關鍵詞】教材實驗;創新思維;方法探究;實驗活動

《初中化學課程標準（2011版）》明確提出，教師應安排和組織學生至少完成8個基礎實驗，實驗中要培養學生的動手能力、觀察能力，更要培養學生的創新思維能力。《普通高中化學課程標準》指出：“勤于實踐，善于合作，敢于質疑，勇于創新[1]。”“化學學科核心素養的精髓是創新，創新是化學學科核心素養的本質特征[2]。”因此，化學教師要激發學生的好奇心和想象力，培養學生的創新思維能力，使學生敢于質疑，勇于創新。

1? ?問題提出

“二氧化碳的實驗室制取與性質”是人教版教材上“實驗活動2”的內容。《義務教育課程標準》指出：“精心設計科學探究活動，加強實驗教學[3]。”在第六單元“課題2”和“課題3”的教學中，筆者開展了讓學生自主設計二氧化碳的制取和收集裝置、預測二氧化碳的性質和分組的實驗，并完成了該實驗的教學目標。而讓學生簡單重復做該實驗，他們會感覺枯燥無味。

現以“實驗活動2”為例談如何在實驗活動課中培養學生創新思維能力的方法：閱讀教材，轉化文本，多元表達→大膽質疑，創新設計實驗→變革教法學法，開展實驗評比→交流問題，發散思維，展示不同設計→綜合分析，聚焦思維，選擇最佳方案→開展實驗，分享成果。

2? ?教學實踐

2.1? 閱讀實驗內容，編制實驗報告

課前要求學生閱讀實驗內容，編制實驗報告。讓各小組根據組員編制的實驗報告進行交流討論，整合優化討論內容，提煉出小組最佳的實驗報告。在編制實驗報告的過程中，學生通過閱讀實驗內容，能知道實驗目的，理解實驗原理，書寫實驗用品名稱，理解實驗操作，預測、推理、解釋實驗現象，書寫相應的化學方程式。

讓學生在課前預習，把實驗內容通過實驗報告形式表達出來，并轉化為書面表達。讓學生從不同的角度表達同一事物，容易使他們形成多元性的創新思維。

2.2? 大膽質疑，重新設計實驗

要求學生在編制實驗報告的基礎上，找一找實驗中可能存在的問題，如實驗不連貫;需要多次制取CO2;鹽酸用量較多;實驗操作較繁雜;傾倒CO2使蠟燭熄滅的操作，容易失敗等。愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個教學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”讓學生從實驗中發現問題，從不同的角度審視實驗，敢于質疑，敢于向課本實驗挑戰，以懷疑和批判的態度對待實驗，重新設計實驗，會使學生的求異思維得到培養。

要求學生在問題的基礎上，交流討論，明確改進意圖，進而改進實驗。學生提出可將多個實驗裝置融合在一起，這樣能節約實驗用品，操作簡單，便于觀察，現象明顯;也可用生活中的廢舊物品代替部分實驗用品。美國“阿波羅”登月計劃總指揮韋伯曾指出：“阿波羅計劃中沒有一項新發明的技術，都是現成的技術，關鍵在于綜合。”學生若能綜合問題，并提出改進意圖，整合改進裝置，那么學生的創新思維能力就會得到培養。

2.3? 開展實驗評比，變革實驗教法學法

在學生預習時，提前告訴他們本次實驗課的評比內容，并在實驗課開始前，公布實驗評比規則。實驗過程中，筆者利用手機拍攝了學生操作中存在的問題，并在比賽結束后一一點評、總結。

“適當地開展一些化學競賽是激發和維持學生學習積極性和學習興趣的有效手段”，而且“初中學生學習化學最主要的是要動手試一試，動腦想一想[4]。”這樣能讓學生保持高度的興奮和專注，并充分運用化學實驗，讓學生鍛煉實踐應用能力。有的學生為了取得好成績在課前就摩拳擦掌，利用課余時間到實驗室練習基本操作。學生通過眼、耳、鼻、手等的直觀感知逐漸形成知覺，再上升到對實驗儀器和裝置的表象、表征等認識，最后達到靈活運用，為自己創新能力的發展奠定基礎。

2.4? 質疑與交流，展示不同設計

各小組代表交流本組發現的問題、解決的思路、改進的意圖，展示自主設計的實驗裝置。

隨著知識的增加、自我意識的覺醒、思維獨立性和批判性的發展，初中生喜歡懷疑、爭論，不唯書、不唯權威，敢于提出不同的見解，“希望自己的個性為他人所理解，自己的人格能被別人尊重，自己的想法能夠被肯定”[4]。所以可利用學生的這些心理特征組織開展交流討論，讓學生在交流展示中善于聽取意見、尊重他人，在肯定自己的某些思路和設計的同時，也改善自己存在的問題，從而培養學生從多角度、多層次、多側面思考問題的能力。

2.5? 綜合分析，選擇最佳方案

學生經過交流討論，分析對比了各組設計裝置的優缺點，聚焦思維，改進了其他裝置，最終設計出了新的實驗裝置。他們設計了利用銅絲上沾有石蕊溶液的棉球來探究二氧化碳的密度以及與水的反應，導管外的蠟燭熄滅不但可以證明二氧化碳不燃燒、不支持燃燒的性質，還可以檢驗二氧化碳是否收集滿。整個裝置簡單、實用。學生將其他小組設計的實驗裝置與自己組的實驗裝置進行對比，形成了自己對實驗裝置的整體認識，比較后選擇了設計更科學合理的實驗裝置，從而掌握了擇優選擇的收斂思維能力。

2.6? 開展實驗，分享成果

讓學生再次動手，完成實驗，體驗創造性勞動帶來的愉悅，并分享快樂和幸福。這樣學生開展創新性實驗的興趣不但得到了充分滿足，而且還能激發他們對其他創新性實驗的渴求，并內化為持久的化學學習興趣和動力。

3? ?教學反思

3.1? 中學生的創新思維能力不同于科學家

科學家的創新能力是指具有前無古人的獨到之處，在前人、常人的基礎上有新的見解、新的發現、新的突破，具有一定范圍內的首創性和開拓性。而針對中學生來講，筆者認為，只要是通過他們自己的實踐、觀察、分析、歸納所獲得的規律、解題思路以及對某些概念、定律、習題等的結論進行延伸或推廣都可理解為創新。如教師可引導學生從不同角度表達實驗內容、編制實驗報告，從而讓學生知道解答問題的方法不是單一的，可以從多種方案、多種途徑中去探索、去選擇、去解決。又如教師可引導學生閱讀實驗內容，讓學生敢于質疑，對疑難問題提出自己的思路和見解，通過自主創新設計、動手操作、主動論證等回答了自己的質疑。這樣既能培養學生的創新能力，又能使學生學得活、理解得深、記得牢，還能激發學生的探究欲望。

3.2? 教學方式的創新帶動學習方式的創新

教師的“教”是為學生的“學”服務的，要轉變學生的學習方式，教師必須轉變教學方式[1]。上海市特級教師、正高級教師關景雙說：“教法就是學法，學法是教法的影子。”教師創新教學方式，學生的學習方式會隨之創新，其創新思維也會隨之得到培養。教師在實驗課使用評比教學、合作教學、探究教學等教學方式，學生就會采取課前課中、線上線下、與同學交流等進行自主學習、合作學習、探究學習，與同伴合作交流、切磋評比。這樣學生的內生動力會得到激發，他們也會享受課堂教學方式變革帶來的愉悅。

3.3? 課堂實驗教學的創新促進學生開展實驗和創新

一是學生學習的主動性增強，不唯師、不唯書，敢于質疑、敢于變革、敢于探究;二是學生能主動把化學與生活生產相聯系，根據實驗目的，用生活中的素材代替實驗器材，開展實驗設計和創新;三是學生對課外實驗有興趣，既能運用實驗器材和生活器材的功能，去猜想、去設計，也能從不同的角度去試一試、做一做，體驗實驗失敗的痛苦和實驗成功的喜悅。

3.4? 實驗班學生的實驗能力顯著提高

從第六單元的學習和期末考試的成績看，實驗班學生的成績優于對比班，特別是實驗班得分明顯優于對比班。實驗班學生對實驗儀器的認識和名稱的書寫、儀器功能的理解、裝置的連接、操作現象結論的表達、實驗的基本操作等明顯優于對比班。

初中化學教材中的“實驗活動”是創新學生學習方式、發展學生興趣、提升學生學習能力的極好素材和載體。但是，筆者認為在教學中還要進一步豐富實驗內容、創新實驗形式、變革教學方式方法，從課內實驗延伸到課外實驗、從化學實驗延伸到生活實踐，從而讓學生發現與自身息息相關的生活物品所富有的思考價值、創新價值、實驗價值，自覺地增強學習化學的興趣，增加對實驗的探究興趣。如果教師長期堅持，那么學生的創新思維必然會得到充分的培養和發展。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]鄭長龍.化學學科理解與“素養為本”的化學課堂教學[J].中學化學教與學，2019（12）.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[4]馬宏佳，汪學英.化學教學論（第一版）[M].南京：南京大學出版社，2014.

【作者簡介】

李志全（1976～），男，漢族，重慶人，本科，中級。研究方向：中學化學教育教學。