初中化學實驗教學中學生創新能力的培養

姚江峰 馬書斌

作者簡介：姚江峰（1973—），女，漢族，山西武鄉人，本科，研究方向：初中化學。

馬書斌（1972—），男，漢族，山西高平人，本科，研究方向：初中化學。

隨著教育教學理念的發展與變化，學生創新能力的培養已經成為當今教育的重要任務。而初中化學實驗教學是學生獲取實踐經驗、提高實驗操作能力、形成創新意識與創新能力的重要途徑。以滬教版初中化學九年級上冊第2章“身邊的化學物質”中“氧氣的性質”實驗為例，探討如何在化學實驗教學中提升學生的創新能力。

一、教學目標

化學實驗是學生學習的重要內容之一，其中“氧氣的性質”是一個有趣且實用的實驗。在這個實驗中，學生需要觀察、分析、推理和實驗操作，掌握氧氣的相關知識。具體教學目標如下：

1.讓學生自主探究實驗目的與實驗現象，進行創新思考。學生可以在實驗過程中嘗試不同的實驗方法，通過對實驗數據的分析和處理，深入了解氧氣的特性與應用。

2.通過實驗活動，讓學生感受化學實驗的樂趣，加深對氧氣性質的認識，從而提高學習主觀能動性。

3.提高學生的綜合素質和創新能力。在實驗中，學生需要掌握基本的科學思維方法和技能，同時也需要注重實驗安全，從而提升科學素養。

二、教學重點與難點

（一）教學重點

1.氧氣的性質和特點：氧氣是一種無色、無味、無臭的氣體，是空氣的主要組成部分之一，化學性質活潑。

2.創新實驗設計：引導學生思考如何設計創新性的氧氣實驗，如氧氣與火焰的關系、氧氣對生物的影響等，鼓勵學生在實驗中發現問題、解決問題、提出新想法。

（二）教學難點

1.實驗安全措施：氧氣是一種氧化劑，容易引起火災和爆炸，因此在實驗中需要注意安全措施，如戴好防護眼鏡、穿戴防護服、規范操作等。

2.實驗操作技巧：氧氣在實驗中的應用較為廣泛，學生需要掌握自己操作的儀器和設備，進行精確的實驗操作，避免出現實驗失誤。

3.實驗結果分析：學生需要對實驗結果進行分析和總結，了解各種實驗現象背后的化學原理，從中發現問題并提出解決方案，提高自己的實驗設計和創新能力。

三、實驗流程設計

（一）實驗教學設計

本文以滬教版初中化學九年級上冊第2章“身邊的化學物質”中的“氧氣的性質”進行實驗教學，其章節整體導圖如下圖1所示。

這個實驗可以幫助學生深入了解氧氣的制取原理和性質。同時，“氧氣的性質”也是一個經典的化學實驗，還與很多實際應用有關。觀看實驗畫面，可以激發學生的創新潛力。在教學中，教師可以給學生提供不同的實驗方案，讓學生有機會自己設計實驗步驟和實驗過程中需要注意的關鍵點，從而培養學生的創造力和創新能力。對于“氧氣的性質”實驗，教師可以在安全前提下適當放松對學生的限制，讓學生自由選擇實驗方案和實驗器材。

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圖1

總之，確定實驗教學選題應注意以上策略，以便充分體現學生創新能力，不斷拓寬化學領域的知識積累。

（二）實驗操作

初中化學實驗教學中，通過實驗操作，學生可以更好地理解化學概念，提高化學實驗技能和創新思維。在“氧氣的性質”實驗中，學生可以通過比較木炭、蠟燭和細鐵絲在氧氣中燃燒的現象來探究氧氣性質。

實驗前準備實驗材料和儀器，如木炭、蠟燭、細鐵絲、氧氣氣體源、點火棒、集氣瓶等。接下來是實驗操作步驟的介紹。首先，取一塊木炭，點燃它，觀察它在空氣中的燃燒情況。然后，將木炭放入集氣瓶中，用氧氣氣體源來替代空氣，觀察其在氧氣中燃燒的情況，記錄下兩者的差異。接下來，重復以上操作，用蠟燭和細鐵絲來進行比較，記錄下不同的現象。（需要注意的是，在進行鐵絲燃燒的實驗時需要在集氣瓶中預留少量的水。）

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圖2

在進行實驗操作的過程中，需要注意以下幾點。第一，使用氧氣氣體源時注意安全，避免氧氣泄漏。第二，實驗過程需要進行標記，區分不同的試管和實驗材料，避免混淆導致實驗結果的誤差。第三，實驗結束后，需要進行實驗器材的清洗和妥善保管，避免造成實驗室環境的污染和器材的損壞。通過以上實驗操作，學生可以更好地理解氧氣的性質，加深對燃燒反應的認識，發展實驗操作技能和創新思維。通過對實驗結果的觀察和比較，學生可以從中發現新的現象和規律，創新思維也可以在實驗中得到充分的鍛煉。同時，在教學中也可以通過提問和討論來引導學生進行思考和創新。例如，為什么木炭在氧氣中會燃燒？為什么蠟燭和細鐵絲在氧氣中燃燒的情況不同？

對實驗進行具體操作，可以有效地培養學生的操作技能，加深學生對化學知識點的理解。

（三）實驗結果分析

通過對實驗結果的分析，學生可以更加深入地理解實驗現象，加深對化學概念的理解和記憶。在“氧氣的性質”實驗中，學生進行了木炭、蠟燭和細鐵絲在氧氣中燃燒的比較，以下是對實驗結果的分析。

首先，木炭在空氣中燃燒發出紅光，放出熱量，燃燒不劇烈。木炭在氧氣中燃燒的速度比在空氣中快得多，燃燒更劇烈，放出熱量更多。這是因為空氣中氧氣只占21%，而在氧氣中，氧氣含量高，燃燒速度就更快了。其次，蠟燭在氧氣中燃燒的現象與木炭有所不同。蠟燭在空氣中燃燒，會產生黃白色火焰，產生少量的黑煙，放出熱量。在火焰上方罩一個冷而干燥的燒杯，燒杯內壁出現水滴，生成的氣體可以使澄清石灰水變渾濁。而蠟燭在氧氣中燃燒更旺，發出白光，放出熱量，瓶壁上出現小水滴，生成的氣體可使澄清石灰水變渾濁。最后，細鐵絲在氧氣中燃燒的現象與木炭和蠟燭都有所不同。在空氣中，細鐵絲只會受熱變紅，但不會燃燒。但是在氧氣中，細鐵絲會劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體。這是因為細鐵絲在氧氣中發生了化學反應，產生鐵氧化物，同時釋放出大量的熱量和光。

通過對實驗結果的分析，學生可以更加深入地了解氧氣的性質和化學反應的本質。同時也需要引導學生進行思考和討論，如如何控制反應條件，如何優化實驗方法等，這些都有助于發展和鍛煉創新思維。

（四）討論與交流

在初中化學實驗教學中，通過討論和交流，學生可以分享實驗經驗、觀點和發現，從而促進彼此之間的學習和思考。

學生A：我觀察到在氧氣中木炭的燃燒速度比在空氣中快很多，火焰也更大。我覺得這是因為氧氣在化學反應中起到了促進劑的作用。

學生B：我同意你的觀點，氧氣是燃燒反應所需的氧化劑，它與木炭發生化學反應，釋放大量的熱能和光能。所以，燃燒速度加快，火焰也更大。

學生C：我有一個問題，為什么蠟燭在氧氣中燃燒的現象和木炭不同呢？

學生D：我認為這可能與蠟燭和木炭的組成有關。蠟燭主要由蠟狀燃料和芯線組成，它們在燃燒過程中會產生不同的化學物質。在氧氣中，蠟狀燃料中的碳和氫與氧氣反應，產生二氧化碳和水蒸氣，而芯線中的物質則會產生明亮的火焰和白煙。

學生E：我覺得還有一點要考慮，就是氧氣的供應量。雖然氧氣在空氣中的含量只有21%，但是當我們用氧氣替代空氣時，氧氣的供應量就會增加，對燃燒的促進作用也會大大增加。

通過以上討論交流，學生可以分享彼此的觀察和理解，并且互相提出問題和解答疑惑。同時，教師可以引導學生深入思考和探究，如為什么不同的物質在氧氣中燃燒的現象會不同？是否一定需要氧氣才能燃燒？等等。

（五）實驗延伸

在初中化學實驗教學中，實驗延伸是培養學生創新思維和提高學生解決問題能力的重要教學途徑之一。學生對實驗現象的觀察和思考可以通過延伸實驗進一步擴展，激發學生的創造力和研究興趣。針對“氧氣的性質”實驗，以下是一些可能的實驗延伸內容的舉例。

1.比較不同物質在不同氣體環境下的燃燒現象：除了在氧氣環境下進行燃燒比較，還可以進一步觀察和比較不同物質在其他氣體環境下的燃燒現象。例如，可以將木炭、蠟燭和細鐵絲分別放入氮氣、二氧化碳和氫氣中進行燃燒觀察，比較不同氣體環境下的燃燒特點，并探討不同氣體對燃燒反應的影響。

2.探究氧氣與其他物質的反應：除了進行燃燒反應的比較，還可以進一步探究氧氣與其他物質的反應。例如，可以觀察鐵絲和氧氣的反應，發現鐵絲在氧氣中會發生氧化反應生成鐵氧化物。可以進一步探究氧氣與其他金屬的反應情況，觀察不同金屬和氧氣反應時的變化和產物。

3.研究氧氣在不同條件下的狀態：除了觀察氧氣在實驗中的燃燒現象，可以進一步研究氧氣在不同條件下的狀態。例如，在低溫下觀察液態氧氣的性質和反應，或者在高壓下觀察氧氣的狀態。這樣可以引導學生深入了解氧氣的物理性質和化學性質，加深對氧氣的認識。

4.設計控制燃燒反應的實驗：學生可以設計實驗，探究如何控制燃燒反應的速度和產物。例如，可以研究不同溫度下燃燒的現象和效果，或者通過調節氧氣的供應量來探究燃燒反應的變化。這樣可以讓學生思考如何進行實驗設計以及怎樣去控制變量。

以上的實驗延伸，可以進一步拓寬學生的實驗視野和思維方式，培養他們的創新能力和化學實驗能力。

四、教學反思

1.學生在實驗中要注意安全：在實驗操作中，學生可能會因操作不當引起危險，因此需要針對實驗的危險性為學生講解一些安全知識和操作技巧，提高學生的安全意識。

2.學生在實驗中需要掌握實驗操作技能：氧氣實驗需要用到集氣瓶、試管等一系列實驗器具和設備，對于初學者來說，操作起來不容易。因此，我在實驗前為學生演示了實驗的操作步驟，并引導學生仔細觀察實驗現象，掌握實驗操作技巧。

3.創新實驗設計需要引導學生獨立思考：學生需要自己思考實驗的目的，并從中發現問題、解決問題、提出新想法，從而提升自身的創新能力。在本次實驗中，我給學生提供了一些思路和引導，但是還需要進一步鼓勵學生獨立思考，提高他們的實驗設計和創新能力。

（作者單位：1.長治市第七中學校；2.長治市第十二中學校）

編輯：趙飛飛