化学实验与学生创新能力的培养

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化学实验与学生创新能力的培养

化学是一门以实验为基础的学科。而化学实验则是化学学科的灵魂,化学实验不仅是学生获取直观信息、认识化学世界的窗口,而且是帮助学生认识化学规律、形成化学概念、理解和巩固化学知识、提高各种能力的重要途径，更重要的是化学实验过程本身就是培养学生创新精神和创新能力的最佳途径，是其他学科所不能替代的。本人在实验教学过程中做了以下几点尝试，对培养学生的创新精神和创新能力收到了较好的效果。
运用化学史实中的实验过程及现象激发学生的创新意识
在教学过程中很多人都会提到一句话：“温故而知新”。但由于受到许多因素的影响，有关化学史实的教学往往被很多老师所忽视。然而，化学史就是一部不断创新的科学史，是对培养学生创新意识和创新精神很好的素材。通过对化学史实中某些实验过程及现象的描述，可使学生们兴趣盎然，极大的激发了学生动脑思维、动手实验和渴望创新的积极性。
例如，在学习空气时，向学生介绍空气的发现史；学习氢气时，介绍16世纪中叶和17世纪的一些科学家发现了某些金属与酸（无强氧化性）反应产生一种可燃性气体                                            ---氢气的方法，在工业上虽无实用价值，但却是实验室制取少量氢气的极为简捷的方法；学习王水时，介绍丹麦著名物理学家波尔是怎样巧藏诺贝尔金质奖章的；在学习磷时，介绍法国人布兰特是怎样发现磷的等等。　　　　　　　　　　　　　    
二．开展探究性实验，培养学生的创新精神
目前，中学化学教材中的实验多为验证性实验。验证性实验是用实验来论证已学过的化学知识的正确性，在实验中学生处于被动接受知识的状态，这种实验模式缺乏对学生的思维能力、动手实践能力、创新精神及创新能力的培养。而将教材中的某些验证性实验改为探究性实验，可将学生带入科学探索的情景中，使学生处于一种主动探索知识的兴奋状态，这对激发学生的创新欲望、培养学生的创新精神等方面所起的作用是验证性实验所无法替代的。
例如，在讲解Fe(OH)2的制备和性质时，我就先告诉学生Fe(OH)2的颜色、状态及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反应，让学生仔细观察，结果学生未能看到白色絮状沉淀，而看到的是灰绿色的沉淀。该现象立即就会引起了学生的思考，此时我便及时地引导学生进行探索原因：① 为什么要用新制的FeSO4溶液？② 为何要将滴管插入试管里溶液底部，慢慢地挤出NaOH溶液？③ 久置的NaOH溶液中会溶解了什么物质？当学生通过认真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空气中的氧气所氧化时，然后立即换一瓶经煮沸以除去氧气的NaOH溶液重新进行实验，再让学生仔细观察，结果观察到的现象是：先得到白色沉淀，但过一会儿就转变为灰绿色，随后逐渐变为红褐色。这一现象又引起学生的疑问：怎样才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率减慢呢？结果经过学生一系列的思考、讨论、比较以后，最后选用在FeSO4液面上滴加几滴苯作保护层，再将滴管伸入试管底部，滴加煮沸过的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀并保持了较长的时间不变色。
通过探究性实验的开展，激发了学生主动积极探索的精神，增强了学生的自信，激活了学生的创新能力。
三．利用开放性实验习题，培养学生的创新能力
开放性习题是指题目的设计是开放的，答案是灵活多样的，只要答案是合理的，都是正确的。开放性习题的出现是对传统封闭性习题的挑战，这类习题旨在鼓励学生运用已有的知识和经验，对问题发表自己的见解，不同能力的学生可以从不同的角度、不同的侧面、不同的范围、不同的层次去分析、去选择解决问题的方法和途径，学生答题的过程就是一个创新过程。利用开放性实验习题，给学生提供多角度考虑问题的机会，让学生在解决问题的过程中体验乐趣，领悟知识，感受成功的喜悦，从而激发了学生的创新精神和培养了学生的创新能力。
例如，在分液漏斗中，用一种有机溶剂提取水溶液里某无色物质时，静置分层后，如果不知道哪一层是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
给出题目，让学生根据自己已掌握的知识，并在我的适当提示下认真思考、仔细分析、比较后，学生们便给出了以下几个合理简便的方案：
[方案一]取一只小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体（这是取样检验的常规方法，后面表述用“取样”），往其中加入少量的水。如果加水后，试管内的液体不分层，则说明分液漏斗中下层是“水层”；反之，上层为“水层”。
[方案二]取样，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若试管中液体分层，则说明分液漏斗中的下层为“水层”；反之，上层为“水层”。
[方案三]取样，用胶头滴管取少量待测液，滴2-3滴到无水CuSO4固体上，观察白色固体上是否有蓝色出现，若有变化，则说明分液漏斗中下层为“水层”；反之，上层为“水层”。
再如，2002年理科综合能力测试的第29题第（4）问，我便先提出以下几个问题以激发学生的思维：
喷泉现象应当满足什么条件？
引发喷泉实验的原理是什么？
怎样才能引发装置II的喷泉？
 然后让学生仔细思考、认真分析，得出合理的方案：
[方案一]用降温的方法。即打开夹子，用浸过冰水的毛巾捂住烧瓶，使烧瓶内气压减小到一定程度，外界大气压产生的压强将烧瓶中的水通过导管压入烧瓶，使氨气与水接触，形成喷泉。
[方案二]用升温的方法。即打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，使氨气与水接触，发生喷泉。
四．开展设计型实验，培养学生的创新能力
实践是创新的摇篮，通过学生自己思考设计实验，既可以培养学生动手动脑解决问题的能力，让学生体验到成功的喜悦，又可以培养学生的创新思维能力和创新设计能力。                     例如，在钠的氧化物性质的教学中，我便要求学生根据反应原理：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2设计一个实验来证明CO2与Na2O2是否反应及反应后生成的产物。实验设计要求：（1）根据实验原理选择实验所需的试剂、药品；（2）确定实验所需的装置、仪器及连接顺序；（3）尽可能保证实验设计的科学性和严谨性。这样便迫使学生自己去发现问题、去查阅资料、去设计、去探索、去创新。布置任务后，给学生一段时间，让他们去独立思考、查阅资料、设计实验。然后再组织学生一起对他们提出的设计方案进行分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。选择其中几组方案由学生在课堂上进行演示，对比较好的设计给予表扬，对于较差的设计则从其中找出“闪烁点”给予肯定，从而调动了各层次学生的创造积极性，并培养了他们的创新精神和创新能力。
总之，注重实验教学的探索与创新，给学生留出自由思考的空间，增加学生独立设计、独立操作实验的机会，是提高学生素质，培养学生创新精神和创新能力的有效途径之一。以上只是本人在实验教学中的一些初步尝试，还有待在今后的教学实践中不断的提高和深化。