实验教学中创新能力培养教育

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内容摘要：为了适应知识经济时代对创造性人才的需要，对中学化学教学活动中，必须有意识地加强对学生创新精神和实践能力的培养。作为化学学科，利用实验教学可以很好的培养学生的创新能力。在平时教学中注重探索和积累，在实验设计、实验改进、仪器连接、实验探究等方面注重引导、挖掘、培养学生的创新能力。在获取知识的同时，感受和体验创造性思维的过程。

关键词：实验教学创新能力创造性思维

创新精神是当今世界的时代精神。《中学化学教学大纲》的教学要求里明确指出：要注重培养学生的创新精神和实践能力。学生创新思维能力的培养，在化学教学中就是注重引导学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括，形成概念，做出合理判断和正确推理的能力。思维能力是智力的核心成份，创新能力是智力的高度发展，培养创新能力的核心和关键是发展学生的创造性思维，使之思维开阔，不囿于传统观念和自己知识局限，能迅速把握事物之间的内在联系，富于想象，兴趣广泛，能把探索的目光投向未来。

化学实验是化学学科的灵魂。通过实验，不仅可以帮助学生形成概念，理解和巩固化学知识，从而获得比较熟练的实验技能，而且通过有计划地、周密细致地观察实验现象以及分析、推理、判断等思维活动也有助于培养学生的科学态度和创新精神。因此，实验教学是培养学生创新思维的重要环节；是一块培养学生创新能力的重要基地。近几年来，提高化学实验教学质量，培养学生创新精神已越来越受到人们的重视，但实验教学仍是化学教学中的薄弱环节。究其原因，除了部分学校实验条件缺乏之外，教师对实验教学的不够重视以及实验教学的作用不能得到充分的发挥也是一个重要因素。为了改变这种状况，发挥实验的教育功能，在化学实验教学中必须注重培养学生的创新能力。

一、开展探索性实验教学，培养学生创造性思维

对课本上的演示实验、学生实验进行改变，变验证性实验为探索性实验，结合实验层层设问，创设培养创造性思维的环境。实验→观察现象→分析、推理→结论。如氯气与水的反应的研究。问题设计：（1）氯气溶于水是物理变化还是化学变化？（2）根据氯水的成分，分析将氯气通入氢氧化钠溶液中，将发生怎样的反应？

实验设计：（1）观察氯水的颜色，初步作出推测；（2）往新制的氯水中滴加石蕊试液。

讨论分析：实验（1）中氯水的颜色呈浅黄绿色，可推断出氯水中有氯分子，说明氯气溶于水有物理变化；实验（2）的现象是先变红后褪色，说明氯气和水反应生成了具有酸性和漂白性物质，有化学变化发生。

结论：（1）氯气溶于水，既有物理变化又有化学变化；（2）氯水的成分：Cl2、H2O、HCl、HClO;(3)次氯酸具有很强的氧化性，可以漂白色素，且是永久性漂白。

还可以采用以下方法验证氯水的成分中有氯分子、盐酸和次氯酸。

参考方案：若用化学方法，可以将湿润的淀粉碘化钾试纸放在盛有氯水的试剂瓶口（不要接触试剂瓶），如果变蓝，氯水中有氯分子；向氯水中加入苯，震荡分层，向下层溶液中加入碘化钾溶液，结果溶液由无色变为黄色，说明溶液中也有氧化性物质，如果向下层溶液中加入碳酸氢钠粉末，有无色无味的气体生成。以上实验说明，氯气溶于水，一部分和水发生反应生成了盐酸和次氯酸，氯水中含有氯分子、盐酸和次氯酸。

又如在“原电池”教学中，将教材上的演示实验该为学生分组实验，并将实验的过程设计如下：

（1）分别将锌片、铜片插入稀硫酸中，观察铜片、锌片上的现象；

（2）用导线将锌片和铜片连接并插入稀硫酸中，观察锌片、铜片上的现象；

（3）在导线上连接灵敏电流计，观察电流计指针的偏转方向；

（4）用干电池与灵敏电流计连接，确定电子流动的方向。

围绕实验现象创设以下问题情景：

（1）电子为何从锌片流向铜片？

（2）铜片上为何有气泡产生？该气体是什么气体？为什么会产生这种气体？

（3）锌片的质量有何变化？

（4）从氧化还原反应的观点分析两极上发生的变化？

（5）从能量转化的观点来分析原电池是何种装置？

（6）原电池的正负极如何判断？

围绕上述问题，引导学生对实验提供的感性材料进行分析和综合，抽象概括出原电池的工作原理、装置特点、能量的变化，并最大限度地调动学生敢想、善思、勇于创新，联系实际提出下列问题：

（1）为什么粗锌比纯锌与稀硫酸的反应速率快？

（2）电工操作中规定：不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，试分析其原因？

在实验的过程中，发挥学生的积极性和主动性，激发学生的求知欲，教学中这种情景的出现会引起学生的思考和探究行为，是培养学生创新思维能力的原动力。这样既发挥了学生的联想能力和知识迁移能力，也增强了学生的创新意识。

二、改进实验装置，培养学生创造性思维

对原有实验进行改进，针对课堂教学中某些演示实验的不足之处，引导学生进行分析、讨论，鼓励学生进行改进，然后选出最佳措施。例如：在讲Cl2的实验制法时，我按课本的装置制取Cl2时，在实验中途从分液漏斗往圆底烧瓶中滴加盐酸时，盐酸有时很难滴入，我故意暴露这个问题，学生也发现了，于是在这个时候，我提出问题：1、盐酸为什么会滴不下去？2、有什么办法能让盐酸顺利滴下去？经过分析、讨论，学生比较容易分析出第一个问题是由于圆底烧瓶内充满Cl2而使压强比分液漏斗中大。有的同学提出结合分液漏斗内加压，我的评价是：原理上可行，实用性不强。这时，有的同学根据物理连通器原理，想把分液漏斗与圆底烧瓶用乳胶管连接起来，平衡气压，这样既简便又实用。我对这种方法进行了表扬和鼓励。又如在讲铜与浓硝酸反应的实验时，我严格按教材要求做完实验，结果现象明显，效果很好，但是，前面几排的同学被产生的NO2呛得直咳嗽，于是我趁机提问：这种方法有什么不足之处？学生身临其境，很快回答出产生NO2多、污染空气。我再问：如何改进？学生提出下列方法：1、加水冲稀；2、用冷水冷却试管；3、将铜片及时拿走。经过讨论：1、2方法违背实验原则，而3的方法是好的，但如何拿走铜片，很费脑筋，用镊子夹很费事，且很可能拿不出来，后来经过讨论，在3的思路上进行改进，用一根粗铜丝代替铜片，其中铜丝的一端绕成螺旋状伸入底部与浓硝酸反应，另一头在试管外部，这样，当实验现象明显时，如果要使反应停止，只要将铜丝拉出即可。我表扬了提出这种方法的学生。学生们很兴奋，于是我又提出第三个问题，我把一根铜丝插入微热的稀HNO3中，学生观察到在液面上有红棕色气体。按道理应观察到无色气体，这是为什么？学生回答：即使产生无色气体NO易与O2反应生成NO2（红棕色气体），如何证明生成的是NO而不是NO2呢？学生回答：应注意让产生的气体与O2分开，即事先应把试管内空气排净。如何排净呢？经过提示，学生讨论，先加少量石灰石固体，石灰石与HNO3先反应产生CO2以排出空气。然后再插入铜丝反应，观察产生气体果真为无色气体，不再有红棕色气体生成。紧跟着我又作了一个实验：在试管中放入稀H2SO4，然后加入铜片，让学生观察，学生观察后回答：不反应。然后往混合物中加入少量NaNO3晶体，这时学生看到NaNO3晶体溶解其中，铜片表面有气泡生成，这时教师提问：铜片表面为什么有气泡生成，产生的气体是什么气体？经过讨论，学生明确：因溶液中有由H2SO4提供的H+，加入NaNO3晶体后，加入了NO3-相当于稀HNO3，所以与铜片反应上述问题的设计，要注意起点放在学生的“最近发展区”，思维阶梯要合理，学生们经过努力，讨论能够回答出，不要设计太难，跨度太大，使学生充分地感受到解决问题中的愉悦感和成就感，培养学生自信心，激发学生兴趣，将兴趣转化为持久的动力，同时教学目标是高层次的。探索性实验的设置，使学生通过设计、讨论、实验，充分发挥想象力，与实际相结合，创造性地运用已有的知识，培养了创新能力。

三、注重实验的创造性教学，培养学生创造性思维

传统实验的实验装置，是根据实验原理选择正规化仪器，按照有利于培养规范化基本操作的要求，遵循科学性、安全性、直观性、可操作性的原则，经过不断改进而形成的。为培养学生创造性思维，在实验教学中应有意识引导学生大胆求异。例如在复习实验室制气装置时，我给学生准备了铁架台、试管、带开关的及导管的单孔塞、烧瓶、烧杯、干燥管、普通漏斗、U形管、长颈漏斗等，设计组装一个简易的能随开随用、随关随停的CO2发生器。教师指出启普发生器是原型，学生要对现有仪器进行筛选、模仿、创造性组合，既进行类比，又不能受束缚，要联系实际，又要讲究实效。学生们经过一番思考，组装出多种多样的CO2发生器，其中用铁架台、带开关及导管的单孔塞、干燥管、烧杯、组装的发生器，得到重点表扬，还有的学生用破试管、玻璃丝、带开关及导管的双孔塞、长颈漏斗组装的发生器，思路也比较新颖，最令人惊奇的是，有的学生在此基础上用U形管、铁架台、带开关及导管的单孔塞也组装出很好的CO2发生器，学生们的有些想法、思路比老师的还要开阔，还要好。

总之，在实验设计教学中，要以实验为基础开展教学，把实验作为启发学生兴趣、探索问题、阐述内容、解释原因、归纳总结的重要依据和手段。教师把设问、质疑、释疑贯穿在课堂教学的始终，引导学生在积极参与教学实践的活动中发展思维能力，特别是创造性思维能力。这样，学生的创新能力和实践能力就会得到提高，为学生以后走向社会、走向工作岗位打下了坚实地基础。