在初中化学实验教学中发展学生的创新思维能力.doc

化学教育工作站：/chemedu在初中化学实验教学中发展学生的创新思维能力刘松林（石家庄市第41中学 河北 石家庄 050091）摘要：创新来源于感悟，感悟来源于体验和探究。学生的创新能力，并不是通过教师的讲解形成的，而是学生在一定知识积累的基础上，通过自己的探索体验出来的。激励创新要依据建构主义的学习观，在实验探究的过程中，给学生以“学”的主动权，进行创造性的组织与指导，让学生积极建构自己的知识结构，促进学生的创造思维能力的发展。关键词：化学实验 课程资源 创新思维国家基础教育课程改革的一个重要而具体的目标，就是要倡导学生主动参与的探究性学习。化学是一门“以实验为基础”的自然科学，化学实验是化学科学发展的最有效的途径。有效组织探究性的学习活动，不仅能够使学生在实验探究过程中积极地动脑动手，体验科学家科学探究的过程和方法，获得科学探究的乐趣，更重要的是有利于培养学生的创新能力。一、充分挖掘教材实验资源，培养学生创新意识“兴趣是最好的教师”。化学是九年级学生刚接触到的一门学科，他们或多或少都会对化学有一些很模糊的认识，而且很多同学看到过高年级同学做化学实验，对实验充满了好奇。如果教师在化学教学过程中（特别是在教学之初），教师就给教材上的实验冠之以 “魔术”般的名称，那无疑是向学生好奇的“大火”中浇上了“汽油”。例如将氯化氢与氨气反应的实验命名为“空瓶生烟”；将碘化钾溶液与硝酸银溶液混合反应的实验命名为“水变蛋黄”；将加热试管中的火柴头的实验命名为“试管大炮”。这些妙趣横生又较为贴切的名称不但能形象描述出实验现象，给学生留下深刻印象，而且更能够激发起学生对那些“魔术”现象背后所隐藏的科学原理的学习兴趣。（一） 指导学生认真做好每一个探究实验，让学生在做中体会创新的乐趣初中化学新课程始终将化学实验与学生的情感态度价值观的培养紧密结合起来，为达到提高学生的科学素养的目的，突出了化学实验是进行科学探究的重要手段之一。而传统教学中的学生动手实验一般是根据教材设计好的方案，先由教师提供好实验必需品，再让学生“照方抓药”，最后填写实验报告。这样的“学生实验”不利于学生的发展。新课程中的化学实验是让学生通过探究活动获得更多的实验技能和知识，而不是简单验证某个知识点。实验活动指向的是学生的自主观察、分析思考。我在实施新课程的教学实践中作了如下的尝试：在进行学生实验前，提前一周把实验内容布置下去，让学生根据实验内容进行准备，准备时鼓励学生求异思维，希望学生提出与教材不同的观点。实验前学生将自己设计实验步骤、方案、所需的药品和仪器写成预习报告交给教师。教师在准备实验时，根据学生的需要，除了准备好教材提出“必需”的药品和仪器外，还满足学生的要求，准备一些“额外”的仪器和药品。学生可以根据自己的需要对所给的药品和仪器进行选择，完成自己设计的实验。这样，便于为学生创设创新的环境，学生可以不局限于教材设计的实验，使实验的内容会更加丰富，学生的收获也会更大。例如：在组织学生进行“氧气的制取和性质”探究探究实验时，可根据学生设计的方案，把教材制取氧气需要的药品和仪器全部摆放到实验台上，还添加一些仪器和药品，如分液漏斗、普通漏斗、烧瓶、注射器、铁片、铜片、铁丝、氧化铜、胆矾、红砖粉末等。建议学生先统一用高锰酸钾制取氧气，完成之后再根据自己的方案继续探究。同学们有的重新选用氯酸钾来制取，有的又选用过氧化氢来制取。在进行实验时他们对催化剂的选用会产生困惑，为什么教师提供了这么多的药品？是否这些物质都可以做催化剂？学生们兴趣大增，每个同学都做的非常认真。通过对比实验结果，得出氧化铜、胆矾、红砖粉末也能加快过氧化氢分解的速率的结论。由于同学们进行实验时反应速率过快不易控制，学生感到收集气体很困难，他们开始研究装置怎样改进才能便于收集氧气。这时可以提醒学生用注射器将过氧化氢慢慢滴入盛有二氧化锰的烧瓶中，学生茅塞顿开，利用所给的仪器，组装出装置，自如地操作，体验制取氧气的新方法。同学们通过这样的动手实验过程，能够增长见识，开阔视野，培养实验创造的能力和创新精神。在初中化学教学中，充分挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能，合理地组织和实施实验探究性学习活动，这对于改变学生的学习方式、激发学生的创新意识，培养学生终身学习的能力具有重要的意义。（二） 指导学生科学的学习方法，提高学生的实验能力在化学实验教学中注意使学生养成良好的实验习惯，是培养学生科学态度的重要措施。良好的实验习惯包括：正确使用仪器、规范的实验操作、认真观察并记录实验现象、如实完成实验报告、遵守实验室规则、注意节约药品和实验安全等。在教学中注意从科学态度、规范操作上给学生进行示范，对学生遵守实验室规则提出严格要求，对如何观察、记录、实验现象、填写实验报告则加以具体指导。每次学生探究实验结束，要让学生清洗实验仪器、整理药品，保持桌面整洁，养成良好的实验习惯。就实验教学而言，主要是培养和发展学生的观察能力、动手实验能力、对实验问题的思维分析能力。强化课堂演示实验、落实学生探究实验、开发家庭小实验，都是培养学生观察能力，提高实验能力的重要途径。学生对化学实验往往是因“奇”而“观”，在很大程度上是自发的。对于同样的现象，有的人能从中发现重大奥秘，而有的人却是熟视无睹。可见整个观察活动乃至于创造性的思维活动，在一定程度上依赖于良好的观察习惯和科学的观察方法，要把那种好奇、好玩等以兴趣为驱动力的不自觉的观察活动上升为通过大脑调动眼、耳、鼻、手等器官有意识、有目的的观察活动，必须经过长时间的不断训练、培养才能形成。首先，使学生明白，观察本身是一种有目的、有计划的认识活动，要使观察取得预期的效果，必须先明确观察的目的。在实验开始时，要让学生明确“观察什么”、“注意什么”。其次，要求学生掌握观察的一般程序：即“反应前反应中反应后”的顺序，具体步骤是：反应物的颜色、状态、气味；反应条件；反应过程中的各种现象；反应生成物的颜色、状态、气味及检验。按照上述观察程序及具体步骤在做好充分准备的前提下进行有条不紊的观察，才能让学生由局部到整体，使观察全面周详，不发生遗漏。最后要求学生对观察到的各种现象进行逻辑分析，综合判断，得出结论，交流与表达，达到观察的目的。指导学生进行实验设计和实验记录是提高学生实验能力的重要手段。在学生较熟练地掌握了实验基本操作的基础上，结合有关实验习题，指导学生设计实验方案，包括实验目的、选用的仪器和药品、实验所涉及的化学反应原理和操作步骤等。设计化学实验的过程，也是对既定实验有关的基础知识和实验技能的提高过程。当学生亲手完成自己的设计实验并获得预期的结果时，不仅加深了对有关知识的理解，提高了有关实验的操作技能，也增强了进一步做好化学实验的信心和勇气。实验记录是把在实验中搜集到的各种感性材料如实地用文字、化学用语、数学计算、表格等形式记载下来的一种书面材料。完成实验报告的过程是学生从感性认识上升为理性认识的过程。因此，把培养学生做好实验记录，写好实验报告的方法看成是养成科学习惯，增进学生科学素养不可忽视的环节。二、关注实验中的异常现象，养成学生勤于思考、敢于创新的精神初中化学新教材中学生探究实验很多，实验过程中经常会出现没有预想到的异常现象，遇到了这些“不符合逻辑”或不正确的实验事实时，教师不能武断地认为学生的实验操作不准确或不正确，甚至进行粗暴的训斥，那样只会挫伤学生学习的积极性。这种时候教师应该和学生一起去反思、分析，因为这些异常现象的产生除了可能是因为学生的实验操作不准确或不正确，也有可能是教材中实验方案本身不完善所造成的。这种反思分析的过程使学生学会了应该怎样面对实验的失败，怎样去修改和完善实验方案。在反思过程中学生还有可能提出一些新的实验设想，教师应尽可能和他们一起进行实验再探究，以保护和鼓励学生的这种创新精神。例如，在进行教材“空气中氧气体积含量的测定”的学生探究实验时，学生得出了三种不同的结论，第一种情况：测出的空气中氧气的含量远高于空气总体积的1/5；第一种情况：测出的空气中氧气的含量远高于空气总体积的1/5；第二种情况：测出的空气中氧气的含量约为空气总体积的1/5；第三种情况：测出的空气中氧气的含量远低于空气总体积的1/5。其中一、三两种情况为实验异常现象，第三种结论还可以简单地理解为装置漏气造成的，而第一种情况是很难理解的、可以说是“不合逻辑”的；对于上述情况的出现，我没有训斥学生，也没有向学生灌输实验应该怎样做，而是和学生一起重新仔细阅读了教材P26页的“活动与探究”的内容，通过师生的共同讨论，使学生明确了该实验有水被吸进集气瓶的原因是：集气瓶内的气体被耗掉后，在装置气密性良好的情况下形成了负压，烧杯中的水被吸入集气瓶中。进一步讨论得出了造成测定结果偏高的主要原因可能是：这些实验组实验中把燃着的红磷放入集气瓶时，速度不够快（课本要求迅速伸入），导致瓶内部分空气受热向瓶外逸散，燃烧完成后冷却，吸入了过多的水。而造成测定结果偏低的主要原因可能是：整套装置较长，橡皮管、橡胶塞等接头较多，实验中一会儿要拔开，一会儿要塞上，导致装置漏气，燃烧后没有能形成应有的负压，结果吸入的水偏少了。在弄清楚这两个问题后，有同学又提出了一个问题：那些测得实验结果基本准确的实验组，有没有可能是上述两种因素相互抵消后形成的一个并不正确的结论呢？对于学生这样的提问，我首先充分肯定了该同学勤于思考、勇于提问、敢于创新的精神，由于课堂时间的限制，我适时的提出了一个课外探究课题：自己设计一个实验来确定空气中氧气的含量，要求能尽量避免上述讨论中所涉及到的一些不科学的因素，下一节课上交流。第二节课上，同学们提出了多种设计方案，教师引导学生一起经过讨论、交流、筛选、淘汰，最终确定了一个新的实验方案，实验步骤如下：（1）在一支用橡皮塞密封的试管中加热一块绿豆粒大的红磷，使其充分燃烧；（2）冷却后将试管倒扣在装有水的水槽中，拔开塞子；（3）在水中再塞上塞子，取出试管后用量筒量出吸进试管内的水的体积，记录数据；（4）还是用这支试管灌满水后塞上橡皮塞后，再用量筒量出这些水的体积，记录数据；（5）将（3）（4）步记录得数据相除，即得到了氧气占空气的体积分数。确定了上述方法后，学生又进行了探究实验，绝大多数实验组均得出了氧气的体积约占空气体积21的结论。我此时又让学生对比两节课上的两种实验方案，总结第二种方案的优点：一是装置简单，没有过多的接口，实验过程保证了装置良好的气密性；二是得出的结论是非常具体的数据，而不是象教材上那样进行估计。这样的过程虽然比正常教学多花了一个课时，但对于刚刚接触化学的初三学生来说，这样的探究却激发了他们学习化学的兴趣，鼓励了他们在实验中出现异常现象时多思考、多分析。经常进行这样的探究，能逐步培养起他们勤于思考、勇于提问、敢于创新的精神，为今后学生勤于探究、乐于探究打下良好的基础。三、关注课堂延伸，让创新思维成为学生的一种习惯新教材配合教学内容，共设置了如下一些家庭小实验：自制简易净水器、石墨的导电性和炭黑的制取、鸡蛋壳和醋精（或食醋白醋）的反应及生成物二氧化碳的检验、淬火和回火、清洗餐具、制取明矾晶体、自制汽水、制作“叶脉书签”等等。教学实践表明，家庭小实验的引入使课堂教学延伸至课外，它对激发学习兴趣、巩固知识技能、培养能力、开发智力起到一定作用。家庭小实验的开发，不仅丰富了学生课余生活，使学生扩大了视野，培养了动手实验能力和观察分析能力，而且由于它们与课堂教学内容同步，也对知识的理解和巩固起到促进作用。通过这些活动使学生感到化学就在自己身边，化学与生产、生活、社会密切相关，在一定程度上增强了他们关心自然、关心社会的情感。创新来源于感悟，感悟来源于体验和探究。因此教师在组织探究性学习活动时，应该引导学生进行创新。学生的创新能力，并不是通过教师的讲解形成的，而是学生在一定知识积累的基础上，通过自