化学实验教学中强化变式教学发展创新能力.doc

化学实验教学中强化变式教学发展创新能力天津市青光中学米红霞2008-6-29化学实验教学中强化变式教学发展创新能力摘要：化学实验教学中，采用变化仪器组合，揭示实验本质；改变反应条件、内容等方法，透过现象，揭示隐藏的本质东西，在变中克服或弱化固有的定势思维，树立创新意识，发展创新能力。关键词：实验教学；变式教学 ；创新思维 化学是一门以实验为基础的自然科学，著名化学家戴安邦先生曾说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”通过化学实验可以激发学生的学习兴趣，使学生从实验中获取知识，培养学生严谨的科学态度，观察能力，动手能力，思维能力，分析解决问题的能力和创新思维。在实验教学过程中采用变式教学不仅是对基础知识、基本技能和思维的训练，而且是对学生能力培养，情感态度的形成的重要途径。所谓变式是指变换问题的条件或形式，而问题的实质不改变，或者通过引入新条件，新关系将所给的问题或条件变换成具有新形态，新性质的问题或条件以达到加强“双基”，训练思维和提高能力的目的。它不仅是一种教学途径，而且也是一种重要的思想方法。变式有多种形式，如形式变式，条件变式,内容变式等。人们在用形象思维考虑实验问题的再现或再认时，往往受先入为主的实验装置的影响而不能对问题作出迅速判断，甚至思维受阻。加强变式艺术的教学，有利于弱化定势思维，激发学习热情，活跃思维方式，改善思维品质，树立创新意识，发展创新能力。一、变化多种因素，弱化定势思维1变形式认清本质教学中为了更好的明辨现象和本质的关系，在实验装置上力求美观，经常变化装配形式，有利于考虑问题能抓住关键，思维不呆板，不僵化。例如做“喷泉”实验，装有HCl或NH3的喷泉，其原理都是气体易溶于水，实验开始时要先挤出胶头滴管中的水慢慢地形成喷泉；换一种方法在烧瓶外面滴一些乙醚结果慢慢地也有水喷起来了，启发思考，借机诱导，学生思路豁然开朗，不仅对气体的极易溶于水印象深刻，而且对形成“喷泉” 的实质有一个理性的认识，并且与物理上的利用水压形成的“喷泉”是虹吸现象有一个本质的比较。然后，由易溶气体与水的关系递推出HCl和Ca(OH)2溶液、CO2和NaOH溶液的喷泉装置；由两个烧瓶分别盛装NH3、HCl用“Y”形管连通插入水中来实现“喷水”和“喷烟”（用胶头滴管挤出一点水先喷“水”，再用止水夹调控“喷烟” ），活跃了学生思维，调动了学习的积极性，潜移默化地增强了创新意识。 2变条件求异思维 思维的流畅性是极为宝贵的一种思维品质，面对一个问题能够周密思考，迅速推断，善于对客观事物进行细致的分析比较、演绎综合，区分主次；善于通过表面现象揭示隐蔽的本质，并能把握事物发展的方向和趋势。能否抓住事物的本质特征，在事物的深层次坚持开拓，打开缺口，扩大领域，这是创造发明的要义与关键。例如将光亮铜丝放在酒精灯外焰上加热，一会儿铜丝表面变黑，随即移入焰心位置，铜丝表面又由黑色变成了红色，这小小的变化造成两种截然不同的现象，为什么？启发学生思考，逆向分析：因为2Cu + O2 = 2CuO（黑），CuO遇H2或CO还原出Cu，但这里1000的H2或CO是从哪里来呢？不对； 4CuO(黑) 2Cu2O（红）+ O2，但酒精灯外焰的温度根本达不到且铜丝是移向焰心的，无法解释；探究新生成的CuO可能与焰心处的酒精蒸气反应生成铜和乙醛，CuCH3CH2OH + CuO=CH3CHO + H2O + Cu；结合课本得出化学方程式 2 CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O学习乙醇时该实验既能巩固知识，又能培养学生分析和解决问题的能力。3变角度发散思维 对于一个问题我们不断地进行多角度、变通性的思考，有利于思维的发散和集中，在学习的认知过程中注意问题的举一反三，多渠道、多层次地推测和联想最后得出较为完整的结论。例如在实验室进行气体的收集操作中，根据气体的密度与空气的密度有一定差别采用向上或向下排气法，通常使用试管或集气瓶，导管要伸入其底部，这样才能将空气尽可能排出，在讲清原理后，思考为什么密度与空气接近的气体不用排气法收集？有毒气体不能用排气法收集？然后变化角度在一个广口瓶上加一个双孔塞，一孔导管伸入底部，另一孔导管在里面只露头，问分别从长管口A或短管口B中通入气体，可以收集什么样的气体？倒置过来又是什么情况呢？如果在广口瓶里加洗液即用于气体的除杂，应从A还是B通入呢？如果在广口瓶里加满水用以测定难溶气体的体积时，应从A还是B中通入气体？这样一种装置多种用途起到了训练学生发散思维的功效。4变方法立体思维化学上的许多理论都是从实验的现象和数据中由人们假说的合理性来确立的。解释时空间的立体思维想象能力是十分宝贵的科学品质。在考虑有机分子的结构时，凯库勒一梦成环的故事传为佳话！通过苯环提出的一步步启发式推导，有利于训练学生思维的深刻性和变通性。如教学苯的内容，先展示一瓶苯试剂，通过观察知道是无色液体，手扇闻气得出芳香味，然后再与水混合振荡，静置后分层，学生能看到上层亮晶晶的，下层像水。得出该物质难溶于水，密度比水小；用玻璃棒蘸几滴苯点燃，可看到火光明亮，烟很黑，有的学生说像乙烯，有的说像乙炔，有的说比乙烯烟浓，这时教师启发该物质中C/H比很大，究竟是多少呢？投影问题 用0.1 mol的该烃A在燃烧管中充分燃烧，并把燃烧后的气体依次通过盛有无水CaCl2的干燥管和盛有0.15L 4 mol/L 的NaOH溶液洗气瓶，结果测得干燥管的质量增加了5.4克，NaOH刚好全部变成了NaHCO3溶液，试推断烃A 的分子式。绝大多数人都能算出该烃的分子式为C6H6，教师接着问：结构如何呢？让学生议论后请几位同学上黑板写结构式，一般有以下几种： CHCCH2CH2CCHCH3CCCCCH3 CH2=CHCCCH=CH2 那么到底是哪一种结构呢？根据前面学习的知识，用反证法确定。经过讨论，选择加溴水和酸性KMnO4。当将上述溶液分别滴入这种液体后不褪色，结果出乎大家意料，激发学生的求知欲。从分子式上看H少，属于不饱和烃，但实验证明没有C=C或CC，那又是什么结构呢？最后一个学生的结构式被大家提出来，教师介绍这就是苯的结构简式，又叫凯库勒式。1825年法拉第测得该物质知道了组成，到1865年凯库勒才提出其分子结构，时间长达40年，最后从苯的二元邻位取代物只有一种的实验事实导出苯的分子结构应为 。尽管这些知识前人已经研究过，但对学生来说是第一次，是一次探索过程，按照科学的认识过程引导学生去思考问题，对提高他们的创新能力是大有帮助的。二、进行知识迁移，实现立异创新 知识贵在理解和应用。思维的独特性要求人们超越固定的、习惯的认知模式，能够别出心裁地综合复杂环境的诸多因素，产生一种新颖的不同凡响的“成果”。例如在新授高中化学氯气的性质时，从生活中厨房洗洁精与卫生间所用洁厕液混合产生氯气使张太太中毒的案例引入，使学生对探究氯气的性质产生浓厚兴趣，分组设计实验方案，探究性质。现举一例：设计一微型实验，将一蒸发皿放入小表面皿中，在小表面皿边缘部位分为3区域，每区分别滴几滴石蕊试液，氯化亚铁溶液，浓NaOH溶液，中心部位滴入及少量洗洁精和洁厕液产生氯气，盖上大表面皿，观察现象。学生马上会看到有黄绿色气体产生，石蕊试液先变红后褪色，氯化亚铁溶液由浅绿色变为黄色，黄绿色气体一会儿消失。该实验装置简单学生易操作，使学生对制取氯气，氯气的漂白性，强氧化性及氯气的尾气吸收防止空