改进化学实验教学方法，培养学生创新意识和能力

  【摘 要】 注重学生创新意识和能力的培养是高中化学教学中的一项重要要求，而化学实验对于学生的创新意识的形成和创造性思维能力的培养，具有得天独厚的优势。本文旨在通过改进和创新化学实验方法，以激发学生学习兴趣，培养学生创新意识和创新能力。
　　【关键词】 化学实验；改进方法；创新能力培养 

　　注重学生创新意识和能力的培养是高中化学教学中的一项重要要求，而化学实验对于学生的创新意识的形成和创造性思维能力的培养，具有得天独厚的优势。传统的化学实验（包括演示实验）多是以帮助学生理解概念为主的验证性和引导性实验，探究性和创造性实验却很少。实验中，学生多是通过观察、操作、记录、分析等过程来得出结论，缺少探索、研究、反思、拓展，自主探求有效解决问题的创新意识和能力。并且，现在的实验教学内容中尚存在一些不足之处，如各项实验总体成功率低，很多人为因素与客观因素都会造成实验结果不理想；安全性不强，实验中都存在不安全因素，这对于学生理解和掌握知识产生了阻碍；操作过程太复杂，实验仪器、实验装置、药品用量管理混乱；趣味性欠缺，无法让学生兴趣集中到实验上来。因此，改革创新化学实验方法、有效提高学生综合学习能力也是当务之急。下面，笔者通过多年高中化学实验教学积累，谈几点粗浅认识。
　　一、改进常规实验，培养学生创新意识
　　针对课本上的实验，引导学生大胆地从多角度进行分析、讨论，鼓励学生提出新的问题和想法，鼓励学生质疑，选出最佳的实验方法，既培养了学生的创新精神，同时学生的个性、独创性也得到了发展。
　　1、改进实验仪器
　　教学中我们已习惯使用传统的实验仪器，虽然会带来较好的效果，却往往忽视仪器的笨拙和使用时的安全性。实际上，科学的实验方法就是不断的发现问题，而传统仪器的不足无疑给我们提供了实验创新的课题。例如，在复习初中知识的时候，演示氢气的制法时，通常点燃氢气的尖嘴玻璃管一般连接在启普发生器（或简易装置）上，这样操作可能会因氢气不纯而造成的爆炸危险。若改用从启普发生器（或简易装置）中导出氢气，并通过另外一个装置后再点火燃烧，就可避免危险的出现。如图（1），倒置的漏斗，其口部边缘正好浸入水里，切不可露出水面。当氢气发生并通过装置导出来时，它冒出水面在漏斗中聚集，然后从漏斗管放出，估计漏斗中的空气已经排尽（约1至2分钟）后，即可在连接漏斗上的尖嘴管口处点火燃烧。若氢气纯净，自然会安静地燃烧；即使氢气不纯，因漏斗中的混合气体量较少，氢气爆炸时即使将封闭漏斗口的水排开也不会发生危险，更不会引起装置爆炸。另外，用氢气流吹肥皂泡的实验，为了增加肥皂液的粘性及泡膜的坚固性，可向肥皂液中加入2至3毫升甘油（1克肥皂或洗衣粉加蒸馏水30至40毫升，充分溶和）。要想吹出又大又好的肥皂泡，必须有较强的氢气流或出气口应安裝特别的管嘴，如球形干燥管、尾接管、毛笔的竹制笔帽等。使肥皂泡很好地脱离管嘴是试验成功的又一关键，可用如图（2）方法，用一支干净尖嘴玻璃管以水平方向对准氢气泡与管嘴的附着处，轻轻一吹，则气泡很容易脱离开，用这种方法吹一个成一个。还可以对着上升的气泡进行点燃，气泡会发出“蓬蓬”的声音，学生学习兴趣一下就被激发起来了。

　　图（1）安全燃烧装置    图（2）使肥皂泡脱离管嘴的方法

　　2、改进实验操作方法
　　例如新教材安排了铁跟水蒸气反应的科学探究实验，让学生尝试用一支试管完成铁粉与水蒸气的反应，试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花旁边放有铁粉，实验时用一盏酒精灯先后加热两处。教学实践表明该实验具有如下缺点：⑴实验操作不简便；⑵由于棉花吸水量不好控制，致使试管损坏率较高；⑶实验所需的时间较长；⑷实验成功率较低。实验改进的关键是设法获取稳定的水蒸气气流，而用加热硫酸铜晶体粉末的方法就能很好地解决这个难题。改进的实验具有微型实验装置的优点，不仅实验装置美观，操作简便，成功率高，而且省药省时，3分钟就能获得满意的实验现象。通过实验操作方法的改进，充分调动起学生的实验积极性，培养了学生的思维能力。
　　3、变验证性实验为探究性实验
　　现行的高中新教材改变了过去教材叙述过于完整的风格，在许多实验中没有给出明确的现象、解释与结论，而是设计一些以问题或学案形式来体现，要求学生在实验观察的基础上去填空、交流、作答，并得出结论，突出强调学生参与实验探究的积极性和独立思考性，引导学生将实验观察和理性思维集合在一起。因此在新课程理念的指导下，要挖掘教材实验中的探索性实验或更多地将验证性实验改为探索性实验。引导学生一起思考、一起探索，一起体验，充分培养学生的探究意识和创新精神。
　　如教材中氯化铜溶液的电解实验就是一个验证性试验，实验要求学生通过观察结果来验证所得规律。教学中，把该实验变为探索性实验。实验前我让学生思考：（1）如何使实验现象明显且便于观察？（2）如何使氯化铜溶液的用量尽可能少？学生通过认真思考、准备、查找资料、设计方案，最终采用分两组进行实验。提供的实验仪器和药品有：石墨电极、培养皿（直径10厘米）、短臂U形管、铁架台、直流电源、导线、饱和氯化铜溶液、碘化钾淀粉试纸等。实验开始后，在直流电源的正极，石墨电极阳极产生的气体使湿润淀粉碘化钾试纸变成蓝色，说明产生的气体是氯气；在直流电源的负极，石墨电极的阴极上覆盖着一层铜。实验对比：第一组实验，由于改用较小的装置，在投影仪上进行实验，直观效果好，不需用铁架台固定发生装置，操作更简便，试液取用量少，电压降低，缩短了反应时间（因氯气有毒，故电解的时间不易太长），效果明显，达到预期目的。第二组实验，由于采用臂较短的U形管口处，虽能较好地固定电极，但观察受到限制，影响了实验效果。最后两个小组进行了交流发言，总结经验，找出不足及原因。在这次探索性实验中，通过学生独立思考、小组合作交流，根据老师提出的问题，设计解决问题的实验方案，体验科学探究的过程，使学生在态度、价值观、探究意识和创新能力等方面得到较好的发展。
　　二、改革创新演示实验，激发学生想象力，培养学生创新能力
　　传统的教学模式过于注重书本知识的传授，学生的学习以被动接受的学习方式为主导，死记硬背和机械训练的现象非常普遍，学生的学习兴趣不高，这种模式严重禁锢了学生想象力和创造力的发挥。在课堂上通过改革创新演示实验后，促使学生积极的思考、分析、设计，激发了学生的想象力，极大地调动了学生学习化学的积极性和主动性，学习的效果有了很大的改变。
　　首先，可以将书本上的一些演示实验变为具有可探究性的学生实验。例如，用托盘天平、一段蜡烛、一只玻璃瓶和火柴来探究质量守恒定律；铁钉锈蚀条件的验证等。再如，在讲CO2的化学性质时，可让学生自己去验证、体验、探索，通过实验验证学生能牢固地掌握CO2能与石灰水不燃烧也不支持燃烧，CO2能与H2o反应，CO2还能与石灰水反应这些性质。同时，还可探索性地验证前面学过的O2、H2与H2O和石灰水不反应，和CO2化学性质的不同。这种途径的选题，最能体现化学学科的特点，增强学生学习的兴趣。实践证明，有时教师拿着仪器在教室里演示、讲解、还不如直接放手让学生亲身体验、探索，师生一起边实验边总结，培养了学生的探究实验能力。在探究性实验中，教师要加强教学研究，优化教学进程，改进教学模式，多设计探究性实验，这样才能正确引导和培养学生的穿凿兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。
　　其次，教学中鼓励引导学生大胆创新，勇于探索，将原有的演示实验进行完善、优化，这对于培养学生的创新能力、探究能力具有十分重要的意义。例如：初中化学教材中一氧化碳还原氧化铜的实验中，对尾气处理装置的改进。通过同学们认真讨论，大胆创新，设计出了多种比课本更容易、更合理的方案。像这样通过引导学生根据实验目的和原理自行设计实验，独立完成有关实验，不但可以有效地培养锻炼他们实验能力，并在实验操作过程中，使他们创造性思维得以发展，培养创造能力。
　　三、创设实验情景，挖掘学生创新潜能
　　对于某些科学知识，限于学生的知识有限，课本上往往不会做深层的解释，如老师能用简单的实验让学生认识到，不仅增加了学生的知识，还增强学生学习化学的兴趣。如在准备氧气的物理性质的课时，我突发奇想：同样是“氧气”，为什么液态氧、固态氧都是淡蓝色，而氧气为什么是无色的？能否用初中学生已学过的知识来解释？于是我设计了以下的小实验来证明：第一步取一粒紫黑色的KMnO4固体，加在10ml水中，这时溶液为紫红色；第二步取一滴紫红色溶液滴在10ml水中，这时颜色明显变浅；第三步取一滴浅红色溶液滴在100ml水中，整个溶液几乎为无色。这时再告诉学生这样的颜色变化与“固态氧、液态氧、氧气”是一一对应的，也得出了有色物质颜色的深浅与单位体积内物质微粒个数的多少有关的结论。这样的验情景，不仅让学生掌握了知识，还有有利于开发、挖掘学生的创新潜能。
　　总之，实验在化学教学中起着举足轻重的作用。作为教师，要认真对待每一个实验，启发引导学生改进和创新实验方法，关注实验过程，激发学生对化学学习的浓厚兴趣，促进创造性思维的发展，在培养学生动手操作能力的同时，积极探索培养学生创新意识和创新能力的有效途径。
　　参考资料：
　　[1]如何在化学实验教学中培养学生创新思维能力，《教师》 2011年02期，作者 姜艳。
　　[2]初中化学实验创新三例，《中学化学教学参考》 2003年12期，作者 周厚远。