化学实验教学中学生创新能力的培养

1化学实验教学中学生创新能力的培养山丹县总场中学高中部姜素英内容摘要：化学是一门以实验为基础的自然科学，实验在化学教学中发挥着独特的认知功能，也是学生学习化学兴趣的源泉之一。作为化学教学的基础，本文就从重现象、重动手、重思考三方面谈了如何激发学生在实验中的创新意识，从而培养学生在学习中自主创新的能力。希望能使化学实验教学成为打开发挥每个学生创新能力大门的钥匙。关键词：实验创新动手思考研究性我们的教育到底要培养什么样的人才？那些死读书、读死书、高分低能的人不是人才。因为经济发展和民族进步需要的是创新人才，创新人才的培养才是现今教育工作者关注的热点。化学是一门以实验为基础的自然科学，正是因为实验，学生对化学有着浓厚的兴趣。而在化学实验教学中如何改变传统的教学模式，建立以培养学生创新能力为核心的教学机制，则是学校教学面临的迫切问题，也是实施素质教育的核心内容。告诉我，我会忘记；要我看，我会记住；让我做，我会理解。上高中时，那么多节化学课，到现在我还记得苯的那种让人作呕的气味，因为那节课老师拿来了盛有苯的瓶子让我们闻气味。实验作为化学教学的基础，在化学教学中发挥着独特的认知功能。如果能让学生积极参与实验活动，利用所学的化学知识自己设计实验解决实际问题，就能极大的激发学生的创新意识，培养学生的观察能力、动手能力、分析能力和思维能力。我结合自身的教学实践，就如何在实验教学过程中提高学生创新能力谈一些自己的看法。一、注重现象，培养学生的创新观察能力科学观察是有目的、有计划、比较持久的知觉[1]。在化学实验方法中，科学的、全面的观察尤其具有特殊的关键作用[2]。因此，要创2新就要让学生养成良好的观察习惯，培养学生敏锐的观察力，练就一双“慧眼”，并能对观察的现象进行积极的分析研讨，这样才能有新发现、新突破。例如，在学习化学必修一金属与非金属的反应时，课本上设计了在坩埚中加热钠的实验。对实验现象的描述为：“钠受热后，与氧气剧烈反应，发出黄色火焰，生成一种淡黄色固体──过氧化钠。”在具体做这个实验时，由于隔着坩埚加热，反应速度较慢，学生盯着钠块看，结果他们还观察到钠燃烧前先熔化成银白色的小球，在坩埚中不断滚动。我对学生们给予了鼓励，和他们一起将这一现象记录在书上。在另一个班上这一课时，为了节省时间，学生们将钠块置于石棉网上，用酒精灯加热，结果学生们观察到钠熔化后，银白色的小球外沾有一层黑色物质，在石棉网上不停地滚动。钠块燃烧后，石棉网上留下的不是淡黄色固体，而是一种黑色物质。我没有放过这一契机，在问为什么的同时，组织学生讨论。学生们有说钠不纯的，有说煤油没有擦干净的，还有同学说酒精灯火焰有问题。学生使用的资料上正好有一道探究题与这个实验出现的情形完全相同，我将实验和题目结合起来，归纳同学们的讨论结果，圆满解答了问题，同时将实验现象记录下来。这样学生不会局限于课本知识，见到一些实验探究题时，不会觉得突兀，无处下手。他们的观察能力得到了加强，不迷信课本，不盲从于书本知识，那么创新能力自然也得到了提升。化学实验中的观察一般包括对教师演示实验的观察和分组实验、边讲边实验中的观察两个方面。对化学初学者来说，有的学生在观察实验时，往往不能抓住实验的本质特征来观察，实验效果不理想。为此，教师一定要给以正确的引导，教给学生观察实验的方法。为了使实验教学更有成效，在实验教学中引导学生进行创新观察必须突出以下两点。1.抓住量变精确观察观察需要认真细致的科学态度，对化学实验的观察更是如此。对一些定性实验要求观察准确，对一些定量的实验则要求必须有足够的精确度。在高一化学必修一中，学习钠的重要化合物时，课本设计的实验是将水滴入少量过氧化钠固体中，立即用带火星的木条放在试管口，检验生成的气体。用手摸试管外壁，然后向反应后的溶液中滴入3酚酞溶液，看有什么现象发生。学生在做这个实验时，用手摸试管外壁，几个学生摸下来，最后已感觉不出试管温度的变化，为了精确，我们改用温度计量反应前后液体的温度，结果同学们精确地读出试管中液体的温度从刚开始的三十多度快速升高到反应结束时的七十几度，这样他们对过氧化钠和水反应是一个放热反应有了深刻的认识。2.抓住本质敏锐观察能够抓住变化的本质来敏锐的观察实验是指在观察实验过程中，比别人更敏锐的看出某些事物的特点，能从平凡的现象中敏锐的发现那些乍看起来有些“反常”的的现象，从而抓住那些稍纵即逝的化学现象。在过氧化钠和水反应后的溶液中滴入酚酞溶液后，溶液变红这一现象学生能预料到，但振荡试管后，红色却突然褪去，学生看到这一现象，感到很意外，此时我没有直接告诉他们原因，而是鼓励学生查资料找原因。通过课后查阅资料，学生们明白了这是由于过氧化钠过量，它的漂白作用使溶液的红色褪去。二、注重动手，培养学生的创新实践能力要创新，就必须具有一定的专业技能，这是创造者所必备的直接动力。这种能力越强，其创造能力就越大，通过实验操作使学生手脑并用，学做结合，这是培养创新人才的必由途径。杨振宁教授曾经指出：“中国的小孩在动手的兴趣和能力方面明显不如欧洲和美国的小孩，主要是没有动手的机会”[3]。其实，不但我国小孩如此，就连我国中学生参加国际化学奥林匹克竞赛时，其实验成绩往往也落后于其他国家，正如杜宝石和何占航所认为的，化学实验特别强调个人的动手能力和综合应用能力[4]。这就要求教师勇于创新，大胆改革，采取各种措施为学生提供尽可能多的动手操作的时间机会，使学生在实验过程中变被动为主动，在实验技能、知识应用、观察现象、分析问题及解决问题等诸方面的能力得到全面训练，从而培养学生对科学知识的创新。我认为可从以下三方面做起：1.增加演示实验和分组实验对课本安排的演示实验，要尽可能边讲边做，有时也可让学生上台来做演示，尽量让学生亲自参与实验，发挥学生实验的能动性，引导学生根据实验现象或事实，探索物质的本质及其变化规律。在学生4亲自动手操作的过程中可把实验中每一个微小的现象都看得清清楚楚，它能更好的调动学生的学习主动性，有利于学生观察能力、思维能力和动手能力的培养。例如在化学必修二发展中的化学电池的学习中，我发动学生搜集各种电池，上课时他们找来了不同型号的干电池，剃须刀中的镍镉电池，手机中使用的大小不同的锂离子电池，电子表中的纽扣式电池。上课时学生分组围坐在一起，拿出各种电池，阅读上面的信息，这样学到的知识即牢固又使课堂学习兴趣盎然。学生搜集电池的过程也是很好的学习过程，通过搜集他们了解了这些电池的使用范围、使用方法、保存方法等。这就使教学过程成为学生学会求知，培养创新精神和实践能力的一种很好的形式。2.扩展实验空间，认识身边的化学课外活动是课堂教学的延伸，是理论联系实际，发挥学生自主学习，自我探索，培养学生创新能力的有效途径。所以，开展课外活动，对于培养优秀人才十分重要。针对于化学学科的特点，在课外培养学生的创新能力还是大有文章的。例如，学习完必修二化学能与电能这一节后，鼓励学生利用家中可找到的物品，如碳棒、铁钉、小灯泡、白醋、果汁（橙汁、苹果汁）、细铁丝、水杯，自己动手设计电池装置，比较效果的好坏，这样通过在家中的实验探究，学生对化学电池的构成有了更进一步的理解。学生们还将装置做了改进，直接用铁钉和碳棒插入苹果或番茄中，用细铁丝连接铁钉和碳棒，并连入小灯泡，效果也不错。学生告诉我，越酸的苹果、番茄灯泡亮的越快。通过这种活动，学生认识到化学就在我们身边，化学是有用的，同时他们学习化学的兴趣更加浓厚。我们可以把小小的实验设计、改进，使学生迈出创新思维、创新实践的脚步。组织学生参观工厂，开展化学活动周，组织化学竞赛，设计家庭小实验，利用网络资源收集有关化学知识，分析学校附近的水体污染情况等等，我们身边的素材其实只要用心去思考，动脑去研究，可利用的资源还是比较多的。通过组织设计丰富多彩的课外活动，让学生在课堂外的更大空间获取知识，学生的学习兴趣得到提高，学生的专长和爱好得以发展，学生的思维变通性，发散思维，实验设计能力和动手能力增强，创新能力得到培养。3.增加实验时间，有效培养实验操作能力5由于演示实验都是教师在讲台上做给学生看的，由此导致学生动手机会明显偏低，动手能力普遍不高，因而我们有必要想方设法将实验的时间由课内延伸到课外，来增加实验的时间。并开展一些课外兴趣小组活动和自行实验活动。由于课外活动时间充足，可根据不同学生的爱好和兴趣，有针对性的做一些实验，而达到培养学生动手能力的目的。其内容需联系实际生活、生产，成立兴趣小组，组织学生共同研究和制作一些简单实用的实验仪器，并根据自己学习的情况和一些爱好，自己动手进行一些实验，这些实验的全过程（包括设计实验、选用药品和一起操作）由学生自己完成。实验内容一般是：有些学生未能参与或没有观察好的演示实验；一些课内没有做好或又产生不同见解或有疑问的实验；一些学生想亲手做的小实验，小制作等；还有由教师命题，学生自行设计的实验等。这些实验的顺利进行可以让有强烈求知欲且有不同需要的学生各得其所。使他们在愉快的气氛中积极主动的动手动脑而获得知识，增强能力。三、注重思考，培养学生的创新思维能力创新思维是发挥人的自主创新能力，已超越常规的眼界，从特别的角度观察思考问题，提出全新的创造性方案，解决问题的思维方式，发展创新思维能力。因此，实验教学不仅要给学生提供生动、直观的化学现象，不仅要使学生得到观察和操作实践方面的规范有素的训练，更重要的是要通过观察和思考的结合，动手和动脑的结合，由现象到本质。由感性到理性的认识阶段上的飞跃。在实验教学中培养学生的创新能力，即在培养学生创新观察能力和创新实践能力的同时，着重培养学生创新思维能力，其方法如下：1.启发学生思考化学实验如果仅仅局限于“照方抓药”，那么实验的效果将是不佳的，因为其中缺少了学生的独立思考。化学实验本身就是独立思考活动的一种有效形式，我们在实验中要留给学生较充分的思考空间，把学生置于实验的主体地位，并能给予适当的点拨，更好地激发学生的创新灵感。例如讲解烷烃的卤化反应时，通过演示实验和数据对比先后提出了3个问题：为什么卤化反应要光照或加热？卤素的相对反应活性为什么是F2Cl2Br2I2，各级氢与碳原子分离的相对速度为什6么是三级氢二级氢一级氢？教师首先引导学生从反应历程的角度解释了第一个问题，接着步步深人，用卤代反应过程的能量变化研究后两种现象，最后用反应活化能和游离基稳定性的大小解决了问题。这种层层剥皮式分析问题的讲课方法可使学生的思维处于兴奋状态，不仅教给学生定理、公式等已有的结论，而且包括了再现这些知识的发现过程和研究方法。2.强化实验教学的探索性验证性实验和探索性实验的区别在于，前者根据已学到的化学知识用实验来论证其准确性，学生处于被动接受知识的状态，而后者通过模拟发现知识的过程，使学生了解科学家是怎样工作，怎样认识世界，怎样解决需要探索的问题，使学生处于一种主动探索知识的状态，对学生智力的发展、能力的提高和科学方法的形成有很大的影响。例如Cl2与H2O反应的教学过程设计如下：(1)取二瓶Cl2(颜色深浅接近)，在一瓶中加人适量的水振荡。①比较二瓶氯气的颜色②比较水溶液和蒸馏水的颜色，可得出什么结论？(2)在两支试管中取少量氯水，一支中滴入几滴AgNO3，另一支中加入少许固体NaHCO3及几滴石蕊试液。①加入AgNO3有白色沉淀出现，说明有什么离子？②加人NaHCO3粉末有气泡产生，说明有什么离子？③为何石蕊先变红后褪色？是氯水中的氯离子起作用还是氯分子的氧化性，或氯分子与水反应生成新物质的氧化性造成的？(3)取两瓶干燥的氯气，分别加入干燥的红色纸条和湿润的红色纸条观察比较。最后得出结论：氯气溶于水的过程本质是氯气在水中溶解为主，伴有一定的化学反应：Cl2+H2O＝HCl+HClO将“验证性实验”转变为“探索性实验”，不仅体现了“教为主导，学为主体的关系，而且在教师的引导下进行探索，学生的自信心得到了增强、激发了探索的兴趣，激活了创新能力。3.重视研究性实验教学研究性教学是指学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择并确定研究专题，用类似科学研究的方式，主动地获取知识、应用7知