高中化学实验教学中学生创新能力的培养

论文标题：高中化学实验教学中学生创新能力的培养单位：天津第二十四中学作者：尹雪梅1摘要：作为化学教学的基础，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。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2高中化学实验教学中学生创新能力的培养知识创新与创新人才的培养，已成为经济发展和民族进步的重要条件之一，也是教育工作者关注的热点。而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。作为化学教学的基础，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。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，能极大的激发学生的创新意识，培养学生的观察能力、实验能力和思维能力。因此，我们必须立足于化学实验这个基础，培养和发展学生的创新能力。笔者结合自身的教学实践，就如何加强实验教学，提高学生创新能力谈一些想法。1.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，要创新就要让学生练就一双“慧眼”，培养学生敏锐的观察力，养成良好的观察习惯，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。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。1.1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。正如化学家拉瓦锡的细致观察，才令他断言金属燃烧的结果是空气中有一部分气体与其发生反应，从中发现了质量守恒定律。而他的这个实验，早在100年前就被波义耳做过。1.2抓住本质敏锐观察3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。正如居里夫人在研究元素铀的放射性时发现，铀矿石的放射性比提纯的铀化合物的放射性更强。于是预言在未提纯的铀矿石中肯定存在一种新的元素比铀的放射性更强。为此居里夫人花了4年时间，从8吨沥青铀矿中提炼出0.1克的新元素氯化物，并以极少量的纯化合物测出了新元素的相对原子质量为225，这就是元素镭。居里夫人为此也得到了诺贝尔化学奖。2.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：2.1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。例如在课堂学习甲4烷的内容时，在教师指导下，学生边学边做甲烷的性质实验，不仅学习了甲烷的性质，而且在仔细观察甲烷的焰色反应的基础上，对甲烷反应物的结构模型进行探究，如有学生提出改造方案，则可进一步用实验去验证假设，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形式。2.2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，组织学生参观工厂，了解工业生产硫酸，化肥等等的工艺流程，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。例如，用废弃的塑料矿泉水瓶做喷泉实验，探究钢铁生锈的条件，H2和Cl2的爆炸实验等等。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，同时使学生树立起环保意识。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。2.3增加实验时间，有效培养实验操作能力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5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。3.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：3.1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。63.2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)在氯水中分别滴入少量AgNO3和固体NaHCO3及几滴石蕊试液。①加人NaHCO3粉末有气泡产生，说明有什么离子？②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)取二瓶干燥的氯气，分别加入干燥的蓝色石蕊试纸和湿润的蓝色石蕊试纸观察比较。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。3.3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、应用知识、解决问题的学习活动。它具有使用科学的思维方法、主动探索、发现问题和不断创新的精神特征，同时在一个个的课题研究中实现创新能力的提高、创新思维的深化。如泡沫集气法改进氢氧爆鸣实验中的思维起点：洗衣服时丰富的泡沫泡沫里有空气能否把化学上的纯气体做成泡沫创意氢气和氧气7闻泡沫做爆鸣的实验，再根据这一创意思考落实到实践中：可见创意解决研究性课题过程中关键环节往往也能使创新思维进一步深化。3.4加强合作学习法合作学习法指的是把学生组成一个个小组，共同学习、讨论以达到通常的学习目标的一种学习活动：这一研究常把参与合作小组学习的学生成绩与独自学习的学生成绩进行比较。研究表明：如应用得当，合作学习法能促进学习，提高学生的成绩。通过合作以实现问题解决为中心的教学方法和创造竞争环境的教学方法的结果相似，并且对开发化学的问题解决技能有重要意义。也有研究者把合作学习法和个体学习法相结合。学生先自己做小测验题，后小组讨论，最后班级讨论。然后用l0分钟小组讨论当天的学习内容。80％以上的学生对这种做法加以肯定。有些研究探讨了合作学习法产生良好效果的原因定性研究得出结论：合作学习使学生们摆脱了机械记忆，从而转向有意义的学习，这也正是建构主义的核心所在。总之，学生的素质不是在一天两天就可以提高起来的，创新能力的培养也不是朝夕的事情，但只要时时、处处把培养学生的创新能力放在教学的核心位置，充分发掘化学实验的作用，学生的创新能力定会不断地提高。而教师在此过程中则应不断的探索和改进教学方法，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。参考文献：[1]朴荣德．中学科学教学心理学[M]．北京：北京教育出版社，2001：115[2]刘知新．化学教学论[M]（第二版）．北京：高等教育出版社，1997：93-94[3]朱永新．创新教育论纲[M]．教育研究，1998（8）[4]蔡克勇．21世纪中国教育向何处去[M]．吉林：吉林人民出版社，1999：56-57