对化学实验中开展创新教育的思考与实践

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  【摘要】培养学生的创新意识、创新思维和创新能力是现代教育的要求,也是当前教学改革的方向,在化学实验教学中积极开展创新教育,是素质教育的基础和前提,有利于发展学生的素质和能力。
  【关键词】化学实验 创新意识 创新思维 创新能力
  
  创新,乃民族之灵魂,社会要创新离不开创造性人才的培养,创造性人才的培养离不开教育。素质教育的核心是培养人的创造素质。所谓创造素质,就是与创造有关的创造意识、创造思维、创造个性和创造技能等。教育、特别是中学教育是培养创新人才,建立创新思维的关键。
  中学阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键时期,因此中学教学中创新教育的建立显得尤为重要。中学化学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系,而是创设一定条件和氛围,引导、启发学生去模拟、探究科学家的实践活动过程,发现“新”现象,通过联想、判断、推理和综合分析,归纳出物质呈现如此现象的本质和规律。
  化学是一门以实验为基础的自然科学,著名化学家戴安帮指出:“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式”。化学实验具有直观性的特点,通过实验探究让学生学习符合中学生的认知特征,容易吸引学生,实验要求严格,严谨求实,更容易培养学生实事求是、严谨治学,一丝不苟的科学态度;一个好的实验不仅能够培养学生的观察能力、思维能力、创新能力、综合分析问题和解决问题的能力,更重要的是训练科学的方法,培养学生的科学素养、心理素质、思维品质、提高学生的智力水平和能力素质。化学实验可以说是提高学生整体素质的重要途径。化学实验在帮助学生掌握化学基础知识和基本技能的同时,对教育学生树立科学的态度,掌握科学的方法,培养创新精神等方面均有极大的优势。
  
  一、创新意识的激发
  
  创新意识是指在好奇心和强烈的求知欲驱动下的一种发现问题、积极去探究的心理取向,是创新的动力源泉。
  “兴趣是最好的老师”,只有学生对化学学科有着强烈的探索欲望,对化学知识及规律的拥有以及具备将所学化学知识应用于日常生活造福人类的动机,才可能激发创新潜能,才可能产生创新欲望。教师可以集色、态、味、光、声于一体的化学实验给学生强烈的感官刺激来吸引学生的兴趣,激发学生的求知欲望。
  
  1.利用趣味实验,唤醒学生的创新意识
  化学是一门实践性和应用性很强的科学,化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面,化学物质、化学现象、化学变化无时不在、无处不在。化学实验现象是奇妙的,会使学生感到新鲜、惊奇,自然而然对化学产生浓厚的兴趣。利用趣味实验、生活实验、家庭小实验,如“火山爆发”、“魔棒点火”、“神蜡自燃”、“冰川上的火焰”、“密写墨水”等就能使学生感到化学是一门充满神奇、魔幻的学科,从而诱发学生的好奇心、求知欲,激励他们去求知、去探索、去创新,从而唤醒学生的创新意识。
  
  2.增设演示实验。培养学生的创新意识
  根据教学内容及时提出问题,让学生带着问题去学习。再适当增设演示实验,使其在不断的探索性学习中逐步培养创新意识。
  例如:讲Na的化学性质时,在做了钠与水反应的实验后,提出问题:在Na与CuSO4溶液反应时,Na能不能从硫酸铜溶液中置换出铜?让同学们推测该实验的现象,然后增设钠与硫酸铜溶液的演示实验。结果学生观察到了意想不到的现象:钠首先熔化成小球,在液面上迅速游动,发出嘶嘶响声,很快溶液中出现了蓝色絮状沉淀并有黑色固体产生。引导学生分析:这是因为钠首先与溶液中的水反应生成了氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再和硫酸铜反应生成了蓝色氢氧化铜沉淀,氢氧化铜是不溶性碱,受热分解生成黑色氧化铜。这样做会引导学生探索未知实验,未知事项,培养其创新意识。
  
  3.创设问题情境。激发创新意识
  在演示实验教学中,教师除了要做好每个演示实验外,还要认真挖掘实验素材,针对实验的每个环节,创设问题情境,多方设疑置疑,让学生带着问题去观察、思考、回忆、讨论,变接受性学习为探索性学习。这样就会把潜意识状态的好奇心变成自觉求知的创新意识,让学生随着问题的层层深入而激活创新意识。例如:在“盐类的水解”教学中,针对“盐溶液是否都呈中性”的问题,可创设实验探索的情境:将分别盛有NaCl、CH3OONa、NH4C1三种盐溶液的烧杯置于学生面前,先让学生推断它们的酸碱性,然后引导学生用PH试纸或紫色石蕊试液测试、验证,让学生在主动参与、亲自实践中发现问题,形成认知冲突:盐不能电离出H 或OH-,为什么有的盐溶液却会呈现酸性或碱性?由此激起学生的探索热情。这时可让学生充分展现自己的思维过程,鼓励学生大胆发表自己的见解,让学生在辨析讨论中得到评判和修正。这样通过推测一试验一设疑—讨论—归纳—总结,不但能使学生准确的掌握知识,拓宽视野,还激活了学生的创新意识。
  
  二、学生创新思维的拓展
  
  培养创新能力的关键是培养创造性思维,在教学中培养学生创造性思维能力,特别是培养学生敢于提出问题、阐述自己的观点、不盲从教师、不盲从书本、不迷信权威的思维品质。
  
  1.打破思维定势,培养学生的创新思维
  在实验教学中,要培养学生的创新思维,教师必须引导学生打破思维定势,加强发散性思维的培养。发散性思维又称作求异思维,化学反应各现象之间存在着多种联系并且与反应条件有着密切联系,对某一化学现象或问题的揭示也可能有不同的实验方法和途径,这就为训练学生的发散性思维提供了有利条件。例如在做喷泉实验时,按照课本的演示实验可知喷泉实验的原理是:NH3气体极易溶于水,少量的NH3气体溶于水后使烧瓶中的气压小于大气压而产生喷泉。利用该实验扩展学生的思维,引导学生分析:还有什么方法可以使烧瓶中气压减小?让学生提出多种实验方案,然后进行对比、验证、总结。方案一:用降温的方法。即打开夹子,用浸过冰水的毛巾捂住烧瓶,使烧瓶内气压减小到一定程度,外界大气压产生的压强将烧瓶中的水通过导管压人烧瓶,使氨气与水接触,形成喷泉。方案二:用升温的方法。即打开夹子,用手(或热毛巾)等将烧瓶捂热,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,使氨气与水接触,发生喷泉。能否不改变烧瓶中的气压,增大下部压强而产生喷泉呢?再引导学生去寻找最合理的实验方案。这个过程就培养了学生的发散性思维。
  
  2.利用演示实验,开发学生的创新思维
  教师是学生的表率,培养学生的创造思维,就需要有创造精神的教师。教师的一言一行对学生都有潜移默化的影响,因此教师要及时吸取教育领域的新成就并运用到教学实践中去,教师善于抓住化学实验的学科优势,根据教学实际适当创新,为学生树立创新榜样。例如氯、溴、碘活泼性强弱的创新实验:在一张滤纸的中心处,滴一滴饱 和的溴化钠溶液,待其湿润后,再滴上一滴氯水,滤纸呈现黄色的斑点,在呈黄色的斑点处,再滴上一滴碘化钾溶液,滤纸上的斑点颜色变为浅褐色,在浅褐色的斑点处,再滴上一滴淀粉溶液,滤纸上的斑点颜色变为浅蓝色。该系列实验用滤纸代替了常规的试管,变间歇性实验为连续实验,节约了时间,实验现象明显而有趣,这样的演示实验,不仅能提高学生的学习兴趣,还能开发学生的创新思维。
  
  3.通过探究实验,开展学生的创新思维
  科学探究是一种重要的学习方式,通过科学探究,可以了解事物的本质及变化的根源,把感性认识上升到理性认识,能充分调动学生的积极性,使学生在获得化学知识和技能的同时,体验探究的乐趣。利用学生“见到仪器手发痒,不摸不弄不舒畅”的迫切心理需要,及时调整实验教学模式和方案,变“演示实验”为“分组实验”、“验证性实验”为“探究性实验”。
  探究性实验设计是学生根据自己所学的化学知识和技能,独立、灵活、创造性的对所提出的问题制定解决方案。在设计实验过程中,学生根据实验目的和原理,利用已有的知识储备和实验技能进行创造性思维,通过探究确定实验仪器、药品和装置,设计实验操作方案。在设计实验过程中,学生主体参与意识强,思维异常活跃,创造潜力得到了开发。在实验探究中,学生的化学实验技能、包括化学仪器、药品使用技能、实验装置设计技能、实验操作技能、仪器装置图绘制技能、实验观察技能、实验报告撰写技能等也将得到逐渐发展和提高。如学生在做乙醛的银镜反应时,有的学生制得了光亮照人的银镜,有的学生得到的银镜薄而不均匀,而有的学生根本就得不到银镜。针对相同的实验条件却得到不同的实验结果,可以发挥学生的主观能动性,引导学生自行分析银镜反应成功的温度、操作和仪器的要求,通过学生的自行探究、总结归纳出成败的原因;然后再让实验失败的学生重做,获得光亮的银镜,极大地提高了学生的学习兴趣。使学生从简单中看到复杂,认识由片面走向完整。让学生自己动手实验,自行观察、探究、分析、推理、归纳、总结,自求解决,充分发挥学生的主观能动性和提高学生分析问题和解决问题的能力。探究性实验教学,致力于学生创新能力的培养形成,使学生在创设问题情境中独立发现新事物、新问题,追求新知识;在精心设计的实验探究中,对化学问题提出新颖的见解、思路、方法和设想,解决新颖的化学问题;在科学抽象环节中发展演绎、综合、联想和分析想象能力等各种思维活动;在得出结论环节中发展概括能力和归纳推理能力,使他们创造性思维得以充分的开发和发展;在应用环节中,达到知识的迁移和深化。
  教学过程中,通过探究性实验,不仅使学生深刻理解所学的基础知识,更重要的是以实验为基础,展开创新思维,从而实现知识向能力的转化。
  
  三、创新能力的培养
  
  1.通过设计实验,培养学生的创新能力
  设计性或探索性实验不仅要求学生掌握一定的化学知识和实验技能,还要求他们灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。设计性或探索性实验在激发学生的创新欲望、培养他们的意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。创新能力是一种高素质的综合能力,是在运用已知知识和经验去解决新问题过程中产生新颖的观点。独特的方法,并用之解决问题的一种高层次的综合能力。设计实验是学生依据实验目的和要求,利用已有的知识储备和实验技能,通过探究确定实验仪器、药品、装置和操作方案的一种学习活动。通过化学实验设计既能培养学生的创新能力,又能激发学生学习化学的兴趣。
  例如:演示Fe(OH):的制取实验往往由于Fe(OH):易被氧化而很难看到白色沉淀,为此让学生设计一种能制得白色Fe(OH):沉淀的实验方法。有的学生采用排除氧气的传统方法;有的采用反应物上面加有机溶剂的隔绝空气法;还有的采用加过量铁钉的还原法;还有同学巧妙地利用注射器完成了实验,得到了理想的实验效果。通过设计实验,使学生的实验能力、实践能力和创新能力都得到了很大的提高。
  实践是创新的摇篮,通过学生自己思考设计实验,既可以培养学生动手动脑解决问题的能力,让学生体验到成功的喜悦,又可以培养学生的创新思维能力和创新设计能力。
  
  2.改进演示实验。培养学生的创新能力
  教师应成为勇于进取、善于创新的模范,无论实验方法的创新、学具的制做、实验的新颖设计,对学生都有很强的感染力。会不知不觉在学生心里播下创造的种子。化学实验一般要求装置简单,操作方便,药品节省,现象明显,而教材上有的实验存在不足,并非最佳方案。教师要引导学生开动脑筋,对实验进行合理的改进,使之更趋完美,这也不失为创新的一种形式。
  例如,高一化学教材中:H2与Cl2混合光照爆炸的实验,教材的方法是将制好的氯气和氢气混合,再用镁带燃烧产生的强光引爆。如此,由于氢、氯浓度不大,且不干燥,因而实验成功率不高。通过反复实验后将此实验进行了改进,得到了极好的实验效果。在一支大试管内套住一支小试管,并将其夹于铁架台上;大试管底部装少许锌粒,小试管内装少许高锰酸钾固体;往小试管内滴入约1mL浓HCl,然后轻轻盖住橡胶塞,等大试管内出现黄绿色气体时,再揭开橡胶塞,另往大试管内滴入约1mL的稀HCI,立即轻轻盖上一张小纸片(纸片上先涂上凡士林);当大试管内出现白雾时,则可用镁光照射,使氢氯迅速反应,产生无危险的爆炸,弹起小纸片,试管口出现大量白雾。改进后的实验不需要预先制备氢气和氯气,药品用量少,操作简单,成功率高。这样不仅加深学生对爆炸的理解,而且在此过程中也培养了学生的创新能力。
  
  3.开展科技活动,培养学生的创新能力
  创新活动的基础是科技活动,科技活动的开展状况深刻地左右着创新活动。必须千方百计、想方设法开展科技活动。从课外兴趣小组开始,建立初步的创新活动的基础。课外开放实验室可以有效地培养学生的创新能力,通过教师的指导,充分发挥学生的创新能力,利用现有条件,开展课外科技活动。可以先让学生完成课本上的家庭小实验;再结合课本,适当补充学习一些课外知识,拓宽知识面,进行一些趣味性而有意义的实验;并引导学生撰写科技小论文。充分展示学生的创新才华。这样通过学生手脑并用,不仅可以掌握化学基本知识和实验技能,还可以培养学生的创新能力和科学素质。
  总之,创新是时代的要求,创新能力是素质教育的核心,要培养创新能力,必须从各方面人手,充分调动教师和学生的积极性。中学化学教学应充分体现学科特点,根据教学实际充分挖掘化学实验的教育功能,在教学过程中,切实落实创新教育,使学生形成良好的科学素质、科学习惯,全面促进中学化学教学质量的提高。
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