化學實驗與學生創新能力的培養

化學是一門以實驗為基礎的學科。而化學實驗則是化學學科的靈魂，化學實驗不僅是學生獲取直觀信息、認識化學世界的窗口，而且是幫助學生認識化學規律、形成化學概念、理解和鞏固化學知識、提高各種能力的重要途徑，更重要的是化學實驗過程本身就是培養學生創新精神和創新能力的最佳途徑，是其他學科所不能替代的。本人在實驗教學過程中做了以下幾點嘗試，對培養學生的創新精神和創新能力收到了較好的效果。

一、運用化學史實中的實驗過程及現象激發學生的創新意識

在教學過程中很多人都會提到一句話：“溫故而知新”。但由于受到許多因素的影響，有關化學史實的教學往往被很多老師所忽視。然而，化學史就是一部不斷創新的科學史，是對培養學生創新意識和創新精神很好的素材。通過對化學史實中某些實驗過程及現象的描述，可使學生們興趣盎然，極大的激發了學生動腦思維、動手實驗和渴望創新的積極性。

例如，在學習空氣時，向學生介紹空氣的發現史；學習氫氣時，介紹16世紀中葉和17世紀的一些科學家發現了某些金屬與酸（無強氧化性）反應產生一種可燃性氣體---氫氣的方法，在工業上雖無實用價值，但卻是實驗室制取少量氫氣的極為簡捷的方法；學習王水時，介紹丹麥著名物理學家波爾是怎樣巧藏諾貝爾金質獎章的；在學習磷時，介紹法國人布蘭特是怎樣發現磷的等等。

二、開展探究性實驗，培養學生的創新精神

目前，中學化學教材中的實驗多為驗證性實驗。驗證性實驗是用實驗來論證已學過的化學知識的正確性，在實驗中學生處于被動接受知識的狀態，這種實驗模式缺乏對學生的思維能力、動手實踐能力、創新精神及創新能力的培養。而將教材中的某些驗證性實驗改為探究性實驗，可將學生帶入科學探索的情景中，使學生處于一種主動探索知識的興奮狀態，這對激發學生的創新欲望、培養學生的創新精神等方面所起的作用是驗證性實驗所無法替代的。

例如，在講解Fe(OH)2的制備和性質時，我就先告訴學生Fe(OH)2的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反應，讓學生仔細觀察，結果學生未能看到白色絮狀沉淀，而看到的是灰綠色的沉淀。該現象立即就會引起了學生的思考，此時我便及時地引導學生進行探索原因：① 為什么要用新制的FeSO4溶液？② 為何要將滴管插入試管里溶液底部，慢慢地擠出NaOH溶液？③ 久置的NaOH溶液中會溶解了什么物質？當學生通過認真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空氣中的氧氣所氧化時，然后立即換一瓶經煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進行實驗，再讓學生仔細觀察，結果觀察到的現象是：先得到白色沉淀，但過一會兒就轉變為灰綠色，隨后逐漸變為紅褐色。這一現象又引起學生的疑問：怎樣才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率減慢呢？結果經過學生一系列的思考、討論、比較以后，最后選用在FeSO4液面上滴加幾滴苯作保護層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀并保持了較長的時間不變色。

通過探究性實驗的開展，激發了學生主動積極探索的精神，增強了學生的自信，激活了學生的創新能力。

三、利用開放性實驗習題，培養學生的創新能力

開放性習題是指題目的設計是開放的，答案是靈活多樣的，只要答案是合理的，都是正確的。開放性習題的出現是對傳統封閉性習題的挑戰，這類習題旨在鼓勵學生運用已有的知識和經驗，對問題發表自己的見解，不同能力的學生可以從不同的角度、不同的側面、不同的范圍、不同的層次去分析、去選擇解決問題的方法和途徑，學生答題的過程就是一個創新過程。利用開放性實驗習題，給學生提供多角度考慮問題的機會，讓學生在解決問題的過程中體驗樂趣，領悟知識，感受成功的喜悅，從而激發學生的創新精神和培養了學生的創新能力。

例如，在分液漏斗中，用一種有機溶劑提取水溶液里某無色物質時，靜置分層后，如果不知道哪一層是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法。

給出題目，讓學生根據自己已掌握的知識，并在我的適當提示下認真思考、仔細分析、比較后，學生們便給出了以下幾個合理簡便的方案：

[方案一]取一只小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體（這是取樣檢驗的常規方法，后面表述用“取樣”），往其中加入少量的水。如果加水后，試管內的液體不分層，則說明分液漏斗中下層是“水層”；反之，上層為“水層”。

[方案二]取樣，向其中加入少量的四氯化碳或苯，若試管中液體分層，則說明分液漏斗中的下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

[方案三]取樣，用膠頭滴管取少量待測液，滴2-3滴到無水CuSO4固體上，觀察白色固體上是否有藍色出現，若有變化，則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

再如，2002年理科綜合能力測試的第29題第（4）問，我便先提出以下幾個問題以激發學生的思維：

噴泉現象應當滿足什么條件？

引發噴泉實驗的原理是什么？

怎樣才能引發裝置II的噴泉？

然后讓學生仔細思考、認真分析，得出合理的方案：

[方案一]用降溫的方法。即打開夾子，用浸過冰水的毛巾捂住燒瓶，使燒瓶內氣壓減小到一定程度，外界大氣壓產生的壓強將燒瓶中的水通過導管壓入燒瓶，使氨氣與水接觸，形成噴泉。

[方案二]用升溫的方法。即打開夾子，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，使氨氣與水接觸，發生噴泉。

四、開展設計型實驗，培養學生的創新能力

實踐是創新的搖籃，通過學生自己思考設計實驗，既可以培養學生動手動腦解決問題的能力，讓學生體驗到成功的喜悅，又可以培養學生的創新思維能力和創新設計能力。

例如，在鈉的氧化物性質的教學中，我便要求學生根據反應原理：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2設計一個實驗來證明CO2與Na2O2是否反應及反應后生成的產物。實驗設計要求：（1）根據實驗原理選擇實驗所需的試劑、藥品；（2）確定實驗所需的裝置、儀器及連接順序；（3）盡可能保證實驗設計的科學性和嚴謹性。這樣便迫使學生自己去發現問題、去查閱資料、去設計、去探索、去創新。布置任務后，給學生一段時間，讓他們去獨立思考、查閱資料、設計實驗。然后再組織學生一起對他們提出的設計方案進行分析、討論、比較設計方案的可行性和優缺點等。選擇其中幾組方案由學生在課堂上進行演示，對比較好的設計給予表揚，對于較差的設計則從其中找出“閃爍點”給予肯定，從而調動了各層次學生的創造積極性，并培養了他們的創新精神和創新能力。

總之，注重實驗教學的探索與創新，給學生留出自由思考的空間，增加學生獨立設計、獨立操作實驗的機會，是提高學生素質，培養學生創新精神和創新能力的有效途徑之一。以上只是本人在實驗教學中的一些初步嘗試，還有待在今后的教學實踐中不斷的提高和深化。