化學實驗教學與學生創新能力培養

化學實驗以其獨有的優勢，在學生創新能力的培養上發揮著重要作用。本人就實驗教學中如何培養學生的創新能力，從以下幾個方面作了探索，收到了良好效果。

一、 創新實驗

它要求教師精心準備實驗，引導學生全面、有序地觀察實驗現象，根據現象設計問題，讓學生努力思考解決問題，從而達到訓練思維能力、培養創新精神的教學目的。乙醇氧化制乙醛是高二化學中的一個學生實驗，筆者采取師生共同邊講、邊做、邊觀察及分析、練習、總結等程序組織教學，收到良好的教學效果。具體做法如下：

第一，將銅絲用酒精燈燒至紅熱（紫紅色銅絲變為黑色）迅速插入盛有酒精的試管里，如圖1、2所示，銅絲由黑色變為紫紅色，重復幾次可聞到有乙醛的氣味，引導學生分析現象寫出反應化學方程式：

2Cu+O2＝2CuO

CuO+CH3CH2-OH→CH3CHO+H2O+Cu

由此反應式得出： Cu是催化劑，CuO是中間產物，進一步引導學生思考：CuO與乙醇反應的條件如何？

第二，鼓勵學生做如下兩個實驗：

實驗1：黑色CuO粉末與無水乙醇混合共熱至沸騰。現象：

黑色CuO不發生變化，也末聞到CH3CHO氣味；引導得出結論：CuO與無水乙醇共熱不反應，為什么？提出假設，可能是溫度不夠，繼續做實驗2。

實驗2：先把銅絲用酒精燈外焰燒至紅熱，冷卻后進行如圖3所示操作：

現象：內焰和焰芯處的銅絲由黑色變為紫紅色，

外焰仍為黑色：分析：

燈芯是乙醇蒸氣，

CuO+CH3CH2-OH→CH3CHO+ Cu+ H2O

內焰是CO氣體，CuO+CO=Cu+CO2

外焰是CO2、O2等氣體

這兩個補充實驗極大地調動了學生的積極性，進一步激發他們觀察、思考和繼續做實驗的強烈欲望。

第三，鼓勵學生設計出有創意的實驗。

從學生設計的實驗裝置中選擇最有代表性的裝置圖。（鐵架臺等略去）先點燃A酒精燈，等B管中乙醇沸騰后再點燃D酒精燈，C管中固體紅熱后即移去酒精燈。

現象：C中固體保持紅熱，最終變為紫紅色固體，E管中有液體生成。

分析：C管黑色固體變為紫紅色固體即CuO生成了單質Cu，E管中冷凝的液體有水（加無水CuSO4粉末變藍色）、CH3CHO（銀鏡反應驗證）生成，D酒精燈移走后，C中固體保持紅熱，說明該反應放熱，據此推導反應化學方程式：

CuO+CH3OH2-OH→CH3CHO+ H2O+ Cu+熱量

對該反應條件的思考，CH3CH2-OH液體與CuO粉末混合共熱不反應，即反應溫度不夠，因乙醇液體溫度最高不能超過沸點，而該反應溫度要達到300℃才能進行，改用乙醇蒸汽與紅熱CuO能滿足反應條件。該實驗改進后，實驗現象更明顯、更具思考性。

通過以上三個層次的實驗教學，培養了學生的各種實驗興趣，發展了他們的抽象思維能力、創新能力。

二、 創設問題情境

例如，學習單質鈉化學性質時，在學生已掌握鈉與非金屬單質、鈉與水、鈉與酸反應后，提出這樣一個問題：“鈉與硫酸銅溶液能否反應？”學生們根據前面所學知識可知鈉非常活潑，立刻異口同聲給予肯定回答。首肯之后，請他們寫出反應化學方程式，學生們不屑一顧地就寫出了2Na+CuSO4→Na2SO4+Cu。此時不急于指出其錯誤，然后做鈉與硫酸銅溶液反應的實驗，并回答觀察到的現象（①鈉浮在液面上，熔化成小球并四處流動，②有氣泡，③發出嘶嘶的聲音，④藍色渾濁），并問他們觀察到的現象與所寫化學方程式是否吻合，回答自然是否定的。原因何在？學生們根據觀察到的現象和所學的知識，經過討論得出鈉失電子，必須有一種元素得電子，既然沒有紅色銅析出，而產生氣泡，說明是氫元素得電子產生氫氣，即2Na+ 2H2O→2NaOH+ H2↑，同時生成的氫氧化鈉又與硫酸銅反應生成藍色的氫氧化銅沉淀CuSO4+2NaOH→Na2SO4+Cu（OH）2↓，總反應為2Na+2H2O+CuSO4→Na2SO4+ Cu（OH）2↓+ H2↑。至此學生自然會進一步提出問題，為什么Cu2+的得電子能力比H+強，結果不析出Cu而析出H2呢？因為水溶液中水分子的微粒數遠遠大于Cu2+的微粒數，鈉很活潑，遇水就反應，所以Cu2+就不能得電子了。同理，F2與食鹽溶液反應時，也正因為F2太活潑了并不置換出Cl2，而置換出O2。由此可見，演示實驗創設問題情境，在于激人思索，拓寬學生對新知識的理解和認識，發揮了學生聯想能力，也培養了學生的創新思維能力。

三、 鼓勵學生動手做實驗

演示實驗教學，真正的目的是讓學生掌握做實驗的要領和技能，達到操作規范、準確，能獨立完成某些實驗。有經驗的教師，則根據教學內容，巧妙地將演示實驗改為邊講邊實驗，或改為學生上臺實驗，這樣既增加了學生動手的機會，又便于師生間溝通信息，發現問題，及時矯正。例如，在學習制取氯化氫的演示實驗時，該實驗與學生剛學過的制取氯氣的實驗原理相似，若仍采用教師演示、學生看的方法，學生沒有新鮮感，引不起興趣。如果讓個別學生代替教師上臺演示，教師在一旁及時引導臺下學生注意觀察“老師”的操作步驟是否正確，比較與制取氯氣的異同。由于是學生演，學生看，臺上學生做得小心翼翼，力求規范，臺下學生帶著挑剔的眼光看得認真仔細，如身臨其境，興趣倍增，印象更深，記得更牢。

教材中有很多演示實驗的基本原理相似，都可采取上述方法。讓學生在分析、解決問題的過程中創造性思維得到培養。

四、 引導學生設計實驗

自行設計實驗內容可選課本上的實驗習題或藥品自制選題。實驗方案包括：實驗題目、內容、儀器藥品、操作步驟和裝置圖。方案在實驗前交給教師審閱，教師在尊重學生創造精神的原則下選出幾種最佳方法，糾正某些實驗方案錯誤，提出某些實驗方案缺點。在實驗過程中，既要加強操作過程的指導，又要放手讓學生獨立實驗，獨自分析和解決實驗中所出現的各種問題。讓學生自行設計實驗，可使學生的整體思維能力、知識運用能力、實驗操作能力、創造思維能力得到全面提高。

實踐證明，注重實驗的創新與探索，給學生留出思維空間，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。(南宮市職教中心)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。