在探究性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能和探究性學(xué)習(xí)的特征決定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)必然是探究性學(xué)習(xí)的重要途徑。化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)是指探索研究對象的未知性質(zhì)，了解它具有怎樣的組成，有哪些屬性和變化特征，以及與其他對象或現(xiàn)象聯(lián)系的一種實(shí)驗(yàn)。下面從四個方面淺談怎樣在探究性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、實(shí)驗(yàn)方法

對于一些課堂演示實(shí)驗(yàn)，遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，操作復(fù)雜且安全性較差時，要求教師善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)課本演示實(shí)驗(yàn)的不足之處，還要善于啟發(fā)學(xué)生大膽設(shè)想、敢于創(chuàng)新、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)合理的方案，這樣使學(xué)生在鞏固已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，還會進(jìn)一步完善并有所突破和創(chuàng)新。比如，在學(xué)習(xí)濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)時，為了說明向濃硫酸中滴水的危險(xiǎn)性，按教科書所設(shè)計(jì)的方案實(shí)驗(yàn)，沸騰現(xiàn)象不易被觀察，原因是水滴沸騰飛濺起的液滴非常小，并且持續(xù)時間很短，因此學(xué)生不易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)失去說服力。為此，可啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，如圖:

用鐵絲繃住幾條濕潤的石蕊試紙，穿過導(dǎo)管懸掛于錐形瓶內(nèi)，并接近濃硫酸液面。打開分液漏斗的活塞，水滴落在濃硫酸液面上，立即沸騰，濺起的酸液落在試紙上，出現(xiàn)紅色的斑點(diǎn)。宏觀的現(xiàn)象證明了水沸騰有酸液濺起。如果實(shí)驗(yàn)不是在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，硫酸濺到衣服上、皮膚上，后果不堪設(shè)想。通過這一實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)足以引起學(xué)生對濃硫酸稀釋操作的重視。雖然學(xué)生的設(shè)計(jì)還不夠完善，但體現(xiàn)了學(xué)生敢于設(shè)想、敢于創(chuàng)新的精神。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在復(fù)習(xí)鹵素中溴水褪色問題時提出:鎂粉可使溴水褪色，其反應(yīng)原理是怎樣的?在要求學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案前，引導(dǎo)分析溴水的成份，與鎂反應(yīng)時可能產(chǎn)生的現(xiàn)象，然后幫助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，即教給學(xué)生在已知和未知之間如何架設(shè)橋梁去進(jìn)行探究。

第一步:制定設(shè)想提出實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

例如溴水中含溴、氫溴酸、次溴酸、水等成分。

Br₂+ H₂0=HBr+HBrO則可能有Mg+Br₂=MgBr₂(A)

Mg+2H⁺=Mg²⁺+ H₂↑ (B)

兩個反應(yīng)均可能使溴水褪色，故反應(yīng)原理有三種可能即只發(fā)生(A)反應(yīng)或只發(fā)生(B)反應(yīng)或(A)(B)反應(yīng)同時發(fā)生。那么只需在溴水中加入鎂粉振蕩，觀察現(xiàn)象——有無氣泡產(chǎn)生，即可初步確定為哪一種情形了。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后得知:溴水褪色過程中只是一開始產(chǎn)生極少量的氣泡。排除了(A)(B)單獨(dú)發(fā)生的情形。

第二步:分析總結(jié)獲取新知，提出新問題

若(A)反應(yīng)單獨(dú)發(fā)生，應(yīng)無氣泡。若反應(yīng)(B)單獨(dú)發(fā)生，氣泡應(yīng)連續(xù)產(chǎn)生直至溴水褪色。而實(shí)驗(yàn)表明氣泡只是一開始產(chǎn)生少量，所以結(jié)論是(A)(B)反應(yīng)同時發(fā)生，并以(A)為主。在成功體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，此時再追問學(xué)生:“怎樣確證反應(yīng)是以(A)為主呢?”以激發(fā)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行深入的探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三、物質(zhì)性質(zhì)

認(rèn)識身邊一些物質(zhì)的性質(zhì)是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)的方法可以加深對物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識、了解和掌握。

如對家庭中使用的碳銨化肥(NH₄HCO₃)分解產(chǎn)物的探究，用下圖實(shí)驗(yàn)裝置來探究其性質(zhì)，對A加熱一段時間后，發(fā)現(xiàn)B中白色粉末變藍(lán)色，C中出現(xiàn)渾濁，D中濕潤的石蕊試紙變藍(lán)色。通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生討論碳銨化肥(NH₄HCO₃)分解的產(chǎn)物，再根據(jù)分解的產(chǎn)物，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證分解的產(chǎn)物。

四、物質(zhì)的成分

在學(xué)習(xí)《化學(xué)必修1》氯氣溶于水時，為了弄清楚氯水中存在的微粒，可以設(shè)計(jì)這樣一個探究性實(shí)驗(yàn):將新制的氯水分別加到紫色石蕊試液、FeCl₂、Na₂CO₃和AgNO₃等溶液中觀察有何現(xiàn)象，寫出有關(guān)的離子方程式。首先讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后再組織學(xué)生討論、交流，讓學(xué)生各抒已見，發(fā)現(xiàn)問題，討論問題，相互啟發(fā)，教師再巡回點(diǎn)撥，最后在廣納眾議的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)方法，活躍了課堂氣氛，調(diào)動了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，效果較好。同時提高學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、發(fā)現(xiàn)問題分析問題的能力、文字表達(dá)能力，還挖掘出學(xué)生潛在的創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師起著引導(dǎo)、指導(dǎo)、點(diǎn)撥、評價(jià)的主導(dǎo)作用。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，親自去發(fā)現(xiàn)問題，使動手能力和觀察能力得到了培養(yǎng)，學(xué)生的自學(xué)能力、分析綜合能力得到有效鍛煉與提高。

責(zé)任編輯潘孟良