化學(xué)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置問題情景，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力

摘要：通過一個(gè)關(guān)鍵性問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的方法，同中求異，異中求同，使學(xué)生能從不同的角度進(jìn)行獨(dú)立地分析和思考，進(jìn)而使學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到長足發(fā)展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)；不同的角度；創(chuàng)造性思維能力

文章編號(hào)：1005－6629(2009)05－0023－03

學(xué)生對(duì)自然界的事物懷有好奇心，對(duì)還不懂的現(xiàn)象總喜歡問幾個(gè)為什么。教師應(yīng)該愛護(hù)學(xué)生的這種精神，在教學(xué)中精心設(shè)置問題情境，給學(xué)生提供一個(gè)發(fā)散性思維的機(jī)會(huì)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)能刺激學(xué)生發(fā)散性思維的環(huán)境，逐漸養(yǎng)成多方面、多角度認(rèn)識(shí)和解決問題的習(xí)慣，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力的目的。

學(xué)生的創(chuàng)造性思維主要是通過擴(kuò)散性問題來激勵(lì)的。所謂擴(kuò)散性問題，其典型特點(diǎn)是：對(duì)某一問題的解決你想到了哪些可能性？還有什么不同的想法？教師所追求的目標(biāo)不是唯一的正確解答，而是使學(xué)生產(chǎn)生或提出盡可能多、盡可能新、盡可能前所未有的獨(dú)創(chuàng)的想法、見解和可能性[1]。

有一次我在做完“氨氣的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)有不少試管炸裂，又聯(lián)想到“甲烷的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)及初中學(xué)過的“氫氣、氧氣的制取”等實(shí)驗(yàn)，試管都會(huì)有不同程度的損壞，感覺到這么多試管白白扔進(jìn)垃圾箱很讓人心痛，但大部分師生對(duì)此都很漠視。我當(dāng)時(shí)就突發(fā)奇想，給學(xué)生上一堂別出心裁的實(shí)驗(yàn)課“設(shè)計(jì)廢試管的再利用實(shí)驗(yàn)方案”，并按自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生接觸這一題目的第一反應(yīng)可謂千奇百怪：茫然、質(zhì)疑、眉頭緊鎖、可笑甚至是不屑一顧，這既在意料之中也在意料之外，茫然、質(zhì)疑、可笑甚至是不屑一顧是意料之中，試管破了既盛不住液體、固體也盛不住氣體，它怎么會(huì)再利用呢？這些破試管又不值錢，值得浪費(fèi)那么多腦細(xì)胞嗎？眉頭緊鎖卻是出乎筆者意料之外的。我立即讓這幾位眉頭緊鎖的同學(xué)陳述一下他們各自的想法，大多是在回憶已學(xué)過的有關(guān)試管實(shí)驗(yàn)，但說不出具體的實(shí)例，只有一位同學(xué)說出了有關(guān)廢試管的再利用的個(gè)例，這是我在講“硫化氫的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí)講過的用廢試管、帯彎玻璃管的單孔橡膠塞、燒杯等組成的“固+液”簡易啟普發(fā)生器。我立即肯定和表揚(yáng)了這位同學(xué)，其他同學(xué)也受到了鼓舞，情緒也逐漸高漲起來。此時(shí)，我又不失時(shí)機(jī)地進(jìn)行了點(diǎn)撥：廢試管雖然炸裂、穿底或掉底，是不是可以想個(gè)法子彌補(bǔ)這些不足，使它仍具有試管的大部分功能呢？引導(dǎo)同學(xué)們順著這個(gè)方向去思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后又將同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)方案大體分類，再根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)方案將全班分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，各小組先進(jìn)行討論，弄清實(shí)驗(yàn)原理后，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)、安裝到結(jié)束大約用了20-30分鐘，實(shí)驗(yàn)完畢后，我對(duì)幾種典型的實(shí)驗(yàn)方案做了點(diǎn)評(píng)和點(diǎn)撥：為了消除思維定勢(shì)的消極影響，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)不滿足于一條思路、一個(gè)模式、一種方法，應(yīng)從多方面、多角度思考問題。

對(duì)具有代表性的三種設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)的評(píng)述如下：

1 簡易O₂制取裝置

1.1實(shí)驗(yàn)裝置(見圖1)

1. 50 %鹽酸; 2. 250 mL燒杯; 3. 穿底廢試管; 4. 帶有玻璃彎管的單孔橡膠塞; 5. 蝴蝶止水夾K; 6.包有適量Na₂O₂粉末的石棉絨團(tuán); 7. CaCl₂; 8. 包有NaHCO₃粉末的棉團(tuán);9. 大理石; 10.碎玻璃或碎瓷片

圖1 簡易O₂制取裝置

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)先將適量的碎玻璃或碎瓷片裝入穿底大試管的最底層，再加入適量的大理石；

(2)先將脫脂棉平鋪開，往上面均勻撒適量碳酸氫鈉粉末后，再將其包成棉團(tuán)塞如廢試管中大理石的上面；接著再裝入適量的無水氯化鈣；

(3)將包有適量過氧化鈉粉末的石棉絨團(tuán)塞入廢試管中；

(4)塞入橡膠塞，將廢試管放到盛有50﹪鹽酸的燒杯中，用鐵夾固定好（鐵夾未畫出），然后打開K，住一會(huì)兒將帶有余燼的木條伸入集氣瓶口內(nèi)，木條復(fù)燃；

(5)關(guān)閉K，一會(huì)兒后廢試管內(nèi)的酸液被壓回?zé)磻?yīng)即可停止。

1.3 特點(diǎn)評(píng)述

(1)裝置簡單，便于操作；

(2)該裝置是受前面我們提到過的簡易啟普發(fā)生器的啟發(fā)而設(shè)計(jì)出的，可培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力；

(3)廢試管的應(yīng)用，收到了廢物再利用的效果，可培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀；

(4)藥品用量少且無環(huán)境污染，可培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

2 H₂S和SO₂反應(yīng)裝置

2.1實(shí)驗(yàn)裝置（見圖2）

1.Ф20 mm×200 mm掉底支管試管（事先將其底部裁齊）；

2.帯直玻璃管的單孔橡膠塞；3.單孔橡膠塞；

4.Ф12 mm×70 mm廢小試管；5.蘸有濃氫氧化鈉溶液的棉團(tuán)；

圖2 H₂S和SO₂反應(yīng)裝置

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按圖2將儀器安裝好, 并檢查裝置的氣密性;

(2)將事先準(zhǔn)備好的H₂S和SO₂緩緩?fù)ㄈ胫Ч艽笤嚬苤校灰粫?huì)兒，在管壁上可見大量黃色硫附著，立即停止通入H₂S和SO₂氣體。(附著硫的儀器可用熱的石灰水洗滌)

2.3 特點(diǎn)評(píng)述

(1)裝置復(fù)雜，操作反復(fù)，需要兩套氣體發(fā)生裝置；

(2)用廢試管既做氣體的反應(yīng)裝置，又做尾氣的吸收裝置，很有創(chuàng)意；

(3)廢試管的應(yīng)用，可培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀和綠色化學(xué)意識(shí)。

(4)一器多用，可培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。

3 NH₃的干燥和吸收裝置

3.1實(shí)驗(yàn)裝置（見圖3）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊）；2.帯直玻璃管的單孔橡膠塞； 3.帯彎玻璃管的單孔橡膠塞； 4.疏松的棉團(tuán)； 5. Ф12 mm×70 mm廢小試管；6.250 mL燒杯；7.堿石灰；8. 酚酞試液。

圖3 NH₃的干燥和吸收裝置

3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按圖3將儀器安裝好, 并檢查裝置的氣密性;

(2)裝入堿石灰：先將廢試管的一端用帯直玻璃管的單孔橡膠塞塞好，接著塞入一團(tuán)疏松的棉花，然后用藥匙將適量堿石灰裝入，再塞入一團(tuán)疏松的棉花，最后用帯直玻璃管的單孔橡膠塞塞入廢試管的另一端；

(3)按圖3將其余儀器連接好后，打開止水夾K，緩緩?fù)ㄈ隢H₃，不一會(huì)兒酚酞試液變紅，停止通入NH₃，1-2分鐘后在廢小試管內(nèi)可見有一段水柱生成。

3.3 特點(diǎn)評(píng)述

(1)該裝置是受干燥管和漏斗可做氣體的干燥和吸收裝置的啟發(fā)而設(shè)計(jì)的，可培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和發(fā)散性思維能力；

(2)用廢試管做氣體的干燥和吸收裝置，頗具創(chuàng)意；

(3)廢試管的引用，收到了廢物再利用的效果，可培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀。

同學(xué)們聽了點(diǎn)評(píng)和點(diǎn)撥后個(gè)個(gè)躍躍欲試，余興未盡，紛紛發(fā)表自己的想法和見解，由于時(shí)間的關(guān)系，我讓同學(xué)們把這個(gè)問題帶到課后，再設(shè)計(jì)一個(gè)盡可能新、盡可能前所未有、獨(dú)創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)方案，新方案都無不迸射出智慧的火花，無一例外地滲透著創(chuàng)新意識(shí)，到下一節(jié)課時(shí)又按改進(jìn)后的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這次實(shí)驗(yàn)時(shí)間大大縮短，有的小組從安裝到結(jié)束僅僅用了十幾分鐘的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)后我對(duì)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案也做了詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)（詳見：點(diǎn)評(píng)后的實(shí)驗(yàn)方案及特點(diǎn)評(píng)述）。

點(diǎn)評(píng)后的有代表性的兩種實(shí)驗(yàn)方案及特點(diǎn)評(píng)述

4Cl₂的性質(zhì)檢驗(yàn)裝置

4.1 實(shí)驗(yàn)裝置（見圖4）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊）；2. 帯直玻璃管的單孔橡膠塞；3. 蘸有NaOH溶液的棉團(tuán)；4.浸有飽和酸性高錳酸鉀溶液的濾紙條；5. 浸有飽和淀粉KI溶液的濾紙條；6. 浸有品紅溶液的濾紙條；

圖4 Cl₂的性質(zhì)檢驗(yàn)裝置

4.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按圖4將2塞入1中，用鑷子依次將4，5，6從廢試管的另一端放入，最后將3塞入；

(2)緩緩?fù)ㄈ隒l₂，2-3分鐘后濾紙條4（白色→紅棕色），5（白色→藍(lán)色），6（紅色→白色）分別發(fā)生顏色變化，從而體現(xiàn)氯氣的各種典型性質(zhì)：4（氧化性），5（氧化性），6（HClO的漂白性）；

(3)該裝置還可檢驗(yàn)H₂S和SO₂的特征性質(zhì)，4，5，6處的濾紙條須根據(jù)氣體的不同而做相應(yīng)變化。

4.3 特點(diǎn)評(píng)述

(1)裝置簡單，便于操作，現(xiàn)象明顯，成功率高；

(2)用廢試管既做性質(zhì)的檢驗(yàn)裝置，又做尾氣的吸收裝置，具有創(chuàng)新意識(shí)；

(3)廢試管的使用，收到了廢物再利用的效果，可培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀；

(4)藥品用量少且無環(huán)境污染；

(5)一器多用, 可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

5SO₂的發(fā)生和性質(zhì)檢驗(yàn)裝置

5.1實(shí)驗(yàn)裝置（見圖5）

1.Ф20 mm×200 mm掉底大試管（事先將其底部裁齊，在靠近管口三分之一處燒制一凸出圓形）；2.單孔橡膠塞；3.長頸滴管；4.凹穴；5.蘸有濃NaOH的棉團(tuán)；6. 浸有飽和酸性高錳酸鉀溶液的濾紙條；7. 浸有酸性品紅溶液的濾紙條；8.濕潤的藍(lán)石蕊試紙；9. 浸有飽和KI溶液的濾紙條。

圖5 SO₂的發(fā)生和性質(zhì)檢驗(yàn)裝置

5.2實(shí)驗(yàn)步驟

(1)在凹穴4處加入少量固體NaSO₃, 在長頸滴管3里吸入65 %硫酸，塞緊橡膠塞2（事先應(yīng)調(diào)節(jié)好長頸滴管3伸進(jìn)試管內(nèi)的長短，以便讓滴管的尖端正好處于凸出圓形4的上部），再將蘸有濃NaOH溶液的棉團(tuán)塞入廢試管的另一端；

(2)然后擠壓膠頭慢慢滴入4-6滴65 %硫酸,即可發(fā)生反應(yīng)并有SO₂氣體生成，2-3分鐘后濾紙環(huán)、試紙分別發(fā)生顏色變化，從而驗(yàn)證相應(yīng)氣體的各種典型性質(zhì)；

(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：6（紫色→白色）， 7（紅色→白色），8（藍(lán)色→紅色），9（白色→紫黑色）；

(4)體現(xiàn)性質(zhì)：6（還原性），7（漂白性），8（酸性），9（氧化性）。

5.3 特點(diǎn)評(píng)述

(1)裝置簡單，便于操作，藥品用量少，無環(huán)境污染，可培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)；

(2)便于比較和觀察氣體的性質(zhì)和現(xiàn)象，且現(xiàn)象明顯，成功率高；

(3)廢試管既做氣體的發(fā)生裝置又做性質(zhì)檢驗(yàn)裝置，頗具創(chuàng)意，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力；

(4)廢試管的利用，收到了“變廢為寶”的效果，可培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀；

(5)該裝置還可做H₂S、Cl₂、NO₂、C₂H₂等氣體的發(fā)生和性質(zhì)檢驗(yàn)裝置。

總之，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)教師要適時(shí)做好引導(dǎo)，推薦查閱相關(guān)的資料，指導(dǎo)收集、處理相關(guān)信息的技巧和方法，不使他們過多地碰壁。但是，教師也不可一味包辦，要讓學(xué)生經(jīng)受挫折，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。當(dāng)然，有時(shí)實(shí)驗(yàn)不一定會(huì)取得令人滿意的結(jié)果，此時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮集體的智慧，討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并通過思考找出解決問題的方法，進(jìn)而使學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到長足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉寶國.開設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維能力[J].化學(xué)教學(xué).2006，（6）：3-4.