實驗教學(xué)：化學(xué)創(chuàng)新能力的實踐支撐

徐雪林

摘要：實踐創(chuàng)新是中國學(xué)生發(fā)展六大核心素養(yǎng)之一，在教學(xué)中培育學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)的關(guān)鍵是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。而創(chuàng)造性思維的特點是新穎獨特，別出心裁；面對問題，不抱教條；敢于打破常規(guī)，以個性化的新穎方式去應(yīng)付。

關(guān)鍵詞：實驗；創(chuàng)新；創(chuàng)造思維

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）15-079-2

化學(xué)實驗的特點是靈活性、多變性和綜合性。它為學(xué)生展示了一個新奇的未知世界，它沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，它常常需要分析與判斷、對比與挖掘、探索與研究等等。毋容置疑，化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的有效支撐。

一、通過實驗的評判，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，首先要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)研究問題的情境，讓他們面臨一定的問題情境親自感受、探索，查明問題的癥結(jié)，通過思考、討論、理論分析等環(huán)節(jié)，尋找解決問題的最佳方案。實驗方案的評判就是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個問題的情境。讓學(xué)生通過理性分析篩選出最佳的答案。

1.實驗方案的設(shè)計與優(yōu)化

為了達(dá)到某一實驗?zāi)康模處熓紫纫鶕?jù)實驗原理設(shè)計實驗方案，其次是在眾多的實驗方案中選擇最優(yōu)化的方案。設(shè)計和優(yōu)化的過程就是思維活躍的過程，也是創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)的過程。正如美國著名教育家、心理學(xué)家杰姆·布魯納所說：“發(fā)現(xiàn)不限于尋求尚未知曉的事物，確切地說，它包括用自己的頭腦親自獲取知識的一切方法。”例如，在制備Fe（OH）2的教學(xué)中，我把演示實驗改成了學(xué)生實驗。我要求學(xué)生設(shè)計用FeSO4制備Fe（OH）2，并加以實踐。問題一提出，學(xué)生的思維立刻活躍起來。很快根據(jù)自己的實驗方案，付之實踐。但結(jié)果全部失敗。得到的沉淀不是灰綠色就是紅褐色。于是我及時點撥：Fe（OH）2很容易被氧化，你們所得到的沉淀是已被空氣中氧氣氧化了的Fe（OH）2，如何克服O2的氧化，請進(jìn)一步調(diào)整實驗方案。經(jīng)過幾番努力，學(xué)生們終于設(shè)計出了比較完善的方案。即一要考慮試劑FeSO4的被氧化，二要考慮NaOH中的氧氣，三要考慮滴加過程中O2的混入。簡單的一個實驗，學(xué)生的興致和思維被充分地調(diào)動了。

2.實驗試劑的比較與選擇

實驗的成功與否，現(xiàn)象的明顯與否，與試劑選擇的是否恰當(dāng)密切相關(guān)。通過學(xué)生獨立思考、獨立評判去選擇恰當(dāng)試劑的過程也是一個創(chuàng)造性思維的過程。在CO2的制法實驗中，我給出了碳酸鈣和鹽酸、稀硫酸、磷酸讓學(xué)生自由選擇進(jìn)行實驗。結(jié)果大部分學(xué)生進(jìn)行了對比實驗。發(fā)現(xiàn)鹽酸最好，磷酸最差，硫酸開始較激烈，然后又慢慢停止了。通過了實踐的感性認(rèn)識，我立即要求學(xué)生理性地分析其原因。學(xué)生思維的閘門被打開了。經(jīng)過熱烈的討論，學(xué)生們靠自己的智慧，找到了圓滿的解釋。

3.實驗現(xiàn)象的分析與總結(jié)

實驗中最重要的是實驗的現(xiàn)象，同樣大有文章可做的也是實驗現(xiàn)象。在教學(xué)中要少給一點“現(xiàn)象說明了什么”，多給一點“為什么有此現(xiàn)象”。少給一點“結(jié)論是什么”，多給一點“思考問題的方向和范圍”，讓學(xué)生始終處于積極的思維狀態(tài)而不是被動的接受狀態(tài)。例如，在CO2的物理性質(zhì)傳授中，我先做了將CO2倒入放有燃著的蠟燭的燒杯中。學(xué)生看到一只空杯，倒入另一只空杯，但一會兒蠟燭熄滅了。他們的好奇心立即被激發(fā)了。好奇的后面便是強烈的求知欲，力圖求知求解，從而激發(fā)起學(xué)生積極的思索。世界上很多發(fā)明家也正是在好奇心和求知欲驅(qū)使下，克服種種困難，經(jīng)過不懈追求攻克一個又一個科學(xué)難關(guān)。將實驗驗證性質(zhì)改成實驗探究性質(zhì)。根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析原因。使學(xué)生逐漸養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣和善于思考的技能，從而增強自信，有效地激發(fā)起創(chuàng)造思維的動機。

二、通過實驗的改進(jìn)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維不僅要求思維的深度，還要求思維的廣度。教學(xué)時讓學(xué)生學(xué)會從一個角度發(fā)散到其它角度，自覺地運用所給的條件，做出新的變換與組合，從不同的角度思考問題，從而尋找解決問題的種種答案或最佳答案。實驗改進(jìn)的教學(xué)正可以讓學(xué)生通過儀器的不同用途，不同連接，裝置的不同組合而產(chǎn)生不同的結(jié)果，從而學(xué)會多角度思考問題的方法。增強了思維的發(fā)散性。

1.實驗儀器的變通

同一套裝置可以完成不同的實驗；同一個實驗可以用不同的裝置完成。同樣，同一種儀器可以在不同的實驗中發(fā)揮不同的功能；同一個實驗?zāi)康囊部梢杂貌煌膬x器來完成。實驗儀器的選擇與變換在啟發(fā)學(xué)生發(fā)散思維，鍛煉創(chuàng)造性解決問題的能力方面有其獨特功能。例如在實驗儀器復(fù)習(xí)時我提出了一個很能開拓學(xué)生思維的問題：集氣瓶有哪些作用？課堂氣氛立即活躍起來。學(xué)生們從輕松愉快的羅列，到絞盡腦汁的思索，可以說各抒已見，各顯神通。得出除了集氣外，還能作洗氣瓶、貯氣罐、完全瓶、量氣瓶、反應(yīng)器等等。一個小小的問題，激活了思維的方法，開闊了思維的空間，也培養(yǎng)了學(xué)生多方位推測、假說和構(gòu)想以達(dá)到解決問題的目的，這是創(chuàng)造發(fā)明的先導(dǎo)。

2.實驗裝置的完善

很多演示實驗由于只考慮到現(xiàn)象的可操作性或說明特定的問題，常常忽略了一些其它因素。如果能根據(jù)其原理，動一番腦筋，展開一點想象，定能設(shè)計出更完善，更簡便的方案。例如：初三課本中CO還原CuO的實驗，如果采用書本上的裝置，由于試管水平放置，生成的CO2不容易排出，從而阻礙了CO與CuO的充分接觸，使反應(yīng)時間長，現(xiàn)象不明顯。于是，我先布置了回家作業(yè)，要求學(xué)生幫我改進(jìn)實驗。富有挑戰(zhàn)性的問題使學(xué)生們熱情高漲。結(jié)果為我設(shè)計了很多方案。其中二種方案是非常可行而有效的。一種是受H2還原CuO裝置的啟發(fā)，設(shè)計了用向下傾斜的大試管，導(dǎo)出的氣體先洗氣后點燃。一種是受Fe絲在O2中燃燒的啟發(fā)，用螺旋狀的粗銅絲灼燒變黑后，迅速插入盛CO的集氣瓶中。可想而知，他們著實動了一番腦筋，我充分贊揚了他們。

3.實驗方案的組合

實驗的組合是高層次綜合思維能力的培養(yǎng)。除了發(fā)散思維外，還有想象能力，概括能力，理解能力等等。同時實驗組合也大大提高了復(fù)習(xí)的效率，起到事半功倍的效果。例如在硫酸的制備和性質(zhì)教學(xué)中，我要求學(xué)生設(shè)計一個如何分別檢驗Cu與濃H2SO4反應(yīng)生成的產(chǎn)物。開始我什么都沒有提示，讓學(xué)生分組討論。結(jié)果在匯報時，方法五花八門，有的還真的不經(jīng)過課堂上激烈的討論，學(xué)生設(shè)計的方案基本上符合了要求。為他們又一次創(chuàng)造了鍛煉創(chuàng)造性思維的良好機會。endprint

三、通過實驗的探索，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

思維的靈活性的變通性的特點是善于尋找物質(zhì)間共性和差異；善于進(jìn)行知識的遷移；善于把看似毫不相關(guān)的信息通過處理后聯(lián)系起來。變通思維是創(chuàng)造性人才所必備的優(yōu)良品質(zhì)。通過實驗探索，讓學(xué)生學(xué)會運用已有知識探索未知領(lǐng)域，搜尋有用信息，完成實驗任務(wù)，為其變通思維的培養(yǎng)與訓(xùn)練提供了有效的方法和途徑。

1.實驗釋疑，擺脫思維定勢

在化學(xué)學(xué)習(xí)中常常碰到模棱兩可和在幾種不同因素作用下得到不同或相反結(jié)論的情況，如何擺脫思維習(xí)慣的干擾給出合理的解釋？可以設(shè)計出巧妙的實驗，借實驗現(xiàn)象的事實，有力地說明問題。例：在含Mg（OH）2沉淀的溶液中加入NH4Cl固體，結(jié)果沉淀溶解。究竟是由于NH+4水解顯酸性促使其溶解，還是NH+4與Mg（OH）2電離出的OH-結(jié)合促使Mg（OH）2的溶解平衡向溶解方向移動造成的？開始學(xué)生們一致認(rèn)為肯定是前一種，理由是Mg（OH）2電離出的OH-很少。于是我提出：請用事實來回答。學(xué)生開始廣開思路，設(shè)計實驗。最后設(shè)計出用CH3COONH4證實，它能提供大量的NH+4，但水溶液又顯中性。結(jié)果實驗證明恰恰是后一種。在鍛煉創(chuàng)造性思維的同時，又培養(yǎng)了他們追求科學(xué)的方法和態(tài)度，決不能讓思維定勢影響我們的視線。

2.實驗激疑，促進(jìn)認(rèn)知遷移

將已知的實驗?zāi)Ｐ停瑢嶒灧桨福?jīng)過一定的處理遷移到新的實驗之中，是創(chuàng)造發(fā)明的開端。在實驗復(fù)習(xí)時，我常常設(shè)計一些實驗問題，開發(fā)學(xué)生的遷移能力。例：我給出燒杯、干燥管、活塞、導(dǎo)管、量筒要求學(xué)生設(shè)計隨時可以開和關(guān)的制CO2的裝置。在學(xué)生們百思不得其解的時候，我及時啟發(fā)學(xué)生能否從啟普發(fā)生器制取H2中得到啟發(fā)。他們通過對比與分析，想到用干燥管放在燒杯中，干燥管的球形處放CaCO3與啟普發(fā)生器很相似，順利地解決了問題。

總之，實驗是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的有效途徑，只有教師時時注意，巧妙設(shè)計，多給學(xué)生一些思考的機會，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用和教師的指導(dǎo)作用，才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的開拓型人才，才能有效地培養(yǎng)《面向未來：21世紀(jì)核心素養(yǎng)教育的全球經(jīng)驗》研究報告中所提出的創(chuàng)造性與問題解決這一核心素養(yǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]許其端主編.中學(xué)教育心理學(xué).華東師范大學(xué)出版社，1997.

[2]劉知新主編.化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)論.廣西教育出版社，1996.endprint