如何在化學實驗中培養學生科學探究與創新能力

摘 要：培養學生的科學探究與創新能力是近年來深化中學教育改革的重要目的之一，而化學實驗是學校階段進行科學探究的重要形式，需要理論與實踐充分結合，科學合理的化學實驗課程設計對于培養學生的科學探究與創新能力具有十分重要的意義。而傳統的化學實驗課程還存在缺陷，不利于學生科學探究與創新能力的培養，下文中，筆者就如何利用化學實驗提高學生的科學探究與創新能力進行具體的分析，希望可以為廣大教育工作者提供一些思考。

關鍵詞：化學實驗；科學探究；創新能力

化學實驗是人們研究自然現象和基本規律的重要方式之一，通過合理的化學實驗課程可以使學生對自然界的本質形成基本認知，有利于學生對化學理論和化學概念的理解?；瘜W實驗課程是中學化學課程的重要內容之一，化學課程教學要求學生充分掌握有關化學的基本實驗技能以及基礎實驗知識，了解常規的化學研究方法，形成化學實驗室安全意識，養成良好的化學實驗操作習慣。其中，對學生基本實驗技能的培養是在中學化學教育階段進行實驗課程的關鍵，而化學實驗能力的培養是一個逐漸遞進的過程，它由簡單、被動、模仿的僵化重復實驗可以循序漸進的趨向著復雜、主動、協調，最終使學生形成優異的科學探究和創新能力。

一、 通過化學實驗培養學生科學探究與創新能力的可行性

即便在經驗化學已經慢慢向理論化學轉變的今天，化學實驗仍然是化學研究的基本途徑，是化學發展的物質載體，化學實驗在化學科學探究與創新中的地位仍然不容動搖?；瘜W學科的本質特性決定了化學實驗是學生進行化學學習的最有效手段之一。同時，在化學實驗中學生可以初步體驗到科學探究的魅力，掌握化學的基本技能，了解化學研究的基本方法。

化學實驗是科學工作者針對一定的研究對象與研究目的，創造性地運用現有的知識與實驗手段進行化學實踐的過程，因此，化學實驗本質就是，科學探究，沒有實驗，任何新的理論都是猜測。目前化學課堂中的化學實驗雖然絕大部分都是對于已知物質及其化學變化的再認識，即重復實驗。但是，究其根本化學課堂上的化學實驗過程與當時化學家進行的化學實驗是一致的，而這些已知的物質及其化學變化對于學生而言仍然是未知的，當以化學實驗為探究目的時，學生可以在化學實驗課堂上盡情地發揮自己的創造性進行科學探究，充分感受創新與科學探究的樂趣，因此，通過化學實驗課程設計可以達到培養學生科學探究與創新能力的目的。

二、 如何通過中學生的化學實驗課程設計培養學生的科學探究能力與創新能力

（一） 通過情景設計，吸引學生進行主動學習探究

培養學生的科學探究和創新能力，首先要培養學生的科學探究和創新意識，通過情景設計使學生處于一定的情景環境之中，可以引起學生學習興趣，引導學生提出問題，利用自身知識進行化學實驗設計，以解決問題，最后進行化學實驗操作。即在化學實驗教育活動中要先設計與課本知識密切相關的情景模式，讓學生參與討論，使學生形成主動思考，主動解決問題的習慣，培養學生的科學探究和創新能力。同時，由于化學實驗現象復雜多樣，容易使學生迷惑，必須要保證觀察過程的目的性和條理性才能在紛繁復雜的化學實驗中發現問題，因此，在進行情景模式設計時必須注意培養學生的觀察能力和思維的縝密性。另外，進行化學實驗課程的情景設計過程中，要時刻謹記進行情景設計的目的是在于吸引學生的探究興趣，設計情景時要注意將與學生緊密相關的、學生比較感興趣的內容引入到化學實驗課程的情景設計，使學生在熟悉、有趣的情景中進行化學實驗。下文中，筆者以新課標魯教版高一化學中硫的轉化一節進行舉例說明。

硫元素在自然界中既以游離態存在，又以化合態存在，游離態的硫主要就是硫單質，化合態的硫主要包括硫酸鹽、二氧化硫和硫化氫等，其中二氧化硫是形成酸雨的主要因素之一，同時二氧化硫又通常用在工業生產中用作漂白劑，但是，很多同學難以理解二氧化硫的漂泊作用。這是大多數教師通常都采用品紅實驗以驗證二氧化硫的漂白作用，但是學生對品紅溶液的性質并不熟悉，容易將品紅和石蕊、酚酞溶液相混淆，即便經過了實驗仍然不理解二氧化硫的漂白原理，疑惑為什么二氧化硫不能漂白石蕊或酚酞，而錯誤地認為二氧化硫只是不能漂白指示劑。

因此，為了強化學生對二氧化硫作用的認知，教師就可以采用情景設計的方式進行實驗教學。具體的，可以引導學生嘗試采用二氧化硫對布料進行漂白，為探究二氧化硫的漂白原理，可以將學生分組進行對比實驗，將準備好的布料固定于帶膠塞的試管中，通入一定量的二氧化硫氣體一段時間，觀察實驗現象；對比實驗同樣將準備好的布料固定于帶膠塞的試管中，通入一定量的二氧化硫氣體一段時間，將試管放入水中，拔出膠塞，直到試管中液面不再上升后，塞上膠塞，取出試管，進行震蕩試管，觀察實驗現象。最后，將兩個試管進行加熱，再次觀察。實驗結果表明第一組實驗中布料的顏色無明顯變化，第二組實驗布料的顏色變淺，加熱后布料顏色恢復。這個實驗不僅可以證明二氧化硫具有漂白的作用，還說明二氧化硫的漂白作用需要和水配合，而二氧化硫和水可以形成亞硫酸，因此實質起到漂白作用的可能是亞硫酸，而加熱后又失去漂白效果。通過以上情景設計實驗，學生不僅了解二氧化硫具有漂白作用，還可以充分理解其漂白原理。而且，在學生進行實驗設計探究二氧化硫的漂白原理過程中還可以培養自身的科學探究與創新能力。

（二） 在化學演示實驗中引入可探究性內容

基于學生安全性和教師教學效率的考慮，化學實驗課程部分僅為“演示實驗”，即教師在講臺上做化學實驗并進行講解，學生僅僅進行觀察，傳統中“演示實驗”通常采用知識介紹的方式，教師的化學演示實驗更像是一種表演，學生的參與度非常低，也很難進行探究性思考，更不要說引導培養學生的科學探究和創新能力。下文中，筆者以新課標魯教版高一化學中氮的循環一節進行舉例說明。

在氮的循環這一部分的學習內容中可進行的化學實驗較多，例如：氮氣和氧氣反應生成一氧化氮，一氧化氮又迅速被氧化形成二氧化氮，二氧化氮和水反應形成硝酸，氮氣與氫氣反應形成氨氣，氨氣與氧氣、酸的反應，以及硝酸的強氧化反應等等，而這么多化學實驗，教師不大可能讓學生一一進行實驗操作，因此，教師一般會選擇一些化學實驗進行演示實驗。比較簡單的化學實驗例如銨鹽的分解實驗，教師通常都是直接取適量的氯化銨固體放在試管中進行加熱，滴加適量的氫氧化鈉堿性溶液，在試管口放置一小片紅色石蕊試紙，通過紅色石蕊試紙的顏色變化說明氯化銨加熱后分解了，學生只是被動地進行知識接收。現在，我們可以嘗試進行修改，讓學生選擇氯化銨、硫酸銨、碳酸氫氨或硝酸銨進行銨鹽的分解實驗，實驗前先對可能出現的實驗現象進行分析，然后實驗驗證，實驗后對四種銨鹽受熱的實驗現象與預判實驗現象的差異進行分析，分組討論，形成實驗探究過程，培養學生的科學探究和創新能力。

將演示實驗中引入可探究內容進行實驗后，要注意引導學生遵循一般的研究程序進行探究，提出問題、進行假設、推導合理性、進行驗證、得出結論，使學生真正成為化學實驗課程的中心，使學生充分融入不斷探究和思考的氛圍之中，從而發揮學生的主觀能動性，啟發其進行創新思維，使學生在一種溝通協作、樂于求知的輕松氛圍中培養科學探究與創新能力，使其形成愉悅情緒與科學探究創新相關聯的心理預期。

（三） 培養學生形成質疑的能力

提出問題是一切開端，質疑能力是科學探究與創新能力培養的關鍵內容，因此，化學實驗教學中要注重培養學生質疑的能力，即提出為什么的能力和不迷信權威的精神。具體的，一方面可以通過將化學理論知識與學生的日常生活緊密聯系起來，使學生進行充分聯想，在日常的生活中細心觀察提出問題。例如：為什么溶洞形態會發生變化，氣球為什么會飛起來，銅為什么會變綠，銀飾為什么會變黑，加油站為什么嚴禁煙火，夏天出汗變干后為什么會變白色等等，這一系列現象是如何形成的。另一方面，學生質疑能力的養成還在于學生敢于對化學實驗過程中的異?，F象及現有結論提出自己的看法，并具備檢索有力證據或通過實驗進行反駁的能力，勇于提出新的假設，打破已有的思維局限。

同時，在培養學生質疑能力的過程中也要注意發揮教師的指導作用，幫助學生理順現象和本質的邏輯關系以及內在聯系，避免學生在眾多疑問中感到無從下手，只是一味地進行提問，缺乏理性思考，無法達到培養學生科學探究與創新能力的效果。

三、 結語

科學探究和創新能力主要是在日常生活之中，學生利用自身知識提出問題、解決問題過程中所形成的實踐能力和創新意識，而提出問題、解決問題恰好對應化學實驗研究的設計思路，因此，中學化學實驗課程對于中學生能否形成科學探究能力與創新能力具有舉足輕重的關鍵作用。

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作者簡介：

付雪，福建省龍巖市，福建省龍巖市長汀一中。