開放性實驗中培養學生能力

凡光浩

《開放性化學實驗在高中教學中的應用研究》課題研究中，我們實行了對實驗的全方位開放，開放實驗課題，開放實驗方案，開放實驗步驟，開放實驗結果，開放評價方案。這樣可以激發和滿足不同層次學生的探索和創新的欲望，最大限度地調動學生自主學習的主動性和積極性，學生的各方面能力得到很好的發展。

一、通過開放性家庭小實驗或趣味實驗提高學生的學習興趣，提高思維的活躍性

實驗生活化、簡單化、微型化，是21世紀綠色化學的發展要求。教材中的家庭小實驗和趣味實驗如果能在課前布置下去，將有利于激發學生的學習興趣和探索欲望。但多數教師只是簡單的讓學生課后去完成，而課后完成往往是去驗證實驗結果，不利于學生實踐能力的養成。如：“熱得快快餐”的制作、“搖搖冰”飲料的制作、“利用發酵粉制作的糕點為什么松軟可口？”、“白紙顯字”、“酸雨的危害”等，如果將它們改為課前實驗，在學生不知道其原理的情況下去討論、交流，從而設計實驗得出一定的結論，不僅為課堂提供更好的實驗素材，而且還能開闊學生的思路，增強學生的求知欲和自學能力。

二、通過引導學生設計實驗方案，激發學生的思維能力

學生實驗前，教師引導學生不受教材中的實驗原理、儀器設備的限制，運用已學的實驗方法及知識設計不同的實驗方案。如：請學生利用實驗臺上的儀器、材料，盡可能多地探究出金屬的物理性質。學生分別取出鐵絲、銅絲、鋁絲。①用細砂紙打磨這些金屬絲，用濾紙擦拭后，觀察它們的顏色和光澤;②用力試試它們是否容易被彎曲、折斷;③分別用小刀割一下;④分別用鐵錘用力錘一下;⑤用手拿著金屬絲的一端，在酒精燈上加熱另一端，試試它們能不能傳熱;⑥用電池、小燈泡試試它們能不能導電。學生匯報自己的實驗結果，介紹實驗方法后，進行師生評價。教師要求學生會小組討論并列舉生活這些金屬都有哪些用途？分別利用了金屬的哪些特性？使學生學會將生活現象與學科學習有機結合的科學方法。學生們在實驗中七嘴八舌地提出了許多問題，如：生活中的糖果紙是由什么金屬制成的？暖汽片上的銀白色物質是不是金屬？春節寫的對聯所有的銀粉和金粉成份是什么？學生的問題多的令老師們贊嘆。

三、通過引導學生查閱資料提高學生的探索能力

如在探究固體物質溶于水吸熱放熱情況時，學生會積極思考，查閱資料設計實驗，多數同學根據氣體受熱膨脹，將試管塞上帶有氣球的單孔塞，氫氧化鈉、氧化鈣溶于水放熱，氣球就會膨脹，而硝酸銨溶于水吸熱，氣球就會変癟，氯化鈉等卻沒有明顯變化而有的同學取五個一樣的裝有少量水的燒杯，向其中的四個燒杯中分別加入等量的氫氧化鈉、氧化鈣、硝酸銨、氯化鈉，同時盡快同時向五個燒杯中加入少量品紅，觀察品紅的擴散速度，來判斷固體溶于水時的吸熱放熱情況;有的同學將盛有飽和硝酸鉀溶液的試管中加入等量各種固體，觀察試管中剩余固體的多少來判斷固體的溶解時的熱量變化，還有的同學將溶解固體時的試管口塞上帶有導管的單孔橡皮塞，然后將導管浸如水中，觀察導管口的現象來判斷熱量的變化，還有的同學將溶解固體的燒杯底部放少量石蠟，觀察是否融化來判斷熱量的變化，見到學生有這么多的可行性方法，真令課題組老師驚嘆。

四、通過改進書本上的演示性實驗培養學生的創新能力

實驗教學可以激發學生的學習興趣，幫助學生形成概念，獲得知識和技能，培養學生觀察能力和實驗能力，還有助于培養學生實事求是，嚴肅認真的科學態度和科學的學習方法。但是，教材中有幾個實驗因為由于資源或其它因素的影響，演示起來效果不明顯或者很難成功，這就需要把一些演示性實驗改為開放性實驗。

例如：探究鐵生銹的條件。指導學生認識對比實驗的關鍵要控制變量。使鐵釘處于只與水接觸、只與氧氣接觸、同時與水和氧氣接觸三種環境中，來觀察鐵生銹的情況，從而得出鐵生銹的條件。學生在家中完成探究實驗，并在課堂上進行了交流。在實驗中，沒有試管，同學們用玻璃杯代替，用保鮮膜扎緊杯口代替橡皮塞。從茶葉罐中、雪米餅袋中、甚至從羊毛衫的包裝中找來各種干燥劑做實驗。由于自己動手實驗，并從生活中尋找實驗儀器和材料，同學們不僅親身體驗到了鐵在什么條件下會生銹，在什么條件下更容易生銹的知識。而且知道了什么是對比實驗、初步學會了如何設計、運用對比實驗，同時極大地提高了大家學習化學的興趣。這是我們老師事先準備好實驗，然后在課堂上展示講解而實現不了的。

五、通過開放性定量實驗，培養嚴密思維的能力

在化學教材中，有些重要的數據和結論都是科學家通過千百次的實驗得到的，這些結論無疑是正確的。但我們不能滿足于在前人總結出來的基礎上被動地占有知識，還必須經過自己實踐，從中學到一些研究問題的方法，從而改善學生思維的疏忽造成的片面認識，進而培養思維的嚴密性。

六、通過開放性實驗中的反常現象培養學生尊重科學，揭示內因的能力

在實驗教學中，常常會出現似乎與課本不符的“反常”實驗現象，作為教師應教育學生首先要尊重實驗事實，然后通過仔細觀察，認真分析、深入探索，揭示出這“反常”現象后面所隱藏著的新東西，使學生通過實驗找到一塊知識的新天地。如我講Fe（OH）2的制備和性質時，在演示新制的FeSO4與NaOH溶液反應時，觀察不到白色絮狀沉淀，而看到的是灰綠色沉淀。這一“反常”現象立即引起了同學們的思考，有的學生認為未將滴管伸到液面下，可照此再操作一次還是失敗。為什么呢？這是要及時引導學生探究原因：①為什么要將滴管深入液面下？②久制的NaOH溶液中溶解了什么物質？讓學生思考一會兒，當大家領悟到是由于Fe（OH）2被溶液中氧氣氧化時，然后再換一瓶已煮沸過的NaOH溶液重復實驗，結果，先是得到白色沉淀，但過一會兒就轉變為灰綠色，然后逐漸轉為紅褐色。這一現象又引起了學生的驚奇，我再進一步引導討論：怎樣才能使生成的Fe（OH）2保持白色？發生以上變化的原因是什么？經過了這一系列的觀察與思考，學生探索新知識的熱情已被激發，于是他們紛紛提出了許多改進實驗的方法。這樣達到了培養學生合理的求異、求變的思想。

七、通過開放性的實驗中定量比較的方法培養學生的

比較是創新思維的基礎，通過對事物相同及不同方面的比較，有助于發現和揭示事物的內在聯系與本質。如在測定溶液酸堿性時，向氫氧化鈉溶液中加入酚酞溶液，五色酚酞試液應該變成紅色，可我們增加氫氧化鈉的濃度，讓學生觀察得到濃度大的氫氧化鈉溶液滴加五色酚酞也變紅色，但一會紅色會消失。學生們肯定會迷惑，然后會提出疑問，查找資料給已解決：濃的氫氧化鈉溶液會破壞酚酞的結構，所以紅色消失。從而使學生在對書本知識了解之外又有了求真的呢？

在開放性實驗中應注意的問題培養學生的創新思維，要求教師在教育創新的不斷追求和實踐中，自覺激發、保護學生的創新熱情。如在設計開放性實驗時，可注意內容的坡度和難度，使實驗具有趣味性、探索性、綜合性，以滿足學生動手、求異、求新的心理特點。支持學生在實驗中萌發的創新意識，多肯定學生思維中的合理因素，鼓勵他們去探究事物的本質，依靠已學過的知識解決問題，讓學生始終保持旺盛的創新情緒。我們提倡創新思維，進行開放性實驗教學，

但并不否定教學過程中的規律性，不能忽略化學科學所具有的認識規律，既要培養學生的創新精神，也要培養學生一絲不茍、規范操作嚴謹性與準確性。只有把握了規范性與創新性兩者的度，才能促進學生創新能力的提高。