培養學生的創新意識及能力探討

李春來

【摘要】本文以“硫燃燒的實驗改進”教學為例，闡述在初中化學教學中引導學生質疑實驗方案及裝置進而發現問題，針對問題就實驗方案和裝置進行創新，并進行實驗驗證，培養學生的創新意識和能力。

【關鍵詞】硫燃燒的實驗 實驗改進 創新意識

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）09A-0086-02

《義務教育化學課程標準》（2011年版）指出，義務教育階段的化學教育要引導學生體驗科學探究的過程，啟迪學生的科學思維，培養學生的實踐能力，讓學生理解科學的本質，提高學生的科學素養?；瘜W是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的科學探究能力，讓學生有更多的機會主動地體驗科學探究的過程，在知識的形成、相互聯系和應用過程中養成科學的態度，學會科學方法，在“做科學”的探究實踐中培養學生的創新精神和實踐能力，提升學生的科學素養。化學實驗是科學探究的重要組成部分，化學實驗具有實踐性、思維性、創造性、趣味性，是培養學生創新意識和能力的重要載體。

對化學實驗進行改進，可以培養學生的創造性思維。創造性思維是創造能力的核心，它包括創造性的想象、直覺、預測、洞察、捕捉機遇等多方面的能力。通過創新實驗、改進實驗可以培養學生的發散性思維能力。筆者以“硫燃燒的實驗改進”教學為例闡述如何在實驗改進中引導學生開展實驗創新活動。

硫在氧氣中燃燒的實驗是人教版化學九年級上冊第二單元課題2《氧氣》中的重要性質實驗之一，是初中階段一個經典實驗，也是初中化學啟蒙階段的重點實驗。觀察到明顯的實驗現象既是學好這節內容的關鍵，又是培養學生觀察能力、提高學生學習興趣和環保意識的重要環節。

在教材中，硫燃燒的實驗是這樣設計的（如圖1）。

將裝有硫粉的燃燒匙放在酒精燈上點燃，觀察硫在空氣中燃燒的現象，接著把燃著的硫放入裝滿氧氣的集氣瓶中，觀察硫在氧氣中燃燒的現象。

一、引導發現問題，提出質疑

學生通過查閱資料可知：教材中的實驗方法盡管現象明顯、便于操作、易于觀察，能起到培養觀察能力、增強感性認識、提高教學質量的作用，但存在以下不足[3]。

（一）實驗前需要提前制得氧氣，準備工作時間較長，而且制得的氧氣長時間放置，若氣密性不好，易造成氧氣流失，導致實驗現象不明顯或實驗失敗。

（二）所用集氣瓶體積較小，氧氣含量有限，實驗現象稍縱即逝，不能長久、再現，不便于觀察。

（三）實驗沒有在密閉容器內進行，會產生有毒的氣體二氧化硫，污染空氣，危害身體健康，不符合綠色化學的理念。

（四）實驗中用水吸收二氧化硫的效果不佳。

引導學生對實驗方案進行質疑并對實驗進行優化和改進，可以培養學生的批判質疑精神，提高學生的質疑能力，使學生對實驗原理有更明確的認識，進而引發對實驗改進創新的思路和意識，并培養學生對原理、理論的理解能力。

二、針對問題，設計創新方案改進裝置

針對該實驗的不足，我們引導學生對其進行改進，改進的重點放在如何在密閉容器中進行實驗以及如何處理產生的二氧化硫氣體上。其中，在密閉容器中點燃硫粉的思路來源于日常生活中常見的一些加熱電器，最后選擇電烙鐵芯進行改裝（如圖2），利用電烙鐵芯在通電下產生的高溫點燃硫粉，保證了實驗在密閉容器中進行。對于實驗產生的有害氣體二氧化硫，我們通過氫氧化鈉溶液進行吸收，這樣可以很好地防止空氣污染，保護身體健康。

以上是引導學生針對實驗方案的不足對裝置進行的改進，通過對實驗裝置進行設計和改進可以培養學生的創新能力。我們知道實驗裝置是化學實驗的硬件和物質基礎，對實驗裝置的改進是在不斷發展的，裝置只會越來越好而沒有最好。所以在教學中要鼓勵學生對實驗裝置進行質疑、敢于質疑，力爭對裝置進行改進創新，使裝置更加完美、簡潔、科學，這樣有利于培養學生敢于質疑、勇于創新的精神。

在學生敢于對實驗方案及裝置進行改進創新的基礎上，引導學生對創新的實驗裝置和方案進行實驗驗證，培養學生的動手能力，進而在“學生敢做”的層次上培養學生化學實驗創新意識和實踐能力。

為了培養學生的動手能力我們進行了實驗驗證，引導學生對實驗用品、實驗裝置的組裝、實驗過程進行設計及操作如下。

三、實驗驗證

（一）實驗用品

電烙鐵芯（50W）一根、燃燒匙一個、錐形瓶一個、三頸燒瓶一個、分液漏斗一個、燒杯一個、鐵架臺一個、帶孔橡膠塞四個、導管若干、橡膠管若干、帶插頭電線一根、止水夾一個。

雙氧水（H2O2）、二氧化錳、硫粉、凡士林、5%氫氧化鈉溶液、水、酚酞溶液。

（二）實驗裝置

實驗裝置如圖3所示，用三頸燒瓶作為反應容器，用改裝的電烙鐵芯加熱并點燃硫粉，用滴有酚酞的氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫。制取氧氣采用了分液漏斗來控制反應速率，最后連接裝水的燒杯起到檢查裝置氣密性和調節氣壓，以及吸收逸出的二氧化硫，從而進一步保護環境的作用。

（三）實驗方法及現象

1.按圖示組裝儀器，檢查裝置氣密性。

2.往三頸燒瓶中加入適量的滴有酚酞的氫氧化鈉溶液，固定好三頸燒瓶，裝上裝有少量硫粉的燃燒匙和改裝過的電烙鐵芯，連接好制取氧氣的裝置和調節氣壓的裝置。

3.打開分液漏斗的活塞使過氧化氫溶液和二氧化錳接觸產生氧氣，然后等到三頸燒瓶中裝滿氧氣，通電使電烙鐵芯對硫粉加熱1～2分鐘，使硫粉燃燒，當硫燃燒起來后停止通電并夾緊止水夾，觀察現象。

4.可以觀察到硫在氧氣中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，持續時間較長，三頸燒瓶中的溶液由紅色變為無色。產生的二氧化硫被氫氧化鈉溶液吸收，防止二氧化硫逸散到空氣中，起到保護環境的作用。

5.若產生二氧化硫過多，氫氧化鈉溶液不足以吸收二氧化硫，可以通過打開止水夾使燒杯中的水進入三頸燒瓶，進一步吸收多余的二氧化硫。

（四）反思

學生通過對實驗用品、實驗裝置、實驗過程的設計及操作，對實驗的整個過程有了清晰的認識，對實驗的原理及實驗的注意事項有深刻的體會。這樣增強了學生的實踐能力，使其親自體驗了實驗創新的過程，培養了創新思維。

最后對改進的實驗進行反思，總結優缺點。其優缺點如下。

加熱裝置可以有效防止空氣污染，達到環保、操作簡單的目的，增強學生的動手能力和提高學習化學的興趣。而電烙鐵芯的價格便宜，可重復使用。

該改進裝置現象明顯，持續時間較長，在密閉容器中進行，用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，可以有效防止空氣污染，環保、不危害身體健康。此外，改進后的裝置既可以用于教師的演示實驗，又可以作為學生實驗，方便教師根據教學需要選擇教學方式。而溶液由紅色變為無色也增加了該實驗的趣味性，可提高學生的學習興趣。

該裝置另外一個改進是采用三頸燒瓶作為反應容器，使裝置變得簡單、易操作、更安全，可以有效地避免裝置的復雜性和影響實驗的可操作性。

“硫在氧氣中燃燒的實驗改進”，引導學生對化學實驗經歷“敢質”“敢創”“敢做”這幾個階段。通過這幾個過程的體驗不僅提升了學生的科學素養，還培養了學生的創新意識和實踐能力。在實驗創新的過程中，學生體驗了探究的過程，體會到成功的喜悅，開啟了創新的思維，學生的創新能力和實踐能力也將不斷成長。

（責編 劉小瑗）