在探究性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

黃彩斌

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能和探究性學(xué)習(xí)的特征決定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)必然是探究性學(xué)習(xí)的重要途徑?；瘜W(xué)探究實(shí)驗(yàn)是指探索研究對(duì)象的未知性質(zhì),了解它具有怎樣的組成,有哪些屬性和變化特征,以及與其他對(duì)象或現(xiàn)象聯(lián)系的一種實(shí)驗(yàn)。下面從四個(gè)方面淺談怎樣在探究性實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)于一些課堂演示實(shí)驗(yàn),遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,操作復(fù)雜且安全性較差時(shí),要求教師善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)課本演示實(shí)驗(yàn)的不足之處,還要善于啟發(fā)學(xué)生大膽設(shè)想、敢于創(chuàng)新、改進(jìn)實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)合理的方案,這樣使學(xué)生在鞏固已學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,還會(huì)進(jìn)一步完善并有所突破和創(chuàng)新。比如,在學(xué)習(xí)濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)時(shí),為了說(shuō)明向濃硫酸中滴水的危險(xiǎn)性,按教科書所設(shè)計(jì)的方案實(shí)驗(yàn),沸騰現(xiàn)象不易被觀察,原因是水滴沸騰飛濺起的液滴非常小,并且持續(xù)時(shí)間很短,因此學(xué)生不易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,使實(shí)驗(yàn)失去說(shuō)服力。為此,可啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新,如圖:

用鐵絲繃住幾條濕潤(rùn)的石蕊試紙,穿過(guò)導(dǎo)管懸掛于錐形瓶?jī)?nèi),并接近濃硫酸液面。打開(kāi)分液漏斗的活塞,水滴落在濃硫酸液面上,立即沸騰,濺起的酸液落在試紙上,出現(xiàn)紅色的斑點(diǎn)。宏觀的現(xiàn)象證明了水沸騰有酸液濺起。如果實(shí)驗(yàn)不是在密閉容器內(nèi)進(jìn)行,硫酸濺到衣服上、皮膚上,后果不堪設(shè)想。通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)足以引起學(xué)生對(duì)濃硫酸稀釋操作的重視。雖然學(xué)生的設(shè)計(jì)還不夠完善,但體現(xiàn)了學(xué)生敢于設(shè)想、敢于創(chuàng)新的精神。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在復(fù)習(xí)鹵素中溴水褪色問(wèn)題時(shí)提出:鎂粉可使溴水褪色,其反應(yīng)原理是怎樣的?在要求學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案前,引導(dǎo)分析溴水的成份,與鎂反應(yīng)時(shí)可能產(chǎn)生的現(xiàn)象,然后幫助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,即教給學(xué)生在已知和未知之間如何架設(shè)橋梁去進(jìn)行探究。

第一步:制定設(shè)想提出實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

例如溴水中含溴、氫溴酸、次溴酸、水等成分。

Br₂+ H₂0=HBr+HBrO則可能有Mg+Br₂=MgBr₂(A)

Mg+2H⁺=Mg²⁺+ H₂↑ (B)

兩個(gè)反應(yīng)均可能使溴水褪色,故反應(yīng)原理有三種可能即只發(fā)生(A)反應(yīng)或只發(fā)生(B)反應(yīng)或(A)(B)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。那么只需在溴水中加入鎂粉振蕩,觀察現(xiàn)象——有無(wú)氣泡產(chǎn)生,即可初步確定為哪一種情形了。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后得知:溴水褪色過(guò)程中只是一開(kāi)始產(chǎn)生極少量的氣泡。排除了(A)(B)單獨(dú)發(fā)生的情形。

第二步:分析總結(jié)獲取新知,提出新問(wèn)題

若(A)反應(yīng)單獨(dú)發(fā)生,應(yīng)無(wú)氣泡。若反應(yīng)(B)單獨(dú)發(fā)生,氣泡應(yīng)連續(xù)產(chǎn)生直至溴水褪色。而實(shí)驗(yàn)表明氣泡只是一開(kāi)始產(chǎn)生少量,所以結(jié)論是(A)(B)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,并以(A)為主。在成功體驗(yàn)的基礎(chǔ)上,此時(shí)再追問(wèn)學(xué)生:“怎樣確證反應(yīng)是以(A)為主呢?”以激發(fā)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行深入的探究,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三、物質(zhì)性質(zhì)

認(rèn)識(shí)身邊一些物質(zhì)的性質(zhì)是高中化學(xué)的重要內(nèi)容,運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)的方法可以加深對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)、了解和掌握。

如對(duì)家庭中使用的碳銨化肥(NH₄HCO₃)分解產(chǎn)物的探究,用下圖實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究其性質(zhì),對(duì)A加熱一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)B中白色粉末變藍(lán)色,C中出現(xiàn)渾濁,D中濕潤(rùn)的石蕊試紙變藍(lán)色。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)生討論碳銨化肥(NH₄HCO₃)分解的產(chǎn)物,再根據(jù)分解的產(chǎn)物,由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,驗(yàn)證分解的產(chǎn)物。

四、物質(zhì)的成分

在學(xué)習(xí)《化學(xué)必修1》氯氣溶于水時(shí),為了弄清楚氯水中存在的微粒,可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn):將新制的氯水分別加到紫色石蕊試液、FeCl₂、Na₂CO₃和AgNO₃等溶液中觀察有何現(xiàn)象,寫出有關(guān)的離子方程式。首先讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后再組織學(xué)生討論、交流,讓學(xué)生各抒已見(jiàn),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,討論問(wèn)題,相互啟發(fā),教師再巡回點(diǎn)撥,最后在廣納眾議的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)方法,活躍了課堂氣氛,調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性,效果較好。同時(shí)提高學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題的能力、文字表達(dá)能力,還挖掘出學(xué)生潛在的創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師起著引導(dǎo)、指導(dǎo)、點(diǎn)撥、評(píng)價(jià)的主導(dǎo)作用。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),親自去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,使動(dòng)手能力和觀察能力得到了培養(yǎng),學(xué)生的自學(xué)能力、分析綜合能力得到有效鍛煉與提高。

責(zé)任編輯潘孟良