實驗教學：化學創(chuàng)新能力的實踐支撐

徐雪林

摘要：實踐創(chuàng)新是中國學生發(fā)展六大核心素養(yǎng)之一，在教學中培育學生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)的關鍵是培養(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付。

關鍵詞：實驗；創(chuàng)新；創(chuàng)造思維

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

化學實驗的特點是靈活性、多變性和綜合性。它為學生展示了一個新奇的未知世界，它沒有標準答案，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，化學實驗是培養(yǎng)學生創(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，首先要為學生創(chuàng)設研究問題的情境，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生創(chuàng)設了一個問題的情境。讓學生通過理性分析篩選出最佳的答案。

1.實驗方案的設計與優(yōu)化

為了達到某一實驗目的，教師首先要根據(jù)實驗原理設計實驗方案，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?！崩纾谥苽銯e（OH）2的教學中，我把演示實驗改成了學生實驗。我要求學生設計用FeSO4制備Fe（OH）2，并加以實踐。問題一提出，學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，請進一步調(diào)整實驗方案。經(jīng)過幾番努力，學生們終于設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密切相關。通過學生獨立思考、獨立評判去選擇恰當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、磷酸讓學生自由選擇進行實驗。結(jié)果大部分學生進行了對比實驗。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識，我立即要求學生理性地分析其原因。學生思維的閘門被打開了。經(jīng)過熱烈的討論，學生們靠自己的智慧，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難關。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。使學生逐漸養(yǎng)成勤于思考的習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，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。教學時讓學生學會從一個角度發(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。實驗改進的教學正可以讓學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；同一個實驗目的也可以用不同的儀器來完成。實驗儀器的選擇與變換在啟發(fā)學生發(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。例如在實驗儀器復習時我提出了一個很能開拓學生思維的問題：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)了學生多方位推測、假說和構(gòu)想以達到解決問題的目的，這是創(chuàng)造發(fā)明的先導。

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，使反應時間長，現(xiàn)象不明顯。于是，我先布置了回家作業(yè)，要求學生幫我改進實驗。富有挑戰(zhàn)性的問題使學生們熱情高漲。結(jié)果為我設計了很多方案。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)，設計了用向下傾斜的大試管，導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習的效率，起到事半功倍的效果。例如在硫酸的制備和性質(zhì)教學中，我要求學生設計一個如何分別檢驗Cu與濃H2SO4反應生成的產(chǎn)物。開始我什么都沒有提示，讓學生分組討論。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，學生設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；善于進行知識的遷移；善于把看似毫不相關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，讓學生學會運用已有知識探索未知領域，搜尋有用信息，完成實驗任務，為其變通思維的培養(yǎng)與訓練提供了有效的方法和途徑。

1.實驗釋疑，擺脫思維定勢

在化學學習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，如何擺脫思維習慣的干擾給出合理的解釋？可以設計出巧妙的實驗，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？開始學生們一致認為肯定是前一種，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。學生開始廣開思路，設計實驗。最后設計出用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，促進認知遷移

將已知的實驗模型，實驗方案，經(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。在實驗復習時，我常常設計一些實驗問題，開發(fā)學生的遷移能力。例：我給出燒杯、干燥管、活塞、導管、量筒要求學生設計隨時可以開和關的制CO2的裝置。在學生們百思不得其解的時候，我及時啟發(fā)學生能否從啟普發(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，巧妙設計，多給學生一些思考的機會，充分體現(xiàn)學生的主體作用和教師的指導作用，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]

[1]許其端主編.中學教育心理學.華東師范大學出版社，1997.

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