化学实验教学与创新能力培养 漆仲权 ( 金寨县关庙中学,237374) 摘要化学实验以其独有的优势, 在创新能力的培养上, 有着其他任何教学手段不可替代的作用 本文就基础教育中创新能力的涵义 化学实验创新思维的特点 创新思维与化学实验结合的示例 化学实验教学中教师的创新实验教学设计, 以及如何在传播知识的同时培养中学生创新思维的做法进行了阐述和初步探讨 关键词创新思维化学实验创新能力 知识创新与创新人才的培养, 已成为经济发展和民族进步的重要条件之一 也是教育工作者关注的热点 在基础教育阶段如何通过有效途径, 在传授知识的同时, 培养具有创新意识的后备人才, 是每一位教育工作者面临的重要课题 化学实验以其独有优势, 在学生创新能力的培养上发挥着重要作用 因此, 在学科教育中, 加深对这一课题的研究, 有意识地进行教学导向与设计, 将有助于学生动用创新的观念和模式, 进行知识的学习 实践与应用 ( 动脑 动手 ), 增长创新才能 本文仅就创新能力的培养与化学实验教学的理论关系及实践示例, 作初步探讨 1 化学实验教育与创新能力 1.1 基础教育中创新能力的含义 创新 是多种思维和能力的展示和综合, 是多重实践的迭加和智慧的结晶 基础教育中的 创新 是指在学习人类已有知识的同时, 模拟其发现过程, 并进行科学研究方法和科学态度的教育 基础教育中的创新能力, 是指学生的一种自我发现和自我超越能力, 是学生群体对自然规律及学科研究方法进行学习和探索的一种综合能力 教师应根据学生的不同学习阶段, 心理层次和思维水平, 以及他们所面对的知识, 事实 问题, 采用不同教学设计, 逐步培养和完善这种才能 创新能力包括对各类知识的认知能力, 分析和解决问题的构思能力, 寻找掌握知识 解决问题方法的新颖 奇特的应对能力以及独创的实践能力 通过创新能力的培养, 使学生学会灵活运用事实知识 原理知识 技能知识和关系知识 创新能力的培养是面对全体学生的创新潜能进行启动和培育 不是只对少数 天才 学生的特殊创新才能的激发 在创新能力培养中, 要克服学生对 创新 的畏难情绪, 这是近代教育观对教学的要求 1.2 化学实验的特点化学是研究宏观现象与微观结构关系的一门学科, 它以实验作为学科的基础 化学学科的研究 发展和应用过程, 就是创新能力的综合展示过程 因此可通过化学实验研究方法学习, 培养创新思维和能力 化学实验研究方法包括 :(1) 发现问题 (2) 设计方案 (3) 寻找并使用仪器 (4) 实验操作 (5) 观察 收集事实 (6) 分析 处理事实与数据 (7) 表达结果 (8) 推广使用在上述方法中, 可随时运用各种创新思维进行交叉 组合, 主要体现在 : (1) 创新思维的培养 ( 动脑 ): 可运用于 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7 (8) 项中 ;(2) 创新能力地培养 ( 动手 ): 可运用于 (3),(4) (8) 项中 具体步骤为 : 有意识地把创新思维用于化学实验 ( 正向 ) 突破传统模式 达到创新能力培养的目的 由化学实验感悟创新过程 ( 逆向 ) 92
创新能力培养中, 关键是创新思维的培养, 创新思维包括辨证思维 形象思维和非线性思维 发散思维 求异思维等 实验与思维结合示例如下 : 思维化学实验示例演绎, 归一周期表应用与总结求异 求同离子干扰与排除逆向 正向化学平衡条件控制发散 综合物质溶解性应用转化 跳跃 PH 值的应用交叉 类比金属活泼性探讨直觉 顿悟颜色观察, 常规仪器的超常应用联想 组合仪器组装与改进嫁接 转化合成制备多向 替代实验操作与仪器 1.3 创新思维与实验结合的典型示例教师在教学中要善于发掘具有培养学生创新思维及创新能力的素材, 创设情境, 提供教材之外的实验素材, 鼓励学生对这类实验大胆探究, 训练学生的创新思维 1.3.1 如 :NH 3 的制取实验 学生已经知识 NH 3 是由 NH 4 CL 和 Ca(0H) 2 反应得到的知识 按教材实验进度, 一节课做完全部实验还有多余时间, 这时教材中的验证性实验可以改为由学生自行设计制造纯净, 干燥的 NH 3 的探究性实验 这是一个充满创造性的实验 首先, 从整体上考虑,NH 3 的制取包括发生装置 净化装置 收集装置 尾气吸收装置四部分 然后从细节上考虑, 发生装置如何搭建 ( 固体 + 固体 气体, 参照 0 2 制职装置 )? 纯净干燥的 NH 3 怎么处理? ( 固体 NaOH) 剩余的污染环境的 NH 3 如何处理?( 稀酸 ), 最后从结果上评价, 制取出来的 NH 3 如何判断是纯净干燥的氨 ( 比较法 ) 这样的化学实验教学对学生创新思维及能力的培养具有重要意义 1.3.2 NH 3 的喷泉实验这是教材中指定的实验内容, 教师可对氨的喷泉现象进行迁移. 提出如何设计 C0 2 的喷泉实验 在学生设计过程中教师做好引导, 点拨, 让学生明白 CO 2 和 NH 3 是两种性质完全不同的气体, NH 3 极易溶于水, 而 C0 2 是一种不易溶于水的气体, 是否能找到一种类似于水的液体能溶解 C0 2, 使 C0 2 对环境的压强越变越小 经过一点拨, 学生马上想到了碱 (NaOH), 然后参照 NH 3 溶于水的装置搭建 C0 2 喷泉实验装置, 最后, 以事实证明 由此可见, 化学实验与创新思维的结合, 为创新带来了丰富的内涵和众多机会 2 在化学实验教学中, 培养创新能力的做法通过教学实践, 我认为创新教育与化学实验的结合可通过以下两方面实现 :(1) 教师的创新教学设计 ( 指导 )(2) 学生创新学习 ( 主动参与 ), 关键在于有意识地营造创新教育的氛围 2.1 教师的创新教学设计和运用提高 45 分钟教学效率, 把科学的思维教给学生, 是教师教育观念转变的关键, 也是实验教学设计的指导思想 在教学中运用实验进行引导, 使学生在学习活动中得出自己的方法与结论 笔者在继续教育的实验研究课程教学中, 以课题引路, 通过示例教学, 进行创新实验的剖析研究, 学员通过对具体创新过程的学习和感悟, 结合自己课题, 得出研究成果 实验创新教学设计的思维方法一般有 (1) 在原有实验的装置和操作上再添加或减去一些仪器或操作后会有什么结果 ;(2) 改变原有实验的装置和操作后会有什么结果 ;(3) 把在日常生活中观察到的一些现象和化学实验联系起来后会有什么结果等等 2.1.1 用氢气吹多个气泡的起泡器 93
由在日常生活中看到儿童吹皂泡联想并制成 ( 思维模式 : 迁移 跳跃思维 ) 2.1.2 用卫生香验满氢气实验 由卫生香燃烧时产生的烟只向空气中扩散而不向氢气中扩散, 且氢气不支持卫生香的燃烧的特点实验 ( 经检验, 已证实这一特点 ), 确定选用 烟 作为用向下排空气法收集氢气时氢气验满的指示剂 此实验 设计将布朗运动 丁达尔现象用于显示宏观现象与微观分子行为的切实研究, 并使学生能直觉实验效果, 提高实验可视性 ( 思维模式 : 转移 联想 迁移 直觉 嫁接 类比思维 ) 2.1.3 含碘盐的快速检验方法 由观察到炒菜中藕片遇含碘盐后变蓝的现象, 分析产生这种现象的原因是, 在加热的过程中, 由于碘 酸钾不稳定, 受热后发生分解生成了碘化钾 碘化钾又被氧化产生碘单质造成的, 由此联想确定可以使用 加热固体碘盐与无碘盐和润湿的淀粉试纸的方法定性检验含碘盐与无碘盐 ( 思维模式 : 顿悟 直觉 联想 对比 嫁接 跳跃思维 ) 由上述示例可见, 有意识地将创新思维用于实验设计, 会得到奇特的创新效果 2.2 学生的创新思维培养 学生创新思维培养, 主要通过探索性实验和实验习题, 使学生领悟如何进行知识 思维 能力的转换, 以基础学科的知识点去应对变换的实际问题 2.2.l 实验设计方案示例 向浓 H 2 S0 4 中滴水时危险性实验改进 在实践中, 沸腾现象不易被观察, 原因是水滴沸腾飞溅起来的 液滴非常小, 且持续时间短, 学生不易观察到实验现象, 使实验失去说服力 为此可进行如下创新 如图 : 在一大漏斗内壁贴几条湿润的石蕊试纸, 然后罩在盛有浓 H 2 S0 4 的培养皿上, 用吸管吸足水, 从漏斗管插入漏斗, 接近浓 H 2 S0 4 液面时, 挤压胶头, 水滚落在浓 H 2 S0 4 液面上, 立即沸腾, 溅起的酸液落在试纸 上, 出现红色斑点, 客观的现象, 证明了水沸腾有酸液溅起 如实验不 是在密闭容器内进行, 硫酸溅到衣服, 皮肤上后果不堪设想 这一实验 足以引起学生对浓 H 2 S0 4 稀释操作的重视, 即稀释浓 H 2 S0 4 时切不可把 水倒入浓 H 2 S0 4 中, 而应把浓 H 2 S0 4 沿器壁缓慢注入水中 ( 思维模式 : 交叉 逆向思维 ) 2.2.2 创新实验教学方案 2.2.2.1 由中学生操作的喷泉实验研究创新思维模式 : 模拟 迁移 类比 替代 发散思维 创新实验教学方案 : 教材实例 :HCL 和 NH3 的喷泉实验 实验改进例证 : 分析 HCL 和 NH3 的喷泉实验原理后由学生自行设计实验方案 ( 各组可用不同药品 ) 然后 由学生得出结论 学生设计的实验方案如下 : (1) 由容器内压强减小引起的喷泉实验 物理变化碳的吸附性 磷 + 氧气 二氧化硫 + 水 化学变化 过氧化钠 + 二氧化碳 氢氧化钠 + 二氧化碳 氧化钙 + 二氧化碳 (2) 由外界压强增大引起的喷泉实验 向盛满水的容器中充入难溶于水的气体而产生的喷 泉实验 ( 如氢气喷泉 ) 实验装置如图 1 所示图 1 94
由势能差引起的喷泉实验实验装置如图 2 所示这样学生可以通过模拟迁移方法, 从动手 动脑中感悟到化学实验的创新思路 3 总结及建议 (1) 在基础教育的教学中, 教师要树立创新意识, 转变教育观念 要克服在教师和学生中存在的对 创新 的畏难情绪, 要把化学实验做为提高课堂教学效率的重要手段, 以达到提高教育教学质量之目的 图 2 (2) 要有意识地进行创新实验教学的思维导向, 这是知识点学习和创新能力培养的关键所在, 也是今后实验研究的重点 (3) 创新精神和实践能力的培养需在化学实验教学中构建多角度 多层次的评价标准, 要有利于创新型的教与学 参考文献 : [1] 第五届京津沪川化学实验研讨会秘书处编, 化学实验新法精粹 [M]. 新蕾出版社,1994 年 8 月. [2) 李平, 蔡秀慧, 中学化学实验研究新编 [M]. 沈阳 : 东北师范大学出版社, 1999 年 4 月. [3] 刘知新, 化学教学论, 高等教育出版社,1990 年 3 月. 网络背景下化学研究性学习的优势和特征 沈世红 ( 江苏省如皋中学,226500) 摘要化学研究性学习与网络化学习的碰撞和融合, 使得网络不再仅仅作为学习的媒体, 而是成为学习环境的一个有机组成部分, 基于网络环境的化学研究性学习, 能使学生学习的主体性得以充分展现 本文从利用网络背景开展研究性学习的优势着手, 对网络化研究性学习的特征, 进行了初步的探讨 关键词网络研究性学习情境开放 教育部在 普通高中 研究性学习 实施指南 ( 试行 ) 中将研究性学习定义为: 学生在教师指导下, 从自然 社会和生活中选择和确定专题进行研究, 并在研究过程中主动地获取知识 应用知识 解决问题的学习活动 研究性学习是在素质教育和创新思维观念下出现的一种全新的教学方式, 而网络化学习则是未来教育的一个重要发展趋势, 是通向未来教育之路 随着网络时代的到来, 学习的研究化和网络化不断碰撞和融合, 使得化学研究性学习的开展越来越离不开数字化 信息化, 这必将导致中学化学教学内容 手段 模式, 甚至教学思想 观念乃至体制的根本变革 95
化学实验教学与创新能力培养 作者 : 漆仲权 作者单位 : 金寨县关庙中学,237374 本文链接 :http://d.g.wanfangdata.com.cn/conference_6333394.aspx