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改革化學實驗教學 培養學生創新能力
來源: 本站原創   點擊數:2558   更新時間:2005-09-07

知識經濟呼喚著素質教育,呼喚著創新教育。當今世界以把有沒有創造能力作為衡量人才的一個重要的標準。

然而,值得注意的是,目前在學生中表現有創新能力的常常是少數,多數人習慣于單純地吸收、記憶、理解教材所規定的知識。這種現象,并不是天賦素質的差異所決定的,而是長期以來所受的教育以及生活環境影響的結果。正是那些枯燥乏味的教學內容、千篇一律的教學模式、簡單刻板的學習要求,壓制了學生的創造欲望。相反地,現代科學實驗證明:人的創造能力可由訓練而獲得提高,一個智力平常的人可以通過正確的引導和激勵,增強創新意識,提高創新能力,從而在學習上、事業上取得飛速的進步。另外,高考是選拔性考試,注重考生的能力。因此,在中學化學教學中必須重視學生創新精神和創新能力的培養。

以化學實驗為基礎是化學教學的最基本特征,必須重視化學實驗教學和對傳統的實驗教學進行改革。以下是我的幾點體會:

一、改進演示實驗,激發學生的創新意識

在化學的學習過程中,知識與技能的遷移并不是簡單的將已有的知識、經驗“移位”或機械模仿,而是需要在面臨新的問題情境時,能迅速找出新舊知識之間的共同要素,確定所需解決的問題可否歸屬于已有的某類知識或是它的延伸、擴展。

實驗操作是培養學生創新意識的重要環節。在實驗教學中教師要指導學生認真理解實驗操作的每一個步驟和方法,而不是照方抓藥,應該嚴格按照實驗操作規程,對異常、不明顯或結論錯誤的實驗現象及時分析,找到問題的原因。

例如:制備氫氧化亞鐵的實驗的改進

首先,變老師演示為學生分組并進實驗,讓學生自己做。學生不假思索就按照常規方法操作,結果,幾乎看不到白色的沉淀,而是先看到灰綠色沉淀,慢慢變成紅褐色沉淀。

這時,及時提出問題:“為什么看不到Fe(OH)2的白色沉淀呢?”學生得出,Fe(OH)2很容易被氧化。此時,老師應趁熱打鐵,進一步引導。因此,在操作過程中要盡可能避免帶入氧氣,NaOH溶液不是按照常規方法那樣滴入,而應將滴管深入液面以下。重做實驗,白色沉淀仍然不太明顯。

再次引導學生討論:“Fe(OH)2被O2氧化,氧從何來?如何進一步改進實驗?”通過分析:“首先是溶液中溶解了氧氣,只有減小溶液中O2的含量,才有可能制得白色的;其次就是要隔絕溶液于空氣的接觸,以免剛生成的Fe(OH)2沉淀又被新溶進溶液的O2所氧化;再次是盡可能減小中間過程,這樣有利于減小反應物與空氣的接觸,達到充分減小溶液中O2含量的目的。

經過探討,同學們興趣高漲,有不達目的死不罷休的感覺。此時,老師稍加點撥:“如何獲得新制的氫氧化鈉(取氫氧化鈉固體新配、鈉和水反應制取)和亞鐵鹽(鐵粉和鹽酸反應制取、取氯化亞鐵溶解)?實驗室如何保存容易被氧化的藥品呢?”同學們恍然大悟,立即想到活潑金屬鈉、鉀等容易被氧化的藥品的保存是用油封的原理。設計了比較有代表的、新穎的改進方法:①隔絕空氣的復分解反應法;②還原性氣氛中復分解反應法;③隔絕空氣電解法。                                                                   

毫無疑問,只要在教學中經常進行這種具有啟發性問題的研討,對化學實驗進行一些改進,就可以引導學生在學習知識的過程中做到善于觀察、探索、思考和推理,即學到必要和扎實的知識,又不墨守成規。有利于激發學生的創新意識。

二、引導學生實驗探究,培養學生創新精神

一個人的創造性思維的成果,無一是在對所研究的問題產生濃厚興趣并鍥而不舍地探究的情況下取得的。實驗探究是一種探究性活動,因此,在實驗教學過程中,還要注意培養學生創造的自信心,激發他們創新的熱情,優化創新品質。

例如:過氧化鈉和水的反應的探究

在Na2O2和H2O反應中,反應結束后,滴入酚酞試液,發現溶液變紅,但振蕩后迅速消失。利用實驗現象展開這個問題:溶液變紅說明有NaOH生成,但使溶液褪色的物質是什么呢?引導學生討論,提出多種猜測和實驗探究:

1、Na2O2起漂白作用:在過量水存在的情況下,Na2O2已不存在;

2、NaOH的作用:通過實驗探究,往濃NaOH溶液中加入酚酞試液,確實能褪色,但隨著水的加入,紅色又重新出現;

3、O2起漂白作用:把O2通到品紅溶液中,品紅溶液不退色,說明氧氣無漂白性;

在學生的思維處于“山重水復疑無路”時,老師適時的點撥:可能的生產物、反應物都被考慮并被一一否定之后,有沒有可能是一種中間物質在起作用?從Na2O2和組成來看,Na2O2由鈉離子和過氧根離子構成,水由氫氧根離子和氫離子構成。學生的思維火花被電燃,那么應是在起漂白作用!把H2O2加入品紅中,紅色褪去,“那么在Na2O2和H2O反應后溶液里存在H2O2,”學生大膽提出猜測。往Na2O2和H2O反應后溶液里加入MnO2,迅速用帶火星的木條檢驗,木條復燃。結合實驗探究,Na2O2和H2O反應里發生的化學反應:

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2

這樣在整個教學過程中,從提出問題開始,到解決問題為止,學生始終處于不斷思考、積極探究的學習情境之中。實驗的成功,結論的得出,使他們能初步嘗到實驗探究的樂趣,激發他們學習的積極性和主動性,培養創新精神和創新能力。

三、引導學生設計實驗,培養學生的創新能力

實驗設計是引導學生進行探究性學習,養成自主學習的習慣的途徑之一。在化學實驗設計中,學生不僅要靈活地、創造性地綜合運用所學知識和相關學科的知識和技能,而且還要符合實驗設計的科學性、可行性、安全性和簡約性等原則,以及實驗方案的優選標準。對于同一個實驗,每個學生所設計的實驗方案也不盡相同,新穎、獨特的實驗方案,體現了學生思維的創造性,學生的創新能力也得到了培養。

例如、驗證碳和濃硫酸反應產物的實驗設計

讓學生設計實驗檢驗碳和濃硫酸反應的產物為CO2、SO2、H2O。這個問題對于學生來說并不困難,知道用澄清石灰水檢驗CO2;用品紅溶液檢驗SO2;用無水硫酸銅檢驗H2O;但具體操作起來問題就很多了。如有些學生現檢驗CO2、SO2。后檢驗H2O;有些學生先檢驗CO2和H2O,后檢驗;還有些學生盡管知道先檢驗H2O、再檢驗SO2,最后檢驗CO2。但不知道在檢驗CO2之前要除去SO2,還有些學生雖然知道在檢驗CO2之前要除去SO2,但使用的是碳酸氫鈉溶液。根據學生出現的問題,教師引導學生討論為什么要這樣做,而不能那樣做的原因。

再如:有一個碳酸鈣樣品中含有SiO2,設計實驗測定碳酸鈣的純度。

學生通過充分的討論,提出了幾種方案:

1、稱取樣品mg,加入過量的鹽酸,收集并測定CO2的體積;

2、稱取樣品mg,加入過量的Cmol/L鹽酸Vml溶解樣品,取溶解樣品后的溶液10ml,用C,mol/L NaOH溶液進行滴定;

稱取樣品mg,高溫煅燒至質量不再改變,在干燥器中冷卻稱量,質量為m1g

3、稱取樣品mg,加入過量的鹽酸溶解,過濾,在濾液中加入過量的Na2CO3溶液,再過濾,將此沉淀洗滌、干燥,稱得CaCO3質量為m1g;

5、稱取樣品mg,加入足量的鹽酸使樣品中CaCO3完全溶解,過濾,將此沉淀洗滌、干燥,稱得雜質質量為m1g。

在引導學生設計實驗方案發散思維的同時,要同時注意引導學生對設計方案的審視,使學生在批判性思維發展中創新能力得到質的提高。如在上述實驗設計中:

方案1里,收集和測定CO2的體積常用排水法,但部分CO2要溶解在水中,導致測定的體積不準。

方案3在給固體加熱時,CaCO3不一定分解徹底,同時實驗室酒精燈達不到10000C以上的高溫,需要其它的熱源才行。

方案4和方案5在原理上是可行的,但實際操作中是不可能將濾紙上粘附的固體沉淀物全部轉移出來進行稱量。

方案2看起來步驟較繁一點,但實驗測定的精度高,所以是實際可行的最好方法。

在教學中把實驗作為提出問題、探究問題的重要途徑和手段,這一點,在加快教學改革,積極探索創新教育的今天,已成共識。在具體實施過程中需要強調一下幾點:一是要盡可能用實驗展開教學過程,激發和培養學生的實驗興趣;二是要盡可能給學生提供更多動手操作的機會,變演示實驗為并進實驗,變驗證性實驗為探索性實驗,增加實驗習題,讓學生親自設計實驗;三是要通過設置疑難問題、討論啟發等方式,引導學生積極思維,大膽想象,使學生始終處于不斷探索的情境中。堅持下去,學生的創造性思維必能得到很好的發展,對待科學的創新意識和態度將會逐漸形成,創新能力也必然提高。 

  
  
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