管 俊

（溧陽市光華高級(jí)中學(xué) 江蘇溧陽 213300）

讓創(chuàng)新能力在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中成長

管 俊

（溧陽市光華高級(jí)中學(xué) 江蘇溧陽 213300）

4月29日《紐約時(shí)報(bào)》刊登了美國著名專欄作家大衛(wèi)·布魯克斯題為“最大的問題”的文章稱，美國之所以能夠在20世紀(jì)稱霸全球歸功于美國的教育發(fā)展，其實(shí)最主要的原因是由于他們首先奏響了人類向知識(shí)時(shí)代進(jìn)軍的樂章，全力培養(yǎng)全新的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。諾貝爾獎(jiǎng)得主貝克爾說：“現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的前途在于知識(shí)經(jīng)濟(jì)，而知識(shí)經(jīng)濟(jì)的核心是持續(xù)創(chuàng)新的人才?！被瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)具有其特殊的地位，它不但生動(dòng)、直觀、而且能形象地揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要真正樹立學(xué)生為主體的教學(xué)理念，使學(xué)生不僅能親眼看、更要親手做，甚至能加以改進(jìn)，從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)積極地探究，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、逐層深入地設(shè)置實(shí)驗(yàn)問題，巧妙激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

我曾提出過這么一個(gè)問題：將一張白紙放在地上，人是否一定能跨過去？大多數(shù)學(xué)生不假思索地回答：“當(dāng)然可以，簡直太容易了?！钡艺f，你們的回答不完全正確，因?yàn)槿绻麑准埛旁趬?，你還能跨過去嗎？學(xué)生們都陷入了沉思。創(chuàng)新意識(shí)是人類意識(shí)活動(dòng)中的一種積極的、富有成果性的表現(xiàn)形式，是人們進(jìn)行創(chuàng)造活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和內(nèi)在動(dòng)力，是創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造力的前提。而青年學(xué)生又是最少保守思想、最容易接受新生事物、最富創(chuàng)新精神的一個(gè)群體，一個(gè)國家未來的發(fā)展靠青年學(xué)生，發(fā)展的希望就是創(chuàng)新，要建設(shè)創(chuàng)新型國家，必須從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)著手?；瘜W(xué)的學(xué)習(xí)，知識(shí)與技能的遷移并不是簡單地將已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)“移位”或簡單機(jī)械地模仿，而要在面對(duì)新的問題情境時(shí)，能快速找出新舊知識(shí)之間存在的共同點(diǎn)，從而確定所需解決的新問題應(yīng)該歸屬于現(xiàn)有的何類知識(shí)的延伸或擴(kuò)展。

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的最重要環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和探究習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，老師一定要要求學(xué)生認(rèn)真觀察和理解每一個(gè)步驟和方法，而不是簡單的因循守舊，依葫蘆畫瓢，要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作流程，對(duì)非正常、不明顯、甚至錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入分析，從而追索實(shí)驗(yàn)操作過程中的不當(dāng)之處等。在教學(xué)過程中，教師更要善于啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的基本概念、基本理論，自覺形成與新知識(shí)對(duì)比的習(xí)慣，進(jìn)而融會(huì)貫通，最后形成自己獨(dú)到的見解，創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

在高三拓展氫氧化亞鐵的制備時(shí)，對(duì)于這種在試管中進(jìn)行的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，完全可以放手先讓學(xué)生自己動(dòng)手先操作。大部分學(xué)生都會(huì)不假思索地按照常規(guī)方法開始操作，顫顫巍巍地先在試管里加入少量新制的硫酸亞鐵溶液，然后滴加氫氧化鈉溶液。結(jié)果當(dāng)然可想而知：沉淀不是白色而是先灰綠色，慢慢又變成紅褐色。這時(shí)，就可以拋出問題了：“為什么會(huì)這樣？”學(xué)生們很自然進(jìn)入思考狀態(tài)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)具備知識(shí)基礎(chǔ)，知道那是因?yàn)闅溲趸瘉嗚F很容易被氧化。教師可以趁熱打鐵繼續(xù)問：“為了盡可能避免帶入氧氣，操作時(shí)，應(yīng)該怎么辦？，這時(shí)候?qū)W生就會(huì)爭論，表達(dá)各自不同觀點(diǎn)，有的說加鐵，有的說通氫氣，等等?！安僮鲿r(shí)可以這樣改進(jìn)，氫氧化鈉溶液不是按照常規(guī)方法滴入，而是將滴管伸入液面以下。但是盡管如此，白色沉淀仍然不太明顯，為什么？那么，還能怎么辦？”學(xué)生們立即體會(huì)到剛才的措施其實(shí)不完備，進(jìn)而更深入的思考和探索，一方面要分析討論加鐵有什么弊病，部分學(xué)生就會(huì)學(xué)生意識(shí)到加鐵會(huì)干擾觀察白色沉淀，而通氫氣操作不方便。另一方面要能提出更簡便可行的方法。全班同學(xué)都表現(xiàn)出了極大的興趣，整個(gè)教室議論紛紛。此時(shí)教師只要四兩撥千斤，稍加點(diǎn)撥，實(shí)驗(yàn)室是如何保存容易被氧化的藥品的呢？學(xué)生們立刻恍然大悟，聯(lián)想到鈉、鉀、白磷等容易被氧化的藥品的保存都是采用液封的原理，所以，可在盛硫酸亞鐵溶液的試管中先加入與水不互溶且比水輕的有機(jī)物，如苯、汽油等來隔絕空氣，然后再將滴管伸入液面以下滴加氫氧化鈉溶液，這樣得到的白色沉淀現(xiàn)象就十分明顯了。整個(gè)過程只是把學(xué)生認(rèn)為理所當(dāng)然的實(shí)驗(yàn)過程稍加改變，但是問題卻伴隨著思考的深入一步一步出現(xiàn)，最后解決。效果比起一般的按常規(guī)順序教師自己操作顯而易見要好的多。

又如：如圖所示裝置。問：該裝置作用？同學(xué)們幾乎是脫口而出——收集氣體（集氣瓶）。經(jīng)過中考的洗禮，學(xué)生對(duì)這個(gè)作用印象太深刻了。接著有個(gè)別同學(xué)說，可做洗氣瓶。過了一會(huì)兒，有個(gè)學(xué)生說可做量氣瓶。此時(shí)，教師首先肯定學(xué)生的回答，繼而問：“作為集氣瓶時(shí)可收集那些氣體？”回答有前面學(xué)過的代表性氣體氯氣、二氧化硫、二氧化碳等一些密度比空氣密度大的氣體。那么，如何收集呢？A管進(jìn)，B管出。接著又問：能不能收集氫氣、甲烷等一些密度比空氣密度小的氣體呢？這時(shí)，大多數(shù)學(xué)生不假思索的說，不行。學(xué)生已有的認(rèn)知就是收集密度比空氣小的氣體要么排水，要么瓶口向上，絕對(duì)不可能瓶口向上的，這樣的認(rèn)知幾乎已經(jīng)形成了定勢了?！暗怯行W(xué)生則認(rèn)為可以，那又如何收集呢？”最后共同探討得出結(jié)論：B管進(jìn)，A管出。如果瓶內(nèi)裝滿水則可收集難溶于水的氣體，又怎樣收集呢？B管進(jìn)，A管出。假如將瓶口向下，情況又如何呢？那么，作為洗氣瓶時(shí)，氣體應(yīng)從哪個(gè)管進(jìn)？（A管進(jìn)）。作為量氣瓶時(shí)，氣體由哪個(gè)管進(jìn)？（B管進(jìn)）。用此運(yùn)用此裝置可否測量出二氧化硫氣體的體積？有些學(xué)生認(rèn)為不可以，因?yàn)槎趸蛉苡谒?。有些學(xué)生認(rèn)為可以，二氧化硫溶于水，但可以在廣口瓶中不裝水，而裝汽油、苯等不溶二氧化硫的溶劑。

除此以外，此裝置還可作貯氣瓶、安全瓶等。

這樣一系列問題的逐層深入和解決，不但糾正了學(xué)生固定的思維模式，更讓他們體會(huì)了運(yùn)用創(chuàng)新能力解決真實(shí)問題的喜悅，從而潛移默化地激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識(shí)。毫無疑問，如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用這種逐層深入式的探討方式，不但可以培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)知過程中提升觀察、探索、思考和推敲的能力，在學(xué)到必要和扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)上，又不盲從墨守成規(guī)的知識(shí)習(xí)慣，更巧妙激發(fā)了每個(gè)學(xué)生潛在的創(chuàng)新意識(shí)。最后很自然地讓創(chuàng)新意識(shí)成為解決每個(gè)問題的習(xí)慣！

二、持續(xù)反復(fù)地體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)喜悅，鞏固加深學(xué)生的創(chuàng)新熱情

每個(gè)人成長過程中都聽過安培把馬車當(dāng)成黑板的故事，一個(gè)人只有對(duì)所研究的問題產(chǎn)生濃厚興趣并堅(jiān)持鍥而不舍地探究真相的情況下才能最終收獲創(chuàng)造性思維的喜悅成果。實(shí)驗(yàn)是一種探索性活動(dòng)，因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要恰當(dāng)?shù)丶?lì)和表揚(yáng)學(xué)生的創(chuàng)新成果，不斷增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造的自信心，充分激發(fā)他們創(chuàng)新的熱情，平中求趣求真，在化學(xué)創(chuàng)造實(shí)踐和老師的贊賞和鼓勵(lì)中不斷磨礪創(chuàng)新意識(shí)，優(yōu)化創(chuàng)新方案，體會(huì)創(chuàng)新成果的喜悅，才能持續(xù)不斷的加深學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

在學(xué)習(xí)苯酚時(shí)，可以讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來比較苯酚羥基上的氫原子與乙醇羥基上的氫原子活潑性的差異。在學(xué)習(xí)乙醇時(shí)，通過金屬鈉分別跟乙醇和水的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)得出鈉跟乙醇的反應(yīng)不如鈉跟水的反應(yīng)劇烈，即水分子中的氫原子比乙醇分子中羥基上的氫原子活潑，所以，在解答第一個(gè)問題時(shí)，不少學(xué)生都將鈉投入乙醇和苯酚水溶液中進(jìn)行比較。而這時(shí)教師可以提醒苯酚溶液中本身有水，學(xué)生馬上會(huì)意識(shí)到鈉會(huì)與水反應(yīng)，此方案不可行，可是苯酚在常溫下是固體，與鈉不容易反應(yīng)，怎么辦？此時(shí)教師再稍加點(diǎn)撥，只要將苯酚變?yōu)橐后w即可。學(xué)生們恍然大悟，立刻展開充分的討論，提出一個(gè)又一個(gè)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們有的加熱，有的將苯酚溶于苯中，有的將苯酚溶在乙醇中，還有的將苯酚和乙醇放在同一個(gè)水浴中加熱到50℃～60℃。至此，教師就可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)研究的方法去分析問題，讓學(xué)生進(jìn)行再討論，這優(yōu)化幾個(gè)方案，直到最后得出苯酚分子里羥基上的氫原子比乙醇分子里羥基上的氫原子的更活潑這一結(jié)論。

又如在驗(yàn)證苯酚鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物是苯酚和碳酸氫鈉，而不是碳酸鈉這一事實(shí)時(shí)。學(xué)生們首先想到用氯化鈣。因?yàn)槭煜ぬ妓徕c與氯化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀，而在碳酸氫鈉溶液中加氯化鈣則不會(huì)產(chǎn)生沉淀。無論此方案是否可行，都可以讓學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)，即向澄清的碳酸氫鈉溶液中加入氯化鈣溶液，結(jié)果也產(chǎn)生了白色沉淀。學(xué)生對(duì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象感到簡直不可思議，這時(shí)就需要教師進(jìn)行點(diǎn)撥了，因?yàn)楫?dāng)溶液中c（Ca2+）和c（CO32-）的乘積達(dá)到CaCO3的溶度積常數(shù)時(shí)，就能產(chǎn)生CaCO3沉淀。通過實(shí)驗(yàn)利用事實(shí)來說明用氯化鈣來驗(yàn)證這一方案是不可行的。這時(shí)學(xué)生們有些不知所措，教師可加以引導(dǎo)，可以采用反證法，即如果產(chǎn)物是碳酸鈉，那么碳酸鈉和苯酚不就能共存了嗎？學(xué)生們茅塞頓開，實(shí)驗(yàn)證明向苯酚的渾濁液中加入碳酸鈉溶液，觀察到渾濁液變澄清，說明碳酸鈉與苯酚并不能共存，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而證明苯酚鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物只可能是碳酸氫鈉。像這樣在整個(gè)教學(xué)過程中，從提出問題開始，到解決問題為止，學(xué)生始終處于不斷思考、積極探索的學(xué)習(xí)情境之中。實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，方案的優(yōu)化，改正到最后結(jié)論的得出，都能使他們初步嘗試到科學(xué)探索的樂趣，這無疑會(huì)激發(fā)他們創(chuàng)新探究的熱情，培育其創(chuàng)造性，讓學(xué)生接受科學(xué)方法的系統(tǒng)性訓(xùn)練，使他們學(xué)會(huì)研究與探索的常用方法，永遠(yuǎn)帶著熱情和疑問去探索問題，保持對(duì)問題高度的敏感性和好奇心，更有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

三、科學(xué)客觀地引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，成長完善學(xué)生的創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣的好途徑。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)中，教師除提出問題，做出適當(dāng)引導(dǎo)外，主要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、思考、討論、理論分析等），使學(xué)生親自去感受、探索、查證問題的關(guān)鍵所在，尋求解決問題的最佳方案。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師要重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，將結(jié)論的發(fā)現(xiàn)權(quán)通過實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)交給學(xué)生，使學(xué)生的創(chuàng)新能力在邊實(shí)驗(yàn)、邊討論的氛圍中得以培養(yǎng)和提高。

曾有人說，中國學(xué)生有“三好”：基本功好，書本知識(shí)好，考試成績好；美國學(xué)生有“三強(qiáng)”：動(dòng)手能力強(qiáng)，演說能力強(qiáng)，創(chuàng)新能力強(qiáng)。中國學(xué)生參加國際化學(xué)奧林匹克競賽以來，一直是理論分高于實(shí)驗(yàn)分。為了改變這種情況，就要求教師在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生：“不受已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的局限，鼓勵(lì)突破和創(chuàng)新；不受現(xiàn)有答案的局限，鼓勵(lì)發(fā)揮自己的新見解；思考問題不受時(shí)間和空間的局限，鼓勵(lì)進(jìn)行移植和新的組合思維的直覺性和跳躍性”（楊振寧語）。

如讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣中含有一氧化氮。拿到這道題，學(xué)生首先想到的就是除去二氧化氮，認(rèn)為一氧化氮不能與堿反應(yīng)，于是用氫氧化鈉來除去二氧化氮。而忽視了這個(gè)反應(yīng)NO2+NO+所以此方法不可取。如先降溫液化二氧化氮，則由于水的存在會(huì)發(fā)生反應(yīng)3產(chǎn)生新的一氧化氮，干擾原產(chǎn)物的檢驗(yàn)。經(jīng)過反復(fù)思考、推敲，最后得出只有先除去氧氣，然后除去水，再使二氧化氮液化，才能驗(yàn)證有一氧化氮。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生逐步從模仿、聯(lián)想到求異、創(chuàng)新，激發(fā)他們的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中把實(shí)驗(yàn)作為提出問題、探索問題的重要途徑和手段，這一點(diǎn)，在化學(xué)作為小學(xué)科，強(qiáng)調(diào)減負(fù)增效的今天，已成共識(shí)。 在具體實(shí)施過程中，我個(gè)人認(rèn)為還要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)，一是在課堂教學(xué)中要盡可能逐層深入地設(shè)置實(shí)驗(yàn)問題，利用問題來展開，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；二是要盡量給學(xué)生提供更多的機(jī)會(huì)，如變演示實(shí)驗(yàn)為邊講邊實(shí)驗(yàn)，增加探索性實(shí)驗(yàn)等，讓他們親自動(dòng)手進(jìn)行探究；體會(huì)創(chuàng)新成果的喜悅，從而增加解決問題的熱情。三是要通過設(shè)置疑難問題、討論啟發(fā)等方式，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，大膽想象，使學(xué)生始終處于不斷探索的情境中。長此下去，學(xué)生的創(chuàng)造性思維必能得到很好的發(fā)展，對(duì)待科學(xué)的創(chuàng)新意識(shí)和態(tài)度將會(huì)逐漸形成，創(chuàng)新能力也必然提高。套用學(xué)生自己的一句話說“化學(xué)實(shí)驗(yàn)課從來沒有要睡覺的感覺，一直很緊張，很興奮，很期待?！边@也正是我們要追求的教學(xué)效果。

1008-0546（2011）08-0020-03

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10.3969/j.issn.1008－0546.2011.08.009