在化学实验教学中培养学生的创新能力
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作者: 吕雪峰
创新力是推动社会进步的真正动力，是国家繁荣强大的推动力和根本保障。江泽民同志曾经说过：“创新是一个民族的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新的民族，难以屹立于世界民族之林。”强化国民的创新意识，培养学生的创新能力，这是每一位教育工作者义不容辞的职责。
化学是一门以实验为基础的自然科学。在所有的自然科学中，化学涉及实验面之大、内容之广是其它学科所不能比拟的，化学实验以其独有的优越性，在学生创新能力的培养上发挥着重要作用。本文从以下几个方面，就如何培养学生的创新能力加以阐述。
一、利用探索性实验，培养学生的创新能力
探索性实验是先做实验，通过观察、记录、讨论、去粗存精，了解事物的本质与变化的根源，把感性的认识上升到理性。它不仅要求学生掌握一定的化学知识和实验技能，而且要求学生能灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。教师利用教材中一些验证性的实验可将学生带入科学探索的情境中，从而不断激发学生的创新欲望，培养他们的创新意识和创新能力。
例如，在讲铁生锈的条件时，我引导学生做如下探索性实验：①在第一支试管中加一根铁钉，注入蒸馏水，不要浸没铁钉，使铁钉与空气和水接触；②在第二支试管中加入一根铁钉，注入刚煮沸过的蒸馏水至浸没铁钉，然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触；③将第三支试管用酒精灯烘干，放入一根铁钉，用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触。学生通过比较、分析、讨论，最后总结出铁钉在水和空气同时存在的条件下最容易生锈。这样的实验过程，唤起了学生探索知识的热情，激发了学生勇于探索的精神，使学生树立了自信心，增强了创新意识。
二、利用实验中的“反常”，培养学生的创新能力
无论是教师还是学生，在实验中都会由于各种原因导致实验出现“反常”现象，如试剂添加顺序不当、药品变质、操作失误、反应条件控制不当等。如何对待这些“反常”现象呢？我认为：“反常”现象的出现制造了认知冲突和失衡，为师生提供了挑战和机遇，重新创造条件，认识未知，合理提出假设，再通过实验验证假设，使“反常”转变为正常，这正是培养学生创造性思维的好题材。
例如，在讲氢氧化亚铁的制备和性质时，我先讲清楚氢氧化亚铁的颜色、状态与溶解性，然后演示新配制的硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液反应，结果学生未能观察到白色沉淀，而看到了灰绿色沉淀。这一“反常”现象立即引起学生的思考。我及时引导学生探究原因：①为何要将滴管插入试管里溶液的底部，慢慢挤出氢氧化钠溶液？②为什么要用新配制的硫酸亚铁溶液？③实验前为何要将氢氧化钠溶液煮沸？学生通过分析认识到硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化。我换一瓶已煮沸过的氢氧化钠溶液，以去除溶解的氧气，再进行实验时，先得到白色沉淀，但过一段时间沉淀变成灰绿色，又逐渐变成红褐色，这一现象又引起了学生的疑问。这时我进一步引导学生探讨：采用什么方法能减慢氢氧化亚铁的氧化速率？经过一系列的思考、讨论、比较，最后选用在新配制的硫酸亚铁液面上滴加几滴苯作保护层，将滴管伸入试管底部，滴加刚煮沸过的氢氧化钠溶液，终于得到了白色的氢氧化亚铁沉淀，并保持了较长时间。这样的实验既培养了学生创新能力，又培养了学生探索的兴趣。
三、利用对比实验，培养学生的创新能力
对比，不仅仅是为了求同，更重要的是为了求异。求异思维的形成有利于创新能力的培养。
如在学习二氧化碳的实验室制法时，为了选择较适合的反应药品，我要求学生做如下五个对比实验：①石灰石（或大理石）和稀盐酸反应；②石灰石（或大理石）和稀硝酸反应；③石灰石（或大理石）和稀硫酸反应；④碳酸钠固体和稀盐酸反应；⑤纯净的碳酸钙固体和稀盐酸反应。通过对反应速率的比较及对浓盐酸挥发性的观察，学生很快得出结论。又如在讲解乙醛和氢氧化铜的反应时，我要求学生除按课本完成实验外，还增加一个对比实验，即硫酸铜溶液过量，氢氧化钠溶液不足时生成的氢氧化铜悬浊液再与乙醛反应。通过对反应现象的分析、比较，学生很容易得出该反应所需的条件。教师在教学过程中适当增加对比实验，不但能满足学生的好奇心和求知欲，而且能培养学生不满足书本已有的结论，勇于寻根问底的探索精神，这对于开发学生的创造潜能，培养学生的创新能力无疑是有利的。
四、利用实验设计，培养学生的创新能力
化学是一门以实验为基础的科学，因此，化学实验方案的设计贯穿于化学科学发展的全过程。设计实验时，教师要引导学生阅读有关材料，遵照化学实验方案设计的基本要求，提出实验方案。实验方案包括实验的名称、目的、原理、仪器、药品、步骤、现象、记录、结果处理、问题讨论等。然后让学生亲自进行实验操作。这样不但可以有效地培养和锻炼学生的实验能力，而且可以使学生的创造性思维在实验过程中得以发展和提高。
例如，在学习金属和盐的置换反应时，我要求学生设计一个实验方案来判断铁、铜、银三种金属的活动顺序。本题属于实验设计型，难度大、要求高。由于未加任何附加条件，因此设计方案不只一种。问题一提出，学生情绪高涨、跃跃欲试，设计的方案也很多，我在点评时强调实验设计应本着安全可靠、操作简便、节约药品、减少污染等原则。然后利用实验课，开放实验室，让学生亲自动手去做。学生在课堂上获得了间接知识，在实验室中获得直接经验，长此以往，逐渐积累，学生的创新能力一定会得到提高。
化学实验中处处渗透着新的知识，无论是药品的回收，还是仪器的洗涤，无不渗透着每个学生的创新意识。例如，银是一种贵重的金属，做完银镜反应后，试管内的银镜可以用稀硝酸洗涤，反应后产生的硝酸银溶液可用于氯离子的检验。又如，做完碘的升华实验后，可以用酒精进行洗涤得到碘酒，碘酒在医疗上有消毒、杀菌之功效。这样既能把学生学到的化学知识和解决日常生活中的问题紧密联系起来，又能提高学生的学习兴趣，激发学生的创新意识，深化其创新能力。
创新是时代的要求。不创新，科学技术就不能发展；不创新，社会就不能进步；不创新，国家就没有前途。缺乏创新能力的人将不能很好地适应时代的要求。培养学生的创新能力是每个教育工作者应尽的义务。实践证明，注重实验的创新与探索，给学生留出思维的空间，增加学生独立设计、独立操作实验的机会，是提高学生科学素质、培养学生创新能力的有效途径之一。
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