在实验教学中培养创新精神和实践能力

刘淑媛

【摘要】 当今知识经济时代强调知识的创新和具有创新能力的人才。化学是以实验为基础的自然科学。本文主要论述了在实验教学中如何培养学生的创新精神和实验能力。首先指明要想有创新必须做好三方面的工作。在此基础上以《氨》的实验教学为例谈了如何培养学生的创新精神和实践能力。作为课堂教学的主导者,在化学教学课堂中应注意强调学生的积极性,充分挖掘实验的创新内容和多种操作手段。本文最后列出从六方面进行实验教学的创新和尝试。总之,做好化学实验,培养创新能力,不仅激发了学生的学习兴趣,提高了对化学理论知识的理解能力,更重要的是培养了良好的科学素质。

【关键词】 创新精神实践能力实验目标素质教育

实验是化学教学的基础,实验是学好化学的最基本途径。为全面实施素质教育,最近几年国家教育部已对高考化学试卷的命题内容和方法进行了改进,增加了实验内容的考题分值,其目的就是要求不仅会动脑,而且会动手。加强实验教学是提高化学教学的重要一环。

创新是一个国家科技发展的灵魂,一个没有创新能力的民族难以立足世界民族之林。正如前任总书记江泽民所讲的那样:“要迎接科学突飞猛进和知识经济兴起的挑战,最重要的是坚持创新。创新的关键是人才,人才的成长靠教育,教育水平提高了,科技进步和知识经济才有后劲。”因此,以提高国民素质为根本宗旨,以培养学生的创新精神和实践能力为重点,造就二十一世纪社会所需要的创造性人才,就成为新世纪教育改革和发展的方向。

1实验中需要做好的工作

课堂教学是实施素质教育的主阵地和重要渠道。作为课堂教学的主导者,应根据各自学科的特点立足培养学生的创新精神和实践能力。化学是以实验为特点的自然学科,原理相同、方法多种多样的实验含有丰富的创新内容和多种操作手段,它最能激发学生的积极性。那么,怎样才能做好化学实验达到实验目标呢?这就需要在实验中做好以下几项工作:

1.1明确实验目的,理解实验原理。化学实验目的有两种:一是实验的具体目的,如制备某种物质,获得某个数据,或论证某个化学基本概念等;二是教育目标,如掌握某种研究方法,培养学生的科学素质等。在明确实验目的后,还要详细理解实验原理。实验原理包括化学反应原理和操作原理。了解反应原理才能明确实验中要观察的现象, 了解操作原理才能自觉地进行规范操作,获得准确的实验结果。

1.2认真观察、分析、学会收集、处理信息。观察是化学实验中收集信息的主要方式。实验中的观察要有目的性、全面性和敏锐性;观察时要确定重点观察什么内容。观察的目的不清,观察收集的信息就可能无用;有的实验现象很多,要进行全面观察。如钠与水的反应就有六种实验现象(钠熔化成小球、浮于水面、产生气体、使酚酞溶液变红、放热、钠球很快消失)可供观察,而每种现象都说明一种性质;有些现象稍纵即逝,要敏锐地感知它。对收集到的信息要进行分析处理,去伪存真。对实验中出现的异常现象要认真分析,如属操作错误,可对自己的实验操作加以修正,从而提高实验操作能力。如反映了实验本质,则要找出原理,作出合理的解释,说不定你就会有新的发现。

1.3对实验信息进行周密思维、形成结论,培养科学思维方法。通过实验收集到一系列的信息,对其进行分析处理就成为产生结论的材料,而由这些材料形成结论必须经过周密的思维,不能随意下结论,例如在化学反应速率实验中,可得到同一温度、同浓度硫代硫酸钠溶液中加入不同浓度的稀硫酸溶液生成沉淀所需时间。根据这个时间间隔大小确定出硫酸浓度愈大,所需时间愈短。实验结论是:反应物浓度愈大,反应速率愈快。在此过程中,思维一定要清晰,表达要清楚。常见一些同学随便对实验下结论,当问及结论是如何作出时便说不清楚,反映出思维的缺陷。

2在实验教学中培养学生的创新精神和实践能力

做实验的目的并不只是让学生学会某些实验操作,而是在熟悉这些操作和理解实验原理的基础上大胆创新,充分挖掘实验的创新能力和多种操作手段,培养学生的创新精神和实践能力,这是化学实验的最高目标。下边仅以《氨》的实验教学为例,谈点粗浅的体会。

2.1引导学生设计实验方案,培养创新精神。照方抓药式的实验能提高学生操作熟练程度,但不利于培养和锻炼学生的创造能力。课本上氨和酸演示实验是拿一玻璃棒在浓盐酸里蘸一下,另一玻棒在浓氨水里蘸一下,使两棒接近,就可以看到有大量的白烟生成,白烟是氨水挥发出来的氨与浓盐酸中挥发出来的氯化氢化合生成微小氯化铵晶体。对于这个实验,教师可引导学生把课本上的演示实验改成设计实验有利于培养学生的创新能力,发展学生的实践能力。比如引导学生思考,如果不用课本上的操作方法,自己设计一个实验方案,需要什么仪器?采用什么装置和措施?经过学生分析讨论,教师引导学生设计如下两个实验方案:①在一支试管内滴两滴浓氨水,摇动浓氨水使浓氨水附于管壁,再用一根玻璃棒或玻璃管蘸取少量浓盐酸立即伸入试管内,观察试管内的现象;②取两个集气瓶分别在瓶内滴加2-3滴浓氨水与 浓盐酸,加盖,摇动集气瓶,然后瓶口相对放好,抽去玻片,观察现象。

然后请同学们比较设计的两个方案与课本上的实验的优缺点。学生通过实验现象的对比可发现课本上的实验只能看到白烟产生,而不能看到氯化铵晶体。上述设计的两个方案不仅可看到大量的白烟产生,而且均可见在容器壁上附着白色晶体,并且,设计方案②还防止了浓氨水、浓盐酸挥发成环境污染。这样不仅激发了学生求异创新的愿望,而且培养了学生的创新精神和实践能力。

2.2变教师演示为学生实验,培养学生的实践能力。演示实验真正的目的是让学生掌握做实验的要领和技能,达到规范、准确操作的目的,同时理解化学基本知识,不断提高实验技能。根据教学内容和学生实际水平将某些演示实验改为学生上台实验,也可以增加学生动手的机会,提高实践能力,进而培养创造能力。

例如,在学习氨气的“喷泉”实验时,学生在公共场所见过不少喷泉,可就是没有亲自动手做过,如果让个别学生代替老师上台演示,老师在一旁引导台下学生注意观察“小老师”的操作是否正确,及时提出问题让学生观察并思考:①氨为什么会形成喷泉?表明氨的什么性质?②无色酚酞为什么变成了红色?说明了什么问题?③哪些气体可以做喷泉实验?需要什么条件?给学生创造实践的条件和研究问题的情境(实验条件、讨论气氛等),让学生通过实验、思考、讨论、分析等环节,自己解决有关问题,使学生感到学习知识的乐趣,认识到知识是通过自己的思维等活动学习得到的,而不是老师教会的;使学生既学会了知识,又培养了学生的学习能力,真正实现由“学会”到“会学”的转变;使学生的创新能力和实践能力在独立解决问题中不断提高。

3在实验教学中的创新和尝试

那么在我们的化学实验教学中,可对如下几方面进行创新和尝试。

3.1在常规仪器或装置用途上求创新。常规仪器或装置有其主要用途,但并非唯一用途,如讲干燥管的用途时,除主要用来盛装固体干燥剂干燥气体外,还可用于防倒吸,如此创新,乐趣大矣。

3.2在常见药品替换上求创新。常见气体的制备,教材介绍的常常是一种方法,比如氯气的实验室制法,除了用二氧化锰和浓盐酸反应,二氧化锰是氧化剂,可引导学生思考能否用其它氧化剂代替,如用高锰酸钾代替,反应更迅速。

3.3在常规操作上求创新。学生应熟练掌握基本实验操作,但不能墨守成规,应适时提出创新问题。比如用排水法测氧气的体积时,提出能否用此装置测二氧化硫的体积?为什么?若用此装置,应如何改进?学生带着这个问题去思考、分析,便可得出排饱和亚硫酸氢钠溶液的方法。

3.4在实验方式上求创新。①尽可能地补充一些随堂演示实验,给学生提供更多的直观认识。②尽可能将一些教师演示实验改为学生演示或学生实验,给学生更多的动手操作机会。③联系生活生产实际,支持和鼓励学生制作课外实验,为学生营造一种自行设计、自主探索的创新环境。

3.5在实验过程中求创新。传统的实验大多数是验证性实验,其原理、步骤、现象、结论均为已知。但我们可对实验过程进行大胆创新——变验证性实验为探索性实验。例如:以铜、硝酸、空气为主要原料,请同学们设计制硝酸铜可有哪些方案?看谁设计的快?谁的方案最优?学生设计的方案很多,给予肯定和鼓励后,再从环保角度和经济角度进行评价,自然得出最佳方案,这样在教师的指导下的探索,培养了学生的自信心,激发了探索兴趣,同时培养了学生的创新精神和能力。

3.6在实验手段方面求创新。实验手段直接影响实验效果。为此,中学化学实验创新要充分体现实验手段的现代化,在实验操作中充分运用电脑、录像、投影等手段突出现象、增强动感、扩大实验效果。例如,对反应复杂、现象不明显、时间过长的实验,可用电脑模拟反应过程或用电脑制作动画,采取“放大”、“慢放”、“重放”、“定格”等方法,帮助学生观察。

总之,在教学实践中重视学生创新精神和实践能力的培养,最大限度地发挥学生的主观能动性,真正做到教为主导,学为主体,练为主线,思为核心的有机统一。长此以往的培养训练,必将会收到良好的教学效果,大面积提高学生的素质,把素质教育真正落到实处,达到素质教育的目的。

参考文献

1武永兴等.人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书

《化学》.北京:人民教育出版社,2006

2雷成生.实验教学创新的尝试.中学生理化报,2008(66)