实验

黄春树

摘 要：探究与实验是初中化学学科的核心素养之一，是完善人才素质，特别是培养学生创新能力的重要载体，盘活化学实验教学能更有效地激发创新意识和开发学生的创新能力，可以说它是催生学生创新的孵化器。

关键词：化学实验 课堂教学 创新潜能

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学的灵魂。化学实验是化学教学不可缺少的环节，是学生认识化学世界的窗口，是化学教学中催生创新的助产剂；对培养学生的创新精神和实践能力具有不可替代的作用。因此，教师应对实验教学进行创新设计，发掘、用好实验中巧妙的构思和方法，以实验为依托，拓宽思路，挖掘实验的内涵，通过形式多样的实验活动来激发学生的创新潜能，培养学生的创新能力。

一、挖掘演示实验，唤醒学生的创新意识

演示实验对唤醒学生创新意识和创新能力的训练起着至关重要的作用。但是，许多教师做演示实验时，仍然是照方抓药，从而忽略了学生主体思维的激发，这就难以激发学生的创新意识。反之，教师善于挖掘演示实验进行适当的创意设计和运用，以实验现象为依据，让学生去思考、去发现。这样不仅能活化学生的思维，而且能很好地激发学生的创新意识。

案例：演示氢氧化钠固体溶于水放热的实验时，用手触摸试管外壁，学生所观察到的现象和效果很不明显。于是，我就引导学生对实验进行分析、探究和创新实验：将一支干净的试管注入少量的蒸馏水，在酒精灯的火焰上加热至沸腾，移开火焰，蒸馏水停止了沸腾，然后往试管内加入少量的氢氧化钠固体，片刻会发现液体又重新沸腾；学生感到“咤异”的同时也很快猜想出这现象是由于氢氧化钠固体溶于水放热所致。这样改进后不仅使该实验现象比教材上的那种实验现象更具有直观性和可比性，更能直观地说明了氢氧化钠固体溶于水是放热的结论，而且也能促使学生参与探索改进实验方法的活动中来，同时也极大地激发了学生的学习兴趣和探究欲望，从而唤醒学生的创新意识。

教材中“测定空气里氧气含量的实验”、“探究灭火原理的实验”以及“探究水的组成电解水的实验”等几个教材中典型的实验均可引导学生从多角度、多方位进行设想，创新实验方法与实验设计，让学生体验到创新并不神秘，创新就发生在自己的身边；使学生考虑问题的思维开阔，想法新奇，从而激发了学生的创新潜能。

二、将演示实验改为设计性实验，引发学生的创新精神

传统的演示实验先是教师演示，然后归纳出结论。整个演示过程学生始终处于被动接受的位置，不能使学生主动思考，只是坐等实验结论。实践证明这种教学方法不利于调动学生的积极性，甚至窒息学生的思维能力、摧残学生的创新精神。为了使学生变被动为主动、激发学生的创新精神，提高学生自主创新能力。对某些演示实验应让学生自行设计实验过程，使之变为探究型、设计型、科研型的实验，使学生参与到实验的设计中来体会创新的乐趣。

案例：学习《二氧化碳的实验室制法》选择实验装置时，我先让学生归纳确定制取气体发生装置和收集装置时应考虑的因素。教学中，根据制取二氧化碳常用的药品和反应原理提出问题：同学们能否设计一套实验装置，可使反应能随时发生或停止？这一问题引发了学生大胆尝试与创新，并提出以下几种方案：（一）用金属铜网扣住石灰石，當需要反应发生时，使石灰石与稀盐酸接触，需要反应停止时，将容器倾斜使稀盐酸与石灰石分离；（二）用一小块布包裹着石灰石，制作成一个小布袋且用一根细线系紧布袋口，放入反应容器内，当需要反应发生时，把线放下使布袋中的石灰石与稀盐酸接触，需要反应停止时，把线往上拉，使布袋中的石灰石与稀盐酸分离。（三）取一只干净的塑料瓶，离瓶底三分之一处用力旋绕并留下一个小孔，往瓶内注入适量的稀盐酸，再把大理石盛放在瓶内的小孔上，然后通过调节手掌对瓶底部位挤压的操作，从而实现随时控制反应的发生与停止等多种实验方案。此时，我不失时机地让同学们讨论这些设计中哪种方案最佳。像这样的素材很多，只要我们教师善于将实验设计的“砖”抛给学生，就能迸发出学生的创新“玉”。

又如：实验室制取氧气的三种方法：（一）加热混有二氧化锰的氯酸钾；（二）加热高锰酸钾；（三）分解过氧化氢。当授完这些教学内容时，我进一步组织学生分析实验中反应物的性质和状态、反应条件、生成物的性质和状态，从而提出问题：同学位能否设计一套实验装置制取氧气？这样不仅能让学生化被动为主动，而且能让学生参与探索活动中激发创新精神。

三、将验证性实验改为探索性实验，诱发学生的创新思维

布鲁纳曾指出：“发现并不限制于寻求人类尚未知晓的知识，确切地说，而应包括用自己头脑中来获得知识的一切方法。”这一著名的论断是化学课堂上改验证性实验为探索性实验重要的理论基础和依据。由于探索性实验是学生在实验或观察实验的基础上通过科学抽象来获得结论的一种实验。因此，教学中，将验证性实验改为探索性实验，无疑是一条培养探索能力与创新思维的有效途径。

案例：在催化剂教学中，我说：同学们，你们能探究分解过氧化氢制取氧气的反应中的二氧化锰是催化剂吗？想一想，探究实验的一般程序是如何进行的？同学们通过交流、讨论后，得出应采用对比实验，按照“实验演示—观察现象—提出问题—讨论比较—分析归纳—得出结论”的过程进行探究，学生进行实验时观察到：（一）两支试管产生不同的现象。（二）装入少量的二氧化锰粉末的试管中却能很快放出氧气。从而说明：在常温下二氧化锰能改变过氧化氢溶液分解放出氧气的速率，因而起到催化作用。此时，有学生提出：反应后二氧化锰的质量有无变呢？此问题，再次激发了学生的思维，有同学说：将反应后的剩余物进行过滤、洗净固体并烘干，再称量，如果反应前后二氧化锰的质量不变，说明它是催化剂。这一问题的解决后，马上有的学生提出二氧化锰的化学性质反应前后是否改变呢？这一尖锐的问题又一次激起了学生思维的高潮。通过交流、讨论后，认为将称量后的二氧化锰再与过氧化氢溶液反应，观察并验证是否有氧气产生即可，再次说明它是催化剂。接下来引导学生分析、比较，最后建立催化剂的概念。这样不仅激发了学生探究实验兴趣，还培养了学生的探究能力和创新思维。

教材中还有许多实验可改为探究性实验，如二氧化碳的实验室制法、酸、碱、盐的性质实验等等。通过探究实验活动，不仅能增强学生发现问题、解决问题的能力，训练学生科学的思想方法，而且能有效地培养学生的创新思维。

四、改进和拓展实验，激发学生的创新欲望

认知心理学关于思维的研究成果表明，探究的过程首先是解决问题的过程。演示实验中实验装置等方面所暴露出的不足能使学生进入一种察觉到已有知识不能解决新问题的心理状态，因而极大地激发了学生探究改进方法的兴趣，延伸了对演示实验的探究过程。教材中的很多实验，通过仔细分析，会发现有不少实验在装置和操作等方面是可以进一步改进的。通过实验的改进，可以培养学生发现问题的能力，学会改进的方法技术，体验改进成功的喜悦，不仅能提高学生分析和解决问题的能力，同时也激发了创新欲望，培养了创新思维能力。

案例：“探究物质燃烧的条件的实验”教学，我将该实验设计改进与拓展如：

某兴趣小组话动中，同学们按图1装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究。探究过程中，大家对磷燃烧生成的大量白烟是否危害人体健康提出疑问。

【查阅资料】白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃，……燃烧产物五氧化二磷是白色固体，会刺激人体呼吸道，可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸（HPO3）。

【变流与讨论】白烟对人体健康有害，该实验装置必须改进。

【改进与实验】同学们按改进后的图2装置进行实验。

请你帮助他们将下表补充完整。

现 象 解 释

a试管中白磷燃烧，热水中白磷没有燃烧。

b试管中红磷没有燃烧。 b试管中红磷、热水中白磷都没有燃烧的原因是①__________；②_______________。

【反思与评价】（1）改进后的图2装置与图1装置比较，优点是_____________________。

（2）小林同学指出图2装置仍有不足之处，并设计了图3装置，其中气球的作用是_________。

【拓展与迁移】

实验小结时，小朱同学说：“待a试管冷却后，如果将试管口紧贴水面（室温下）。并取下橡皮塞，将看到液体进入试管。”这一说法得到大家的一致认同。小晶问：“如果不考虑橡皮塞占试管的容积，进入a试管内液体的体积会是多少呢？大家争论后，出现两种预测。甲：接近试管容积的 ；乙：不一定接近试管容积的 。

你赞同的预测是_______（填“甲”或“乙”），理由是____________________。

这样组织教学活动，不仅紧紧抓住了学生的兴奋点，而且促使学生参与探索、感知改进实验方法的活动中，充分激发学生的学习兴趣和探究欲望，同时也培养了他们探究求知实验、求知事物的创新意识。

五、关注实验异常，培植学生的创新能力

化学实验受到众多因素的影响，许多实验经常会出现异常现象，如实验中的“异常现象”、稍纵即逝的“短暂现象”等，学生对这些异常现象总会感到非常好奇并产生探究欲望。因此，教师在教学中要留心观察实验过程，注意捕捉“异常”的实验现象，抓住时机，将其转化为教学的生成点，让学生在开展交流、讨论、反思、探究活动中拓展思维空间，让从多层面、多角度去剖析问题敢于发表不同的见解，能有效地培植学生的创新意识。

如：《CO2的性质和制取》实验时，演示时把石灰石和稀盐酸反应产生的CO2通入紫色石蕊试液中，学生很快就观察到紫色石蕊试液逐渐变为红色，但当给溶液加热后，溶液的颜色并没有变为原来的紫色，这出现了与正常的实验现象不符。是简单告诉学生结论，还是组织学生探究实验异常的原因呢？我选择了后者，坦然地说：“实验出现异常，同学们能否帮助老师找出实验异常的原因呢？”学生经过思考、分析，从而猜想导致实验异常的可能性有：（一）可能与紫色石蕊试液的质量有关？（二）可能与稀盐酸溶液的浓度有关？如果稀盐酸浓度偏大时会挥发出氯化氢气体同反应产生的CO2一起溶解在石蕊溶液中且形成了碳酸溶液和稀盐酸溶液，受热时碳酸溶液易分解，而氯化氢气体含量较少，在溶液中形成的盐酸溶液的浓度较低，不易挥发和分离出来，因此溶液的红色不会褪去。如果是氯化氢气体造成的缘故，那么就用呼吸时产生的CO2直接通入紫色石蕊试液中进行比照实验，问题就迎刃而解。学生作精辟分析后，我便趁热打铁提问：能否设计实验加以验证呢？这一问激发了学生的探究热情，并设计了如下分组实验：每小组分别取1-2ml的紫色石蕊试液于试管中，并进行编号，然后：（1）往①号试管中，滴加1-2滴稀盐酸，一会儿再进行加热，结果溶液的颜色先由紫色逐渐变为红色，受热后溶液的颜色不褪去，说明盐酸能使紫色石蕊变红，且受热后溶液的颜色不褪去。（2）往②号试管中吹入CO2气体，片刻后进行加热，结果溶液的颜色由紫色逐渐变为红色，受热后溶液的颜色由红色逐渐变为紫色，证明没有盐酸溶液存在则实验现象出现正常。（3）往③号试管中吹入CO2气体，再滴加几滴稀盐酸溶液，片刻后再加热，结果显示溶液的颜色由紫色逐渐变为红色，受热后溶液的颜色红色不消失，证明有盐酸溶液存在则实验现象出现异常。

这样将实验异常现象作为教学资源加以利用，引导学生探究导致异常的原因，反思中迸发出创新思维，从而有效培养学生的创新意识。

結语

总之，只要我们依据新课程理念，对每个实验进行认真分析、积极处理，从各方面入手，充分调动学生的积极性。利用现有条件，想方设法地去进行各式各样的、丰富多彩的各项活动，就能有效地激发学生的创新潜能。

参考文献

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[2]何双安.运用化学实验提高学生探究能力的实践与思考[J].化学教学，2003（07）.

[3]曹洪昌.激活实验思维培养创新能力[J].化学教育，2004（01）.