培养学生的创新意识及能力探讨

李春来

【摘要】本文以“硫燃烧的实验改进”教学为例，阐述在初中化学教学中引导学生质疑实验方案及装置进而发现问题，针对问题就实验方案和装置进行创新，并进行实验验证，培养学生的创新意识和能力。

【关键词】硫燃烧的实验 实验改进 创新意识

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）09A-0086-02

《义务教育化学课程标准》（2011年版）指出，义务教育阶段的化学教育要引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力，让学生理解科学的本质，提高学生的科学素养。化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力，让学生有更多的机会主动地体验科学探究的过程，在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度，学会科学方法，在“做科学”的探究实践中培养学生的创新精神和实践能力，提升学生的科学素养。化学实验是科学探究的重要组成部分，化学实验具有实践性、思维性、创造性、趣味性，是培养学生创新意识和能力的重要载体。

对化学实验进行改进，可以培养学生的创造性思维。创造性思维是创造能力的核心，它包括创造性的想象、直觉、预测、洞察、捕捉机遇等多方面的能力。通过创新实验、改进实验可以培养学生的发散性思维能力。笔者以“硫燃烧的实验改进”教学为例阐述如何在实验改进中引导学生开展实验创新活动。

硫在氧气中燃烧的实验是人教版化学九年级上册第二单元课题2《氧气》中的重要性质实验之一，是初中阶段一个经典实验，也是初中化学启蒙阶段的重点实验。观察到明显的实验现象既是学好这节内容的关键，又是培养学生观察能力、提高学生学习兴趣和环保意识的重要环节。

在教材中，硫燃烧的实验是这样设计的（如图1）。

将装有硫粉的燃烧匙放在酒精灯上点燃，观察硫在空气中燃烧的现象，接着把燃着的硫放入装满氧气的集气瓶中，观察硫在氧气中燃烧的现象。

一、引导发现问题，提出质疑

学生通过查阅资料可知：教材中的实验方法尽管现象明显、便于操作、易于观察，能起到培养观察能力、增强感性认识、提高教学质量的作用，但存在以下不足[3]。

（一）实验前需要提前制得氧气，准备工作时间较长，而且制得的氧气长时间放置，若气密性不好，易造成氧气流失，导致实验现象不明显或实验失败。

（二）所用集气瓶体积较小，氧气含量有限，实验现象稍纵即逝，不能长久、再现，不便于观察。

（三）实验没有在密闭容器内进行，会产生有毒的气体二氧化硫，污染空气，危害身体健康，不符合绿色化学的理念。

（四）实验中用水吸收二氧化硫的效果不佳。

引导学生对实验方案进行质疑并对实验进行优化和改进，可以培养学生的批判质疑精神，提高学生的质疑能力，使学生对实验原理有更明确的认识，进而引发对实验改进创新的思路和意识，并培养学生对原理、理论的理解能力。

二、针对问题，设计创新方案改进装置

针对该实验的不足，我们引导学生对其进行改进，改进的重点放在如何在密闭容器中进行实验以及如何处理产生的二氧化硫气体上。其中，在密閉容器中点燃硫粉的思路来源于日常生活中常见的一些加热电器，最后选择电烙铁芯进行改装（如图2），利用电烙铁芯在通电下产生的高温点燃硫粉，保证了实验在密闭容器中进行。对于实验产生的有害气体二氧化硫，我们通过氢氧化钠溶液进行吸收，这样可以很好地防止空气污染，保护身体健康。

以上是引导学生针对实验方案的不足对装置进行的改进，通过对实验装置进行设计和改进可以培养学生的创新能力。我们知道实验装置是化学实验的硬件和物质基础，对实验装置的改进是在不断发展的，装置只会越来越好而没有最好。所以在教学中要鼓励学生对实验装置进行质疑、敢于质疑，力争对装置进行改进创新，使装置更加完美、简洁、科学，这样有利于培养学生敢于质疑、勇于创新的精神。

在学生敢于对实验方案及装置进行改进创新的基础上，引导学生对创新的实验装置和方案进行实验验证，培养学生的动手能力，进而在“学生敢做”的层次上培养学生化学实验创新意识和实践能力。

为了培养学生的动手能力我们进行了实验验证，引导学生对实验用品、实验装置的组装、实验过程进行设计及操作如下。

三、实验验证

（一）实验用品

电烙铁芯（50W）一根、燃烧匙一个、锥形瓶一个、三颈烧瓶一个、分液漏斗一个、烧杯一个、铁架台一个、带孔橡胶塞四个、导管若干、橡胶管若干、带插头电线一根、止水夹一个。

双氧水（H2O2）、二氧化锰、硫粉、凡士林、5%氢氧化钠溶液、水、酚酞溶液。

（二）实验装置

实验装置如图3所示，用三颈烧瓶作为反应容器，用改装的电烙铁芯加热并点燃硫粉，用滴有酚酞的氢氧化钠溶液吸收二氧化硫。制取氧气采用了分液漏斗来控制反应速率，最后连接装水的烧杯起到检查装置气密性和调节气压，以及吸收逸出的二氧化硫，从而进一步保护环境的作用。

（三）实验方法及现象

1.按图示组装仪器，检查装置气密性。

2.往三颈烧瓶中加入适量的滴有酚酞的氢氧化钠溶液，固定好三颈烧瓶，装上装有少量硫粉的燃烧匙和改装过的电烙铁芯，连接好制取氧气的装置和调节气压的装置。

3.打开分液漏斗的活塞使过氧化氢溶液和二氧化锰接触产生氧气，然后等到三颈烧瓶中装满氧气，通电使电烙铁芯对硫粉加热1～2分钟，使硫粉燃烧，当硫燃烧起来后停止通电并夹紧止水夹，观察现象。

4.可以观察到硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，持续时间较长，三颈烧瓶中的溶液由红色变为无色。产生的二氧化硫被氢氧化钠溶液吸收，防止二氧化硫逸散到空气中，起到保护环境的作用。

5.若产生二氧化硫过多，氢氧化钠溶液不足以吸收二氧化硫，可以通过打开止水夹使烧杯中的水进入三颈烧瓶，进一步吸收多余的二氧化硫。

（四）反思

学生通过对实验用品、实验装置、实验过程的设计及操作，对实验的整个过程有了清晰的认识，对实验的原理及实验的注意事项有深刻的体会。这样增强了学生的实践能力，使其亲自体验了实验创新的过程，培养了创新思维。

最后对改进的实验进行反思，总结优缺点。其优缺点如下。

加热装置可以有效防止空气污染，达到环保、操作简单的目的，增强学生的动手能力和提高学习化学的兴趣。而电烙铁芯的价格便宜，可重复使用。

该改进装置现象明显，持续时间较长，在密闭容器中进行，用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，可以有效防止空气污染，环保、不危害身体健康。此外，改进后的装置既可以用于教师的演示实验，又可以作为学生实验，方便教师根据教学需要选择教学方式。而溶液由红色变为无色也增加了该实验的趣味性，可提高学生的学习兴趣。

该装置另外一个改进是采用三颈烧瓶作为反应容器，使装置变得简单、易操作、更安全，可以有效地避免装置的复杂性和影响实验的可操作性。

“硫在氧气中燃烧的实验改进”，引导学生对化学实验经历“敢质”“敢创”“敢做”这几个阶段。通过这几个过程的体验不仅提升了学生的科学素养，还培养了学生的创新意识和实践能力。在实验创新的过程中，学生体验了探究的过程，体会到成功的喜悦，开启了创新的思维，学生的创新能力和实践能力也将不断成长。

（责编 刘小瑗）