实验活动课中培养中学生创新思维能力的方法初探

【摘 要】本文以教材“二氧化碳的实验室制取与性质”为例，通过让学生阅读编制报告、实验创新设计、实验评比、交流展示、综合分析、方案聚焦、开展实验等，初步探究在学生实验活动课中培养学生创新思维能力的方法。

【关键词】教材实验;创新思维;方法探究;实验活动

《初中化学课程标准（2011版）》明确提出，教师应安排和组织学生至少完成8个基础实验，实验中要培养学生的动手能力、观察能力，更要培养学生的创新思维能力。《普通高中化学课程标准》指出：“勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新[1]。”“化学学科核心素养的精髓是创新，创新是化学学科核心素养的本质特征[2]。”因此，化学教师要激发学生的好奇心和想象力，培养学生的创新思维能力，使学生敢于质疑，勇于创新。

1   问题提出

“二氧化碳的实验室制取与性质”是人教版教材上“实验活动2”的内容。《义务教育课程标准》指出：“精心设计科学探究活动，加强实验教学[3]。”在第六单元“课题2”和“课题3”的教学中，笔者开展了让学生自主设计二氧化碳的制取和收集装置、预测二氧化碳的性质和分组的实验，并完成了该实验的教学目标。而让学生简单重复做该实验，他们会感觉枯燥无味。

现以“实验活动2”为例谈如何在实验活动课中培养学生创新思维能力的方法：阅读教材，转化文本，多元表达→大胆质疑，创新设计实验→变革教法学法，开展实验评比→交流问题，发散思维，展示不同设计→综合分析，聚焦思维，选择最佳方案→开展实验，分享成果。

2   教学实践

2.1  阅读实验内容，编制实验报告

课前要求学生阅读实验内容，编制实验报告。让各小组根据组员编制的实验报告进行交流讨论，整合优化讨论内容，提炼出小组最佳的实验报告。在编制实验报告的过程中，学生通过阅读实验内容，能知道实验目的，理解实验原理，书写实验用品名称，理解实验操作，预测、推理、解释实验现象，书写相应的化学方程式。

让学生在课前预习，把实验内容通过实验报告形式表达出来，并转化为书面表达。让学生从不同的角度表达同一事物，容易使他们形成多元性的创新思维。

2.2  大胆质疑，重新设计实验

要求学生在编制实验报告的基础上，找一找实验中可能存在的问题，如实验不连贯;需要多次制取CO2;盐酸用量较多;实验操作较繁杂;倾倒CO2使蜡烛熄灭的操作，容易失败等。爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”让学生从实验中发现问题，从不同的角度审视实验，敢于质疑，敢于向课本实验挑战，以怀疑和批判的态度对待实验，重新设计实验，会使学生的求异思维得到培养。

要求学生在问题的基础上，交流讨论，明确改进意图，进而改进实验。学生提出可将多个实验装置融合在一起，这样能节约实验用品，操作简单，便于观察，现象明显;也可用生活中的废旧物品代替部分实验用品。美国“阿波罗”登月计划总指挥韦伯曾指出：“阿波罗计划中没有一项新发明的技术，都是现成的技术，关键在于综合。”学生若能综合问题，并提出改进意图，整合改进装置，那么学生的创新思维能力就会得到培养。

2.3  开展实验评比，变革实验教法学法

在学生预习时，提前告诉他们本次实验课的评比内容，并在实验课开始前，公布实验评比规则。实验过程中，笔者利用手机拍摄了学生操作中存在的问题，并在比赛结束后一一点评、总结。

“适当地开展一些化学竞赛是激发和维持学生学习积极性和学习兴趣的有效手段”，而且“初中学生学习化学最主要的是要动手试一试，动脑想一想[4]。”这样能让学生保持高度的兴奋和专注，并充分运用化学实验，让学生锻炼实践应用能力。有的学生为了取得好成绩在课前就摩拳擦掌，利用课余时间到实验室练习基本操作。学生通过眼、耳、鼻、手等的直观感知逐渐形成知觉，再上升到对实验仪器和装置的表象、表征等认识，最后达到灵活运用，为自己创新能力的发展奠定基础。

2.4  质疑与交流，展示不同设计

各小组代表交流本组发现的问题、解决的思路、改进的意图，展示自主设计的实验装置。

随着知识的增加、自我意识的觉醒、思维独立性和批判性的发展，初中生喜欢怀疑、争论，不唯书、不唯权威，敢于提出不同的见解，“希望自己的个性为他人所理解，自己的人格能被别人尊重，自己的想法能够被肯定”[4]。所以可利用学生的这些心理特征组织开展交流讨论，让学生在交流展示中善于听取意见、尊重他人，在肯定自己的某些思路和设计的同时，也改善自己存在的问题，从而培养学生从多角度、多层次、多侧面思考问题的能力。

2.5  综合分析，选择最佳方案

学生经过交流讨论，分析对比了各组设计装置的优缺点，聚焦思维，改进了其他装置，最终设计出了新的实验装置。他们设计了利用铜丝上沾有石蕊溶液的棉球来探究二氧化碳的密度以及与水的反应，导管外的蜡烛熄灭不但可以证明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧的性质，还可以检验二氧化碳是否收集满。整个装置简单、实用。学生将其他小组设计的实验装置與自己组的实验装置进行对比，形成了自己对实验装置的整体认识，比较后选择了设计更科学合理的实验装置，从而掌握了择优选择的收敛思维能力。

2.6  开展实验，分享成果

让学生再次动手，完成实验，体验创造性劳动带来的愉悦，并分享快乐和幸福。这样学生开展创新性实验的兴趣不但得到了充分满足，而且还能激发他们对其他创新性实验的渴求，并内化为持久的化学学习兴趣和动力。

3   教学反思

3.1  中学生的创新思维能力不同于科学家

科学家的创新能力是指具有前无古人的独到之处，在前人、常人的基础上有新的见解、新的发现、新的突破，具有一定范围内的首创性和开拓性。而针对中学生来讲，笔者认为，只要是通过他们自己的实践、观察、分析、归纳所获得的规律、解题思路以及对某些概念、定律、习题等的结论进行延伸或推广都可理解为创新。如教师可引导学生从不同角度表达实验内容、编制实验报告，从而让学生知道解答问题的方法不是单一的，可以从多种方案、多种途径中去探索、去选择、去解决。又如教师可引导学生阅读实验内容，让学生敢于质疑，对疑难问题提出自己的思路和见解，通过自主创新设计、动手操作、主动论证等回答了自己的质疑。这样既能培养学生的创新能力，又能使学生学得活、理解得深、记得牢，还能激发学生的探究欲望。

3.2  教学方式的创新带动学习方式的创新

教师的“教”是为学生的“学”服务的，要转变学生的学习方式，教师必须转变教学方式[1]。上海市特级教师、正高级教师关景双说：“教法就是学法，学法是教法的影子。”教师创新教学方式，学生的学习方式会随之创新，其创新思维也会随之得到培养。教师在实验课使用评比教学、合作教学、探究教学等教学方式，学生就会采取课前课中、线上线下、与同学交流等进行自主学习、合作学习、探究学习，与同伴合作交流、切磋评比。这样学生的内生动力会得到激发，他们也会享受课堂教学方式变革带来的愉悦。

3.3  课堂实验教学的创新促进学生开展实验和创新

一是学生学习的主动性增强，不唯师、不唯书，敢于质疑、敢于变革、敢于探究;二是学生能主动把化学与生活生产相联系，根据实验目的，用生活中的素材代替实验器材，开展实验设计和创新;三是学生对课外实验有兴趣，既能运用实验器材和生活器材的功能，去猜想、去设计，也能从不同的角度去试一试、做一做，体验实验失败的痛苦和实验成功的喜悦。

3.4  实验班学生的实验能力显著提高

从第六单元的学习和期末考试的成绩看，实验班学生的成绩优于对比班，特别是实验班得分明显优于对比班。实验班学生对实验仪器的认识和名称的书写、仪器功能的理解、装置的连接、操作现象结论的表达、实验的基本操作等明显优于对比班。

初中化学教材中的“实验活动”是创新学生学习方式、发展学生兴趣、提升学生学习能力的极好素材和载体。但是，笔者认为在教学中还要进一步丰富实验内容、创新实验形式、变革教学方式方法，从课内实验延伸到课外实验、从化学实验延伸到生活实践，从而让学生发现与自身息息相关的生活物品所富有的思考价值、创新价值、实验价值，自觉地增强学习化学的兴趣，增加对实验的探究兴趣。如果教师长期坚持，那么学生的创新思维必然会得到充分的培养和发展。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]郑长龙.化学学科理解与“素养为本”的化学课堂教学[J].中学化学教与学，2019（12）.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[4]馬宏佳，汪学英.化学教学论（第一版）[M].南京：南京大学出版社，2014.

【作者简介】

李志全（1976～），男，汉族，重庆人，本科，中级。研究方向：中学化学教育教学。