初中化学实验教学中学生创新能力的培养

姚江峰 马书斌

作者简介：姚江峰（1973—），女，汉族，山西武乡人，本科，研究方向：初中化学。

马书斌（1972—），男，汉族，山西高平人，本科，研究方向：初中化学。

随着教育教学理念的发展与变化，学生创新能力的培养已经成为当今教育的重要任务。而初中化学实验教学是学生获取实践经验、提高实验操作能力、形成创新意识与创新能力的重要途径。以沪教版初中化学九年级上册第2章“身边的化学物质”中“氧气的性质”实验为例，探讨如何在化学实验教学中提升学生的创新能力。

一、教学目标

化学实验是学生学习的重要内容之一，其中“氧气的性质”是一个有趣且实用的实验。在这个实验中，学生需要观察、分析、推理和实验操作，掌握氧气的相关知识。具体教学目标如下：

1.让学生自主探究实验目的与实验现象，进行创新思考。学生可以在实验过程中尝试不同的实验方法，通过对实验数据的分析和处理，深入了解氧气的特性与应用。

2.通过实验活动，让学生感受化学实验的乐趣，加深对氧气性质的认识，从而提高学习主观能动性。

3.提高学生的综合素质和创新能力。在实验中，学生需要掌握基本的科学思维方法和技能，同时也需要注重实验安全，从而提升科学素养。

二、教学重点与难点

（一）教学重点

1.氧气的性质和特点：氧气是一种无色、无味、无臭的气体，是空气的主要组成部分之一，化学性质活泼。

2.创新实验设计：引导学生思考如何设计创新性的氧气实验，如氧气与火焰的关系、氧气对生物的影响等，鼓励学生在实验中发现问题、解决问题、提出新想法。

（二）教学难点

1.实验安全措施：氧气是一种氧化剂，容易引起火灾和爆炸，因此在实验中需要注意安全措施，如戴好防护眼镜、穿戴防护服、规范操作等。

2.实验操作技巧：氧气在实验中的应用较为广泛，学生需要掌握自己操作的仪器和设备，进行精确的实验操作，避免出现实验失误。

3.实验结果分析：学生需要对实验结果进行分析和总结，了解各种实验现象背后的化学原理，从中发现问题并提出解决方案，提高自己的实验设计和创新能力。

三、实验流程设计

（一）实验教学设计

本文以沪教版初中化学九年级上册第2章“身边的化学物质”中的“氧气的性质”进行实验教学，其章节整体导图如下图1所示。

这个实验可以帮助学生深入了解氧气的制取原理和性质。同时，“氧气的性质”也是一个经典的化学实验，还与很多实际应用有关。观看实验画面，可以激发学生的创新潜力。在教学中，教师可以给学生提供不同的实验方案，让学生有机会自己设计实验步骤和实验过程中需要注意的关键点，从而培养学生的创造力和创新能力。对于“氧气的性质”实验，教师可以在安全前提下适当放松对學生的限制，让学生自由选择实验方案和实验器材。

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图1

总之，确定实验教学选题应注意以上策略，以便充分体现学生创新能力，不断拓宽化学领域的知识积累。

（二）实验操作

初中化学实验教学中，通过实验操作，学生可以更好地理解化学概念，提高化学实验技能和创新思维。在“氧气的性质”实验中，学生可以通过比较木炭、蜡烛和细铁丝在氧气中燃烧的现象来探究氧气性质。

实验前准备实验材料和仪器，如木炭、蜡烛、细铁丝、氧气气体源、点火棒、集气瓶等。接下来是实验操作步骤的介绍。首先，取一块木炭，点燃它，观察它在空气中的燃烧情况。然后，将木炭放入集气瓶中，用氧气气体源来替代空气，观察其在氧气中燃烧的情况，记录下两者的差异。接下来，重复以上操作，用蜡烛和细铁丝来进行比较，记录下不同的现象。（需要注意的是，在进行铁丝燃烧的实验时需要在集气瓶中预留少量的水。）

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图2

在进行实验操作的过程中，需要注意以下几点。第一，使用氧气气体源时注意安全，避免氧气泄漏。第二，实验过程需要进行标记，区分不同的试管和实验材料，避免混淆导致实验结果的误差。第三，实验结束后，需要进行实验器材的清洗和妥善保管，避免造成实验室环境的污染和器材的损坏。通过以上实验操作，学生可以更好地理解氧气的性质，加深对燃烧反应的认识，发展实验操作技能和创新思维。通过对实验结果的观察和比较，学生可以从中发现新的现象和规律，创新思维也可以在实验中得到充分的锻炼。同时，在教学中也可以通过提问和讨论来引导学生进行思考和创新。例如，为什么木炭在氧气中会燃烧？为什么蜡烛和细铁丝在氧气中燃烧的情况不同？

对实验进行具体操作，可以有效地培养学生的操作技能，加深学生对化学知识点的理解。

（三）实验结果分析

通过对实验结果的分析，学生可以更加深入地理解实验现象，加深对化学概念的理解和记忆。在“氧气的性质”实验中，学生进行了木炭、蜡烛和细铁丝在氧气中燃烧的比较，以下是对实验结果的分析。

首先，木炭在空气中燃烧发出红光，放出热量，燃烧不剧烈。木炭在氧气中燃烧的速度比在空气中快得多，燃烧更剧烈，放出热量更多。这是因为空气中氧气只占21%，而在氧气中，氧气含量高，燃烧速度就更快了。其次，蜡烛在氧气中燃烧的现象与木炭有所不同。蜡烛在空气中燃烧，会产生黄白色火焰，产生少量的黑烟，放出热量。在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水滴，生成的气体可以使澄清石灰水变浑浊。而蜡烛在氧气中燃烧更旺，发出白光，放出热量，瓶壁上出现小水滴，生成的气体可使澄清石灰水变浑浊。最后，细铁丝在氧气中燃烧的现象与木炭和蜡烛都有所不同。在空气中，细铁丝只会受热变红，但不会燃烧。但是在氧气中，细铁丝会剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体。这是因为细铁丝在氧气中发生了化学反应，产生铁氧化物，同时释放出大量的热量和光。

通过对实验结果的分析，学生可以更加深入地了解氧气的性质和化学反应的本质。同时也需要引导学生进行思考和讨论，如如何控制反应条件，如何优化实验方法等，这些都有助于发展和锻炼创新思维。

（四）讨论与交流

在初中化学实验教学中，通过讨论和交流，学生可以分享实验经验、观点和发现，从而促进彼此之间的学习和思考。

学生A：我观察到在氧气中木炭的燃烧速度比在空气中快很多，火焰也更大。我觉得这是因为氧气在化学反应中起到了促进剂的作用。

学生B：我同意你的观点，氧气是燃烧反应所需的氧化剂，它与木炭发生化学反应，释放大量的热能和光能。所以，燃烧速度加快，火焰也更大。

学生C：我有一个问题，为什么蜡烛在氧气中燃烧的现象和木炭不同呢？

学生D：我认为这可能与蜡烛和木炭的组成有关。蜡烛主要由蜡状燃料和芯线组成，它们在燃烧过程中会产生不同的化学物质。在氧气中，蜡状燃料中的碳和氢与氧气反应，产生二氧化碳和水蒸气，而芯线中的物质则会产生明亮的火焰和白烟。

学生E：我觉得还有一点要考虑，就是氧气的供应量。虽然氧气在空气中的含量只有21%，但是当我们用氧气替代空气时，氧气的供应量就会增加，对燃烧的促进作用也会大大增加。

通过以上讨论交流，学生可以分享彼此的观察和理解，并且互相提出问题和解答疑惑。同时，教师可以引导学生深入思考和探究，如为什么不同的物质在氧气中燃烧的现象会不同？是否一定需要氧气才能燃烧？等等。

（五）实验延伸

在初中化学实验教学中，实验延伸是培养学生创新思维和提高学生解决问题能力的重要教学途径之一。学生对实验现象的观察和思考可以通过延伸实验进一步扩展，激发学生的创造力和研究兴趣。针对“氧气的性质”实验，以下是一些可能的实验延伸内容的举例。

1.比较不同物质在不同气体环境下的燃烧现象：除了在氧气环境下进行燃烧比较，还可以进一步观察和比较不同物质在其他气体环境下的燃烧现象。例如，可以将木炭、蜡烛和细铁丝分别放入氮气、二氧化碳和氢气中进行燃烧观察，比较不同气体环境下的燃烧特点，并探讨不同气体对燃烧反应的影响。

2.探究氧气与其他物质的反应：除了进行燃烧反应的比较，还可以进一步探究氧气与其他物质的反应。例如，可以观察铁丝和氧气的反应，发现铁丝在氧气中会发生氧化反应生成铁氧化物。可以进一步探究氧气与其他金属的反应情况，观察不同金属和氧气反应时的变化和产物。

3.研究氧气在不同条件下的状态：除了观察氧气在实验中的燃烧现象，可以进一步研究氧气在不同条件下的状态。例如，在低温下观察液态氧气的性质和反应，或者在高压下观察氧气的状态。这样可以引导学生深入了解氧气的物理性质和化学性质，加深对氧气的认识。

4.设计控制燃烧反应的实验：學生可以设计实验，探究如何控制燃烧反应的速度和产物。例如，可以研究不同温度下燃烧的现象和效果，或者通过调节氧气的供应量来探究燃烧反应的变化。这样可以让学生思考如何进行实验设计以及怎样去控制变量。

以上的实验延伸，可以进一步拓宽学生的实验视野和思维方式，培养他们的创新能力和化学实验能力。

四、教学反思

1.学生在实验中要注意安全：在实验操作中，学生可能会因操作不当引起危险，因此需要针对实验的危险性为学生讲解一些安全知识和操作技巧，提高学生的安全意识。

2.学生在实验中需要掌握实验操作技能：氧气实验需要用到集气瓶、试管等一系列实验器具和设备，对于初学者来说，操作起来不容易。因此，我在实验前为学生演示了实验的操作步骤，并引导学生仔细观察实验现象，掌握实验操作技巧。

3.创新实验设计需要引导学生独立思考：学生需要自己思考实验的目的，并从中发现问题、解决问题、提出新想法，从而提升自身的创新能力。在本次实验中，我给学生提供了一些思路和引导，但是还需要进一步鼓励学生独立思考，提高他们的实验设计和创新能力。

（作者单位：1.长治市第七中学校；2.长治市第十二中学校）

编辑：赵飞飞