化学实验探究与学生创新能力的培养

相恒杰

实验是考查学生创新意识的一个重要手段。在课堂教学中教师的主导作用体现在激发学生的学习动机，启迪学生的思维。其中，启迪学生的思维是核心。教师在实验教学过程中如何有意识地设立探索环境，使学生消除思维定势，达到创新学习的目的呢？

一.透彻理解实验基础知识

实验基础知识是创新的源泉，创新离不开实验基础知识和基本技能。例如：用简易启普发生器制取气体，按《大纲》要求，不属于学生实验，为了让学生更好地理解装置气密性检验原理，因此我拿出这套简易启普发生器，让学生思考这类装置如何检验气密性？解答这个问题，不仅需要学生具有综合运用物理化学知识解决问题的能力，还应有一定的创新精神。这种创新精神源自何方？这就需要教师创设问题情境：回忆制氧气、氢气时气密性的检验方法？为什么用这种方法，其原理是什么？即利用水的液封作用，形成一个密闭体系，才能检查装置的气密性。只要搞清验密原理，无论多么复杂的装置，检验气密性的方法都能迎刃而解。因此，我们说重视实验基础知识，决不是对知识的简单记忆，也不单纯是对实验基本技能的训练，而是对新教材所涉及的基本实验的各个环节作深层次的思考和透彻理解。不仅“知其然，还要知其所以然”，即使是考查创新意识的试题，也是以基础知识为依托的。因此在实验教学中，应让学生把精力放在对基础知识的理解和应用上。

二.实验教学时，以发散思维、求异思维促进创新思维

创新依赖于思维的求异和发散。如何培养学生的发散、求异思维呢？第一：对化学实验仪器和基本装置可依据不同的原理，归纳总结同种仪器、同一装置的多种用途或不同的使用目的。特别适合于单元复习或总复习。如：试管、广口瓶等仪器的用途，除教材介绍的之外，还有哪些？这种方法便于对所学知识的记忆，把形式记忆发展为理解记忆，而且可以培养思维的发散性、灵活性，为创新意识的培养打下基础。第二：通过开放性的练习题进行培养。例如，将少量氢氧化钠溶液注入试管中，加入1—2滴酚酞试液，振荡溶液变成红色，在往上述溶液中逐滴滴加稀盐酸，红色逐渐变浅，直至消失；继续滴加盐酸，不在有明显的变化，该实验能否充分证明盐酸与氢氧化钠之间发生了化学反应？为什么？若不能，如何改进该实验？

一般学生思考问题较单一，只能答对“不能充分证明盐酸与氢氧化钠之间发生了化学反应。”至于“为什么”，能答对的学生较少。其实，该问题是一个开放性试题，对于培养学生的发散思维、求异思维大有益处。因此，在教学过程中要引导学生从微观角度进行深层次思考、分析：若氢氧化钠与盐酸反应，反应前氢氧化钠使酚酞变红的原因是什么？（由于氢氧根离子的存在造成的），加入盐酸，二者反应的实质是什么？（OH－＋H＋＝H2O），氢氧化钠酚酞溶液红色褪去的原因是什么？（OH－消失）。有了这些层次清晰的分析，验证题中氢氧化钠是否与盐酸反应的关键就是证明：加盐酸后氢氧根离子是否还存在？因此，该实验就转化为检验氢氧离子是否存在的方法。分析至此学生感觉此题太简单了，因此学生纷纷发言，说明自己的创意。有如下几种设计方案：①在氢氧化钠溶液中滴1－2滴酚酞试液，溶液变红；再逐滴滴入盐酸直至溶液褪色，然后反滴几滴氢氧化钠溶液，发现溶液又呈红色，可证明氢氧化钠与盐酸反应。②先测氢氧化钠溶液的PH，然后滴1－2滴酚酞试液，溶液变红；再逐滴滴入盐酸直至溶液褪色，再测无色溶液的PH，也可证明氢氧化钠与盐酸反应。③在氢氧化钠溶液中滴1－2滴酚酞试液，溶液变红；再逐滴滴入盐酸直至溶液褪色，向褪色后的溶液中滴1－2滴硫酸铜溶液，若无蓝色沉淀产生，可证明氢氧化钠与盐酸反应。④在氢氧化钠溶液中滴1－2滴酚酞试液，溶液变红；将红色溶液平均分至两支试管中，取等体积的蒸馏水和盐酸，分别倒入上面两支试管，观察红色的变化，也可证明之等等。

三.改进教材中的实验，开辟创新途径

近年，化学高考、中考试题的特点之一是回归基础，在教材中的学生实验或演示实验的基础上进行改进，创设新情境、提出新问题，考查学生的创新意识。由此我们得到启示，要认真领会教材中学生实验和演示实验的设计意图、实验原理和方法，思考能否用其他方法、装置、原理做类似的实验或用其他仪器替代完成同一实验，培养实验设计中的创新意识。如；普通过滤装置过滤速度较慢，整个过程还需人照看来添加待滤液，请你设计一个过滤装置，使用时滤液不会外溢、过滤速度较快，全部待滤液滤完都不需要人照看。

引导分析：普通过滤装置过滤速度慢的原因是：漏斗中液体本身产生的压强随过滤过程待滤液深度的变浅压强减小。据实验设计要求进行改进：①为使滤液顺利流下且流速较快，应使待滤液与大气相通，且漏斗中的液体应保持一定的高度。②为防止滤液溢出，当漏斗内的液面接近滤纸边沿时，待滤液与大气应隔离。为此，设计1、（图略）用一广口瓶盛装待滤液，用双孔塞（带导管）塞住，倒立固定在铁架台上，一个导管流出待滤液，另一导管进空气，以保证待滤液的流速；同时为保证待滤液不溢出漏斗，故流出待滤液的导管口稍低于滤纸边沿，当滤液进入漏斗并接近滤纸边沿时，滤液将导管口封住，瓶中液体不再流下，漏斗中待滤液即不溢出，也不会污染滤液；当漏斗中液面低于导管口下端，待滤液又会流下。由此可见，学生只要吃透化学原理，敢于标新立异，善于提出新的见解，精心设计实验，就会品尝到创新的喜悦，增强创新的欲望，将自己的创造潜能发挥出来。这就需要教师教学时很好的创设问题情境，以达到让学生思有方向、创有思路的质疑环境。

四.实验教学时，从培养想像入手，达到创新的目的

我们知道想像既是推理的过程，更是联想、猜想、假设的过程。下面就通过以下练习体验如何引导学生想像？

实验室常用给氯化铵粉末和熟石灰粉末的混合物加热的方法来制取氨气，氨气是有刺激性气味、极易溶于水的气体。试根据已学过的实验室制取气体的有关知识设计：实验室制取氨气的发生装置及收集装置。

首先分析反应原理：实验室制取氨气用的是氯化铵粉末与熟石灰粉末加热的方法，反应物都是固体，并在加热条件下进行，迅速联想到实验室制氧气也是固体与固体加热制取气体，从而设计出实验室制氨气的发生装置类似于制氧气。由于收集气体的方法取决于气体的密度或溶解性，题设中给了氨气极易溶于水，并未给出其密度，但可联想到同温同压下密度与分子量成正比。在同一条件下，空气的平均分子量为29，氨气的分子量为17，故可推知氨气的密度小于空气的密度，从而得出氨气是一种极易溶于水、密度比空气小的气体，进而推知氨气的收集方法只能用瓶口向下排空气法。到此并未完成全部设计过程，教师再质疑：氢气也可采用瓶口向下排空气法收集，氨气与氢气的收集装置是否完全相同？假设、猜想：二者收集装置若完全相同，氢气集满后逸出对大气不会造成污染，而氨气密度与空气密度有差距，但不如氢气与空气密度差距大，氨气在收集过程中更易与空气对流扩散，而且氨气有刺激性气味，逸出后会对大气造成一定的污染，基于环保这一点，氨气与氢气的排气收集装置能否完全相同？若不同，应怎样改进？（在集气瓶口加一团棉花）。这样连续的启发、引导想像，学生自然得出制取氨气、收集氨气的完整装置。上述分析过程，实际就是一个想像创新的过程。所以我们教师要精编或精选有开发想像力的实验题，鼓励他们敢想，体验想像创新的过程。只有这样，学生才能身临其境、设身处地地想像实验过程，才有可能迈进创新王国。

总之，化学实验探究是培养学生科学素养的有效途径之一。因此教师要充分利用实验，创设创新氛围，最大限度地发挥学生的积极性、主动性、创造性，为培养他们的创新意识和创新能力打下坚实的基础。

（作者通联：411100湖南省湘潭凤凰实验中学）