通过化学实验培养学生的创新能力

发布日期 : 2012-10-15点击次数 : 来源 : 《山东教育》中学刊

济南市槐荫区教研室    

济南市第十二中学    

 

一年一度的山东省初中学生创新实验展评大会,给我们教师和学生都提供了交流的机会和展示的平台。通过参加山东省创新实验活动,教师更加深入地观察了解学生在活动中的表现。这个过程很好地培养了学生探究问题、独立思考、学会学习的良好习惯,有利于培养学生观察操作、收集资料、主动探究的能力,同时还可以合理改善学生的学习方式,拓宽学习空间,培养学生的创新精神和实践能力。

2010年开始,我校连续两次组织学生参与初中学生创新实验展评大会,选送的三个实验“面粉爆炸实验”“自己动手做肥皂”和“上升的气泡”均获得了山东省创新实验大赛一等奖的好成绩。在参与活动的过程中,师生深感收获颇丰。下面就结合创新实验的过程,谈谈教学中对学生创新能力的引导和培养。

一、鼓励大胆质疑,激发创新思维

长期以来,我们对学生的质疑没有足够的肯定和鼓励,有时甚至持否定或不屑一顾的态度,结果是:学生墨守成规,不敢发表自己的见解,不敢质疑,把教材和教师的话当作绝对权威。渐渐地,他们在课堂上不活跃了,思路窄了,见解少了,质疑的精神淡漠了。事实上,质疑是创造性思维的首要条件,小疑则小进,大疑则大进,有疑方能创新。因此,教师应改变观念,鼓励学生大胆质疑,诱导学生大胆陈述自己的想法,甚至不够成熟的想法。敢于对教材提出异议,对实验大胆改进,对问题有自己独到的见解,不盲从于现在的结论,由此激发学生的创新热情,培养学生善于质疑的思维品质。

例如,在讲述《燃烧与灭火》这节课中,提到可燃性粉尘可以发生爆炸现象时,为了体现与生活相关联,我举了一个例子:“到过面粉厂的同学一定会看到面粉厂‘严禁烟火’的大牌子,说明面粉在一定条件下也会发生爆炸。”这时立刻就有学生提出反对:“这不可能!生活中面粉根本点不着,怎么可能发生爆炸呢?”我说:“你说的似乎很有道理,如果拿一把面粉直接去点确实难以点燃,也没准是你点的方法不对。我们课下可以探究一下,面粉在什么样的条件下可以发生爆炸,让事实来说话,怎么样?”

仅仅一句话,学生的求知欲被极大地调动起来。学生们课下查阅了很多的相关资料,并进行了整理归纳:(1)面粉的确具有可燃性,(2)爆炸的原理是:“易燃物的粉尘在空气中的含量达到爆炸极限时,遇到明火就会剧烈燃烧,导致有限空间内的体积急剧增大,从而引起爆炸。”学生思考,原来面粉要想发生爆炸需要满足一定的条件,那么怎样才能做到这一点呢?

随后,我们组成化学兴趣小组,认真研究了面粉爆炸的几个条件:(1)易燃物粉尘;(2)在空气中达到一定的含量;(3)明火;(4)有限的空间。根据这些条件,我们开始了实验探索。我和学生一起参与,共同经历一次次的失败,一起分析失败的原因:比如面粉的干燥程度、蜡烛的火苗大小、纸张的厚度、如何防止蜡烛被吹灭、如何形成一个稳定而有一定韧性的密闭空间、面粉的扩散程度与吹气的大小关系,等等。我们积极地讨论,彼此交流着各自的看法,积极地从生活中寻找一切可以利用的素材,真正体验到了实验探究的乐趣。

在整个实验创新过程中,我们充分利用了身边的材料,从生活中废弃的油桶,到寻找厚度合适的纸张,到实验装置的组合等,无不渗透着我们的辛苦。虽然经常利用周末在实验室里做到很晚,但是学生们却非常开心。他们从最初的疑惑,发展到后来的坦然:“原来面粉真的可以爆炸,它的科学原理原来是这样的。”我相信他们的收获远远不止这些,这样的活动让学生把课本知识和生活实际真正联系起来,懂得了学问不只是灌输得来的,体会到了“实践是检验真理的唯一标准”,体会到了团队协作的力量。虽然实验探索的初衷是为了解决学生的一个疑问,但就是这个疑问,才是激发学生创新思维的最大动力。

二、发挥主体作用,培养创新精神

目前,有些化学实验教学过于程序化,缺乏自主性、开放性、探索性,实验目的、仪器、药品、操作步骤及注意事项详尽有余,这在客观上决定了学生在实验时只能“照猫画虎”,缺乏想象力,限制了学生思维能力的发展。事实上,我们完全可以开放实验的设计,在实验时让学生自己独立设计、独立操作,经过独立思考后得出结论,鼓励学生对开放性的实验去积极探索。

比如,在学习氢气的性质的时候,我给学生提出了一个问题:“课本上有关氢气性质的一些实验大家已经了解,根据这些原理,我们能不能自己动手设计一个更方便可行的实验装置,不但可以直接制取氢气,并且可以直观地观察到氢气的有关性质,比如密度、可燃性,还可以粗略探究氢气的爆炸与浓度的关系等。”

学生的积极性和主动性被调动起来了,他们利用课下时间积极行动,最终完成了实验装置的创新设计:

1)利用多个小型启普发生器并联,降低爆炸危险性,并加快产生氢气的速率;

2)利用Y形管和挤压球结合Y形管来控制氢气和空气的混合,粗略探寻氢气的爆炸程度与氢气浓度的关系;

3)利用泡泡液来收集氢气,并验证相关的性质,简单、直观而且有趣;

4)利用电子打火机(只发出电火花)引燃,便于在各种条件下进行氢气的点火,而且本身不产生火焰,不会对现象产生干扰。

学生的创造力超乎我们的想象,给学生一个机会,他们就会还你一个惊喜。前提是我们必须要给学生提供一个这样的平台,充分发挥他们的主体作用。当然,限于学生的认知水平,不可能完全放任让学生去做,这就需要指导老师的引导。学生在亲身经历研究的过程中,锻炼了自身发现问题和解决问题的能力,激励了学习化学的兴趣和科学探究的积极性,从而使学生能主动地收集资料,主动地去思索研究,通过研究实施的整个过程,培养了学生的参与意识和创新精神。

三、跳出教材限制,拓展创新领域

要培养学生的创新精神和实践能力,就不能禁锢学生的思维,不要打压学生创新的热情,要跳出教材的限制,拓展思维空间,让学生主动设计实验进行探究。“自己动手做肥皂”的创新实验就是学生应用所学知识解决生活问题的很好例子。

一次课后学生对我说:“老师,我发现家中油烟机里接下的油,或过期的花生油,每次都是将其倒掉,感觉很浪费,咱们能不能利用化学知识将它们变废为宝啊?”我一想:这个好啊,既能充分体现化学的价值,利用合适的原料变成我们所需要的东西,也能体现我平时上课常说的一句话“生活中处处有化学,化学让我们的生活变得更美好”,那就让学生亲自体验一下这句话的真谛吧。

虽然初中化学教材不涉及这样的内容,但是要保护学生的学习热情,鼓励学生的探索精神。我说:“好啊,你们放手去做吧。需要什么仪器可以在实验室或生活中寻找,有关知识可以利用图书馆、互联网等查找。”受到鼓励的学生们真的去做了,但实验过程并不是一帆风顺的。一开始,学生严格按照皂化价的比例进行实验,却总得不到如期的效果,产品无法凝固。后来查阅资料知道需要加盐,进行盐析。不过据此改进之后还是不好,凝固得不彻底,而且比较软。

后来一次偶然的机会学生受到启发,终于解决了这个问题。学生想到:中药有药引子,咱们是否也找个引子试试?于是就用现成的肥皂液作为引子,在油和氢氧化钠混合后加上合适的皂液。第二天发现,居然成型凝固了,实验成功了。

学生体会到了成功的喜悦,也体验到了实验中一点点的幸运和灵感是来自上百次的失败。学生把亲手制造的肥皂分给了周围的同学,大家无不惊叹化学的神奇,更加体会到了“化学可以让生活更美好”不再是一句空话,体会到了“生活中处处有化学”这句话的深刻内涵。对教师而言,创新的素材真的不只是限于教材,而要充分利用一切可以利用的资源来启发和引导学生,进一步拓展创新的领域。

 

(《山东教育》20129月第26期)