基于化學實驗環境中創新能力的培養
陸敏
論文關鍵詞:實驗環境創新能力培養
論文摘要:化學實驗是培養創新型人才的重要方式。以人為本,營造創新氛圍;設計實驗,引導發散思維;探索性實驗,培養創新意識和實驗設疑,構建創新情境是基于化學實驗環境中創新能力的培養的四大具體做法。
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學實驗是培養創新型人才的重要方式。作為一名化學教育工作者,我們應該把培養學生創造性思維方法滲透到化學教學中。讓化學教學過程成為再現式思維和創造性思維有機結合的典范,教師要盡可能把教學過程設計成發現問題——分析問題——解決問題的創造型模式,著力營造“情感共嗚溝通,信息反饋暢通,思維活潑流暢,創造精神涌動”的最佳意境。充分利用化學的“先天資源”——實驗可以將培養創新能力的目標展示在顏色、狀態、氣味、色彩等可視、可聞、可嗅的感性知識中,必要時,還可以通過分析推理上升到理性知識。
1以人為本,營造創新氛圍
“興趣是最好的老師”,只有學生對化學知識及規律產生擁有欲,對化學科學有著強烈的探索欲望,并抱有將所知化學知識應用于日常生活造福人類的動機,才可能激發創新潛能,才可能產生創新欲望。集色、態、味、光、聲于一體的化學實驗會給學生強烈的感覺刺激,從而引起學生的興趣,激發學生的求知欲,如鈉與水反應、鎂條燃燒、噴泉實驗、爆炸實驗、鋁熱反應、銀鏡實驗等。但這種好奇與興趣是本能的、不穩定的認識傾向,還應激發社會性動機使之成為主導動機,方才起著持久、穩定、強有力的動力和維持、調控作用。如善于創設問題情境激思激趣;理論聯系實際,講解化學在尖端科技工農業生產、環境保護、日常生活中的巨大作用,講述結晶牛胰島素的合成,侯德榜制堿法等化學史激發學生為祖國富強而發奮學習的社會性動機等。另外,化學教師良好的教師形象——生動、準確的講授,準確熟練的操作,熱情真誠的關心鼓勵,幽默大方的舉止等因素在培養和強化學生學習化學的興趣和動機中也起著不可忽視的情感作用。
2設計實驗,引導發散思維
實踐是創新的搖籃,實驗設計是一個動手動腦并可培養學生各方面能力的過程。通過學生自己思考設計實驗,既可以培養學生動手動腦解決問題的能力,又可以培養學生的發散思維能力和創新設計的能力,如:在學習氨的物理性質時,教師要求學生設計一套能夠形成噴泉的裝置。教師在組織學生開展實驗設計時,可以和學生一起討論、指導。氨氣易溶于水能形成噴泉,氯化氫氣體行不行?形成噴泉的原因是什么?實驗裝置可以做那些改進?此時學生思維活躍,大膽聯想,認真設計,努力創新,設計出了很多方案。不少學生的設計圖原理正確,設計新穎,并把化學與物理知識進行了充分的綜合。讓同學們互相介紹自己的設計思路和實驗方法,共同進行可行性討論,大家在手腦并用的活動中迸發出了創造的火花。此設計過程既激發了學生的創新意識,調動了學生的學習積極性,又培養和鍛煉了學生的創新思維能力,收到事半功倍的教學效果。
3探索性實驗,培養創新意識
探索性實驗是指在化學實驗的基礎上,通過科學的分析綜合等思維過程來獲取知識,這一過程要求學生有較多的思考和討論,學生處于一種主動探索知識的狀態,對培養學生的創新能力非常有利。比如,學習具體元素及其化合物時,可以把自己假設成正在研究這部分知識的科學家,在巳知的理論與知識的指導下進行實驗探究發現。在學習一些理論知識時也可以采用探索法。例如在學習原電池的原理時,首先演示“番茄原電池”(用銅片、鋅片、導線、音樂卡和西紅柿組成)趣味實驗,設問:這個簡單構造為什么能使音樂卡發出聲音?在激起學生探究欲望的同時,鼓勵學生討論質疑:音樂卡發聲肯定有電流通過,電流從何而來?若用茄子或黃瓜代替番茄行不行?直接用稀酸代替番茄效果是不是更好?是什么原理?
指導學生帶著疑問自己動手設計實驗探究:銅片、鋅片分別插入稀硫酸各有何現象?H+在銅片上得到的電子從何而來?如何證明導線上有電流通過?
在學生實驗的基礎上,教師再利用多媒體課件形象直觀地模擬微觀離子運動和電子轉移,進行精講討論,總結歸納原電池的原理、構成條件、兩極反應和能量轉化等。最后進行知識的遷移擴展:讓學生討論銅-鋅原電池的缺點,根據原電池的原理設計一個實用電池,探究干電池的結構和電極反應,研究原電池反應與金屬腐蝕和環境污染。通過這此途徑,可以激勵學生在延續探究中創新。
4實驗設疑,構建創新情境
古人十分重視“疑”對于“進學”的作用,所謂“小疑則小進,大疑則大進”,此處的“進”肯定包括了思維的創新。孔子的教學方法中有“不憤不啟,不悱不發”之說,即主張趁著學生心中有疑,苦苦思索而想不通時,才去啟發他,想講而講不明白時,才去開導他。借助實驗,創設“憤悱”情境,正是創新教學之佳途。
在講鋁這一章Al(OH)3一節時,課本強調Al(OH)3具有兩性,在制備Al(OH)3時加入適量NaOH,若過量則得不到Al(OH)3,如何體會好適量的含義,及在什么環境下Al(OH)3能穩定存在呢?對此疑點可用實驗來解決。甲、乙兩生分別制取Al(OH)3,所用的試劑相同,即用同一瓶的NaOH溶液和同一瓶的Al2(SO4)3溶液,不同的是甲往盛有NaOH溶液的試管中加入Al2(SOn)3,乙往盛有Al2(SO4)3溶液的試管中加NaOH溶液。甲的實驗現象是:先出現白色沉淀,振蕩試管沉淀消失,當這種現象重復數次后,再加入Al2(SO4)3溶液后,無論怎樣振蕩試管沉淀都不消失了,而且隨著Al2(SOn)3溶液的繼續加入,出現的沉淀越來越多。乙的實驗現象是:隨著NaOH溶液的加入出現沉淀且振蕩試管不消失,但隨著NaOH的增加,沉淀逐漸溶解,且NaOH越多,沉淀溶解的就多,最后沉淀全部溶解,再也無白色沉淀。同樣的試劑,同樣的實驗,只是取溶液的先后不同,為什么實驗現象不同呢?帶著這樣的問號,師生一起分析實驗現象并作出解釋,不僅有利于學生掌握知識,而且使學生體會到突破常規思考方式、進行創造性思考的樂趣,可以激發學生培養創造性思維的自覺性。
5科技活動,展現創新能力
創新活動的基礎是科技活動,科技活動的開展狀況深刻地左右著創新活動。為此在工作中必須想方設法開展科技活動。從課外興趣小組開始,建立初步的創新活動的基礎。通過教師的指導,充分發揮學生的創新能力,利用現有條件,想方設法開展課外科技活動。比如:可以先讓學生完成課本上的家庭小實驗;再結合課本,適當補充學習一些課外知識,拓寬知識面,進行一些趣味性而有意義的實驗;引導學生撰寫科技小論文,充分展示學生的創新才華等。
在培養學生的創新活動中,也要注意聯系社會實際。可以讓學生進行社會調查,到工廠、農村、商店等地進行參觀、訪問、調查。寫出專題調查報告,并聯系社會實際,提出改進意見和措施,條件許可的可以精辟出研究方案,并幫助實施。
“揚長避短,無往不勝”。充分利用化學實驗創設情境培養學生的創新能力是化學學科的獨特優勢,可以收到其他學科無法收到的效果。