创设实验课题培养创新精神

创设实验课题培养创新精神

周君科

周君科

摘要：在推行素质教育的今天，探索性实验的设计正是考虑从培养学生的创新能力出发，以学生为主体的一种新的教学模式。本文从验证性实验受启发到如何创设探索性实验课题，如何培养学生的创新精神作了阐述，并对课题的设计总结规律，大胆设想创新教育的起点或模式。

关键词：课题；设计；探索性实验；创新

作者简介：周君科，任教于广西北海市铁山港区南康中学。

中学化学实验教学，现在很多都是验证性实验，这种作为常规的实验教学方法比较重视实验课的规范化和形式化。学生做这种“照药抓方”式的实验固然能提高实验操作的熟练程度，对所学知识再次感知，加强记忆，但某种程度上忽视了学生的主动性，不能更有效地培养和锻炼学生的创造能力和创新意识，与“培养素质、提高能力、勇于创新”的教学思想是违背的。为了让学生主动地、积极地把所学到的知识转化为解决实际问题的能力，培养创新精神，我把中学一些常见的验证性实验重新设计成一个个探索性实验课题，要求学生根据老师提出的课题，运用已有的知识技能，制定不同的实验方案，实验得出结论。这样学生的思维能力、观察能力、分析综合能力，知识的运用能力得到更大程度地发展。同时，学生通过实验的探索，大大地激发学生的求知欲和学习兴趣，尝到了科学的探索乐趣。

一、创设实验课题的启发

1.验证性实验的背景材料及启发

高一课本卤素离子的检验实验：分别取少量NaCl、NaBr、Nal溶液，各加入2-3滴AgNO3溶液，再分别加入少许稀硝酸，观察现象，并加以解释。一般的学生在观察现象中都这样答：分别有白色沉淀、浅黄色沉淀、黄色沉淀，加稀硝酸后沉淀不溶解。尽管学生不一定能原原本本观察到这样的现象，比如颜色，但学生早已有这样的心理暗示：这是课本上的结论，不会错的。这种索然无味的验证性实验，既无思考之必要，更无创新之可言。较为严重地阻碍了学生的思维能力、观察能力、分析综合能力。学生实验大有敷衍了事之举，挫伤了学生的积极性，降低了学习兴趣。

由此设想，若把实验重新设计一下，那效果怎么样呢？

2.初设探索性实验及效果

重新设计实验课题：有四瓶无标签试剂，已知为NaCl、NaBr、Nal和Na3PO4溶液，请通过实验一一鉴别出来。这样学生劲头上来了，随即进入认真沉思。实验时，都懂得用硝酸银溶液和稀硝酸作为鉴别试剂，并对颜色的观察仔细得多，根据颜色和溶解情况，很快就鉴别出来了。成功的喜悦，激动的心情是学生们难以忘却的，效果不言而喻。对比一下，同样实验，学生除能掌握卤素离子的性质及检验方法外，还能积极把所学转化为解决实际问题的能力。这过程不仅有对知识感知，还有对知识的理解和运用，培养了创新精神，这才是真正的实验。

由此受到启发，创设探索性实验课题，有利于培养学生的创新精神以至全面素质。

二、创设实验课题，培养学生的创新精神

1.探索性实验课题的设计举例

(1)设计实验课题

所谓探索性实验课题是指学生在没有知道结论的前提下，进行思考、分析、推理，并通过实验得出结论的课题。如高中化学硫酸根离子的检验为彻头彻尾的验证性实验，学生做之索然无味。可重新设计如下实验课题：

课题I：各实验小组分别有稀硫酸、稀盐酸、硫酸钠、碳酸钠、氯化钠等五瓶无色溶液，但弄乱了顺序，现编号为A、B、C、D、E，请通过实验确定A、B、C、D、E分别为哪种溶液。

课题II：各实验小组有一混合液，可能含有H2SO4、Na2SO4、Na2CO3、Na2S中的一种或几种溶质，请通过实验确定是哪几种溶质。

以上两个课题的设计都含有SO42-离子和其它离子的性质及检验法的操作，难度逐渐加深，选做任何一个都可以较好培养学生的综合能力。然后布置给学生拟订好实验方案。

(2)学生拟订实验方案

这是锻炼学生思维能力和培养他们创新精神的重要过程之一。让学生拟订好实验方案，才予实验，可减少混乱和盲目操作。每个课题学生都设计了许多不同的方案和表达形式。不同的方案，正是体现了学生不同个性特点，是他们思维能力、创新精神充分的体现。如对课题II，有的学生如下设计：

。

这无疑是个好的设计方案。但第二步最后依气味鉴定不够严密，如同时有H2S和CO2的话，那么CO2的气味就被H2S的气味掩盖，就得不到可能含有Na2CO3溶质的正确结论。经笔者提出，该生重新思考设计：指出加入BaCl2试液后，如有沉淀，则过滤，取滤渣(S2-不在滤渣中)加盐酸，观察是否有气泡来确定有无Na2CO3。果然，在后来实验中，该生能正确检出该混合液含有的溶质为Na2SO4，Na2CO3和Na2S，该生非常高兴。同样，很多学生都非常难忘每次实验。在一些实验课题的设计方案中，有些学生总是主动地、积极地设计，且在后面写道：这个方案够科学吗？简洁吗？有谁的方案和我的相同？可见学生多么重视他们的设计啊！

实验方案设计，是实验成功的前提，不但巩固了所学的知识，而且活用所学的知识。设计实验方案不同于做练习，练习是对题目较为直接的思考、判断、得出结论的过程；而实验方案的设计还未出结论，对可能出现的各种情况，进行全面的、严密的思考和分析，摸索出结论的过程。显然，每攻破一个实验课题，都有利于培养学生的全面能力和创新精神。

(3)学生实验

学生亲自设计的方案，都迫切想实验，想尝试苦尽甘来的滋味，尝试成功的喜悦。实验时，他们对照自己的方案，认真地操作，仔细地观察，客观地记录。当实验成功，如鉴别了试液，或混合液的组成时，他们喜悦的心情、欢快的表情，说明他们充分地体会了实验的乐趣，对实验肯定回味无穷。这大大地激发了学生们的实验兴趣，刺激了求知欲，学习化学的兴趣大增。有一学生在实验课后愉快地说：“这样的实验课真好！真难忘！”有的说：“这才是真正的化学实验”。有的甚至建议加大难度，或把课后习题也改为实验让他们做。

但实验时，学生也有受挫折的时候。如有这样的实验课题：有一瓶亚硫酸钠溶液，可能部分或全部变质，或没变质，请通过实验确定。这课题的实验让学生充分发挥其技能水平，体现学生的创新能力。有位学生在设计的方案中先滴加BaCl2溶液，再滴加稀盐酸，观察沉淀是否完全溶解以确定其变质程度。这方案理论上无可厚非。但在实验时，若沉淀被溶解了一部分，很难观察到明显现象；且产生的气体(SO2)很少时，又难以使品红溶液褪色；当难以判断是否有气体时，就难以判断亚硫酸钠溶液的变质程度，该生一下子陷入了困境，此时正是培养学生科学探索、培养创新精神的最佳时刻。笔者引导很多同学进行分析讨论，之后认为：变质后肯定变为Na2SO4，是否还有Na2SO3，加盐酸观察是否有气体即可，不用加BaCl2溶液。问题的关键是怎样观察到气体。经过这一点拨，该生认真思索后，进行认真思索后，进行以下操作：取少许试液于试管中，再加一些煤油封住液面，在液面上滴加一些肥皂液，然后滴加稀盐酸。若有气泡，必通过煤油层向上冲出一个个肥皂泡来。果然在实验时看到了预料的现象。智慧的火花就这样产生了！该生欢跃起来，其他同学也为之鼓掌。

现代学生，正是体现自我、喜欢独创、富于进取的新一代。设计课题，进行实验探索，不正是符合他们勇于创新的精神吗？从制订方案、验证方案到得出结论，极大地发展了学生的思维、观察、分析、综合等能力，强调了学生主体的积极参与，进行知识和技能的迁移，完成了主体认识上的一次飞跃，从而达到创新的可能。这不正符合现代教育的思想模式吗？那么，创设探索性实验课题，有无规律可寻？是否较易？答案是肯定的。

2.探索性实验课题的创设规律

中学很多验证性实验都较易设计成探索性实验，且较有规律可寻，特别是物质的性质实验及离子检验类实验。如：卤素离子Cl-、Br-、I-的性质实验及检验；SO42-、SO32-、CO32-、NO-3等离子的性质实验及检验；某些阳离子如NH4﹢、Al3﹢、Fe2﹢、Fe3﹢等离子的性质实验：有机物的性质，如乙醇、乙醛、乙酸的性质及鉴别等。这类实验一般是设计成几种未知试液的鉴别，或混合试液的分析等。如上所述例子都是，在此不重述。

二是气体发生装置及气体性质类，如；O2、HCl、Cl2、H2S、SO2、NH3等气体的制取和性质；NaHCO3的受热分解；甲烷、乙烯、乙炔的制取等。这类实验的难度更大，培养学生的全面能力以及创新精神更为可取。一般要求学生重新设计反应装置，使之更科学、方便。

如高中课本中乙炔的制取及性质实验，装置简单，但反应不易控制，操作不方便，且制取的乙炔气含有H2S异味。笔者设计一个实验课题，要求学生重新设计一套装置，以克服上述不足之处。学生们充分发挥想象，他们大胆创新，设计出一些较好的方案来：有的用矿泉水瓶作为反应装置，挤压加水反应，随时可控制，非常方便；有的还在此基础上增加一个贮气装置，可贮存多余的气体，不浪费，用时再取出，非常好。有的用CuSO4溶液吸收H2S气体，既可除异味，又可看到吸收后产生黑色沉淀的现象，效果很好。这样的实验不是成百倍地提高学生的能力吗？

可见，很多实验都可设计成探索性实验。

三、创设实验课题的体会及设想

1.探索性实验符合学生学习的最优化

“学习论”认为，学习过程分四个阶段，从未知到已知，从已知到巩固，从巩固到应用，从应用到创新，呈逐渐上升过程，而最后两个阶段则是学习的最优化。若采用验证性实验，仅要求学习从未知到已知，从已知到巩固前两个阶段而已，未涉及后两个阶段。对知识的深广要求，对能力及个性的发展，其作用微乎其微，这不符合素质教育。所谓实验，正是学习的最优化过程，不应对所学知识简单地验证，而应让学生充分发挥所学，运用所学，创新所学，达另一新高。因此，学生做实验，应尽可能多做探索性实验，一次次培养学生的全面能力和创新精神，提高学生的综合素质，同时也是一种探索创新教育的模式。

2.实验课题设计必须符合探索性实验的设计原则

即必须符合科学性、发展性、可行性、安全性和效益性等原则。探索性实验课题在原理和操作上必须科学，必须经学生一番努力后能够完成，能促进学生的实验、思维、创新等能力的发展。实验安全可靠，花费较少时、较少人力和物力情况下，能取得较佳效果。

3.做好实验的准备工作

在符合探索性实验设计原则的基础上设计好课题，认真审阅学生的实验方案，可能花较多时间，但能发现问题，能督促学生，又能反馈教学。准备好实验可能用到的常用仪器和药品。

4.形成系统化，成立兴趣小组

探索性实验还处于初行试探阶段，还难以系统进行。希望中学教材能多编一些探索性实验课题，当然只要是教师针对实际情况，有目的地培养学生的能力而编设的一些课题为好。若在学生内成立实验课题兴趣研究小组，并扩大化，逐渐形成一种良好风气，长期下去，定能培养学生的全面素质，特别是实事求是和创新精神。届时，创新教育也许会发现一个闪亮的起点或一种创新的模式，否则，进行那么多实验的教改也就失去了内在意义。

参考文献：

[1]王顺明.探索性实验教学的尝试和体会[J].化学教学，2000(10).

[2]李旭改，许梅.改革实验教学教会学生创造[J].化学教学，2000(8).

[3]王学松，陆真，孙德泉.中学化学教学中探索性实验的设计原则与设计举例[J].化学教学，2000(10).

作者单位：广西北海市铁山港区南康中学

邮政编码：536017

CreatingExperimentIssuesandCultivatingInnovativeSpirit

ZHOUJunke

Abstract:Withtheimplementationofqualityeducation,thedesignofexploringexperimentsisonthebasisofcultivatingstudents’innovativeabilityandemphasizesstudents-centeredness.Thispaperexpoundshowtocreateexploringexperimentsissuesandhowtocultivatestudents’innovativespiritstratingofffromreplicationexperiments,andsummarizesthelawsofdesigningissues,andassumesstartingpointandpatternofinnovativeeducation.

Keywords:issues;design;exploringexperiments;innovation