【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新能力；化學(xué)實(shí)驗教學(xué)；實(shí)驗設(shè)計

化學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，通過實(shí)驗現(xiàn)象的觀察和分析得到結(jié)論。傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)有幾個特點(diǎn)，第一，實(shí)驗教學(xué)的形式是以演示實(shí)驗為主；第二，演示實(shí)驗以驗證性實(shí)驗為主；第三，實(shí)驗手段和儀器設(shè)備比較簡單，條件控制不太嚴(yán)格，實(shí)驗方案常用模糊語言描述。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗一般只注重實(shí)驗的驗證性，按課本所給條件及步驟來學(xué)習(xí)某種物質(zhì)的制取方法，驗證某種物質(zhì)的性質(zhì)或驗證某個化學(xué)反應(yīng)原理。驗證性實(shí)驗的優(yōu)點(diǎn)是有利于學(xué)生加深理解教師在課堂上講解的內(nèi)容，使學(xué)生在驗證前人結(jié)論的同時，加深對有關(guān)性質(zhì)的理解，提高自己的實(shí)驗?zāi)芰?。但是這種化學(xué)實(shí)驗教學(xué)模式僅僅重視化學(xué)知識的傳授，師生們重視的只是實(shí)驗的結(jié)果及其結(jié)論。實(shí)驗教學(xué)的目的也只在于驗證這些結(jié)論，而對實(shí)驗過程中的探索，實(shí)驗方案的設(shè)計，素質(zhì)教育所提倡的科學(xué)思想、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，在實(shí)驗教學(xué)中則很少涉及到。這樣的實(shí)驗課，學(xué)生是被動的，依賴性的，實(shí)驗的結(jié)論教師在課堂上已經(jīng)講過，不利于學(xué)生的主動發(fā)展，不利于啟發(fā)他們主動學(xué)習(xí)、激發(fā)他們的創(chuàng)造意識。這些都與新的教育理念不相符，不能適應(yīng)社會的發(fā)展、化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。因此，開發(fā)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的新功能，創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗的教學(xué)方法，是素質(zhì)教育的要求，是塑造學(xué)生創(chuàng)造性人格的重要途徑。

何謂創(chuàng)新能力？創(chuàng)新能力包括學(xué)習(xí)能力，分析能力，綜合能力，想像能力，批判能力，創(chuàng)造能力，解決問題的能力，實(shí)踐能力，組織協(xié)調(diào)能力及事例多種能力的能力。著名心理學(xué)家特孟（L.M.Terman）的研究發(fā)現(xiàn)，有創(chuàng)新能力的人具有完成任務(wù)的堅毅精神、自信而有進(jìn)取心、謹(jǐn)慎、好勝心強(qiáng)等人格特點(diǎn)。要使學(xué)生具備創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，最重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新型人格，學(xué)生具備了創(chuàng)新型人格特征，就可能具有創(chuàng)新意識，繼而具有創(chuàng)新能力。

化學(xué)實(shí)驗可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，鞏固化學(xué)知識；獲得化學(xué)實(shí)驗技能，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度；實(shí)驗是化學(xué)的靈魂，是化學(xué)的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的源泉?；瘜W(xué)實(shí)驗是化學(xué)教學(xué)中重要的組成部分，是落實(shí)教學(xué)目標(biāo)的有效手段，它的直觀、真切和印象深刻的特點(diǎn)不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更對學(xué)生理解化學(xué)原理、鞏固化學(xué)知識有關(guān)有力的驗證作用。

1 化學(xué)實(shí)驗與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

創(chuàng)新意識（Sense of innovation）是指人們根據(jù)社會和個體生活發(fā)展的需要，引起創(chuàng)造前所未有的事物或觀念的動機(jī)，并在創(chuàng)造活動中表現(xiàn)出的意向、愿望和設(shè)想。它是人類意識活動中的一種積極的、富有成果性的表現(xiàn)形式，是人們進(jìn)行創(chuàng)造活動的出發(fā)點(diǎn)和內(nèi)在動力；是創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造力的前提。創(chuàng)新意識是創(chuàng)造人才所必需具備的。教育部門以此為教學(xué)改革的重點(diǎn)之一，一個具有創(chuàng)新意識的民族就有希望成為知識經(jīng)濟(jì)時代的科技強(qiáng)國。

化學(xué)實(shí)驗?zāi)芤饘W(xué)生濃厚的認(rèn)識興趣，實(shí)驗興趣作為認(rèn)識興趣的一種重要形式，在化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著較強(qiáng)的動機(jī)功能。實(shí)驗興趣包括探究興趣和創(chuàng)造興趣。探究興趣和創(chuàng)造興趣引導(dǎo)學(xué)生通過親身體驗獲取新知，把教學(xué)過程轉(zhuǎn)化為學(xué)生自覺進(jìn)行探索新知的過程，使學(xué)生積極主動地在學(xué)習(xí)中體驗探索的樂趣，是推動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的強(qiáng)勁動力，教師在教學(xué)中一方面要注意鼓勵和保護(hù)。

探究性實(shí)驗是由教師、學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗手段，探究未知的實(shí)驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并在獲得現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出實(shí)驗結(jié)論。如在《鈉》的教學(xué)中，教師就可設(shè)置以下問題組織學(xué)生通過實(shí)驗進(jìn)行探究。

步驟1.用鑷子取鈉塊置于玻璃片上，用濾紙吸干表面的煤油，并用小刀切下綠豆大的一塊鈉，觀察斷面呈什么顏色？將金屬鈉在空氣中放置幾分鐘又有什么變化？將一小塊鈉放在坩堝上加熱可觀察到什么現(xiàn)象？

步驟2.為什么要用濾紙吸干煉油？為什么要用鑷子而不能直接用手拿？

步驟3.將金屬鈉投入水中有什么現(xiàn)象？為什么？如果水中未加鈉前已滴入酚酞試液，反應(yīng)后溶液顏色會有什么變化？為什么？

步驟4.鈉如果投入到稀鹽酸中，反應(yīng)比與水反應(yīng)劇烈嗎？為什么？

步驟5.在金屬活動順序表中，鈉位于銅之前，把鈉塊投入到硫酸銅溶液中，能置換出銅嗎？請通過實(shí)驗驗證你的結(jié)論。

步驟6.在大試管中注入煤油和水各3mL，靜置后，將一小粒鈉投入試管內(nèi)，發(fā)生什么現(xiàn)象？

步驟7.通過實(shí)驗驗證你的結(jié)論，并解釋原因。

步驟8.對課本中“鈉與水反應(yīng)”的實(shí)驗裝置，你能提出幾種改進(jìn)方案？

通過一系列的問題，有計劃、有目的地引導(dǎo)學(xué)生自主探究，能夠培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，提高觀察能力，使學(xué)生在獲得化學(xué)知識同時，體驗到探究的樂趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

教師在實(shí)驗教學(xué)中，結(jié)合具體的教學(xué)情景，把一些驗證性實(shí)驗改為探索性實(shí)驗，即先做實(shí)驗，分析實(shí)驗，而后得出結(jié)論，層層深入、逐步推導(dǎo)，使學(xué)生思維一直處于積極探究的狀態(tài)中，以喚起學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。此外，還可通過引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗， 設(shè)計新的實(shí)驗方案，用研究性學(xué)習(xí)的方法，讓學(xué)生探究解決實(shí)驗問題的新方案等，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。如對高一的Na2CO3與NaHCO3熱穩(wěn)定性對比實(shí)驗，引導(dǎo)學(xué)生對教材的裝置進(jìn)行改進(jìn)，使Na2CO3與NaHCO3所處的外部條件相同，受熱時間相同，設(shè)計出“套管實(shí)驗”裝置。

2 化學(xué)實(shí)驗的創(chuàng)造功能與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗的另一重要功能是它的創(chuàng)造性，通過實(shí)驗，可以讓學(xué)生對理論知識加深理解，對物質(zhì)性質(zhì)加深記憶，對實(shí)驗儀器的作用和使用全面理解，尤其是讓學(xué)生自行設(shè)計的實(shí)驗，可使學(xué)生綜合能力、創(chuàng)造能力得到全面的提高。因此化學(xué)實(shí)驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的重要途徑。

例如在學(xué)習(xí)Fe（OH）2的制備和性質(zhì)時，先學(xué)生清楚Fe（OH）2的顏色及溶解性，然后按常規(guī)讓學(xué)生將Na0H溶液滴入到新制的FeSO4溶液中，觀察現(xiàn)象，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)并沒有得到白色絮狀沉淀，而是灰綠色的沉淀。這一“反?！爆F(xiàn)象會引起了學(xué)生的思考，是實(shí)驗藥品問題還是什么原因呢？經(jīng)多次實(shí)驗，并分析二價鐵的性質(zhì)，學(xué)生會認(rèn)識到原因所在。這時，學(xué)生會考慮如何能減少與氧氣的接觸?？梢愿淖冏龇ǎ瑢⒌喂苌烊胍好嫦聛碜?，可照此操作一遍后還是觀察不到白色絮狀沉淀。此時會有學(xué)生想到久制的NaOH溶液中溶解了氧氣，換一瓶已煮沸后的Na0H溶液再操作，先是得到了白色沉淀，但過一會兒就轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，以后逐漸變?yōu)榧t褐色，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生討論：怎樣才能隔絕空氣，使生成的Fe（OH）2氧化速率減慢？經(jīng)過一系列的觀察與思考，學(xué)生探索新知識的熱情就被激發(fā)了，提出了許多改進(jìn)實(shí)驗的方法，師生一起討論、假設(shè)、理論分析，比較各種方法，最后選用在新制FeSO4溶液液面上滴加幾滴苯，形成液封，再將滴管深入液面下，滴加煮沸過的Na0H溶液，最后制得了白色的Fe（OH）2沉淀，并保持了較長時間。

實(shí)驗教學(xué)應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的批判創(chuàng)新能力，教材上有的實(shí)驗的設(shè)計有缺陷，做實(shí)驗時常會出現(xiàn)預(yù)料之外的現(xiàn)象，教師不能怕麻煩而使實(shí)驗“輕松失敗”，甚至當(dāng)學(xué)生裝提出問題時加以搪塞，扼殺學(xué)生的求知欲望，教師應(yīng)把握時機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生對異?，F(xiàn)象進(jìn)行探究，改進(jìn)實(shí)驗，設(shè)計出更好的方案。

創(chuàng)新力的開發(fā)是一個日積月累的過程，化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要是通過化學(xué)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，教師有意識地創(chuàng)設(shè)適合于學(xué)生創(chuàng)造的環(huán)境，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的實(shí)踐中養(yǎng)成銳意創(chuàng)新的習(xí)慣。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須徹底轉(zhuǎn)變教育觀念，改革化學(xué)課堂教學(xué)，由傳授知識為主變?yōu)橐詫W(xué)生自主探索、創(chuàng)新為基礎(chǔ)的新型的教學(xué)過程。

中學(xué)化學(xué)教材中有許多體現(xiàn)探索性和創(chuàng)造性的實(shí)驗，作為教師應(yīng)挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)的內(nèi)涵，將理論知識、實(shí)驗知識、實(shí)驗方法與操作有機(jī)地統(tǒng)一起來，調(diào)動學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性，使他們始終處于不斷探索的情景中，不斷開拓進(jìn)取，長此下去，學(xué)生的創(chuàng)造性思維必然能得到很好的發(fā)展，對待科學(xué)的探索、創(chuàng)新意識和態(tài)度也將會逐漸地形成。

3 化學(xué)實(shí)驗的方法論功能與科學(xué)方法的培養(yǎng)

科學(xué)方法是指人在認(rèn)識自然和改造自然的過程中所遵循的途徑以及使用的手段?？茖W(xué)方法反映了科學(xué)知識的發(fā)生和發(fā)展的過程，是理解科學(xué)知識的綱領(lǐng)，也是應(yīng)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題的橋梁。通過實(shí)驗進(jìn)行科學(xué)方法的訓(xùn)練，讓學(xué)生通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探索問題，是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。教師應(yīng)鼓勵他們大膽提出問題?；瘜W(xué)實(shí)驗中有不少可以讓學(xué)生親自體驗化學(xué)知識、定律、原理的形成和發(fā)展過程的題材。例如：元素性質(zhì)的周期性變化、質(zhì)量守恒定律、勒沙特列原理等。

通過實(shí)驗教學(xué)可以使學(xué)生體驗到科學(xué)的認(rèn)識的一般過程是由“感性（實(shí)驗）一理性（通過實(shí)驗記錄抽象出來的結(jié)論）一應(yīng)用（運(yùn)用已學(xué)到的知識解決問題）的過程。同時教給學(xué)生科學(xué)認(rèn)識過程的一些具體的科學(xué)方法，如實(shí)驗方案的設(shè)計方法、實(shí)驗測定方法、控制實(shí)驗條件的方法、記錄方法等。如一氧化氮的制備，因種種原因得到的氣體總是呈淺棕黃色的，如何得到無色的一氧化氮?dú)怏w呢？引導(dǎo)學(xué)生分析制備一氧化氮的原理是：3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O裝置應(yīng)用固液反應(yīng)加熱制氣的裝置。一氧化氮究竟在哪些環(huán)節(jié)容易被氧化呢？顯然是燒瓶、導(dǎo)管內(nèi)殘留的空氣；稀硝酸、水中溶解的氧氣是一氧化氮被氧化的原因。要排盡容器內(nèi)的空氣是不容易的，能否換一種思路，用硝酸來隔絕空氣？一步步引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出可行的方法。具體方法是：

（1）用單孔塞塞住U型管較短的管口，并插入分液漏斗，將分液漏斗活塞打開，從U型管較長的管口注入稀硝酸，直到單孔塞的下沿，且液面上不再留有氣泡為止，保證銅絲與稀硝酸接觸時無空氣。

（2）關(guān)閉活塞，可用酒精燈在U型管的短管一側(cè)加熱，當(dāng)銅絲上有氣泡產(chǎn)生時，立即撤酒精燈，銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體將硝酸溶液排向長管，使銅絲與稀硝酸脫離接觸后，反應(yīng)自行停止，在U型管的短管內(nèi)可以很清楚地觀察到無色的一氧化氮?dú)怏w。高一過氧化氫的教學(xué)中，讓學(xué)生設(shè)計—個用過氧化氫為原料，MnO2作催化劑制取氧氣的實(shí)驗，而且希望能控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。學(xué)生們首先考慮到這是一個固+液→氣的反應(yīng)而選用啟普發(fā)生器，但一裝藥品，就發(fā)現(xiàn)不行，因為二氧化錳是一種粉末狀固體，把它放入啟普發(fā)生器后會掉到下層，后來又設(shè)計了燒瓶配單孔塞的裝置，但是實(shí)驗證明它不能控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。于是又設(shè)計了圓底燒瓶+分液漏斗的裝置，但滴入過氧化氫后，由于瓶內(nèi)壓力過大，再滴過氧化氫時易受阻而難滴下，再改進(jìn)，設(shè)計了在分液漏斗下部用小試管液封的裝置，避免過氧化氫因滴下受阻，從而解決了問題。

4 化學(xué)實(shí)驗的德育功能與科學(xué)態(tài)度、協(xié)作精神的培養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中蘊(yùn)含著豐富的教育內(nèi)容，化學(xué)實(shí)驗本身體現(xiàn)和反映了辯證唯物主義思想。充分發(fā)掘其德育因素，有利于學(xué)生逐步形成辯證唯物主義的觀點(diǎn)。通過實(shí)驗可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。在化學(xué)實(shí)驗中，有時要求學(xué)生細(xì)致地多方面地進(jìn)行觀察；有的實(shí)驗較緩慢，要求學(xué)生要有耐心；有的實(shí)驗不易一次成功，需要多做幾次，多考慮各種條件的影響，這就要求學(xué)生要有毅力，不怕困難，多思考；有的實(shí)驗結(jié)果與書本上的結(jié)論不完全一致，這就要求學(xué)生要尊重實(shí)驗現(xiàn)象和事實(shí)，并找出原因，考慮各種因素對實(shí)驗的影響，認(rèn)真解釋，決不臆造事實(shí)。要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，教師首先必須言傳身教，要求教師在做演示實(shí)驗前必須進(jìn)行周密的準(zhǔn)備，保證課堂演示順利進(jìn)行，效果良好，操作要規(guī)范、準(zhǔn)確、熟練。要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。每次分組實(shí)驗前都要求學(xué)生在充分預(yù)習(xí)實(shí)驗內(nèi)容、明確實(shí)驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上寫好預(yù)習(xí)報告；實(shí)驗時教師簡要講解實(shí)驗原理及注意事項；實(shí)驗過程中要求學(xué)生嚴(yán)格遵守實(shí)驗規(guī)則，及時記錄實(shí)驗現(xiàn)象，實(shí)事求是填寫實(shí)驗效果及儀器使用情況，實(shí)事求是寫好實(shí)驗報告；每次實(shí)驗對其中一組學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)考核，對其基本操作、技能、實(shí)驗習(xí)慣進(jìn)行評價。使學(xué)生逐漸養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，良好的實(shí)驗習(xí)慣。這種教育的效果甚至?xí)绊憣W(xué)生的一生，是其他形式的教育無法代替的。同時分組討論、分組實(shí)驗，也是促進(jìn)學(xué)生集體配合，團(tuán)結(jié)協(xié)作的好機(jī)會。我們還可讓學(xué)生分小組開展化學(xué)實(shí)驗研究性學(xué)習(xí)，對課本的實(shí)驗進(jìn)行深層次的研究，或改進(jìn)課本的實(shí)驗，或進(jìn)行實(shí)驗方案的設(shè)計等，使學(xué)生學(xué)會分工合作，學(xué)會分享。此外可通過實(shí)驗操作比賽、實(shí)驗設(shè)計大賽等實(shí)驗競賽活動，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和競爭意識。