高中化学实验教学中创新思维的培养

中文摘要：高中化学新课程强调学习的过程与方法，确定知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的课程目标。本文苏教版实验教学为例，探索化学实验教学的理论依据和通过学生动手、动脑对实验进行设计、改进、推理的操作方法，加强化学实验教学创新思维的训练，培养学生的创新精神和实践能力。

关键词：高中新课程化学实验教学创新思维

一、问题的提出

新课程的目标体系和人才观形成初期，目前中学化学教学仍存在一些问题：实验经费不足，不同地区不同学校实验重视差别很大；中学化学教师实验教学的积极性不高，一部分停留在黑板上实验；学生动手实验机会少，实验技能水平偏低；中学生课外活动不能正常开展，中学生解决实际问题的能力和创新水平不高。加强化学实验教学有利于促进学生学习方式的改变，在实验中动手、动眼、动脑，学会主动学习、探究学习与合作学习，培养学生的创新精神与实践能力。

二、实施的理论依据

1. 认知心理学。认知心理学揭示人的认识过程的特点和部机制，如注意、感知觉、表象、记忆、思维等的认知过程，强调人类认知的主动性、积极性，以及人的认知结构在获得知识中的作用，重视研究高级的认知过程，语言以及学习、问题解决、决策等，用认知心理学的观点探讨和指导教育、教学过程是教育教学的一个新研究方向。新课程化学教材中的实验比较典型并具有可操作性，通过化学实验验证知识的科学性，培养学生质疑能力和实验技能；挖掘教材中探索性的实验，适当引导学生进行实验设计和创新，训练学生创造性思维。

2. 高中化学新课程的理念⑴.立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，着眼于提高21世纪公民的科学素养。 ⑵.建立有共同基础而又能适应不同学生发展需要的、适应时代需要的、可选择的化学课程体系；⑶.强调化学课程的应用性和实践性，培养学生从化学视角看待物质世界，能应用化学知识和化学方法参与社会决策和解决问题的能力；⑷.倡导以科学探究为主的多样的学习方式，重视化学学习方法的启迪，提高学生终身学习的能力，在现代社会的生存和竞争能力。

三、化学实验教学创新思维训练的方法

1. 利用思维的再造性进行训练。苏教版必修1教材中铜与浓硫酸反应实验可充分回顾铜与稀硫酸是否反应，实验中不加热现象，加热后的想象可验证铜与浓硫酸反应的产物及巩固二氧化硫的漂白性。这类实验除了验证知识的作用还可模仿验证产物的方法。

2. 利用思维的辐合性进行训练。在气体水溶性实验中，都可以将气体溶于水后，气压的

变化放大为更明显的实验现象，利用这原理解决诸多此类实

验。如在二氧化硫水溶性及溶于水后pH测量实验，可改进

为：向矿泉水瓶中加入五分之一的水，立即旋紧瓶盖，振荡，

观察现象并分析。认知心理学很强调感知觉和表象的作用改进后实验可观性更强，现象更明显，更能引发学生注意观察在分析性质更为主动，参与更投入，课堂效率更高，理解更到位。从而实验的原理达到从分析到综合、抽象概括的思维操作过程。

3. 利用思维的发散进行训练。氨气的水溶性实验验证，学生分小组进行实验方案设计的讨论，在讨论中充分调动思维的积极性，调动学生从不同角度、不同方向进行思考，小组间进行交流、归纳总结，使不同方案做到由具体到抽象、现象到本质的认识过程，整理出主要以下几种方案：

方案一：用软制塑料瓶收集满氨气，倒入少量水，盖好瓶塞，振荡，观察塑料瓶是否变瘪。

方案二：用一根试管收集满氨气，倒置在水槽中，用镊子拿开塞子，看试管内水面是否上升。

方案三：一只带有双孔活塞（分别插入充满水的胶头滴管和下端系有小气球的玻璃导管）的广口瓶收集满氨气，挤压胶头滴管，观察小气球变化。

从而引出教材中氨气的喷泉实验：在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带有玻璃管和胶头滴管的胶塞。这个实验有效验证教材主干知识，但可在实验中当接好导管并打开止水夹还未挤压胶头滴管内的水时，引导学生观察现象：形成喷泉吗？为什么没有形成喷泉？思考原因并讨论，烧瓶内氨气还未与水接触，烧瓶内压强未变化。然后挤压胶头滴管后观察到的喷泉现象进行思考，为后面探究实验埋下铺垫。

4. 利用思维的原型启发进行训练。利用氨气的喷泉实验再造性思维和所设计的铺垫，让学生设计右图第二个装置如何形成喷泉。教师将难度分解成几个问题，引导学生观察两个装置的区别，并注意操作的细节性，先打开止水夹。打开止水夹后，能否形成喷泉？学生充分讨论为什么没形成喷泉？导管内一段空气柱，烧瓶内氨气没有与水接触，学生设计喷泉实验方案的关键让水与氨气接触，或是赶掉导管内的空气。学生在设计方案过程中，充分调动自己的注意力，受现实生活中原型启发的影响，提取以往记忆中的热胀冷缩原理，设计思维互逆的两个方法，全身心的投入，思维得到深刻的启示，从而达到情感共鸣。

阿基米德测量皇冠的体积极有创造性，他是从洗澡中得到启发，利用这样的原型启发在气体体积测量中也有妙用。例：用纯碱样品中常含有杂质NaCl，请设计实验测定Na2CO3的质量分数。

方法之一：取一定量的纯碱试样，与足量的稀硫酸反应，用如图所示，排饱和NaHCO3溶液的方法测定生成的CO2体积。引导学生思考下列问题：

(1)能否用水代替饱和NaHCO3溶液，为什么？

(2)使用该装置前需要检查气密性，具体操作为

(3)使用该装置，读数前需要注意的事项有(写出三项)

(4)若用恒压式的发生装置代替前图的发生装置，有何优点？

测量气体体积误差更大还更小？

方法之二：利用右图进行实验

(1)干燥管的作用是？

(2)该装置的存在缺陷有哪些？如何改进？

(3)若还用恒压式的发生装置代替前图的发生装置，有何优点？

测量气体体积误差更大还更小？

5. 利用思维的创造性进行训练。

在必修1教学中还可补充更多演示，如：用小烧杯盛少量浓硫酸称量，10分钟后观察天平指针变化。学生更形象感受浓硫酸的吸水性，为后面介绍浓硫酸的用途---作干燥剂，作为感性材料在表象记忆中很好加工。

介绍NO和NO2有关性质可补充验证和探究实验：

⑴观察充满NO和NO2试管的颜色；

⑵将充满NO和NO2试管倒立于盛有水的水槽中，并观察变化；

⑶往倒立于的水槽中充满NO试管通入O2观察气体颜色变化；

⑷用蓝色石蕊试纸检验所得溶液。

通过NO和NO2的物理及化学性质的验证和探究实验，为后面硝酸性质的教学积累感性材料。

铜与浓硝酸和稀硝酸溶液反应是一个极易产生有毒气体的实验，但其现象明显，又是中学重要知识点，是主干知识中的难点之一，所以硝酸性质的探究更尤为必要，该实验可利用注射器易观察易操作等优点进行改进。

铜与浓硝酸反应（NO2的制取及尾气处理）NO2的制取：在5ml的注射器中放入一小片铜，如下图左所示，吸入1ml浓硝酸，利用向下排液收集NO2气体，如下图中。观察气体的颜色，溶液的颜色。实验结束时，小心向下排出注射器中的液体（不让气体逸出），吸入适量NaOH溶液，小心震荡即可。

⑴为什么此装置能用来制取NO？

⑵溶液和气体是什么颜色？

⑶产物是什么？

⑷实验结束时，小心向下排出注射器中的液体

（不让气体逸出），先吸入过量空气，然后吸入

适量NaOH溶液，小心震荡即可。

当学生思维过程由具体到抽象及本质，再来解决铜与稀硝酸反应问题就更为从容，铜与稀硝酸反应（NO的制取及尾气处理）在5ml的注射器中放入一小片铜，如上图所示，注射器先吸入少量水排尽空气，再吸入1ml稀硝酸，利用向下排液收集NO气体，如上图中。观察气体的颜色，溶液的颜色。引导学生进行分析：

⑴为什么此装置能用来制取NO？

⑵溶液和气体是什么颜色？

⑶产物是什么？

⑷实验结束时，小心向下排出注射器中的液体（不让气体逸出），先吸入过量空气，然后吸入适量NaOH溶液，小心震荡即可。

另一有创造性改进：铜和稀硝酸反应实验中，由于一氧化氮极易与空气中的氧气化合而生成红棕色的二氧化氮气体，学生难以从实验现象上直观地得出稀硝酸与铜反应生成无色的NO气体的性质，通过改进的实验装置（如右图）就可以克服上述缺点。打开分液漏斗活塞，用稀硝酸装满U型管，将管内空气排除，然后关闭活塞进行反应，生成的一氧化氮气体将稀硝酸排入右端的漏斗中，避免了生成的NO气体与空气中氧气接触的可能,而且将NO气体的制备与性质熔为一体，既可以清楚地看到实验的主要产物：无色不溶于水的NO气体和蓝色的硝酸铜溶液。当打开分液漏斗的活塞时，又可演示NO与氧气反应生成红棕色NO2气体，避免了NO2气体对空气形成污染，且该装置能重复使用。

在浓硫酸的脱水性实验中，教材中实验已很好验证浓硫酸与蔗糖反应，体现了浓硫酸的脱水性，还为后面浓硫酸与炭反应作了充分准备，在这节知识讲授后可补充一个综合性探究实验：如何用实验方法证明木炭与浓硫酸反应的产物？

在新课程教学实践中，要准确把握“以实验为基础”这一学科特征，充分发挥化学实验的教学功能。例如，积极创造条件，让学生有更多的机会在实验探究活动中来学习化学；通过典型的化学实验事实帮助学生认识物质及其变化的本质和规律；利用化学实验证实，帮助学生了解化学概念、化学原理的形成和发展，认识化学实验在化学学科发展中的重要作用；通过化学实验感性信息，训练学生分析、综合、抽象、概括的思维发展过程，从而促进学生学习方式发生转变，使学生的创新精神和实践能力得到培养。

参考文献：

[1]陈宇等编著《心理咨询师》

[2] 《普通高中化学课程标准》

[3]姚焕英《中学化学教学参考》