化学实验教学中培养创新能力

摘要：实验教学是化学教学中不可或缺的重要组成部分。要使实验有成效，需要对实验现象进行创新性的观察，然后才能对实验进行创新性的设计，而在这个过程中，能对学生科学素质进行有效的培养。

关键词：化学实验；创新；教学理念；科学素养

【中图分类号】O6-1

实验教学是化学教学中不可或缺的重要组成部分，它既是教师传授化学基础知识和基本技能必不可少的教学手段，又是学生掌握基础知识和基本技能行之有效的学习方式。因此要使实验有成效，需要对实验现象进行创新性的观察，然后才能对实验进行创新性的设计，而在这个过程中，能对学生科学素质进行有效的培养。

而培养学生的科学素养这一新的化学实验教学理念把实验教学的功能提高到一个新的层面。本文就新课程中化学实验教学作一些初步的探讨。

一、观察实验能力的创新

观察能力是通过感官捕捉事物中典型的、反映事物本质属性的外部特征的能力，是准确把握实验的基础。在实验的教学化过程中，可有效地培养学生创新性的实验观察能力，现总结如下：

1.1综合性

在化学实验的诸多现象中，若观察的角度和方位不同，看到的实验现象也就不同，想到的问题或得到的结果也不会相同。如在乙烯的性质实验中，按教材介绍的方法，用无水乙醇与浓硫酸加热制取的乙烯很容易使酸性高锰酸钾和溴水褪色，表面上看实验很成功，实则不然，因为学生观察时只把注意力放在了乙烯的褪色现象上，而制取乙烯时反应物变黑，生成的乙烯又具有刺激性气味等现象没有被观察和记录到，致使用混有SO2的乙烯来进行实验，当然不能正确反映乙烯性质的实际。若把生成的气体通入品红溶液同样也会使其褪色，如果不综合观察实验现象，还会得出乙烯也能使品红溶液褪色的错误结论。

1.2敏锐性

观察的灵敏程度是影响发现和创造的重要因素，缺乏较强的敏锐性就难以在细微和瞬息万变的情况下去发现问题，去捕捉那些稍纵即逝或者“目标以外”的化学现象。如实验室Cu与浓H2SO4观察产物，往往生成黑色的物质，而教材中指明产物是CuSO4和SO2，引导学生对这类细微或“反常”现象的观察可有效培养其观察的敏锐性。

1.3准确性

对实验现象的观察不仅要求其全面性和敏锐性，更需要准确性，否则就有可能在无意间得出错误的结论。如铜与稀硝酸的反应，因试管中仍有空气存在，生成的NO总有一部分与其中的氧气反应，影响了学生观察的准确性，使学生误认为铜与稀硝酸反应也有NO2生成。为了能准确观察反应现象，并方便污染性尾气的处理，实验可改为：在洁净的针管中加入少许铜片后排净空气，另在一小烧杯中注入稀硝酸并微热，用注射器吸取少量稀硝酸，迅速用小胶帽盖住注射器吸口。当观察到蓝色溶液、无色气体时（活塞随气体的生成而外移），打开胶帽，拉动活塞，吸入空气，即可看到气体由无色变成红棕色，此时再用胶帽盖住注射器吸口，防止NO2气体逸出，待学生观察完毕后，将气体注入足量30%的氢氧化钠溶液中以消除NO2气体的污染[1]。

二、实验设计能力的创新

在各类化学实验中，常常要进行物质的制备，对于同一物质来说可能有多种不同的制备方法，由于反应原理、方案不同，所以反应物、反应条件、副产物和原料转化率也各不相同。

2.1原理创新

现代化学实验要求能充分利用各反应物质，尽可能提高目标物质的产率，并且不向环境排放污染物。根据这一要求，教师可以引导学生对不同的反应或条件进行优劣分析，实现原理创新。如实验室用乙醇和浓硫酸制取乙烯，浓硫酸的作用一是催化（提供H+），二是脱水，但因它的强氧化性，使得反应中不但出现炭化现象，更有SO2污染物的排放，有效的解决方法之一是从反应原理入手寻找替代药品。从其催化作用考虑，具有较强酸性的物质都具有此功能，再综合其脱水性来考虑，五氧化二磷或焦磷酸应可担当此任。

又如多年来实验室常采用加热分解KClO3或KMnO4的方法来制取氧气，但是KClO3的分解产物KCl与催化剂MnO2焦结在一起不易分离，催化剂难以回收利用，而KMnO4除此之处，氧气的产率也比较低[2]，是否有其它更好的制氧方法呢？这时教师可引导学生进行寻找，如：H2O2的催化分解、HgO的加热分解、Na2O2与水或CO2反应等，但HgO的分解产物汞污染大，使用Na2O2的成本又较高，而采用H2O2分解来制取氧气既方便又便宜，是一种可行的好方法。

2.2装置创新

从改进实验装置入手来避免传统实验污染的发生，是符合现代绿色化学的理念的。教师可引导学生具体情况具体分析，进行实验装置的创新改进。以下介绍几类有代表性的实例：

2.2.1随用随制法

铜与硝酸的反应，可用一根铜丝代替铜片，其中铜丝的一端绕成螺旋状伸入试管底部与硝酸接触，另一端伸出到试管的外部，要停止反应，只要将铜丝拉离硝酸即可。

2.2.2综合处理法

通过对反应的综合处理，可在消除污染的同时，用一个实验验证物质的多个性质。如浓硫酸在与蔗糖反应时会放出大量的刺激性气体，对室内空气污染严重。若对装置进行以下改进便可收到良好的效果：使反应在带有橡皮塞的烧瓶中进行，蔗糖盛放于烧瓶中，浓硫酸通过分液漏斗加入，反应后产生的气体依次通过密封的盛有品红溶液的集气瓶（检验SO2的生成）和盛有氢氧化钠溶液的烧杯（吸收CO2和SO2）。这样不但证明了浓硫酸的脱水性，又因为SO2的生成证明了它的强氧化性，还使得污染性尾气得以有效处理。

教学过程是开放的，不是封闭的；是生成的，不是预设的。在师生共同交往中产生思维的碰撞，意见的分歧，情感的交融等，这些课堂上的情景都是我们需要重视，而且要把握的。实验教学作为教学的重要形式之一，也应如此。只要大家能勤于思考，认真探索，相信化学实验教学能激发学生学习化学的兴趣，使教学过程富于创造性和乐趣，为学生的科学素养的培养提供了良好的发展空间。

参考文献：

1、吴生平.一氧化氮的制备及氧化实验的改进[J].中学化学教学参考，2001，（12）：44

2、杨承印、李晓利.用绿色化学的观念改革实验室制氧方法[J].化学教学，2002，（7）：4