化學實驗教學中培養學生創新精神
時間:2022-03-11 03:55:00
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一、做好演示實驗、學生分組實驗和家庭實驗,培養嚴謹認真的科學態度和科學方法,打好培養創新精神的基礎。
學生掌握化學知識要經歷“感性-理性-應用”的科學認識過程。中學化學教學大綱指出:“化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學可以幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,培養學生觀察現象、分析問題、解決問題,初步掌握一些常用的化學實驗技能,培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度和科學方法”。
初中化學教材(人教版)編排的演示實驗有64個,高一化學演示實驗有43個,高二化學演示實驗有33個,高三化學演示實驗有23個,這些演示實驗都有相當的基礎性、目的性、典型性、指導性意義的。教師要在熟悉教材和實驗內容的基礎上組織好演示實驗,在演示實驗的全過程,一定要求學生明確實驗目的、需要的實驗用品、實驗的操作步驟。并對實驗現象進行認真觀察和縝密的思考,達到實驗的目的和滿意的效果。這就需要教師要有熟練的實驗的技能技巧、規范標準的實驗操作、嚴肅認真的實驗態度去感化、去影響學生。尤其要告誡學生,不嚴格遵守實驗操作規程會帶來什么樣的反效果,使之形成一絲不茍的治學精神和嚴肅的實驗態度。同時,在演示實驗過程中,不應僅僅按規定將實驗做完,而應不失時機地在各個環節啟發、調動學生的積極思維,并使之在一連串的高度的思維活動中理解教師演示實驗的意義,掌握實驗技能技巧,準確地觀察實驗現象和得出正確的實驗結論,達到預期的目的。演示實驗的功能中,培養學生創新觀察能力和創新實踐能力,也是一重大功能。觀察是進入知識殿堂的門口和窗戶,深入細致的、精確周密的、系統的創新觀察能力是所有科學發明和科學發現的基礎。實踐是有目的行動的體現,創新實踐能力是將具有創意的思維構想、新穎的精力設計付之實施、見之行動的能力。這就需要教師加強和補充課堂演示實驗,并在實驗過程中啟發學生用不同視覺去觀察去思考去發現去總結。本人經常注意留有新“開發區”讓學生去探索,如本人在講授高一第一章“氯氣的制法”時,不忙于去“驗證”,而是先要學生思考:1、液態物質和固態物質在加熱條件下反應的裝置應需要什么儀器?2、制CI2的藥品是什么?反應原理如何?3、為什么要進行氣密性檢驗?如何檢驗?4、應如何收集CI2?為什么要用該法收集?5、制取氣體時,為什么有的尾氣要吸收?如何吸收?并讓學生自行設計氣體的發生、收集等整套裝置。并要求增加如下實驗:把CI2通入滴有石蕊試液的水中、CI2通入滴有酚酞試液的NaOH溶液中、CI2通入KI溶液中等性質實驗。在教師指導下,讓學生動手進行演示操作,親自實踐,品嘗“創新”的成功滋味。同時,課堂氣氛熱烈,人人開動思維“機器”,使學生人人印象深刻,歷久不忘。這樣,學生的素質也自然而然地提高,創新觀察能力和創新實踐能力就逐漸培養起來。
學生實驗是學生在學習化學理論知識和觀察老師演示實驗后進行動手操作實驗的過程。從儀器的使用、藥品的取用、操作步驟和操作規程的正確與否、實驗目的、實驗原理和實驗內容的領會、實驗現象的觀察到實驗注意事項和實驗結論的書寫等。對于中等程度以下的學生來說,經常會出現這樣或那樣的實驗操作上的錯誤,這就需要教師及時指導和糾正,使學生逐漸做到熟練、規范、準確,把有關的實驗基礎知識打牢。
新編初三化學教材的特色是安排了13個家庭化學實驗,這些實驗既活躍學生課余生活,自覺地增長化學知識,又使家長、學生了解到,化學就在生活中,化學現象就在家庭里。化學與生活、生產密切相關,反過來更好地體現化學是以實驗為基礎的學科。家庭實驗既增加學生的人人參與,人人動手的操作能力,又培養學生學習化學的興趣和創新能力,起著一石二鳥的作用,也是教材改革的新創舉和新成果。現試行的高中新編教材也進行該方面的改革和嘗試,第一冊有8個學生實驗,第二冊有14個學生實驗。第一冊有6個家庭小實驗,第二冊有8個家庭小實驗,這樣培養學生的動手能力,科學態度和創造精神,起著良好的作用。
按教材要求進行的演示實驗、學生實驗和家庭實驗,這還不夠。開展第二課堂加強化學實驗教學,是近年來探索出的良好途徑。每個年級都組織一定數量的化學興趣小組,定員、定時間、定地點、定內容進行活動,以化學實驗為主要內容,進行化學實驗基本操作技能和趣味化學實驗等。這樣,進一步拓展學生化學知識視野,激活學生思維,獲取大量感性知識。在教師指導下進行“抽絲剝繭、去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里”的思維加工過程,實現由感性認識到理性認識的飛躍,為進一步培養解決化學問題的能力打下良好的堅實的基礎。
通過一系列的化學實驗,培養學生嚴謹的治學態度、實事求是的科學精神和勇于實踐、不斷探索的良好學風,為在實驗教學中培養學生創新精神營造良好的基礎條件。
二、在化學實驗教學中培養學生創新精神的方向和做法。
1、改驗證性實驗為探索性實驗。
化學實驗的功能是為學生提供事實根據,使學生正確認識物質及其變化規律,又能在實驗過程中培養學生觀察現象、分析和判斷問題、解決問題的能力,更應在培養學生創新精神和創新能力上發揮更大的功效。然而,目前中學各年級的演示實驗、學生實驗大多注重實驗功能的驗證性。課本編排出實驗條件、步驟和給出相應的藥品來驗證某物質的性質、某物質的制取方法或某個化學反應原理,而且學生實驗幾乎是依樣畫葫蘆照做。而教師的演示實驗也毫無創意和新意可言。誠然,驗證性實驗對于學生鞏固、掌握書本理論知識、提高自己的實驗能力、熟練地掌握實驗技能技巧是必不可少的環節。然而,須知科學實驗的重要功能是其探索性。探索是發現問題、尋找規律、利用規律的有效途徑。科學發展史表明,任何科學成果的發現和發展都需要經過不懈努力、不斷探索才能得以實現。任何舊知識、舊成果都蘊含著新知識、新成果,都需要加以挖掘、提練。美國哈佛大學校長在世界大學校長論壇上說:“如果沒有好奇心和純粹的求知欲為動力,就不可能產生那些對社會和人類具有巨大價值的發明創造”。這就說明了在好奇心和求知欲的動力下進行不懈努力、艱苦的探索而取得發明創造的偉大成就。而探索性的化學實驗就是挖掘書本已有的實驗內容的新意境、新內容,把學生導入科學探索的新起點、新境界、新高度。讓他們親歷其境、刻苦努力地探索新知識、解決新問題、獵取新成果、使自己體會到成功者的喜悅,進一步激發其繼續保持旺盛的創新激情,形成創新思維。創新思維具有較強的靈活性、求異性、獨創性、靈感性等特色。這“四性”是構成創新思維、培養創新精神的體現,是改驗證性實驗為探索性實驗的首要前提。必須培養學生具有創新思維的“四性”,才能使其在探索性實驗中探索出“阿里巴巴”的寶藏來。在實驗過程中,其觀察方向和思維方向具有靈活性;善于從不同角度、不同方向、不同層次上觀察和思考;沖出原有的思維,使之能有較強的知識遷移的能力,使之舉一而反三,使其“求異”思維和“求異”能力得以充分發揮,才有創造的靈感和獨到的動力。如在學習高二“鎂、鋁”這章書中,本人增加了下列內容:1、鋁在人體中可使人慢性中毒,1989年世界衛生組織將鋁確定為食品污染源之一而控制,下列使用是否應加以控制?為什么?①制牙膏皮。②制易拉罐、飲料盒。③制鋁餐、炊具。④制電線電纜。⑤明礬凈水。2、在一個鋁制“健力寶”易拉罐內,先充滿二氧化碳氣體,加入足量的NaOH溶液后即密封瓶口。觀察現象和解釋原因。讓學生通過討論和實驗,既能掌握鋁的性質,又活躍課堂氣氛,使學生理解深刻,求異思維得以發展,知識視野得以拓寬。一、做好演示實驗、學生分組實驗和家庭實驗,培養嚴謹認真的科學態度和科學方法,打好培養創新精神的基礎。
學生掌握化學知識要經歷“感性-理性-應用”的科學認識過程。中學化學教學大綱指出:“化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學可以幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,培養學生觀察現象、分析問題、解決問題,初步掌握一些常用的化學實驗技能,培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度和科學方法”。
初中化學教材(人教版)編排的演示實驗有64個,高一化學演示實驗有43個,高二化學演示實驗有33個,高三化學演示實驗有23個,這些演示實驗都有相當的基礎性、目的性、典型性、指導性意義的。教師要在熟悉教材和實驗內容的基礎上組織好演示實驗,在演示實驗的全過程,一定要求學生明確實驗目的、需要的實驗用品、實驗的操作步驟。并對實驗現象進行認真觀察和縝密的思考,達到實驗的目的和滿意的效果。這就需要教師要有熟練的實驗的技能技巧、規范標準的實驗操作、嚴肅認真的實驗態度去感化、去影響學生。尤其要告誡學生,不嚴格遵守實驗操作規程會帶來什么樣的反效果,使之形成一絲不茍的治學精神和嚴肅的實驗態度。同時,在演示實驗過程中,不應僅僅按規定將實驗做完,而應不失時機地在各個環節啟發、調動學生的積極思維,并使之在一連串的高度的思維活動中理解教師演示實驗的意義,掌握實驗技能技巧,準確地觀察實驗現象和得出正確的實驗結論,達到預期的目的。演示實驗的功能中,培養學生創新觀察能力和創新實踐能力,也是一重大功能。觀察是進入知識殿堂的門口和窗戶,深入細致的、精確周密的、系統的創新觀察能力是所有科學發明和科學發現的基礎。實踐是有目的行動的體現,創新實踐能力是將具有創意的思維構想、新穎的精力設計付之實施、見之行動的能力。這就需要教師加強和補充課堂演示實驗,并在實驗過程中啟發學生用不同視覺去觀察去思考去發現去總結。本人經常注意留有新“開發區”讓學生去探索,如本人在講授高一第一章“氯氣的制法”時,不忙于去“驗證”,而是先要學生思考:1、液態物質和固態物質在加熱條件下反應的裝置應需要什么儀器?2、制CI2的藥品是什么?反應原理如何?3、為什么要進行氣密性檢驗?如何檢驗?4、應如何收集CI2?為什么要用該法收集?5、制取氣體時,為什么有的尾氣要吸收?如何吸收?并讓學生自行設計氣體的發生、收集等整套裝置。并要求增加如下實驗:把CI2通入滴有石蕊試液的水中、CI2通入滴有酚酞試液的NaOH溶液中、CI2通入KI溶液中等性質實驗。在教師指導下,讓學生動手進行演示操作,親自實踐,品嘗“創新”的成功滋味。同時,課堂氣氛熱烈,人人開動思維“機器”,使學生人人印象深刻,歷久不忘。這樣,學生的素質也自然而然地提高,創新觀察能力和創新實踐能力就逐漸培養起來。
學生實驗是學生在學習化學理論知識和觀察老師演示實驗后進行動手操作實驗的過程。從儀器的使用、藥品的取用、操作步驟和操作規程的正確與否、實驗目的、實驗原理和實驗內容的領會、實驗現象的觀察到實驗注意事項和實驗結論的書寫等。對于中等程度以下的學生來說,經常會出現這樣或那樣的實驗操作上的錯誤,這就需要教師及時指導和糾正,使學生逐漸做到熟練、規范、準確,把有關的實驗基礎知識打牢。
新編初三化學教材的特色是安排了13個家庭化學實驗,這些實驗既活躍學生課余生活,自覺地增長化學知識,又使家長、學生了解到,化學就在生活中,化學現象就在家庭里。化學與生活、生產密切相關,反過來更好地體現化學是以實驗為基礎的學科。家庭實驗既增加學生的人人參與,人人動手的操作能力,又培養學生學習化學的興趣和創新能力,起著一石二鳥的作用,也是教材改革的新創舉和新成果。現試行的高中新編教材也進行該方面的改革和嘗試,第一冊有8個學生實驗,第二冊有14個學生實驗。第一冊有6個家庭小實驗,第二冊有8個家庭小實驗,這樣培養學生的動手能力,科學態度和創造精神,起著良好的作用。
按教材要求進行的演示實驗、學生實驗和家庭實驗,這還不夠。開展第二課堂加強化學實驗教學,是近年來探索出的良好途徑。每個年級都組織一定數量的化學興趣小組,定員、定時間、定地點、定內容進行活動,以化學實驗為主要內容,進行化學實驗基本操作技能和趣味化學實驗等。這樣,進一步拓展學生化學知識視野,激活學生思維,獲取大量感性知識。在教師指導下進行“抽絲剝繭、去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里”的思維加工過程,實現由感性認識到理性認識的飛躍,為進一步培養解決化學問題的能力打下良好的堅實的基礎。
通過一系列的化學實驗,培養學生嚴謹的治學態度、實事求是的科學精神和勇于實踐、不斷探索的良好學風,為在實驗教學中培養學生創新精神營造良好的基礎條件。
二、在化學實驗教學中培養學生創新精神的方向和做法。
1、改驗證性實驗為探索性實驗。
化學實驗的功能是為學生提供事實根據,使學生正確認識物質及其變化規律,又能在實驗過程中培養學生觀察現象、分析和判斷問題、解決問題的能力,更應在培養學生創新精神和創新能力上發揮更大的功效。然而,目前中學各年級的演示實驗、學生實驗大多注重實驗功能的驗證性。課本編排出實驗條件、步驟和給出相應的藥品來驗證某物質的性質、某物質的制取方法或某個化學反應原理,而且學生實驗幾乎是依樣畫葫蘆照做。而教師的演示實驗也毫無創意和新意可言。誠然,驗證性實驗對于學生鞏固、掌握書本理論知識、提高自己的實驗能力、熟練地掌握實驗技能技巧是必不可少的環節。然而,須知科學實驗的重要功能是其探索性。探索是發現問題、尋找規律、利用規律的有效途徑。科學發展史表明,任何科學成果的發現和發展都需要經過不懈努力、不斷探索才能得以實現。任何舊知識、舊成果都蘊含著新知識、新成果,都需要加以挖掘、提練。美國哈佛大學校長在世界大學校長論壇上說:“如果沒有好奇心和純粹的求知欲為動力,就不可能產生那些對社會和人類具有巨大價值的發明創造”。這就說明了在好奇心和求知欲的動力下進行不懈努力、艱苦的探索而取得發明創造的偉大成就。而探索性的化學實驗就是挖掘書本已有的實驗內容的新意境、新內容,把學生導入科學探索的新起點、新境界、新高度。讓他們親歷其境、刻苦努力地探索新知識、解決新問題、獵取新成果、使自己體會到成功者的喜悅,進一步激發其繼續保持旺盛的創新激情,形成創新思維。創新思維具有較強的靈活性、求異性、獨創性、靈感性等特色。這“四性”是構成創新思維、培養創新精神的體現,是改驗證性實驗為探索性實驗的首要前提。必須培養學生具有創新思維的“四性”,才能使其在探索性實驗中探索出“阿里巴巴”的寶藏來。在實驗過程中,其觀察方向和思維方向具有靈活性;善于從不同角度、不同方向、不同層次上觀察和思考;沖出原有的思維,使之能有較強的知識遷移的能力,使之舉一而反三,使其“求異”思維和“求異”能力得以充分發揮,才有創造的靈感和獨到的動力。如在學習高二“鎂、鋁”這章書中,本人增加了下列內容:1、鋁在人體中可使人慢性中毒,1989年世界衛生組織將鋁確定為食品污染源之一而控制,下列使用是否應加以控制?為什么?①制牙膏皮。②制易拉罐、飲料盒。③制鋁餐、炊具。④制電線電纜。⑤明礬凈水。2、在一個鋁制“健力寶”易拉罐內,先充滿二氧化碳氣體,加入足量的NaOH溶液后即密封瓶口。觀察現象和解釋原因。讓學生通過討論和實驗,既能掌握鋁的性質,又活躍課堂氣氛,使學生理解深刻,求異思維得以發展,知識視野得以拓寬。2、把化學實驗教育教學和美育有機地結合起來,營造化學實驗美的氛圍,培養學生的創新素質和創新精神。
愛美之心人皆有之。化學作為現代科學一門所具有學科美,吸引著千千萬萬的學子不停地追求與探索。而化學實驗美則是架構化學美育的主體,對認識和研究化學知識起著無可替代的作用,化學實驗教育的美育,包括向學生展示化學物質美、化學儀器美、實驗操作美、實驗現象美、實驗裝置和諧美、化學實驗現象描述美等。講授化學物質美時,我們用幻燈、電視圖片等展示桂林蘆笛巖、肇慶七星巖、云浮龍宮、陽春龍洞等。巧奪天工、千奇百怪、令人嘆為觀止的鐘乳、石筍、石柱。實際上是下面兩個反應的結果:CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2、Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O;而畫家描繪出色彩繽紛的至艷至美的畫圖,則是鐵紅、鋅鋇白等化學顏料合理配答的結果;石膏頭像和石膏模型精美的藝術品,都是化學物質美的縮影。化學教師開展化學美育教學的重要環節,是在演示實驗中和引導學生在分組實驗、家庭實驗、第二課堂實驗中抓好實驗裝置和諧美、實驗操作過程美和實驗現象美。如氯氣的制法和性質的連環實驗,由CI2的發生裝置-盛濃流酸的干燥裝置-收集裝置-滴有石蕊試液的水的集氣瓶-盛碘化鉀溶液的裝置-滴有酚酞試液的NaOH溶液的裝置,一整套裝置錯落有致、和諧美觀,而其中的各個裝置中的實驗現象又各不相同,引起學生濃厚的認識興趣和探索興趣;又如氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液的反應:先把氫氧化鈉溶液逐滴滴入氯化鋁溶液中至過量,又反過來把氯化鋁溶液逐滴滴入氫氧化鈉溶液中至過量,反應物相同,而操作不同導致實驗現象的不同,使同學們詫異之余,引起其思考和探索;又如做乙醛的還原性實驗時,先把氫氧化鈉溶液滴入硫酸銅溶液中制得美麗的藍色絮狀物氫氧化銅,然后與乙醛混合加熱后得到紅色的沉淀氧化亞銅。這一系列變化令人賞心悅目。可見化學實驗現象美有著無窮的魅力,更能激發起同學們創造美之欲望,自然而然地培養了學生具有創新意識和創新精神。
化學實驗教學要經常地、不斷地營造美的氛圍,如利用實驗掛圖、模型、幻燈、投影、錄像、電視、電腦等媒體,展示化學實驗的整體美,使之耳濡目染,欣賞感受并熔化在化學美的氛圍中,逐步激發學生探索化學的濃厚興趣,消除其對化學的偏見和誤解,提高其對化學創美、審美、賞美的能力,為培養學生的創新意識和創新精神提供條件。
3、把環境教育和化學實驗教學有機地結合起來,提高學生的環保意識和環保觀念。
在過去的十九、二十世紀中,化學科學和化學技術連鎖般的發展,為人類創造巨大的財富,促進了社會的文明發展。化學在科學領域中占有重要的一席之地,成為人們研究的重要對象。化學與社會、化學與環境、化學與生活、化學與技術、化學與健康等,也成為社會的聚焦點。但化學工業的發展,也帶來了日益嚴重的負效應-即對人類生活的環境造成污染,引發一樁樁環境污染問題。如日本水俁甲機汞中毒事件、南極臭氧空洞、溫室效應、倫敦光化學煙霧、1995年上海光化學煙霧、1997年重慶地區的酸雨事件,現居住地的水源污染、空氣污染等,對社會對人生所造成的危害難以贅述。因此,化學教師對學生進行環保教育須加大力度。利用化學實驗教學進行環保教育,增強學生的環保觀念和環保意識。而培養學生的環保意識和環保觀念,必須把實驗課作為環保教育的主戰場。如何把課程內容教育和環保教育有機起來,達到一石二鳥的作用,則需要教師的言傳身教,而教師的規范、正確的演示實驗操作,則環保教育的關鍵之所在。這就需要教師有扎扎實實的基本功,嫻熟的實驗操作技能技巧。如固體藥品的稱取、液體的量取和轉移、固體和液體混合物的過濾、裝置氣密性的檢查、有毒尾氣的處理等。準確、規范的動作(和操作)可避免污染。教師要經常營造一種讓學生探究的氛圍。如:“CO還原CuO”的實驗中,尾氣應如何回收?讓學生設計各種方案,然后教師與學生一起分析各種方案的優劣,可行方案中選出最優者用之。這樣,既啟開學生心智,又拓展其知識視野,并使其領略到設計成功的喜悅,達到培養學生創新精神的目的。同時,使學生們養成對有毒氣體防污染、防擴散的習慣意識。如對氯氣制取時多余尾氣吸收的方法、二氧化硫性質實驗和制取的尾氣的吸收方法、電石與水制乙炔時雜質有毒氣體的除去方法、硝酸生產的尾氣吸收方法、煤的干餾和石油蒸餾等實驗中的污染消除方法等。由于教師有意識地引導學生注意這一系列的環保問題,學生在解決這類問題也就有板有眼,實驗操作起來就能有較強的環保意識,實驗室里的“三廢”也就大為減少了。同時,加強化學課外活動培養環保意識和環保觀念。學生的環保意識和環保觀念的提高,除教師的表率作用外,通過第二課堂開展化學課外實驗來加強學生的環保意識,也是化學教學不可缺少的一環。由于學生課外化學實驗人數多,藥品需求量大,推廣“微型實驗”很有必要。該操作技術是用盡可能少的試劑進行實驗而獲得較明顯的實驗結果和準確的反應結論的實驗方法。它使學生體現了綠色化學的減量原則(減少化學藥品的用量、減少“三廢”排放量),教育學生提高環保意識和節約辦好事情的方法。
同時,利用活躍豐富的化學課外實驗,讓學生直接參與環境保護、環境監測等實驗,有效地提高學生的環保意識,增強環保責任感和使命感。并培養廣大學生具有創新觀念和創新精神,為環境治理和環境保護闖出新路。
4、經常地、認真地糾正學生在化學實驗操作中的錯誤,使學生實驗規范化。
化學是以實驗為基礎的學科之一,培養學生的實驗能力是化學實驗教學的內容之一,讓學生動手實驗、親自實踐,使學生對千變萬化的化學現象的暫時興趣轉化到認識化學規律、探索化學的永久性興趣上來,形成探索化學規律、探索新事物奧秘的巨大動力。這就需要培養學生嚴謹的治學態度和科學精神。由于各種條件所限,普遍存在著學生對化學實驗基本操作和基本實驗技能還未過關,做學生實驗和第二課堂實驗時,常犯著這樣和那樣的錯誤。有時,由于某個環節上出現差錯,往往會影響實驗的準確性甚至造成相反的結果。例如中和滴定中造成結果的偏高、偏低的因素;銀鏡反應中AgNO3溶液或氨水濃度過大造成無銀鏡而產生黑色沉淀物;用量具量取液體時的仰視、俯視造成讀數的偏大或偏小而影響反應結果等。
總之,經過多年教學實踐后,本人進行一系列的探索和理性的思考,深深地體會到培養學生創新精神和創新能力是當前和今后化學教學中的一項長期而艱巨的任務,是時代的需要,是化學教育教學的新課題,也是實施素質教育的重要環節。因此,教師要更新觀念、當好主導,把握新的機遇,迎接好新的挑戰,讓創新教育結出累累碩果,讓學生的創新精神建設好祖國的明天!
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