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化學實驗中創造性思維訓練
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學學科的形成和發展,新物質的發現和發明無處不閃爍著創造性思維的光芒,作為一名化學教育工作者,我們應該把培養學生創造性思維方法滲透到化學教學中。讓化學教學過程成為再現式思維和創造性思維有機結合的典范,教師要盡可能把教學過程設計成發現問題──分析問題──解決問題的創造型模式,著力營造“情感共嗚溝通,信息反饋暢通,思維活潑流暢,創造精神涌動”的最佳意境。實驗在化學教學中起著舉足輕重的作用。
化學教學本身并不只是傳授給學生一些初步的化學概念和規律,而是通過一系列有效的教育教學手段,全面提高學生的智能,使他們能夠掌握和運用一些化學原理和實驗手段,學會科學研究的基本方法,學會辯證而客觀地認識世界. 從而在將來能夠獨立地、有創造性地進一步深入學習和從事社會主義現代化建設。運用化學實驗,通過一系列有效的方法和手段,能夠較好地發展學生的智能。
一、圍繞實驗的“三大原理”引導學生展開思維活動
化學實驗理論的主體內容,可概括為⑴實驗原理;⑵裝置原理;⑶操作原理。教師應當在具體的化學實驗教學過程中,引導學生圍繞對上述“三大原理”的探索、理解和辨析,自始至終滲透著思維訓練活動。
首先,是實驗原理的思維訓練。“實驗原理”即反應原理,指的是每個具體的化學實驗,反映了或說明了或推斷了什么樣的物質發生何種變化的理論?梢試@如下的角度引發學生思考:1.變化實質──什么化學物質(有時還應進一步分析為什么要選用這些物質)?2.定量關系──反應物之間采用怎樣的物質的量(或質量、或體積、或微粒數目)的關系?為什么要采取此種定量或過量關系?3.反應條件──實驗時應選擇怎樣的物質狀態、變化溫度、壓強或催化劑條件? 為何要選擇這樣的條件?(1).儀器選用──根據實驗原理,對特定的反應物或生成物,應選用哪種量取、混合、反應、加熱、除雜、干燥、檢驗、收集、吸收、分離、緩沖(安全)的儀器?為何選用這些儀器更適宜?(2).配套組合──根據實驗需要,選用的儀器之間,大小、規格應怎樣協調、搭配?如若不這樣組合會出現什么弊端?能否作某種調換或代用?(3).連接順序──為達到良好效果,選用的儀器應采取怎樣連接的位置順序和安裝與拆除的先后順序?為什么要安排這種順序?不遵循此順序會帶來什么不良后果?
二、養成細心觀察的習慣,為創造性思維夯實基礎
愛因斯坦說過,他沒有特別的天賦,只有強烈的好奇心。在人類認識史上,正是個別人對事物或某種現象產生了好奇感、驚奇感,從而導致了重大的發明創造。
化學與我們的生活息息相關,各種與化學有關的現象隨處可見。用磚砌墻和貼瓷磚時,先要將磚和瓷磚用水濕潤;新買的鋁鍋,燒過自來水后有黑色斑點;經常雷雨交加的地方禾苗長得很茂盛,這些奇妙的現象激起學生的好奇心后,就能促使他們去學習掌握水泥、鋁和氮氣的性質。
我們也會遇到一些奇特的實驗現象。例如:一鋁制的盛飲料的易拉罐內充滿CO2氣體,然后往罐內注入適量NaOH溶液,立即用膠布將罐口密封,反應一段時間后可能會出現什么現象呢?首先,易拉罐“內凹變癟”,接著“癟了的罐重新又鼓起來”。對于前面的現象一般很容易解釋。這是因為學生很容易從固有的思維定勢出發,即分析物質發生變化時,只從加入的物質來考慮,只分析NaOH溶液與 CO2的反應,就能得出易拉罐“內凹變癟”的現象。為什么會出現后面的現象呢?深入思考,不難得出這是因為容器本身“鋁”與氫氧化鈉溶液也會發生反應。對這些現象的好奇,能使學生的情緒亢奮、激動,從而在白熱化的思維之中,迸發出創新的火花。
一般說來,學生對化學實驗都頗有興趣,但往往只是好奇心驅使所致,由于觀察實驗時目的性不明確,不善于集中注意力于那些關鍵設備的主要現象,加之演示實驗時儀器小而教室范圍寬、學生多,所以他們觀察實驗并不準確。為此,在可能條件下,教師宜改演示實驗成并進實驗,或借助CAI軟件或VCD光盤、錄相帶等播放實驗錄像,盡可能結合并進實驗或錄像播放,穿插圍繞“三大原理”的系列思考題,引導學生有針對性地思考,展開思維訓練活動。
三、運用典型實驗灌輸創造性思維的方法
為了提高化學實驗教學中思維訓練的效能,教師應當借助典型的化學實驗來誘導、激發學生的思維活動,這主要從三個方面著手:
一是教師宏觀地把握大綱、教材的整體,通過哪些典型實驗對學生進行哪些方面思維訓練的規劃,分階段、分層次實施。 例如,物質燃燒時有不同的特征。氣體燃燒時產生火焰,固體燃燒時產生火星或火花。而硫在通常狀況下是固體,可是,它在空氣中燃燒時為什么產生火焰而不產生火星呢?我們只要引導學生仔細觀察硫燃燒的特征就能把握其中的奧妙。 原來燃燒時,固態硫先液化后氣化,因此硫蒸氣在空氣中燃燒時產生淡藍色火焰也就不足為奇了。
二是激發學習者的主觀能動作用,將教材規定的某些演示實驗或學生實驗,改為實驗設計或實驗習題,讓學生根據實驗要求自己提出實施方案,以提高其創造性思維的能力. 例如,給初三學生講鐵的性質,做鐵釘生銹這 個演示實驗時,可先讓學生自己找材料,每人在實驗前10天準備三支干凈的醫用針劑小藥瓶。按裝 滿水、少量水、干燥三個不同條件各放入鐵釘一枚。讓學生每天觀察一次并做好記錄。等到講這部 分內容時,讓學生帶來“成果”。教師講解與學生討論結合;直到得出正確結論,效果就比較好。
三是選用一些中考”試卷的典型綜合實驗題,指導學生解題,乃至跟動手實驗結合起來訓練,中學教材和歷屆高、中考試題,不乏優秀的典型化學實驗題型,如氫氣、氧氣、二氧化碳、一氧化碳等的制取與系列性質實驗,對于培養學生的思維能力頗有作用。
綜上所述,結論十分明顯:化學實驗教學中的思維訓練不容忽視,化學實驗活動中的思維訓練前景廣闊,大有可為。對化學實驗的觀察一般按下列順序進行:(1 )觀察裝置圖,選擇所用的儀器,了解它們的用途和用法;(2 )觀察反應物的顏色、狀態;(3 )注意反應發生的條件,同時注意觀察發生的現象;(4 )觀察反應后生成物的顏色、狀態等。 要依次進行,不遺漏。實踐證明,注重觀察程序對培養學生的創造性思維確是行之有效的方法。
四、靈活運用演示實驗、分組實驗,為學生的創造性思維創建展示平臺
演示實驗是化學教學中經常運用的教學形式,它生動、簡捷、有效,是培養學生的觀察力、思維能力和動手操作能力最好的教學手段之一。我們在平時實施演示實驗教學過程中,將教材中的演示實驗分為三種形式教學:(1)對于重要實驗,教師演示、學生觀察分析得出結論;(2)對一些要求不高的實驗,可對學生開放實驗室,要求學生設計或改進后上臺演示;(3)對一些難度較大,要求較高,現象又不太明顯的實驗,教師先進行演示,讓學生在觀察中提出問題,讓學生討論分析實驗的缺陷在哪里,使學生始終處于探究的思維狀態,進而改進實驗。 將 分組實驗改為單人實驗 ,這樣做使每個學生都能親自動手操作而且獨立進行。它有利于培養良好的學習習慣,使學生們懂得:辦任何事情都要有目的、有計劃,還要有堅持到底的決心。最重要的是有利于培養獨立工作的能力,這也是教育本身所急需培養的一種能力。
五、開展科技活動、展現創新能力
創新活動的基礎是科技活動,科技活動的開展狀況深刻地左右著創新活動。為此在工作中必須千方百計、想方設法開展科技活動。沒有條件必須創造條件。從課外興趣小組開始,建立初步的創新活動的基礎。通過教師的指導,充分發揮學生的創新能力,利用現有條件,想方設法開展課外科技活動。比如:可以先讓學生完成課本上的家庭小實驗;再結合課本,適當補充學習一些課外知識,拓寬知識面,進行一些趣味性而有意義的實驗;并引導學生撰寫科技小論文。充分展示學生的創新才華。
在培養學生的創新活動中,也要注意聯系社會實際?梢宰寣W生進行社會調查,到工廠、農村、商店等地進行參觀、訪問、調查。寫出專題調查報告,并聯系社會實際,提出改進意見和措施,條件許可的可以進行研究方案,并幫助實施。
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