化学是一门以实验为基础的自然科学。化学科学的形成和发展都离不开实验。学生可以通过实验认识未知的世界,帮助学生形成化学概念、理解和巩固化学知识,更能培养学生的观察能力、思维能力和创新能力。化学实验是化学科学的灵魂。由于通过实验能使学生受到从形象思维跨越到逻辑思维的训练,实践发散思维与聚合思维的相互统一。因此,实验教学更是培养学生创造性思维的重要环节。但是,长期以来化学教学中的实验,往往处于基本概念、基础理论和元素化合物知识的依附地位,是验证教师讲述内容正确性的“物证”。因此,只是把有关物质制取、性质和检验的实验,以最简捷的方式呈现出正确的实验方法,规定了使用的仪器装置和试剂、浓度和用量等。只要按照这个方法操作,基本上能得到预期的效果。
在以往的教学过程中学生很少思考为什么要这样做?更不怀疑实验装置、操作方法有何不妥。只是老师在台上演示,学生在下面记。久而久之就形成了思维定势,在一定程度上抑制了创造性思维的发展。为了改变这种状况,发挥实验的教育功能,我认为在实验教学中,必须抓住实验原理设计,试剂和仪器的选择,反应条件的控制,操作过程的优化等环节。有计划有目的的引导学生探究,培养学生的创造性思维。
一、在实验原理设计中,培养学生的创造性思维
传统的实验都是配合讲授知识设计的。很少研讨为什么选择这个反应。为什么要选用这种试剂?例如,初中教材第五章第四节中学习二氧化碳的实验室制法时,直接告诉学生用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取。在教学过程中,我为了增强学生的探究性,培养学生的思维能力,我找了四位同学分两组做实验,一组用盐酸分别与石灰石和碳酸钠反应,另一组用硫酸与石灰石和碳酸钠粉未反应。通过观察学生很快弄清了为什么要用稀盐酸和石灰石制取二氧化碳。问题到此似乎已经解决,但是还有许多同学比较困惑。从刚才的实验中,是得出了石灰石和稀盐酸反应制二氧化碳比较合适,但是为什么不用我们常见的已知生成二氧化碳的方法制二氧化碳呢?例如,木炭的燃烧、煤等物质的燃烧。对于这些问题,必须引导学生对这些方法,从科学性、安全性、可行性、节约性等方面分析、评价,所以采用碳酸盐与盐酸反应制取二氧化碳。这样便促进了思维的发散。在培养创造性思维的过程中,不能只是引导学生敢于冲破旧的条条框框,多方位,多视角,多途径去思考问题,还应引导学生对思维发散过程中所获取的各种信息进行分析、评价、从中找到相对的最佳结果。在这个过程中培养学生的聚合思维。
在探究二氧化碳的制法过程中,学生的思维经历了发散与聚合,聚合思维和发散思维是创造性思维结构中的主要形式,因此在这个过程中培养了学生的创造性思维能力。
二、改进实验装置,培养学生创造性思维
传统实验的实验装置,是根据实验原理选择正规化仪器,按照有利于培养规范化基本操作的要求,遵循科学性、安全性、直观性、可操作性的原则,经过不断研究改进而形成的。因此,多年来一直沿用这些装置,从不怀疑有什么问题。为了培养学生的创造性思维,使他们不受思维定势的束缚,能够无拘无束地发散,应该引导学生根据培养目标,重新审视现行教材中的传统实验装置,大胆地进行改进与创新。在教学活动中,学生总是沿着教师的思维轨迹思考问题。因此,教师必须创造性地改革和设计实验装置,为学生做出表率,使学生受到启迪。例如,实验室制CO2装置,书中用的是锥形瓶,在教学中我们通过分析该实验的反应物状态及反应条件。通过启发,学生发现锥形瓶可以用试管、广口瓶、平底烧瓶等替代。又如教材中一氧化碳还原氧化铜实验,为了防止一氧化碳污染空气,要进行尾气处理。教师列举两种方法并要求学生再想一想还有没有其它方法,对于这样的设计,对学生的创造性思维的培养有着不可忽视的作用。在教学中一定要重视,并介绍一些自己的想法,以启迪学生的思维。
三、 选择反应条件,培养学生的创造性思维
每一个化学反应都受各种因素制约。如:反应物的纯度,溶液的浓度,反应物之间的接触面积,反应温度等。反应条件不同,可能生成物就不同。例如,铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁,而铁生锈却主要生成三氧化二铁。又如反应物的纯度不同,会有截然不同的现象。在学习氢气的可燃性时,我先点燃了纯净的氢气,让学生观察纯净的氢气安静燃烧的现象。然后,在一个底部钻有小孔的小铁筒中收集氢气,而且语气非常轻松地说:“我们刚才在尖嘴导管口点燃氢气,下面我们在这小孔处点燃氢气看有什么不同呢?”话音刚落,“砰”的一声巨响,小铁筒被高高掀起,撞上了天花板又落下来,惊得同学们目瞪口呆,既使预习过的学生也没有想到小小一铁筒氢气竞有如此大的威力,这时候提出问题:“为什么会这样呢?”我想没有同学不动脑筋的。通过分析得出结论:“纯净的氢气能安静地燃烧,而混有氧气的氢气点燃可能爆炸。”这样学生的思维能力就得到了培养。
所以,在实验教学中,无论是实验原理的设计,实验装置的改进,实验条件的选择,都是从感性认识到理性认识,都要用到比较分类、分析、综合、归纳等方法,都离不开科学的思维。在教学中有计划有目的引导和培养,就一定能培养出适应时代发展要求的创造型人才。