在实验教学中培养学生的创新能力
《义务教育化学课程标准(2022年版)》要求在化学教学中,重视以核心素养为导向,开展以化学实验为主的多样化的探究活动,从多方面发展学生的核心素养。化学实验有演示实验和探究实验,演示实验能培养观察、描述等基本技能,更能激发培养创新能力所需的好奇心和探究欲;探究实验能拓宽创新能力所需的广度和深度。演示实验和探究实验相互补充,使实验教学担起培养创新能力的重任。笔者结合多年教学实践,从演示实验和探究实验两个角度,谈谈充分发挥化学实验的特殊作用,实现培养学生创新能力的认识。
一、充分利用好演示实验,激发培养创新能力所需的好奇心和探究欲
演示实验在课堂教学中很能吸引学生的眼球,往往有着点晴之笔的妙处。演示实验的价值不仅在演示实验本身,还能培养学生的观察力、描述实验现象的能力。演示实验的延伸价值也同样值得我们关注和研究。演示实验不仅能培养学生的化学兴趣、创造性思维,对培养学生克服挫折等素质也具有无形的影响。
(一)利用演示实验,激发学生对化学的好奇心
在课堂教学中,教师在演示实验时,学生的注意力往往非常集中,热情高涨。教师与学生间的互动较为频繁,有经验的教师应抓住这一良好的时机,充分调动学生的积极性,实现预定的教学目标。
笔者认为可从两个方面来做:第一,教师善于“出招”,适时向学生发难。不能只简单地把演示实验理解为教师做给学生看,可以将启发式教学作为一种常用课堂教学方法。对于演示实验,为使启发的效果更好,可以不拘泥于一种方法,不局限于教材,要让学生认识到教材的实验方案是优秀的,但不是唯一的,鼓励他们从基础知识出发设计出合理的方案,培养其发散性思维。如在空气和呼出的气体有什么不同的探究实验中,除用教材中收集空气样品的方法外,学生列举了很多其他方法,如用气球收集、用注射器收集、用塑料瓶收集等。在探究氧气的性质演示实验中,木炭在空气和氧气中燃烧均不产生火焰,而硫黄、生活中的蜡烛、酒精灯在空气中或氧气中燃烧都产生火焰。当学生还沉醉在精彩纷呈的现象中,只看到了热闹,而没有看到“门道\时,教师的“发难\立马激发了学生的思维,学生纷纷提出假设:a.与氧气的浓度有关;b.与可燃物的状态有关。教师适时点拨学生又得出第三种假设:与燃烧达到的温度和可燃物沸点有关。当然教师的“发难”是有准备的,下面笔者展示了氢气、一氧化碳、木炭、石蜡、钠、铁等六种物质的状态、沸点、燃烧达到温度及是否产生火焰几个方面的信息。学生经分析得出:1.可燃物的燃烧是否产生火焰与氧气的浓度没有关系,因为木炭在空气和氧气中燃烧均不产生火焰,只是燃烧的剧烈程度不同,其他可燃物也是如此;2.气态物质燃烧都产生火焰,例如氢气、一氧化碳均为气体,燃烧时都产生蓝色火焰,其他气体燃烧时也都产生火焰;3.固态物质中,木炭和铁燃烧无火焰,所以固态物质要分情况对待,但是不论可燃物是固态还是液态,只要可燃物燃烧的温度高于可燃物自身的沸点,就会产生火焰,可燃物燃烧的温度低于可燃物自身的沸点,则不产生火焰。
在金属与酸反应的演示实验中,铝与盐酸反应后的试管中有灰黑色沉淀。教师趁机提出问题:铝和盐酸反应出现的灰黑色沉淀是什么?鉴于学生的知识储备,教师提供信息:氯化铝固体的颜色是无色透明或白色而微带浅黄色,溶解性为易溶于水,易溶于酒精;金属铝在片状或块状时是银白色,在颗粒细小时为灰黑色。学生据此提出几种假设:a.该灰黑色沉淀只含有铝,依据是铝在颗粒细小时为灰黑色;b.含有铝和氯化铝,依据是铝在颗粒细小时是灰黑色,含少量氯化铝时不影响整体的颜色;c.含有难溶于酸的物质,依据是反应物中可能有酸剩余。学生设计出如下实验方案:1.取灰黑色沉淀,加入适量稀硫酸;2.加入适量蒸馏水;3.加入适量无水乙醇。学生观察实验现象得出结论。由此可见,教师通过演示实验加强对学生的启发,能让学生的思维更进一步发展,收获更多。
第二,教师还要善于“接招”,实事求是地解决学生在演示实验中提出的问题。如在水的净化教学中,笔者演示了活性炭的净水效果,后续讲到硬水与软水时,学生随即提问:活性炭能否降低水的硬度呢?笔者心里只想对学生简单地回答一句:“不能!”但转念一想,觉得此时应“接招”。经过思考,我脑中已有答案。笔者又启发同学们:假设现有硬度较大的地下水、活性炭、蒸馏水、肥皂水等,应如何设计实验?学生经过讨论,决定采用对比法:向装有足量活性炭的烧杯中倒入硬度较大的地下水,充分搅拌,静正、过滤后得到滤液;再分别取原地下水和滤液置于试管中,滴加等量肥皂水,充分振荡,静止后对比观察泡沫及浮渣多少,得出结论。
教学第十单元课题1“常见的酸和碱\时,笔者演示了饱和氢氧化钙溶液导电性实验,学生观察到:灯泡发光,两电极分别有气泡产生,烧杯内液面下降,石墨电极附近的溶液中出现白色浑浊物,溶液温度升高。笔者的初衷只是观察到灯泡发光就算成功了,