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关键词:实验教学 积极性 新课程改革
近代教育家第斯多惠曾说过[1]:“我们的教育艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞。”孔子也说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”这两位教育家所说的话正如恩格斯所说“兴趣和爱好是最好的老师”,它永远胜过责任感。只要我们努力地去探索,把握学生的心理特点,在重视系统知识教学的前提下,充分调动起他们学习的主动性和积极性,就能活跃课堂气氛,使学生在轻松愉快的学习氛围中,主动参与、乐于参与,从而达到以学生发展为本,让学生参与的新课程理念。
化学是一门以实验为基础的学科。通过观察演示实验现象以及学生实验,能够让学生体验到学习的乐趣,激发学生的学习兴趣,同时,也能让学生对理论知识有更深刻的理解,并且对学生实事求是的科学态度的培养有着不可替代的作用。《普通高中化学课程标准》[2]明确指出高中化学课程由2个必修模块和6个选修模块组成,其中“化学实验”作为一个独立的模块,有别于以往的教材,这更突出了化学实验教学的重要地位。因此,搞好化学实验的有效教学,让学生通过亲身体验、细致观察、独立思考,养成正确的思维方法,提高化学的学习兴趣显得尤为重要。
为了搞好化学实验的有效教学,我们通过大量实验教学与探讨,取得一些经验,概括来讲可以从如下方面进行实验教学:
一、增强实验现象的观察性和新颖性,激发学生实验的兴趣
在演示实验中,教师精确的操作,清晰的实验现象给学生以美的感受,让学生体验到实验的装置美、过程美和现象美。但是,高中课本中的部分演示实验现象不明显,这会让学生对该知识点产生质疑,很难达到实验的预期目的。因此,教师在教学过程中不仅要备好课,而且应尽可能在课前做好演示实验,改良现象不明显的实验,优化出最佳实验条件,保证实验成功,现象尽可能明显。例如,金属钠和水的反应,在验证反应产生的气体为氢气时,老教科书上给出的方法存在几点不足:一是用铝箔将钠包裹,这影响实验结论;二是操作不方便,现象不够明显。该实验可进行如下改良:直接投一块黄豆大小的钠于盛有水的烧杯中,用一个小型的玻璃漏斗口罩住钠,再把试管伸入玻璃漏斗的尾部,收集完气体后再用拇指堵住试管口移至酒精灯火焰处,即可听到轻微的爆鸣声。此方法非常简便、操作易行、实验现象明显,并且还可以让学生上台演示。这样既培养了学生的思维能力也激发了学生实验的积极性。
二、紧密联系生活,让学生知道化学的实用性和神奇之处
化学实验教学要注重联系实际生活,鲜活贴切的生活经验不仅能打动学生,为后续的学习内容建立起一座“桥梁”,使学生平易的掌握该知识点,也能让学生了解到生活中很多方面都与化学紧密联系,激发学生的一种求知欲,产生学习的兴趣。因此,教师应将书本中的知识与本地学生的生活情况紧密的联系起来。例如,在学到金属铝的性质时,可以引用学生爱喝的罐装碳酸饮料这一生活经验,告诉学生易拉罐是由铝制成的,碳酸饮料呈偏酸性。如果长时间放置会发生反应,人体摄入太多含有铝元素的饮料会使智力下降,这样学生不仅了解到罐装饮料应少喝这一生活常识,而且也知道了金属铝可以和酸反应这一知识点。另外,在学习有机化学时,可以告诉学生香水的制备是利用有机物的相似相容原理,用酒精从花种中萃取出含有香味的含芳香烃类的有机物。这可以让学生明白原来生活中那么多的神奇东西是利用简单的化学原理而制成。因此,课堂中不仅要注重理论知识教学,还应引导学生结合课内学习的知识,利用小实验理解和解决日常生活中的问题。
三、增加学生参与实验机会,培养学生探究科学知识的主动性
中学实验以老师演示实验为主,而学生实验所占的比例很少,有的学校甚至根本不开设学生实验课程。虽然演示实验可以很好的给学生展示实验过程,但是让学生自己动手做实验,更能体验实验过程,感知探究科学的乐趣,加强学生的探究能力和科学素养,对知识的理解也会更加深刻。例如,碳酸氢钠加热分解的实验,老师会非常准确快捷的完成实验,但是安装装置时试管应向下倾斜,拆掉装置时应先移走尾部含石灰水的试管,以及加热前应预热这些易错的操作步骤学生可能因为注重观察实验结果,而忽视了这些细节。如果让学生亲自动手去做,过程中很有可能会出错,并且导致不好的结果,但是,出于好奇心的驱使,学生一定会去寻找出错的原因。在这种动力驱使下获得的答案一定比老师告知的答案效果好很多。
四、引入开放性、探究性实验[3]
[1] [2]
使化学知识在生活中得到充分应用,这才是化学教育的真正目的。在高中化学中已经把“化学与技术”单独设置为一个模块,由此可见,在新课改背景下是非常重视理论知识与技术的有机结合。该模块以化学知识为基础,但不拘泥于教材,从知识能力方面向外延伸与拓展,介绍化学在材料制造、工农业生产、以及资源开发方面的相关应用知识,使学生能运用所学知识对生活中的一些问题做出合理分析,从而培养学生分析问题的能力,也强化了学生的应用意识。例如,污水的处理、硫酸的制备这些实验原理在教室很难以宏观的方式呈现在学生面前,即使教师讲得再好,学生也很难真正理解。因此,化学教学中可增设探究性实验课,把学生带到工厂中实地参观和调察。通过亲身体验学习知识要远比课堂空洞教学效果好很多,这样做不仅拓宽了学生的知识与视野,使他们体验到探究获得知识的乐趣,也提高了学生的综合素养。
五、开展微型实验,让抽象的知识形象化
随着科学技术的发展与进步,使常规实验装置微缩的出现,利用微型装置展开微型实验也应成为化学教学中必不可少的手段。微型化学实验是一种在微型化学实验仪器中进行,药品用量少但可获取大量信息的实验方法。它不仅可以把常规的实验微型化,达到成本低,真正绿色环保的目的,也可以使一些抽象概念形象化,避免了传统教学过多依赖于课本、模型进行抽象基础原理的讲解,而忽视从宏观角度理解微观的知识。例如必修二课本中影响化学反应速率的因素这一知识点,老师很难以实验的形式呈现在学生面前,只能直接讲述,而学生却很难理解和接受。如果采用微型实验装置,可对每一种因素展开一系列平行实验,分别比较每种因素在不同情况下的速率。这样直观的呈现在学生面前,就有如在知识和学生面前建构了一座桥梁,学生会非常容易接受。
【关键词】创新教学 ;创新意识; 创新精神 ; 创新能力 ; 化学实验
二十一世纪是知识经济社会,而知识经济的核心是创新。对目前提出的素质教育而言,其灵魂应该就是创新教育。创新是民族的灵魂,创新是科学发展的动力,创新教育的内涵应是: 通过创新教育使学生对已有的经验和知识进行分解与组合后,产生某种新的、独特的思想、观点、思路、设计、意图、途径、方法等活动过程。 鉴于目前中学“应试教育”根深蒂固,所以在中学全面实施素质教育,进行创新教育,应着眼于改变学生原有的教育教学条件下形成的偏重于记忆、理解、被动接受知识的学习方式,帮助学生形成主动探索学习方式;改变以往偏重知识传授、重技能训练的教学方式,充分发挥学生的主动性、创造性,形成体现21世纪教育理论的教学方式和教学氛围,培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。
因此在目前以及今后的教学中如何培养学生创造性思维能力,发展学生创新精神,是一非常值得探讨的问题。本文试从教与学两方面探讨一下培养学生创造性思维的基本途径与方法。
1 恰当选取培养学生创造性思维的教学方法
形式和方法都是为目的服务的。不同的教学形式和方法会产生不同的教学效果。因此,在化学教学中培养学生创造性思维能力,选取恰当的教学方法是至关重要的。
中学化学教学内容的核心是基本概念和规律所构成的化学基础知识。这些知识大都是从观察生活与生产实例、自然现象、化学实验等总结概括出来的,即所谓的本源性知识。这类知识内容的教学,运用发现法、启研法、学导法、实验探索法等较为适宜。因此在教学中应该根据教学实际,恰当选取运用这些有利于培养学生创造性思维的方法进行教学。
2 精心构思、设计创造性思维的教学方案
一堂课的教学效果如何,教学质量高低,首先取决于教者课前教学设计质量的优劣。化学教材、教学大纲、教学参考书,为教学只提供了基本内容、基本要求和依据,但如何运用最优化的教学方式,最合理的教学结构进行教学才能达到使学生在获取知识、形成技能的同时,又能开发他们的智力、培养创造性思维及各种能力的目的?我们的体会是:必须依靠教者课前的创造性劳动――备课、课堂教学设计。因此教者必须深入研究教材,结合各种教法的特点,创造性地组织教材,精心地科学地设计教案的整体结构,认真推敲每一教学细节,确定组织形式和具体处理方法,使静态教材内容变为具有探究价值的研究问题,诱发学生探索。使学生在老师的启发引导下,在研究探索的过程中,获取、发现新的知识,提高思维的深刻性、灵活性、创造性。
以高中教材Na2O2为例:有关Na2O2的知识,高中教材的叙述并不难懂,大多数同学翻书便知,甚至不听也懂。事实上Na2O2集“漂白性、氧化性、碱性”于一身,有关它的实验书本上也比较详细。如果把内容分为二次安排。一是书本知识的演示实验及学生实验(包括书后的滴水生火、吹气(CO2)生火等),二是补充一些探究式实验,两者穿插安排进行,实验紧扣教材,将收到良好的效果。补充下列第一组探究式实验。操作如下:
A、Na2O2粉末和酚酞溶液的反应
现象:溶液先变红后褪色,有气体产生。
原理;Na2O2有碱性和漂白性。
B、Na2O2粉末和紫色石蕊溶液的反应
现象:溶液先变蓝后褪色,有气体产生。
原理:Na2O2有漂白性和碱性。
C、Na2O2粉末和FeSO4液的反应
现象:产生红褐色沉淀,有气体产生。
原理:Na2O2有强氧化性和碱性。
上述一组有关探究式实验,紧紧围绕书本,加深对Na2O2这种物质性质的认识,在教学中可进行预习~提出问题(即实验设疑)~实验一总结归纳。经老师的点拨和解疑,使知识由感性上升为理性,使学生能由一点知识进行联想扩展,进行创造性的复合思维,使学生的个性素质和科学思维素质得以提高,从而形成学会求知的素质,增强初步研究分析的能力。
要想创设出良好的教学结构方案,教者应深入研究大纲、教材,应以大纲、教材为依据,以培养学生创造性思维能力及获取知识为目的。要突出启发性、探索性、灵活性、民主性、独创性等有利于培养学生创造性思维的教学原则。充分发挥教者的聪明才智,精心运筹策划,细心推敲安排,设计出符合学生心理特征、认知规律切实可行的方案来。
3 创设化学情境,培养学生创造性思维
实践证明,学生创造性思维的产生与发展,动机的形成,知识的获得,智能的提高,都离不开一定的化学情境。所以,精心创设化学情境,是培养学生创造思维的重要途径。
3.1 创设问题情境。
教学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态变化过程。好的问题能诱发学习动机,启迪思维,激发求知欲望。学生的创造性思维往往是由遇到要解决的问题而引发的。因此精心创设问题情境是培养学生创造性思维的必要途径之一。
3.1.1 要善于质疑问难。“学起于思,思源于疑”。可见无疑则不思,疑为思的动力。教者若能创造性地驾驭教材,设计出具有趣味性、启发性、探索性的疑难问题,就会有效地诱发学生思维探索的主动性和积极性。上课伊始恰当质疑,创设悬念,会使学生产生迫切探究的认知心理,激发求知欲望。例如在学习乙烯性质时,教材上用乙烯使溴水褪色来说明加成反应。为此,可向学生提问:既然是与溴水反应,为什么只写乙烯与溴的反应方程式?乙烯与溴水的加成反应是否与乙烯与溴的加成反应不同?是否具有相同的产物?学生没有想到我会提出这样的问题,一时不知如何回答,我没有直接给出答案,而是补充乙烯与溴的四氯化碳溶液的反应实验,又引导他们结合加成反应反应过程进行讨论,通过实验和讨论,学生弄清乙烯与溴水的加成反应和乙烯与溴加成反应的差异,理解教材结论的局限性,有了这样的经历,学生就敢于提出更多的问题,表达自己的观点。这样的化学情境,定会使学生探索的欲望油然而生,促使他们集中精力,开动脑筋,尝试探寻各种可能的解决方法与途径,通过想象直觉思维、联想逻辑推理,通过猜想、议论,互相启示,创造的灵感和顿悟很可能由此产生。好的高质量的设疑,不仅在导入新课开始具有如此的突出作用,而在课中、课后均有异曲同工的效果。
3.1.2 要善于抓住契机,问到“点”上。教者对问题抓得准,问的得当,才能击中问题要害,引发思维。因此在教学过程中,所提问题质量的高低,发问时机把握得如何,往往能反映教者的知识水平,对教材的驾驭能力,对学生的了解程度。要提出具有高质量的问题,且能问到“点”上,这要求教者必须吃透教材,了解学生,所提问题应围绕教学中知识的重点、难点、衔接点、相近知识的易混点、研究问题的关键点、消极定势的易疏忽点等。且所提问题难易要适度,不仅应接近学生最近思考区,而且提问题的方法还应具有良好的艺术性、顺序性及逻辑性,问题要新颖具有较强的启发性和趣味性,才能诱发学生探索思维的积极性。例如:高二化学“苯的硝化反应”实验中,教材提出“在一个大试管里,先加入1.5mL浓硝酸和2mL浓硫酸”,这两种酸显然不是同时加入试管,那么其先后顺序是什么?在高中化学教材中阐述硫酸根离子的检验的方法是:先加氯化钡溶液出现白色沉淀,再加硝酸溶液沉淀不消失,则证明原溶液中存在硫酸根离子。实际上,这样的方法是不合理的,当我们和学生一起学习了硝酸的性质以后,我们可以这样提问:如果原溶液中存在亚硫酸根,情况又将如何?结合本人“巧问质疑,重视双基、着眼能力”的教学风格,通过提问、设问、反问、启发等形式,让学生思考初中化学中浓硫酸稀释的操作及原理,不仅解决了这一实验操作的实际步骤问题,而且在分析与综合、归纳与推理、比较与鉴别、联系与运用的过程中主动学习、积极思维,取得了良好的效果。
3.1.3 要善于创设阶梯型和发散型问题。阶梯型问题就是一系列由浅入深,环环紧扣,层层深入的问题。这样的问题启发性、逻辑性强。符合认知规律和学生的认知心理,能诱发学生探索思维的积极性和创造性。例如:足量的铜与一含1molH2SO4的浓硫酸混合并加热,问:能产生的二氧化硫多少摩尔?
教师可进行如下提问:
①铜与浓硫酸反应的化学方程式如何?
②根据以上化学方程式计算,产生的二氧化硫为多少摩尔?――这时学生易错误地回答产生的二氧化硫为0.5摩尔,
③教师接着提问:随着反应地进行,浓硫酸的浓度会有何变化?铜能否与浓硫酸反应?――学生易回答浓度变稀、不能反应。
④教师接着提问:那产生的二氧化硫的物质的量应为多少?――学生易回答所产生的二氧化硫为小于0.5mol。
⑤教师接着又提问:如果把上题中的铜换为金属镁,则产生的“气体”的物质的量为多少?为什么?――经过学生的思维学生易回答所产生气体的物质的量应大于0.5mol且小于1mol。
通过以上的一系列的提问,学生的发散性思维也得以初步培养,同时能很好理解浓硫酸与稀硫酸的化学性质的区别。
这样的问题,就是以某一知识点为中心,从不同角度、方位提出更多有价值的问题,使学生能从更多的途径认识事物的本质,使思维的发散性、敏捷性和创造性得以培养。通过对这些问题的研究,不仅能从多方位加深对知识的理解,而且能有效地训练学生的思维,增强思维的广阔性和深刻性。这样使学生在探讨问题的过程中产生灵感和顿悟,从而培养创造性思维。
3.2 创设实验情境 。
3.2.1 改进实验方法,探寻新的途径,培养创新意识。在化学教学中不论是演示实验,还是学生实验,一般都不局限一种方法。如气体的制取、检验的实验;相对分子质量测定等,除书中的实验方法外,都还有几种其它方法。在教学中教者如能为学生创设、提供探索其它方法的机会和条件,有意引导学生探索,寻求不同方法,则学生就能充分发胜主观能动性,发现探索出新的途径及方法。在探索、发现的过程中,定能使学生思维的灵活性、发散性及独创性得到培养和提高,定能使学生思路开阔,创新意识增强。
3.2.2 抓住由实验现象到得出结论的思维过程,训练学生的创造性思维。通过化学实验,观察实验现象,获得实验数据后,通过进行分析。判断、概括、综合和抽象思维、逻辑推理的思维加工活动,使之产生认识上的飞跃,获得结论。这是教学中培养学生创造性思维的重要途径,但若把握不当,也不能达到目的。教学中要使学生保持旺盛的好奇心和求知欲,脑海中经常出现“为什么”三个字。例如,在做钠与水反应的演示实验时,不仅要求学生认真观察,还要设计问题引导学生仔细想:为什么钠会浮在水面上?为什么钠会熔成小球?闪亮的小球为什么会在水面上迅速游动并发出轻微的嘶嘶声,直至小球消失?反应后滴入酚酞指示剂,水溶液为什么会显红色?通过不断地引导观察,使学生获得感性材料,然后让学生透过现象认识到现象的本质,总结钠与水反应可用五个字概括。即:
浮――轻(ρ=0.97g・cm-3,比水轻,浮在水面)
球――熔(熔点97.81℃,钠与水反应放热将钠熔化成液态并呈球状)
游――气(放出H2,推着小球游动直至消失)
响――烈(反应剧烈,有嘶嘶叫声,有时还会爆炸)
红――碱(生成碱,滴入酚酞,溶液由无色变成红色)
钠与水反应是钠原子和水电离出来的氢离子反应。离子反应方程式:
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2
在以上实验设计的教学中,教师除提出问题、做出适当引导外,主要给学生创设研究问题的情境(实验现象、思考、讨论、理论分析等)。使学生亲自去感受、探索、查明问题的关键所在寻求解决问题的最佳方案。因此,在实验教学中教师要重视培养学生的创新意识,将结论的发现权通过实验、引导交给学生,使学生的创新能力,在边实验边讨论的氛围中得以解决。因此在教学中要善于抓住这些关键之处,以突出对学生创造性思维能力的培养。
3.2.3 指导并让学生亲自设计实验是培养学生创造性思维的好途径。让学生根据问题要求自行设计实验,不但可以充分发挥学生的主体作用与聪明才智,尝试科学实验探索的方法,增强科学研究的创造意识。而且,学生学过的知识可以在实验设计中得到综合应用,实现理论联系实际和提高创造性思维的目的。例如:如何用实验的方法证明浓硫酸与碳反应的产物中存在二氧化碳?
该题若采用正面求证时,极易错误,教师不防采用下列的系列问题进行指导,它不但能使学生真正区别二氧化碳与二氧化硫的性质,还能培养学生的逆向思维能力。
①如何检验某气体是二氧化碳?――易回答:用澄清石灰水检验。
②若气体中同时含有二氧化碳和二氧化硫用以上的方法行不行?为什么?――不行,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。
③因此要证明该混合气体中是否含有二氧化碳,首先应怎么办?――除去二氧化硫。
④如何除去二氧化碳中的二氧化硫?――只要用品红溶液。
⑤还可以用什么试剂除二氧化硫呢?――饱和的碳酸氢钠溶液,酸性高锰酸钾溶液。
⑥在这里可以用碳酸钠溶液除二氧化硫吗?为什么?――不能,因为二氧化硫和碳酸钠反应会产生二氧化碳。
⑦如何证明二氧化硫已经被除尽?――通入品红溶液,不褪色。
⑧因此以上实验如何进行?――先通入品红溶液,再通入品红溶液,最后再通入澄清石灰水就可。
⑨哪些现象才能证明产物中确有二氧化碳?-褪色-不褪色-变浑浊。
通过以上一系列的提问、思考、分析,使学生真正区别二氧化硫和二氧化碳的性质,就能够较好地设计出实验方案,从而也达到了思维能力培养的目的。
3.3 创设讨论情境。
教学中适当组织学生讨论。学生通过讨论,彼此交流。启发,会使研究的问题更深入,重点更突出,容易突破难点、疑点,使易混点得到澄清,易疏忽点得到强化,使获得的知识更扎实。通过议论亦可充分暴露学生对知识理解认识上的偏差,教者在传授上的不足,能有效的获得反馈信息,从而,进行有针对性的补救。创设议论情境,学生能各抒己见,集思广益,扩大信息交往;可彼此启发,拓宽思路,引发灵感,有时往往在议论中会得到意想不到的新发现。通过议论激锻炼学生思维的逻辑性与敏捷性,也能锻炼学生的语言表达能力及应变能力。
4 加强习题的变式训练,培养创造思维
解题教学及习题训练是化学教学中必不可少的重要环节。通过解题的训练,尤其是一题多变、一题多解、一题多练及多题归一等变式训练,更有助于加深对知识的巩固与深化,提高解题技巧及分析问题、解决问题的能力,增强思维的灵活性、变通性和创新性。
一题多解,培养学生求异创新的发散性思维。通过一题多解的训练,学生可以从多角度、多途径寻求解决问题的方法,开拓解题思路。使不同的知识得以综合运用,并能从多种解法的对比中优选最佳解法,总结解题规律,使分析问题的能力提高,使思维的发散性和创造性增强。
一题多变,培养学生思维的应变性。把习题通过条件变换、因果变换等,使之变为更多的有价值、有新意的新问题,使更多的知识得到应用,从而获得“一题多练”、“一题多得”的效果。使学生的思维能力随问题的不断变换、不断解决而得到不断提高,有效地促进学生思维的敏捷性和应变性,使创造性思维得到培养和发展。
多题归一,培养思维的收敛性。任何一个创造过程,都是发散性思维与收敛性思维的优秀结合。因此,收敛思维是创造性思维的重要组成部分之一。诚然,加强对学生收敛性思维能力的培养也是非常必要的,而多题归一的训练,则是培养收敛性思维能力的重要途径之一。很多化学习题,虽然题型各异,研究对象不同,但问题实质相同,如能对这些“型异质同”或“型近质同”的问题,归类分析,抓住共同本质特征,掌握解答此类问题的规律,就能弄通一题,旁通一批,达到举一反三的教学效果,从而摆脱“题海”的束缚。
参考文献
[1] 吴锡改《教育学》.
[2] 《中学化学教学》2002年版.