化學實驗創新教育淺談作者：徐淑炎

關鍵字：化學實驗；創新教育；素質；創造性人格；問題意識

原文出處：《化學教學》2002年第11期

摘要：文章結合中學化學實驗十余例實例，介紹化學實驗創新教育方法和有關問題。教師的創新精神和自身素質的提高成為當前創新教育中的核心問題。

化學實驗是對學生進行創造意識訓練和科學方法訓練的傳統的極其有效途徑。但化學實驗對培養學生創新精神和實踐能力的作用和效果，主要取決于負責訓練孩子“游泳”的化學教師的觀念和素質。創新教育對教師的教學觀念、教學能力、專業水平、知識結構提出了更高的要求。教師必須不斷學習，努力開拓、挖掘、探索，豐富自己的知識，優化知識結構，提升科學素質，塑造創新精神，提高創造性實施能力。

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創造性人格的塑造

科學實驗有助于培養實驗主體獨立思考、敢于質疑的創新精神；感知敏銳、發現問題的探索精神；重實驗、重實效的求實精神；善長溝通、友愛合作的團隊精神。這些涉及理想、信念、意志、情感道德的創造性人格在學習活動中逐步養成，在創造活動中表現和發展起來，能對個人成才及促進創造成果的產生和成功起導向作用。

為人師表的教師首先要關注、完善自己的創造性人格，這是一項非常必要、十分艱巨、需要長期堅持的“健身”活動。教師用自身人格的魅力來影響并引導學生，更能促進學生創新精神的形成和發展。

長期以來，以“應試教育”為特征的傳統教育壓抑和扼制人的個性和與生俱來的創造性。很多人隨著知識的增多，創造性蕩然無存，這已是一個不爭的事實。下面的事實就是一個生動的例證。

原先教科書中驗證“壓強對化學平衡的影響”的演示實驗流傳了近百年，存在明顯的科學性錯誤?？墒莾菏暌詠恚P者僅遇上一位學生提出質疑，“注射器中二氧化氮混和氣體顏色變化究竟是壓強的原因，還是溫度變化的緣故”。真所謂“求道者多如牛毛，得道者鳳毛麟角”。

為了解決這個問題，筆者查閱國內外各個時期教材對這個實驗的取舍及專業刊物中有關論文的各種觀點。前幾年，偶然發現物理教學中普遍使用注射器和鉤碼做“玻一馬定”演示實驗和學生實驗，精確程度還蠻高。于是筆者將它移植過來，將同體積的二氧化氮混和氣體和空氣分別封入兩支注射器，進行對照比較實驗。實驗發現前者“違背”“玻一馬定律”，當氣體壓強減小時，氣體體積“異?！钡脑龃?。實驗說明減壓時有更多的N2O4氣體分解成NO2氣體。這種綜合物理、化學原理的物理實驗方法簡潔明了地驗證了“減小壓強平衡向氣體體積增大的方向移動”。

筆者據此制作的《壓強對化學平衡的影響演示器》在第五屆全國教具展覽上獲得好評。新的演示實驗能夠讓學生直觀地“看”到“化學平衡的移動”。學生通過理化知識的綜合，能夠更加深刻的認識化學平衡原理。筆者將此創新演示實驗介紹給化學界同仁，供大家進一步研究和借鑒。

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在研究中學習研究

教科書中許多實驗能幫助學生建立化學概念、認識化學規律；實驗很精辟、很有價值，但是我們對它的認識還有待于在實踐中、研究中加以深化。有的實驗可能存在方法上甚至原理上的缺陷，需要質疑、改進。研究化學實驗除了需要實驗者掌握堅實的化學專業知識，還需要聯系關連學科的廣博知識，而且特別需要注意科學方法的運用。在研究實驗中發現問題、解決問題，學習科學研究的方法，體驗科學研究的精神。在創新教育中身體力行、身先士卒，可以提高自身素質，避免由于自己的含糊和無知造成教學上的失誤。

鹽類水解實驗中，用pH試紙檢驗NaCl或KNO3水溶液的pH值，發現試紙并不能顯示黃綠色（pH：7），而是顯示淡黃色（pH：6）。筆者用試紙檢驗經煮沸并冷卻了的蒸餾水，仍然發現pH試紙呈淡黃色；然而用試紙檢驗pH：6.8的緩沖溶，卻發現pH試紙明顯呈黃綠色。為此，筆者懷疑pH試紙的檢測靈敏度不夠，一般中性溶液或者濃度低于0.01％的酸、堿溶液中的OH-的量極少，不足以改變混合指示劑中溴百里酚藍原來的酸型顏色，因此pH試紙的本底黃色（pH：5.5）不可能發生顯著的改變。教科書上用pH試紙檢驗中性溶液pH的方法顯然陷入認識誤區，是錯誤的，學生受假象的迷惑會得出與事實相悖的判斷。新教材屮的一些演示實驗、學生實驗、家庭小實驗、研究性課題都需要采用pH試紙檢驗中性溶液或者濃度極小的酸、堿溶液。大多數化學教師已經發現這里存在問題，只是“認識問題、解決問題”的態度和方法有所不同。因此，深入研究pH試紙的適用范圍，研究教材中相關內容的編排和實驗方法的改進，成為當前十分迫切和現實的任務。我校在水污染課題探究中，采用靈敏度高的pH計，效果很好，但是儀器昂貴、操作繁瑣、不易普及推廣。

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實驗異常現象的探究

有些實驗出現預料之外的現象，此現象往往包含我們還沒有認識的事物規律，暴露我們的思維缺陷和實驗的不足。我們在研究化學實驗時，要抓住這些難得的機會，追根溯源以獲得研究的突破。

如果用制備Fe（○H）2的濃度較大的FeCl2溶液（lmol/L）來做fe2＋被氯水氧化的實驗。按照教科書上的操作，在盛有FeCl2溶液的試管中滴入幾滴KSCN溶液，而后再滴入幾滴氯水，觀察到的現象往往是橙黃色。如果將上述FeCl2溶液用水稀釋十余倍，再按上述操作，就可以觀察到溶液呈血紅色。教科書上由于兩個相關實驗串連在一起做，所以先滴入KSCN溶液后滴入氯水，這樣操作SCN-容易被氯水氧化，如果把滴加試劑的順序顛倒過來，更為合理，效果亦更顯著。

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關鍵條件的探究

所有的化學實驗，都是在條件控制下進行的。對實驗條件控制的不嚴格或失控，不僅會使化學實驗效果不明顯，有的還會導致化學實驗失敗，甚至導致錯誤的結論。我們在研究化學實驗時，很重要的一點就是要抓住事物的本質特征，也就是說要把握住實驗成敗的關鍵條件。

銅絲在氯氣中的燃燒實驗，得到的CuC12溶液應該呈藍綠色，然而有時僅僅只能看到溶液呈藍色。Cu＋能與H2o配位也能與cl-配位，[Cu（H2O）4]2+配離子為藍色,［CuCl4]2.配離子為黃色。黃色與藍色的補色為綠色，溶液中兩種配離子的比例不同，溶液的顏色就有所不同。如果實驗采用足量蓬松的細銅絲束在較高濃度的氯氣中充分燃燒，燃燒畢，僅用少量水去充分溶解生成物。這樣得到的CuCl2溶液濃度較大，溶液就會呈藍綠色。這個結果與書上內容自然銜接，教學效果就好。由于藍綠色“情景”的出現，學生自然聯想到CuSO4溶液的藍色，兩者的區別僅在于陰離子不同，因此斬釘截鐵地推斷藍綠色是由于Cl-影響造成的。課外興趣活動中，學生發現加熱CuCl2容液，溶液由藍綠色→黃綠色；在CuCl2溶液中滴加濃鹽酸或飽和NaCl溶液，均能使CuCl2溶液由藍綠色→黃綠色；而加熱CuSO4溶液，藍色幾乎不變。由實驗可以推理判斷Cu2＋和Cl.的配離子呈黃色。

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化學實驗中的問題意識

問題引發思維，是學習的開端，是創造的前提。發現問題、提出問題往往比解決問題更重要?；瘜W實驗教學中要關注學生問題意識的培養。不僅要求學生知道實驗應該怎樣，更要知道為什么要這樣做，弄清每一步驟、每一裝置的目的和注意事項；不僅要知道會發生什么現象，更要知道為什么會發生這種現象，從而能夠預見實驗的現象和結果。教師可以多方位、多層次地擬定并適時提出問題、要求，促進和拓展學生的思維，提高學生的觀察、操作、判斷能力?；瘜W實驗中營建“問題情景”是啟發學生發現問題、分析問題、解決問題行之有效的途徑。

實驗不要一氣呵成，不要急于給出“現成答案”。實驗操作要劃分清晰的“段落”，留出足夠的時間和空間，讓學生卷人“實驗任務”。學生可以依據信息

和經驗，按步就班地預見實驗的現象和結果。例如，用濕潤的KI淀粉試紙檢驗氯氣。在檢測前、變色后、消色后均可適時插入設問。

有的實驗進行適當的改進或創新，可以營建更多、更深層次的“問題情景”，有助于培養學生創新思維能力。例如，用乙醇和濃硫酸制取乙烯的實驗增添洗氣裝置。促使學生思考為什么要增添洗氣裝置，洗去什么氣體雜質，用什么洗液，如何防止洗液倒吸。進一步還可以讓學生探索設計更好的方案。

有的實驗或操作特意采用錯誤的方法去做，讓學生通過逆向求索、缺點反思去思維，反而能夠更迅速、更深刻地掌握正確的方法。例如，銀鏡反應可采取規范的方法，并且采用不潔凈試管、氨水過量、乙醛過量等錯誤方法同時實驗。根據大相徑庭的結果對比，讓學生更好地掌握實驗的要領。

有些實驗習題或與化學有關的綜合知識，同學們爭論不休，可以用實驗加以證明。例如，金屬鈉與CuSO4水溶液的反應。讓學生了解熱力學上的可能性與動力學上的現實性之間的區別，有助于訓練學生處理問題的思路。

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學生是實驗的認識主體

化學實驗本身雖然能產生許多生動、直觀的精采“景色”，但是倘若學生遠離化學實驗，則難以觸景生情，許多探究機會自然會失之交臂。學生是主角，學生是實驗的認識主體，讓學生最大限度地貼近實驗就可以產生情景交融的生動積極效果。動手能夠促進學生動腦，“手腦并用”才能培養學生的創新能力。動手能讓學生直接感受科學實驗的真締，直接體驗探索和發現的樂趣。情趣能夠引發學生學習的直接動機，學生將以極大的熱情置身于自主探究學習之中。

教學大綱里規定的學生實驗，是為培養學生動手能力而設置的典型實驗，教學中必須創造條件、切實保證、落到實處。絕對不能用演示實驗取代學生實驗。學生實驗要講究實效，要嚴格要求和訓練學生養成嚴肅、認真、細致、求實、探索、創新的科學態度，切實掌握基本的實驗技能技巧，不斷提高實驗能力。扎實的實驗基礎有助于增強學生自學能力，有助于學生逐步勝任綜合性強、能力要求高的探究性實驗和實驗方案的設計。

有些演示實驗亦可以讓學生自己動手。例如，鹽類的水解。讓幾組學生分別用pH試紙檢驗CH3COONa、Na2C03、NH4Cl、Al2（SO4）3水溶液的pH值，用實驗探索、歸納、概括出鹽類水解的規律。而后再讓學生推理、判斷Na2S、Cu（N03）2水溶液的酸堿性，并讓學生用實驗加以驗證。學生在實驗過程中，初步掌握了探索性實驗和驗證性實驗這兩類研究方法，想像能力、思維能力、創新能力也隨之提高。

有的實驗需要安排在課前完成，讓學生取得或加深某些直接經驗。例如，鋼鐵的銹蝕。教師可以組織部分學生制作不同條件下腐蝕（化學腐蝕、電化學腐蝕）以及采用多種防腐蝕措施（涂覆、鍍層、電化學保護等）的實物標本樣品，放在教室里讓學生長時間連續觀察其變化和效果。上課時再根據學生掌握的經驗進行分析、歸納、總結。學生由觀察上升到用化學原理進行科學解釋，解決實際問題的能力得到很大提高。

研究性學習可以根據學生興趣需要進行課題選擇。學習原電池時，一些學生興趣盎然。在研究性學習課程中，他們制作了“伏打電池”、“丹尼爾電池”，解剖“干電池”，制作Cu、Sn、Fe、Zn等半電池，用鹽橋把半電池組合成各種電池，并測量電池的電動勢。通過實踐探索，學生對化學電源有了新的了解，對自放電、電極極化、金屬活動順序有了新的認知。

教師在教學中要關注和把握“研究性學習課題”的“動態生成”，發掘教材內外蘊涵的深層次的寶貴課題資源。例如，油膜法測量分子的大小，物理教材將油酸分子視作球形，這樣測定出來的阿佛加德羅常數僅有（1.5x10的22次方）。筆者利用油酸的分子結構模型，讓學生對碳鏈和鍵長進行