化学实验复习中创新能力的培养

来源 :中学生数理化·教与学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhp2007
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  创新能力是科学研究的重要能力.培养学生的创新能力是新课程的核心要求.新课程强调,通过以化学实验为主的多样探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力.所以,在化学实验复习中,教师要注重学生创新能力的培养.
  一、学生创新能力的现状
  研究表明,当前中学生的创新能力普遍有待加强.很多学生习惯于机械地记忆教材知识和教师所讲内容,对问题的本质掌握不够.在知识运用中,只要稍微作变换,便无从着手.
  在解题过程中,也显示学生的创新能力欠缺.
  例如,[2008年重庆高考理科综合试卷26(3)]N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注.图1所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的区生成,其电极反应式为.
  图1
  看似平常的问题,得分率却相当低.阅卷场的统计结果显示,书写电极方程式一问,全重庆市80%的考生不能作答,90%不能正确写出电极反应方程式.对于本题用电解法制备N2O5,及题目中的“隔膜”,考生普遍反映平时没有练过,“太怪”,于是不知所措,甘愿放弃.
  对于电极产物的判断和电极方程式的书写,是中学化学教学中的重点知识.高三专门有“电解原理”一章,讲述电解原理和电极方程式的书写.在该章“氯碱工业”一节中,详细介绍了利用阳离子交换膜进行工业生产的原理和装置,并阐述了离子交换膜的作用——选择性地让特定离子通过.这样分析就会发现,本题无论是原理,还是装置,都可以在教材中找到原型,并没有考生所说的“怪”.考生如果具备较强的创新能力,就可以运用电解原理的知识,结合氯碱工业的生产流程,正确作答.
  二、创新能力的培养是新课程教学和评价的要求
  创新能力是学生能力发展的要求,也是新课程改革的要求.著名数学家华罗庚指出:“如果没有创新精神,不去探索新的道路,只是跟着别人的脚印走路,也总会落后别人一步.要想超越别人,非有创新精神不可.” 化学作为基础教育的一个重要组成部分,毫无疑问,应该利用化学学科的特点和优势,培养学生的创新能力.
  1.创新能力的培养是新课程的要求
  《基础教育课程改革纲要(试行)》规定,普通高中课程标准应在坚持使学生普遍达到基本要求的前提下,有一定的层次性和选择性,并开设选修课程,以利于学生获得更多的选择和发展的机会,为培养学生的生存能力、实践能力和创造能力打下良好的基础.
  化学作为自然科学中思维性极强的一门基础学科,在培养创新思维方面,有其得天独厚的条件.在高中化学课程中,化学实验是十分重要的教学内容,同时它又是新课程倡导的教学方式和学习方式.实验教学的目标,就是要让学生深刻地认识实验在化学科学中的地位,掌握化学实验基本的方法和技能,培养创新精神和实践能力.所以,创新能力的培养不仅是教育本质的要求,更是当前新课程改革的要求.
  2.创新能力是新课程评价的重要方面
  普通高中化学课程标准(实验)规定,高中化学评价应注意选择具有真实情境的综合性、开放性的问题,而不宜孤立地对基础知识和基本技能进行测试.课标还指出,化学教学评价中,应密切结合生活实际,考查学生对身边化学现象和生活中化学问题的分析能力.对于化学实验,应该从实验设计、实验过程、实验操作、实验报告、交流讨论、合作意识、探究能力以及实验态度等方面予以考查.说到底,就是考查学生在实际生活中,遇到新情境时分析问题、解决问题的能力,即创新性能力.
  三、在化学实验复习中培养学生的创新能力
  思维和能力的培养,不可能一蹴而就.这注定是一个长期的、潜移默化的过程.所以,在实验复习中,教师应该注重学生创新能力的培养.
  1.营造教学环境,让学生建立创新意识
  教学的一项重要目标就是帮助学生培养创新能力.ii而在实际的教学中,有的课堂确实是培养创造能力的场所,也有一些课堂则在一定程度上抑制了创造力的萌芽.作为教学主导者的教师,应当积极主动地营造创新性的教学环境,让学生建立创新意识.
  教师应该增强自己的创新能力.“与具有创新能力的人相处是创新能力培养的重要方式”.可谓“近朱者赤,近墨者黑”.教师作为学生学习的重要伙伴,自身的创新能力状况对学生的影响巨大.
  “蓬生麻中,不扶而直”.教师一个人孤军作战,毕竟影响有限,要想真正培养学生的创新思维和能力,必须让整个班级形成创新风气.教师应发挥引导作用,引导全体同学积极思考,勇于创新,并让创新成为相互激励,相互合作的学习和生活方式.在教学过程中,教师应该抓住学生天生的好奇心,激发学生寻找不同办法解决问题,鼓励学生提出自己的见解,寻求见解的合理性证明.比如,在问题解决中,经常性地提问:有谁能提出这个问题的不同看法.一旦学生提出新的问题和方法,首先给予肯定和鼓励,然后引导学生分析合理性.
  教师应该加强自身创新意识,充分发挥教学主导作用,让学生具备创新意识.
  2.改进和自主设计实验装置,培养创新能力
  实验的顺利完成,离不开实验装置.装置的创新性使用和改进,是创新能力的重要体现.近年来的高考实验,也注重对装置的创新.比如,2008年重庆化学试卷中的28题,就涉及量气管的使用.如何应对实验装置的创新呢?解决办法之一,就是在实验复习中引导学生改进和自主设计实验装置.
  以“量气”装置为例,在复习过程中,可以以问题的形式,让学生设计测量气体体积的方法.学生在小组讨论和思考后,得出了直接收集气体测量体积;测出气体质量,通过密度求出体积;利用排出液体等于气体体积的原理,测所排出液体的体积等多种方法.通过总结,又将这些方法分成直接测量和间接测量两类.间接测量法是利用气体将液体(通常为水)排出,然后测量所排出液体的体积,从而得到气体体积,如图2(1).直接测量是将气体通入带有刻度的容器中,直接读取气体的体积.根据所用测量仪器的不同,直接测量法可分为倒置量筒法和量气管法等,如图2(2)(3)(4).   (1) (2)(3)(4)
  图2
  有了装置,还要考虑使用方法和注意事项.操作中应该注意什么?再次引导学生思考:实验目的是准确测定气体体积,所以要想办法避免可能造成体积变化的因素.比如气密性不好,生成气体体积测量不完全等都要考虑.最后,学生还根据气体体积随着温度和压强改变的物理事实,得出为了保证体积准确性,还必须保证温度和压强恒定.所以,用图2(2)(3)(4)装置测量气体时,必须等到装置温度恢复到室温,内外液面相平之后,才能读数.
  3.鼓励思考,进行创造性总结
  创新,是对理论和原理的巧妙利用,而不是毫无目的地胡思乱想.在复习过程中,启发学生对各个类似问题进行总结,得出规律是创新的基础.比如,气密性检查,不同实验、不同装置的气密性检查方法差异很大.从最基本的手握试管看气泡和水柱,到利用抽气打气等方式来检查装置的气密性等很多种,不管是学生,还是教师,都不可能将所有的装置和方法一一记住.掌握气密性检查的最好方法,是让学生在理解气密性检查根本原理的基础上,学会创新性地应用.
  在教学过程中,先让学生思考气密性检查的原理.学生可以得出,气密性好不好,就是看能不能保持压强差.在这个结论得出之后,让学生分析不同的装置气密性检查方法.分析之后,马上引导学生对检查流程进行总结.于是形成了气密性检查的“三步曲”:形成密闭体系;形成压强差;观察现象,得出结论.其中,为了形成密闭体系,需要关闭装置中的活塞,或者将导管浸入水中等;形成压强差的办法,则可以通过加热,加水等实现.这样,就形成一个既体现了本质,又具有很强操作性和迁移性的思路.遇到新的实验和装置,学生就不会因为没有见过、没有练过而不知所措,而是充满信心、创新性地解决问题.
  4.通过设计实验,培养学生的创新能力
  提到实验,很多人只会想到实验操作和实验装置.事实上,化学实验的完整过程,包括实验原理的设计、仪器选用、装置连接、实验操作等一系列过程.其中实验原理的设计,是化学实验中最重要的、最能体现创新思维的环节.很多化学反应之所以能够进行,就是因为创新性的设计.比如,按照金属活动性顺序,钾比钠活泼,所以就可以用钾把钠从钠的化合物中置换出来,但钾比钠珍贵,我们又希望得到钾,怎么办呢?化学家创新性地利用平衡移动原理,完成了用钠与氯化钾反应来制备钾的工业生产.同样,由于NaHCO3在水中溶解度比较大,要在水溶液中制备NaHCO3,看起来不可能,而侯德榜却巧妙利用溶解度原理使得在溶液中制备NaHCO3得以实现,从而发明了伟大的侯氏制碱法.在实验复习中,教师也应该创造环境,让学生设计实验,感受思维的魅力和乐趣,形成创新能力.
  总之,在化学实验复习中,让学生通过实验装置的改进和设计,对操作方法的总结与应用,以及对实验原理的创造性设计等方式,都是促使学生树立创新意识,提高创新能力的可行途径.
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