给“模子”,培养学生创新思维

化学作为一门科学发展至今,仍然是一门以实验为基础的科学。即使到了计算机普遍使用的今天,无论是化学科学研究的新发现,还是中学化学中学生学习和认识新知识,最基本的思路仍然是通过实验事实去发现和归纳。因此,化学的学习中虽然不乏严密的演绎逻辑,但主导的思维方式却主要是归纳推理,这种学科的特点,成了化学教学与虽同属理科、却以演绎推理为基本特征的数学教学的一个重要区别。

因此,化学实验在化学教学中的地位,无论怎样强调,都不过分。

正是这种学科特点,决定了在中学化学的众多教学模式中,“实验—探究”(即“问题－实验－讨论”,可细分下列两种亚模式:⑴问题[探究的方向]—实验[发现]—结论,⑵问题[理论假设]—实验[验证假设]—结论)的教学模式成为诸多模式中最具优势最有典型意义的教学模式。它概揽性强,应用广泛,化学课的所有课型,从新授课到复习课,从实验课到练习课,都可以运用,既可在完整的一节课运用,也可在课中某一个教学片段运用;它遵循理科教学的规律,体现素质教育的理念,强烈的时代感使它具有最长久的生命力。而传统的实验教学模式,由于适合于实验技能的培养和实验习惯的养成,所以在现实的课堂教学中,还有比较大的生存空间,这是完全合理的。但是,实验教学只有这种模式,又是不够的,因此,我们还大力提倡“实验－探究”的教学模式。“实验－探究”的教学模式的建立是基于对化学教学中素质教育的目标和化学实验教学功能的理解及新课程标准中实施建议的明确要求。

中学化学教学要有利于学生科学素质的育成,而作为科学素质的三大构成要素:科学知识、科学方法和科学精神,化学实验无疑是其培育生长的一块沃土。化学是一门以实验为基础的科学,实验教学在中学教学中的重要性是无庸置疑的。我国著名的化学家戴安邦先生就曾经精僻地说过:“化学实验课是实施全面化学教育的最有效的教学形式”。而将“实验”与“探究”联系在一起,构成一种教学模式则是因为从素质教育的高度,对实验教学功能的再认识,再开发。从科学素质的高度出发,化学实验教学至少应具备下面的四个功能:⑴激发兴趣的功能,⑵获取知识的功能⑶启迪思维的功能,⑷培育品德的功能。通过实验创设的问题情境,激发探究的欲望,依循科学的方法自主地进行探究,通过实验不断发现新问题,或通过实验去验证自己的理论假设,从中获取新知识,体验科学的思维方法,养成良好的科学研究习惯,培育出科学的精神和态度,这就是“实验－探究”教学模式的目标。

设计性或探索性实验在激发学生的创新欲望、培养他们的意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。

如高二化学中稀硝酸与铜片反应的实验,在加入铜片前“出人意料”地指导学生先加入少量碳酸钠,通过操作的“反常”去激发学生思考为什么(CO2保护NO 不被氧化);又如学习原电池知识后,可布置一个课外作业:利用生活中的某些物品自制简易原电池(如自制水果电池)。又如学习乙炔的实验室制法时,可以要求学生根据乙炔的反应原理、反应条件和特点,自己设计一套制取乙炔的实验装置,这套装置可以参考教材的设计,但不能与教材完全相同。学生完成后,再组织学生一起分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。对好的方案特别是有创新的方案,进行表扬和奖励。鼓励学生创新,调动学生的创新积极性和主动性。

有时候,“实验—探究”的模式固然很好,但其受现有办学条件和规模的限制而不能广泛开展。那么,有没有其它的模式来填补这种不足呢？ 有,可以用“想象实验”的模式来与之互补。爱因斯坦讲过:“想像力比知识更重要,因为知识是有限的,而想像力概括着世界上一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉”。想像能力对于学生形成创新能力具有积极的作用。培养想像能力,要学会联想。具体可以从以下几个方面引导学生进行“想象实验”,来一个思想探究。如指导学生想象实验结果:教学“烯烃化学性质”时,为消除学生由特殊到一般认识过程中的疑惑,可增补实验证明丙烯能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色等。其实施过程,就可采用提出问题、设计实验,先讨论实验结果,再进行实验验证的方法;又如引导学生设计实验:教学中做完“钠和乙醇的反应”实验后,可提出如下问题:钠取代了羟基上的氢原子还是碳原子上的氢原子？如何设计实验予以证明？ 由于教学时间的短暂以及还有其它教学任务尚需完成,因而此实验只好使学生通过想象而完成。这样,既要求学生能画出相应的实验装置图或其草图,还要求学生必须明确要取定量的乙醇与过量的钠反应并准确测定生成的氢气的体积,尔后经过计算才能确定。再如引导学生改进实验,指导学生做实验习题等,笔者在教学过程中曾经就Cu和硝酸反应的装置的改进与学生进行了纸上谈兵式的讨论,并最终得出了用胶头滴管、试管、绕成一定形状的铜丝、硝酸可以进行该反应的结论。