摘 要:本文论述了微型化学实验与目前进行的创新教育的关系。微型化学实验在提供学生动手参与机会、改进实验、开展家庭实验、设计实验等方面都发挥积极的作用,培养了学生严谨的科学态度和创造性思维能力。
关键词:微型化学实验;创新能力;化学实验教学
21世纪国际竞争的关键在于人才素质,而人才素质的优劣则体现在其创新能力上。因此实施创新教育,培养学生的创新精神和创新能力,是时代发展的需要,也是新的历史条件下赋予我们教师的神圣职责。化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验是认识化学的源泉,是训练科学方法的有效途径,是培养科学态度的必由之路。随着教材改革,化学实验的一个新特点是实验微型化。
微型化学实验(Microscopic Chemical Experiment或Microscopic Laboratory,缩写为M.L.)是国内外近20年进展较快的一种新的化学实验形式。根据全日制中学《化学教学大纲》可以“进行微型实验、完成实验教学任务”的要求,随着实验改革的进行,中学实验的微型化将具有更加广阔的前景。
一、 利用微型化学实验,提供动手参与机会,培养创新意识
化学实验是由实验准备、实验过程、实验结果等构成的一个统一体,学生实验能力的大小不仅表现在实验结果的准确率上,而且更多地体现在实验过程中。因此教师应更多地为学生创造一个动手参与、动脑思考的课堂气氛,尽可能地将一些演示实验变为学生的小组微型实验,培养学生的动手能力及熟练操作实验的能力。还可让学生自己设计微型实验,提出改进实验的思路和方法,变被动为主动,充分调整、调动学生学习的积极性和对化学的兴趣,可有效地培养学生的创新意识。例如,铁的性质,做铁钉生锈这个演示实验时,可先让学生自己找材料,每人在实验前10天准备三支干净的医用针剂小药瓶。按装满水、少量水、干燥三个不同条件各放入铁钉一枚。让学生每天观察一次并做好记录,但在实验的清洗、整理、存放等方面,如果考虑不周全或者操作不正确,都会导致实验的失败,这一过程很自然引导学生去思考铁跟氧气反应的条件,培养学生积极探索的自觉性。
二、利用微型化学实验,改进演示实验、学生实验,培养学生创新思维
对于一个实验,传统的实验装置的可行性是不容置疑的,但或多或少也存在一些问题,如连接仪器多,会产生有毒尾气,反应操作时间长而不利于课堂教学等。对于在操作上有难度甚至危险性的实验,一般教师都是避开,而只给学生正确的方法,殊不知,在这些操作中,却蕴藏着丰富的内容来供给学生创新,用以培养他们的创造思维。为了实验既能正常开展,又把危险降到最低程度,就要进行实验创新与改革,通过对实验改革可以使学生克服自卑感,敢于不唯书、不唯师,敢于大胆设想,这是培养学生创新思维的重要途径。例如:在对“氧气的性质实验”中,用燃烧匙盛硫或红磷进行实验,存在的问题是用量过大,燃烧时间长,做完实验后仍有剩余物质,不易熄灭,因而产生大量的SO2、P2O5等物质污染环境。对这个实验我将燃烧匙进行改进,取一细玻璃棒的一端烧至半融后用镊子压出一个小凹槽,微型燃烧匙就制成了,再用青霉素瓶替作微型反应容器。实验现象明显,节约药品,污染非常小。这一实验改进,构思巧妙,具有新颖性,有利于学生的节约意识和环保意识培养,激发了学生对实验创新的欲望。
三、利用微型化学实验,开展家庭实验,培养学生探索精神和实践能力
课堂教学中教师演示实验和学生分组实验,在时间、空间及仪器和药品选择上都十分有限,学生的个性不能充分展示和张扬,学生思维未被完全打开,家庭小实验给学生提供了一个更为广阔的空间,学生有充裕时间自主式进行探究实验,从问题提出,方案设计、资料查阅、替代药品和仪器收集,现象观察与记录,结论与分析等全过程都是学生个人行为,参与意识强,家庭合作气氛浓,思维极其活跃,极大“摆脱”课堂教学的约束。如“1+1≠2”实验,学生的好奇心强、可采用多种方法实验,其中有一种方法为:取一滴眼液空瓶,从尖嘴口用注射器注入红色的水约占总体积的l/2,再注入无色乙醇至满瓶,用拇指堵住管口,上下颠倒几次,使之充分混合,可见瓶壁稍内凹,松开拇指,液面下降2 cm左右。以上微型化学实验,因陋就简,操作简单,药品用量少,现象明显,富有趣味性,培养了学生的探索精神和实践能力,锻炼了学生思维创新能力。
四、利用微型化学实验,设计学生实验,培养学生创新能力。
由于微型化学实验仪器价格低廉,又可用代用品替代,所以,便于让每一个学生均亲自动手去做更多的实验,去发明自制一些简易代用的仪器,去探索实验条件的改进和实验内容的改革,从而使学生获得知识经验和行为变化协同发展,使感性认识和理性认识实现有机融合,有利于创造思维的培养。在设计实验的过程中学生主体参与意识强,思维活跃,创造潜力得到了开发,当他们利用所设计方案完成了实验时,便会产生成功的愉悦感,创新能力就得到了提高。例如在学习二氧化碳性质及讨论它的制取后,可设计一套方案,取一支废输液管,从壶腹(中间膨大处)一端剪去小塑管另一端留有20cm长的小塑管,在六孔井穴板的一孔中加入2-3ml的稀盐酸,再将大理石颗粒塞入壶腹浸入其中,盐酸进入,反应激烈进行。再在另几孔中分别加2ml蒸馏水和两滴紫色石蕊试液,2ml澄清石灰水,输液管的另一端分别插入其中,片刻,就观察到紫色石蕊试液变红色,澄清石灰水变浑浊。结果学生人人动手,从明显的实验现象看到成功的喜悦,培养他们的创新能力。
五、利用微型化学实验,增加开放性实验,深化学生创新能力。
设计开放性实验,使学生有较大的思考空间,让学生产生多种独创性的想法。例如在学习“NaOH化学性质”后,老师让同学们利用所学知识设计一个微型实验,通过观察到明显的实验现象,说明CO2与NaOH溶液发生了反应。同学们积极思维,大胆创新,设计出了多种方案。培养学生具有严谨的科学态度和创新观念。又如学完实验室制CO2后,要求学生在家中自制一瓶汽水,还有化学趣味实验和小魔术,如“水底火光”、“魔棒点灯”、“清水变牛奶”等。开放性化学实验的教学形成了交流、讨论的良好氛围,不仅使学生增强了自信,同时还深切地体验到集体智慧的力量。引入更多的开放性和探究性要素对传统化学问题进行改造,不仅体现了化学实验改革的趋势,更重要的是冲击了封闭的化学课堂教学模式,使学生在解决问题的过程中体验乐趣、领悟知识、激发求知欲和创新精神。
通过以上分析,可以发现微型化学实验相对现在中学实行的大多数实验是有优势的,但推广微型化学实验并不是要用微型化学实验取代全部常规实验,而是要使两者取长补短。微型化学实验和常规实验各有其特点,在中学化学教学中要不断探索两种实验的结合,学生既要懂得基本操作规范的道理和操作要领,也要接受微型实验的原理和实验理念。另外微型化学实验应用在教育上,效果也十分突出,它在知识技能、过程方法、情感态度和价值观等方面都对学生有很好的教育作用。所以,我们教师应该挖掘教材中的资源,充分利用微型化学实验教学,培养出新时代的创新人才。
《浙江工商职业技术学院学报》
《浙江农业学报》
《思想政治教育研究》
《中北大学学报(自然科学版)》
《常州工学院学报(社科版)》
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