如何在化学实验中培养学生的创新精神

如何在化学实验中培养学生的创新精神

化学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学能为学生正确认识事物及其变化规律提供实验事实，又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力和方法。化学实验更以其生动的魅力和丰富的内涵在培养学生创新精神方面发挥其独特的功能和作用。

一、利用趣味实验，培养学生的创新意识。

兴趣是最好的老师， 学生探求知识的原动力，是发明创造的精神源泉。初中生正处在兴趣、爱好广泛，求知欲旺盛时期。教师从初中化学起始年级就注意培养学生的浓烈欲望，就能促进学生去学习、去研究、去探索、去创新。例如第一节化学课就可以做几个趣味实验， 如(1)魔棒点灯：在酒精灯的灯芯里预先放少量高锰酸钾，将玻璃棒预先插在、盛有浓硫酸的试管中，实验时将玻璃棒点在灯芯里的高锰酸钾上，即时产生火焰，点燃酒精灯。(2)水变“牛奶”，“牛奶”变水。用吸管向澄清 的石灰水中吹入呼出的气体，石灰水变浑浊，继续吹气，又会变澄清。学生面对实验，无不惊讶，好奇，这时告诉学生化学使世界变得绚丽多彩，学了化学就能解释这些现象，从而激发学生学习化学的兴趣，培养学生创新的基础。

二、改进演示实验，培养学生的创新精神

演示实验只是教师动手，实验结果一般都较理想，虽然有助于学生建立概念和理解化学规律，但不利于培养学生的独创精神 1

和独立工作能力。若将演示实验改为学生实验，增加学生的活动，通过学生们的实验的合作、交流和探讨，必然会引起学生对教材中结论的怀疑，在好奇心的驱使下，经过学生的深思和讨论，必然有所发现、有所创造，从而提高探索问题的自我独立性。例如：讲碱的性质时，学生动手做了用新制的氢氧化铜与硫酸反应实验，看到了蓝色氢氧化铜溶解，还看到了有少量气泡产生，学生非常好奇，为什么会产生气泡呢？学生们经过深思和讨论，部分学生就能很好的解释，这是因为氢氧化钠溶液放置时间较长，与空气中的二氧化碳反应，因此其中含有碳酸钠。碳酸钠与硫酸铜反应生成了碳酸铜，碳酸铜与硫酸反应就生成了二氧化碳，换用新制氢氧化钠溶液再次实验，学生兴趣大增。

三、加强探究实验，培养学生的创新思维

化学实验能激发学生的学习兴趣，有助于学生理解化学原理、概念，培养学生分析问题、解决问题的能力；还能通过化学实验培养动手能力，促进学生创新精神的发展，培养创新能力。探究性实验不仅要求学生掌握一定的化学知识和实验技能，还要求他们灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。探究实验主要有设计性实验和探索性实验。

设计性实验是对学生思维能力的高层次要求，它要求学生灵活运用所学知识和一定的实验技能，通过分析、综合、推理、联

想等多种思维活动设计出具体的实验方案，并用实验加以探究。 例：水煤气中除含有CO和H2外，常混有CO2和水蒸气，如何验 2

证水煤气中各成分的存在？可先让学生设计实验方案，然后师生共同分析，得到最佳方案。学生设计的方案主要有：①混合气体→E→B→A→D→E→A ②混合气体→E→A→C→A→B→D→A→E ③混合气体→A→E→B→D→E→A ④混合气体→E→A→C→A→B→D→E→A，学生经过讨论得到结论：④为最佳方案，：①中无法确认CO和H2的存在（因为进入D的气体有水蒸气，也可能有CO2）；②中无法确认H2的存在（因为进入E的气体有从A带出的水蒸气）；③中无法确认CO的存在（因为进入D的气体可能有CO2）。学生通过设计实验及对实验设计的评价，集思广益，扩展了思维空间，不仅培养了学生严谨的科学态度，而且也提高了学生的创新思维能力。

探索性实验是让学生通过自主地参与知识获得的过程，掌握科学的研究方法，培养科学精神。在探索过程中，学生主体参与意识强，思维异常活跃，创造能力得到充分开发，创新能力得到提高。验证性实验，往往是先讲结论，再通过实验验证某一结论是否正确。而探索性实验是指在不知晓实验结论的前提下通过自已的实验、探索，得出结论，我按照提出问题—提出假设—实验验证—得出结论模式引导学生探索性实验，这样能激发学生旺盛的求知欲、活跃思维，主动而积极地探索。

例如 质量守恒定律的内容

（1）提出问题。参加反应的各物质质量总和跟反应生成的各物质质量总和是否相等？

（2） 提出假设。反应前后物质的质量总和可能存在如下情况：

①如果 W反应前=W反应后 ，那么天平两边平衡；

②如果 W反应前>W反应后 ，那么天平右倾；

③如果 W反应前<W反应后 ，那么天平左倾。

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⑶实验验证 ①白磷燃烧前后质量的测定。

②氢氧化钠溶液跟硫酸铜溶液反应前后质量的测定。

⑷得出结论：参加反应的各物质质量总和跟反应生成的各物质质量总和相等。

变“验证性”实验为“探索性”实验，不仅体现了教为主导，学为主体的关系，而且在教师指导下进行探究，培养了学生的自信心，同时也培养了学生创新精神和创新能力。

四、用课外实验，培养学生创新能力。

实践出真知，通过实践，才能有创新。在化学实验中要鼓励学生动手、动脑。 课外实验是课堂教学的延续、扩展和加深，是理论联系实际、发展学生的特长与爱好，培养学生的各种能力，开阔知识视野的有效途径，更是学生展现创新能力的一个重要平台。

从课外化学兴趣小组的成立起，学校的实验室对小组开放，利用实验室充实的物质条件，组织学生开展多种内容的活动：①完成课本上的小实验和验证猜想。②进行趣味实验。如小组同学在国庆文艺活动中设计了一个小魔术：在一张“白纸”（事先用酚酞试液画好）上，用“清水”（澄清石灰水）喷洒，红色的天-安-门城楼画像和“庆祝国庆”跃然纸上，让观看的学生惊奇不已。③完成设计性或探究性实验，检验创新的成果。

课外实验是以学生为主体的活动，但不能忽视教师的主导作用。教师要指导、修改学生的实验方案，解决学生遇到的问题，提出更高的要求和目标。这样学生不仅可以进一步熟练掌握化学基本知识和实验技能，还可以培养学生的科学素质和创新能力。

创新是时代的要求，培养学生的创新能力是时代赋予教师的光荣使命和历史责任。化学实验在化学教学中占有相当重要的地位，是学习化学，探究新知的重要手段，要充分利用各种实验，培养学生的创新能力。当然，学生的创新能力不是一朝一夕就能形成，也不是通过一、二次实验或活动就能培养起来。教师只有在每一节课、每一个实验、每一次活动中都不忘向学生渗透创新思想、不断激活学生创造性思维的细胞，同时要尽可能多给学生提供实践的机会，学生创造性智慧的火花必将迸发，对待科学的创新意识和态度必将逐步形成，创新能力也必将得到提高。

浅谈在化学实验中培养学生的创新意识和创新思维2017-03-15 08:04 | #2楼

以实验为基础是化学教学的基本特征，侧重于让学生获得知识和技能，训练学生掌握基本的科学思维方法，并能运用于解决实际问题。。我们实验教学的目的不仅仅是激发学生求学求知的积极性，让学生了解一些化学现象，更重要的是训练学生养成科学的实验探究方法。大家可以注意到，在中学化学新教材中，绝大部分新授课都含有演示实验内容，有些是以实验学习来了解物质的性质、制法、用途，有些是靠实验推断出重要的结论。从近几年高考的化学试题也可以看出，题型由考察学生的基础知识逐渐转化为考查学生能力。这一趋势还在不断加强，这也要求我们在中学化学教学中注意培养学生的能力。因此设计一些符合学科特点和学生认知规律的教学方法，不仅是适应当前新课程标准和新教材对课堂教学改革的要求，而且也是提高课堂教学效率和教育教学质量的有效途径之一，而其中化学实验在培养学生创新意识和创新思维方面有着极其重要作用。

一、借助演示实验，启迪和引导学生的思维，培养其创新意识

中学化学教学的特点是理论较浅显，实验较多、且直观性强，易于激发学生的无意识性注意力和激发学生的求知探究兴趣。以实验为引导，让学生在观察演示实验的过程中，利用所提供的具体、形象的事实，活跃学生的思维。启迪和引导是同步的，老师及时告诉学生观察什么，怎样观察等等，将学生的注意力引向深入。另外，通过对实验现象的观察和实验结论的讨论，可以促进学生的思维。学生在引导、启迪、思考、回答的过程中，及时反馈信息，进行自我调控，为接受新知识铺平道路。然后在演示实验为学生提供感性认识材料的基础上引导学生探求新知识，学生在观察的同时便会伴随积极的思考，这是训练学生创新思维的重要契机。所以教师应善于利用从演示实验的现象中所获得的感性材料，引导学生进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的思维加工，经过科学的抽象，形成概念，进一步做出判断，进行推理，从而实现由感性认识到理性认识的飞跃。

另外学生的思维活动是在他们感到迫切需要解决新问题时开始，因此在教学中还应充分发挥实验设疑作用，使实验内容和所学知识具体化、条理化、问题化，启发学生强烈求知欲望，使学生始终处于有效的积极思维状态。

例如，在学习到氮的氧化物——二氧化氮的性质和制取时，要求学生设计有关二氧化氮的制取和性质的实验方案。这时可引导学生思考下列问题后再进行设计：（1）实验室用什么试剂制取NO2气体，反应的条件是什么？（ 即实验原理是什么？）（2）根据实验原理应该采用什么样的气体发生装置、收集装置、性质实验装置和尾气处理装置？（ 即为了达到具体实验的目的，应当选用何种仪器、设备。）（3）到这一实验目的，应当经过哪些操作步骤？这些步骤先后顺序如何确定？为什么要经过这些步骤？为什么要安排这种顺序？省略或调动某些步骤会有什么影响？（即实验操作中应采用何种组合、联接方式。）

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在引导学生思考的过程中还应诱导学生回答实验过程的注意事项。如：应该注意哪些注意事项？实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么？原因何在？实验过程可能会出现什么不安全的事故？应该如何防范？万一出现事故应如何处置？依据何在？等等。

学生根据这些问题设计出具体的实验方案，经过教师审查，然后让学生独立进行实验。同一实验习题可能会有不同的实验设计方案，都可以让学生去实践，并相互交流，比较各自方案的优缺点，以开阔学生的眼界。

上面所提出的问题是从化学实验的整体来阐述的，从而引发学生展开思维活动。在实际实验中应抓住某些侧重点展开思维训练，引导学生从某些典型的实验探究入手，上升到一般性、规律性的认识，逐步提高学生思维品质的层次。

二、从演示实验中寻找研究性学习课题，培养学生的创新思维

研究性学习作为一种学生学习的新方式，对于改变传统的课堂教学模式起到了很大的促进作用，但就具体操作而言，研究性学习的选题不易过大、过空、过难。总认为中学研究性学习

的课题，应当来源于教材，使学生有种跳一跳就能摘到桃子的感觉，让学生从研究性学习中获得成就感，提高学生的积极性。

例如，在学习乙醇的化学性质时，演示乙醇催化氧化成乙醛实验，将绕成螺旋装铜丝，在酒精灯上灼烧，铜丝变黑，迅速插入到盛有酒精的试管内，铜丝由黑变红。本实验主要说明灼热的CuO可以将乙醇脱氢氧化成乙醛，同时CuO被还原成红色的铜。对于这一问题学生都能理解，但可在课堂上把这一问题再进一步拓展，提出问题让学生思考：通过上述实验我们看到乙醇能将灼热的CuO还原成Cu，还有哪些物质能将CuO还原成Cu？问题提出后，学生经过讨论提出的方案有如下两种。第一种，H2、CO能将灼热的CuO还原成Cu；第二种，NH3也能将灼热的CuO还原成Cu。再进一步追问，乙醇是液体，H2、CO、NH3是气体，有没有固体物质可以将CuO还原成铜？学生一时很难回答，进一步点拨，有没有受热可以产生NH3的固体？学生马上回答：NH4Cl。由此留下问题，请同学们课下思考，共同研究如何设计实验方案来加以验证？同学们利用课余时间积极探讨，设计出实验方案有两种：第一种，受乙醇还原氧化铜实验的启发，将一端绕成螺旋状的铜丝在酒精灯上灼烧，待铜丝烧成红热状态，离开酒精灯，红热的铜丝变黑，立即将铜丝的螺旋状部分插入疏松的氯化铵粉末中，2分钟后，取出铜丝，铜丝的螺旋状部分变成紫红色。从而证明氯化铵可以将灼热的氧化铜还原成铜。第二种，取氯化铵和氧化铜的混合粉末（氯化铵和氧化铜的质量比大约4：

1）放入一试管中加热，10分钟后停止加热、冷却，试管内黑色物质变成暗红色。说明有铜产生。那么，氯化铵分解产生NH3和HCl，氯化氢是否也和氧化铜发生反应呢？如何进一步用实验加以证明？

学生经过积极探究得出，如果氯化氢和氧化铜发生反应，应当生成氯化铜，将反应后的残留固体用水溶解，氯化铜的水溶液颜色应当是绿色。将反应后的固体溶解于水，然后过滤得红色固体，滤液呈绿色。从而说明氯化铵和氧化铜共热时，既发生了NH3和CuO反应又发生了HCl和CuO的反应。

可见在学生具备了初步的化学基础知识、掌握了一定的化学实验操作技能的基础上，教师应该有目的地根据所学知识设计一些实验习题，要求学生按照实验目的要求，根据已学过的实验原理和方法，设计出实验方案，同时对学生的实验操作提出具体要求。这是对学生进行科学训练，培养其创新思维、提高其创新意识的一种途径。

三、改进演示实验，培养学生的学习情趣与探索创新意识

化学教学中提倡和鼓励学生通过化学实验进行探究性学习，要充分发挥化学实验在探究性学习中的作用。为此，教师在化学课堂教学中，要注意研究开发探究性实验，将一些验证型实验转换为探究性实验，引导学生通过实验去发现和探究解决问题的方法，实现学生学习方式由被动接受式学习向主动探究性学习的根本转变。另外要注重对有缺陷的实验方案进行改进或增补，必要时借助多媒体手段，将微观现象宏观化、系列现象分解化，提高了演示效果，确保了实验的有效性。

例如，做铵盐的分解实验时，学生容易将氯化铵的分解与碘单质的升华混淆，为突出分解的化学特征，可将演示实验作了改进(见下图)，通过pH试纸的颜色变化和洗气瓶中的白烟，让学生清楚的认识了氯化铵分解过程一系列现象的化学本质，取得了满意的实验教学效果。

四、用教师的创新实验激发学生的创新意识

要培养学生的创新意识和能力，教师首先应具有先进的教学理念，在化学实验教学方面应当善于创新，以教师的创新带动、指导学生创新，引发学生的求知欲，培养学生创新思维和实践能力。

例如，在学习Na2O2的化学性质时，要介绍Na2O2与CO2反应这个重要性质，同时要让学生知道该反应产物之一是O2，另外还要说明该反应是放热反应，反应热较大。对于Na2O2的该性质，教材没有安排演示实验，所以学生的感性认识不强，特别是该反应的热效应没有

足够的认识。为此，在学习本节内容时可设计一个实验让学生能够比较直观地感受到该反应产物中有O2产生且反应热很大，从而代替枯燥的讲解，装置图如下：

将CO2通过裹有Na2O2的脱脂棉，要使棉花迅速燃烧，应考虑两个方面①CO2的浓度要大，②CO2的量要大。根据这两点可设计上述实验装置。本实验装置可以用J型管改造而成，将J型管尖嘴活塞取掉，装上一个带有玻璃管的橡胶塞，中部是一个装有无水CaCl2作为干燥剂的干燥管，上部是一个从大试管截下的短玻璃筒，再塞上装有玻璃管的橡胶塞，干燥管和短玻璃筒之间间用乳胶管连接起来，装上止水夹或在乳胶管中塞入一个直径比乳胶管内径大的玻璃球（类似碱式滴定管尖嘴部分）。J型管内放入许多碎玻璃片再加入盐酸，加入块状碳酸钙，碎玻璃片可将块状碳酸钙支撑住而不会沉到J型管底部，塞上橡胶塞，随着碳酸钙与盐酸反应产生的气体增多，J型管内压强增大，使盐酸液面下降与碳酸钙分离，在上部短玻璃管中放入一小团裹有Na2O2的脱脂棉，打开止水夹，棉团迅速燃烧。该实验装置的优点是随开随用（类似启普发生器），现象明显。

如此明显的现象会使学生产生极大的学习兴趣，扣住学生的心弦，可见教师在授课时，如果能巧妙地安排一些简单易做、色彩鲜明、变化莫测甚至让人匪夷所思的小实验，能激发起学生的好奇心，激起学生探知究竟的欲望，在化学实验过程中去发现新问题、萌发新思想、形成新思路、寻找新方法、开拓新领域、获得新知识和技能。

五、 从化学教材内容中寻找创新实验题材，启迪学生勤于创新

在化学课堂教学中往往涉及许多物质的重要性质，某些物质的重要性质为我们实验教学提供了丰富的实验创新题材。

例如，在学生学过实验室乙酸乙酯的制取后, 让学生探究, 在实验室制得1mL乙酸乙酯后，沿器壁加入0.5mL紫色石蕊试液，这时石蕊试液将存在于饱和碳酸钠层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡试管)。对可能出现的现象，下列叙述正确的是 ( )

A. 液体分两层，石蕊层仍呈紫色，有机层呈无色

B. 石蕊层为三层环，由上而下呈蓝、紫、红色

C. 石蕊层有两层，上层呈紫色，下层呈蓝色

D. 石蕊层为三层环，由上而下呈红、紫、蓝色

可以先让学生分析、推理、再让学生亲自做实验，看看是否和自己的推理一致，这样，就能更容易让学生知道在收集乙酸乙酯时饱和Na2CO3溶液的作用了。

这个实验的现象是很美的，而化学实验神奇的现象与科学原理构成了独特的化学之美，是学生激-情和探索创新的原动力。教师在实验中要注意挖掘化学变化的美学特性，引导学生追根寻源，将对化学美的鉴赏升华为对化学原理的追求上，在体验化学现象自然美的过程中探索化学变化的科学美。

总之，化学实验在提高学生素质上具有整体的、综合的、独创的功能，在化学教学过程中，要努力发挥化学实验在探究性学习中创设问题情境、验证假设或猜想等环节的作用，激励学生改进实验方案，引导他们通过实验去发现和探究解决问题的方法，养成那种自觉的、勤奋的、实事求是的、不折不挠的敢于冒险的创新意识、创新精神，从而在化学实验中培养学生的科学素养和创新能力。

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