創(chuàng)作思維論文：化學(xué)實(shí)驗(yàn)對創(chuàng)作思想的意義范文

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作者：時(shí)穎李德前單位：江蘇省徐州市西苑中學(xué)

在實(shí)驗(yàn)中倡導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維

任何一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都包含許多學(xué)問，如儀器裝置、實(shí)驗(yàn)原理、操作流程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等都是問題的源頭，可以利用追因求果、逆向思維、聯(lián)想類比等方法，指導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑問難、引發(fā)創(chuàng)新。

1.改變實(shí)驗(yàn)條件質(zhì)疑

化學(xué)實(shí)驗(yàn)總是受到諸多客觀條件的限制，其中的實(shí)驗(yàn)條件也是質(zhì)疑思辨的落腳點(diǎn)。筆者注意在條件的改變中提出問題，在問題的解決中誘發(fā)創(chuàng)新思維。

例如，在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中，筆者請學(xué)生思考“為什么用稀鹽酸而不用濃鹽酸？”搞清緣由后，學(xué)生自己就會(huì)追問“為什么要用塊狀的石灰石而不用粉末狀的？”；釋疑后，筆者又提出高難度的問題“若用粉末狀碳酸鈣，實(shí)驗(yàn)裝置該做怎樣的改進(jìn)？”一番討論后，學(xué)生知道將長頸漏斗換成分液漏斗可以控制滴加稀硫酸的速度；隨后又有學(xué)生反問：“用雙氧水制氧氣時(shí)能否把分液漏斗換成長頸漏斗？”“用雙氧水制氧氣時(shí)如果堅(jiān)持使用長頸漏斗，發(fā)生裝置該怎樣改進(jìn)？”……這一系列涉及改變條件引發(fā)的問題，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識了反應(yīng)條件的重要性、實(shí)驗(yàn)裝置的可變性、化學(xué)原理的相對性，也培養(yǎng)了學(xué)生勇于追求真理的懷疑精神和創(chuàng)新思維。

2.抓住實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象質(zhì)疑

對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能直接引起質(zhì)疑，尤其是超出預(yù)期的異常現(xiàn)象，理論與實(shí)際不一致的現(xiàn)象，不同實(shí)驗(yàn)的相似現(xiàn)象，同一實(shí)驗(yàn)的不同現(xiàn)象等，更使學(xué)生驚奇不解，這正是啟迪思維、看清本質(zhì)的最佳時(shí)機(jī)。

例如，在二氧化碳熄滅燭火實(shí)驗(yàn)中，若傾倒二氧化碳后燭火沒有按預(yù)設(shè)的那樣“由低到高依次熄滅”，而是上面的燭火先熄滅，這在很多人看來“實(shí)驗(yàn)不能說明二氧化碳密度比空氣大”。筆者抓住這難得的生成機(jī)遇，通過層層釋疑扭轉(zhuǎn)“敗局”：二氧化碳是從高于蠟燭頂端的燒杯口處被傾倒下來的，而且燭火很快熄滅，這能否說明二氧化碳被傾倒后會(huì)很快地大量下沉呢？二氧化碳在空氣中能很快大量下沉，這能否說明二氧化碳密度比空氣大呢？答案顯而易見。此時(shí)若有學(xué)生質(zhì)疑“密度比空氣小的氣體從高處傾倒后會(huì)不會(huì)很快大量下沉？”，則引導(dǎo)他們利用密度比空氣小的氮?dú)庾鰧Ρ葘?shí)驗(yàn)。

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)疑

規(guī)范操作是完成實(shí)驗(yàn)的重要條件，因此筆者重視利用實(shí)驗(yàn)操作引發(fā)疑問，從而培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，促進(jìn)學(xué)生利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)釋疑解惑、深化思維。

例如，在檢查裝置氣密性時(shí)，筆者要求學(xué)生思考：手捂密閉的試管后裝置內(nèi)的氣壓如何變化？學(xué)生正確回答后，筆者通過類比又提出新問題：通過增大裝置內(nèi)氣壓檢查裝置氣密性的方法還有哪些？學(xué)生慢慢總結(jié)出了向長頸漏斗里注水、用注射器向裝置里鼓氣、將裝置浸入水里等方法；接下來，學(xué)生通過逆向思維也提出了自己的問題：能否通過減小裝置內(nèi)的氣壓來檢查裝置氣密性呢？一番思維碰撞后，又得出了冷卻法、抽氣法等。僅僅是一個(gè)檢查氣密性的操作，就引發(fā)了學(xué)生很多的疑問，并激活了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生探究，把握創(chuàng)新的途徑

實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生從事創(chuàng)造性活動(dòng)的重要手段和主要途徑，其主要形式有演示探究、分組探究、個(gè)人探究和課外探究等。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生經(jīng)歷著與科學(xué)家相似的探索過程，從而領(lǐng)悟科學(xué)方法、培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

1.課堂實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)

當(dāng)學(xué)生具備了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識和操作技能后，筆者就在課堂上適時(shí)開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。在探究過程中，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，筆者只是引導(dǎo)課題選擇、揭示研究方法、支持交流評判、分享學(xué)習(xí)成功等。

例如，能否用排水法收集二氧化碳?xì)怏w呢？筆者設(shè)計(jì)了如下的課堂探究活動(dòng)：首先查閱二氧化碳在水里的溶解度，約為0.8；再利用圖3裝置顯示二氧化碳在水中的溶解速率，1天后水面上升到1/3處，4天后水面上升到1/2處，7天后水才充滿集氣瓶(可提前實(shí)驗(yàn)，課上展示)；最后探尋排水法收集一瓶(125mL)二氧化碳所需的時(shí)間，約1min。至此，學(xué)生根據(jù)“二氧化碳的溶解度不大、溶解的速率很慢、排水集滿一瓶二氧化碳所需的時(shí)間很短”這些證據(jù)，就能水到渠成地得出“能用排水法收集二氧化碳”的結(jié)論。在這一探究活動(dòng)中，開闊了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生不唯書的批判精神。

2.課外實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)

筆者還將實(shí)驗(yàn)探究延伸到課外，鼓勵(lì)學(xué)生利用家庭小實(shí)驗(yàn)開展一系列的探究活動(dòng)。這種探究方式不受教學(xué)計(jì)劃的約束，沒有應(yīng)試教育的壓力，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高操作技能，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。

例如，筆者指導(dǎo)學(xué)生利用茶葉、月餅包裝盒內(nèi)的脫氧劑(內(nèi)含鐵粉、食鹽、活性炭等)，在家中測量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)。他們根據(jù)鋼鐵生銹的條件，并參考磷燃燒法測量空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)如圖4～圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置，操作起來不僅安全、準(zhǔn)確，而且有趣。另外，像測量溶液的導(dǎo)電性(由紐扣電池和發(fā)光二極管組成)、用紫羅蘭測量溶液的酸堿性、土豆片催化雙氧水制氧氣、用注射器測量二氧化碳的溶解度、比較自來水與鹽溶液的凝固點(diǎn)等小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都可以在家中自行完成；活動(dòng)結(jié)束，筆者還指導(dǎo)他們通過墻報(bào)、博客、QQ空間等形式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、交流探究心得。

在實(shí)驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造，熟悉創(chuàng)新的技法

教學(xué)中，筆者重視引導(dǎo)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新。在具體的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中，學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力得到加強(qiáng)，熱愛科學(xué)和勤于勞動(dòng)的情操得到陶冶，承受挫折的意志得到了磨煉。

1.運(yùn)用“希望點(diǎn)列舉法”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

從個(gè)人愿望或社會(huì)需求出發(fā)，提出發(fā)明創(chuàng)造的一種技法，就是“希望點(diǎn)列舉法”。例如，做“氨分子擴(kuò)散”實(shí)驗(yàn)時(shí)，人們希望氨水用量少，刺鼻氨味不要擴(kuò)散到空氣中。于是集中師生智慧，列出三點(diǎn)希望：實(shí)驗(yàn)不要完全暴露在空氣中、氨水的用量少、裝置可反復(fù)使用。經(jīng)過多次探索和試驗(yàn)，師生設(shè)計(jì)了如圖7所示的方案，只要5～6滴濃氨水就可以看到紗布條從中間向上慢慢變紅，從而說明氨氣密度比空氣小、氨分子在不斷運(yùn)動(dòng)。另外，若想加快紗布條變紅，還可以微熱氨水。

2.運(yùn)用“缺點(diǎn)列舉法”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

“缺點(diǎn)列舉法”是通過尋找現(xiàn)有物品的缺陷，并逐一改進(jìn)的一種創(chuàng)造法。例如，在做“二氧化碳熄滅燭火”實(shí)驗(yàn)時(shí)，師生感到課本上提供的實(shí)驗(yàn)裝置有這樣的缺點(diǎn)：燒杯里上升的熱氣流會(huì)阻礙二氧化碳下沉，甚至沖散二氧化碳，致使預(yù)設(shè)現(xiàn)象不能出現(xiàn)。針對上述不足，筆者啟發(fā)學(xué)生從“漏斗的功能”中探尋克服缺點(diǎn)的方法，終于設(shè)計(jì)出如圖8所示的實(shí)驗(yàn)方案：用去底的塑料瓶做一個(gè)簡單漏斗，用它引流二氧化碳；由于漏斗里沒有熱氣流上升，二氧化碳傾倒后能順利下沉到杯底，并慢慢上升，使得燭火自下而上依次熄滅。

3.運(yùn)用“移植法”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

移植法就是把已經(jīng)成熟的原理、方法等引入新的發(fā)明項(xiàng)目上，從而獲得新成果。例如，用內(nèi)壁涂有石灰水的燒杯檢驗(yàn)物質(zhì)燃燒是否生成二氧化碳，該方法現(xiàn)象不明顯、操作不方便，尤其是沒有二氧化碳生成，石灰水也可能變混(因?yàn)闅溲趸}的溶解度遇熱變小)。筆者引導(dǎo)學(xué)生分析注射器抽取液體的原理后，就容易想到“用盛有石灰水的注射器直接吸入燃燒產(chǎn)生的氣體”(如圖9所示)，然后輕輕振蕩石灰水，若變渾則說明物質(zhì)燃燒生成了二氧化碳。該方法極為方便，且現(xiàn)象明顯。

4.運(yùn)用“異類組合法”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

“異類組合法”就是將不同的技術(shù)思想、不同功能的物質(zhì)，巧妙地合并成一個(gè)新產(chǎn)品，使其具備人們需要的外觀和性能。例如，“氣體爆炸實(shí)驗(yàn)器”裝置就是用注射器、電子打火器、導(dǎo)線和橡皮塞等多種物品組合起來的，其制作流程如圖10所示。5.運(yùn)用“替換法”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)通過更換不同材料，使產(chǎn)品性能發(fā)生變化，從而產(chǎn)生更好的效果，這就是“替換法”。

例如，“二氧化碳溶于水”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)(如圖11所示)。學(xué)生容易看出課本實(shí)驗(yàn)的不足是：二氧化碳用量大、不能顯示二氧化碳溶解多少。引導(dǎo)學(xué)生思考，如果把塑料瓶換成一種帶有刻度的透明的便于封閉的其他物品，不就改掉了原實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)嗎？受此啟發(fā)，學(xué)生很快想到用注射器做實(shí)驗(yàn)：用20mL的注射器先抽取10mL水，再抽取10mL二氧化碳(此時(shí)活塞在20mL刻度處)，封閉針管后用力振蕩幾次，活塞會(huì)自行向前推進(jìn)，最后停在12mL刻度處，說明10mL的水約能溶解8mL二氧化碳。圖11當(dāng)然，改進(jìn)和研制化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法還有很多，如逆向法、模仿技法、分解發(fā)明法、廢物利用法等，而且使用起來也多是幾種創(chuàng)新方法的綜合運(yùn)用。

例如，利用替換法、缺點(diǎn)列舉法、廢物利用法、移植法等，筆者引領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)出“測量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)”的改進(jìn)裝置。其主要操作是：按圖組裝好儀器，熱的CuSO4溶液很快引燃白磷，燃燒結(jié)束再把注射器針頭推下來，注射器會(huì)噴出40mL水，說明空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約是40/200。另外，用熱的CuSO4溶液代替水，既引燃白磷，又使現(xiàn)象明顯，還能化解剩余白磷的毒性(如圖12所示)。當(dāng)然，教師指導(dǎo)下的學(xué)生改進(jìn)方案，有些可能不是專業(yè)領(lǐng)域的真正原創(chuàng)，但是，他們在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)時(shí)經(jīng)歷了思考、探究、創(chuàng)新的過程，訓(xùn)練了求異思維，學(xué)會(huì)了創(chuàng)新技法，促進(jìn)了有意義學(xué)習(xí)。總之，讓學(xué)生學(xué)會(huì)享受化學(xué)實(shí)驗(yàn)，更讓他們擁有一份不斷創(chuàng)造的激情。