论化学教学中的实验创新研究，本文主要内容关键词为：化学论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
21世纪将是创新教育的世纪，作为一种哲学意义上崭新的教育模式，创新教育正引发人们努力构建现代教育理念——“从守成式教育、维持性教育到创新性教育的转向，从注重教育的文化传承功能到注重教育的文化革新功能的转向”。教师作为实施创新教育的主体，其角色实现由“经验型”向“科研型”、由“教书匠型”向“专家型”转化已成为历史发展的必然要求。因此，结合学科特点，在化学教学中加强实验创新研究、是广大化学教师实现角色转化，培养创造性人才的重要一环。本文从理论和实践两方面探讨化学实验创新研究的一些基本问题。
一、广开门路 提出问题
实验研究同科学研究一样都始于问题的提出。能敏感的发现并及时捕捉有价值的问题对于实验研究成败至关重要。
化学实验创新研究中，提出问题的途径很多，归纳起来大致有以下几条：
1.直接从资料信息中提出问题
阅读教科书及广泛涉猎化学实验研究方面的著作并勤于思考，是获取研究问题的重要来源。尤其是勤关注化学期刊与报纸中有关实验探讨与改进方面的文章，更易诱导产生出实验研究问题。能否发现并提出有价值的问题，要求教师除了具备严谨求实的态度，更应有不迷信条条框框，敢于怀疑一切的科学精神，还要拥有善于运用科学方法提出问题的能力。如阅读教科书氯气与铜反应的实验内容时，凭直觉思维法教师会立刻想到课本上实验设计存在着污染环境的弊端，随之产生如何改进的问题。
2.从个人实验操作中提出问题
化学实验现象的产生和形成受多种因素的制约，加之实验手段和方法也是在不断变化发展的。教师只要多操作、勤观察，善于思考，就会不断获得创新研究的问题。一般而言，直接从实验操作中捕捉研究问题的情况大致有以下几种：
①实验中观察到的反常现象或偶然失败的实验。如铜和浓H[，2]SO[，4]加热反应铜片表面变黑，有时生不成蓝色溶液。
②现象不明显的实验。如课本上设计的铜锌原电池实验，后排学生难于清晰观察到铜片上产生气泡；乙醇的催化氧化实验无法通过气味确定有乙醛生成等。
③成功率低的实验。如氢、氯光爆炸实验，木炭还原氧化铜、氢氧化亚铁的制备、蛋白质的盐析实验等。
④污染环境的实验。如铜和硝酸的反应、硫和铁的实验、乙炔的实验室制取等。
⑤易损坏仪器的实验。如甲烷、氨的制取实验。
⑧不易控制反应速率的实验。如催化分解双氧水制氧、乙炔的制取等。
⑦说理性不强的实验。如一些说明催化剂反应前后质量和性质无变化的实验。
⑧有安全隐患的实验。如H[，2]、CH[，4]、C[，2]H[，2]的点燃、白磷的燃烧等。
3.从学生的质疑中发现实验研究问题
学生是极富于创造活力的群体，他们时常会提出种种有关实验方面的疑难问题，其中不乏有独特价值的问题，可以升华为教师创新实验研究的课题。
4.受同行启发提出研究问题
同行之间的争论、听公开课及参加各种学术活动都有可能诱发灵感，从中捕捉到有价值的实验研究问题。
二、搜集信息 审定课题
科学研究活动本质上是一个情报过程。正如马克思所说的“它部分地以今人的协作为条件，部分地以对前人的劳动利用为条件”。化学实验创新研究同样如此。在提出问题之后，需要进行的一项极其重要的工作是文献检索，因为并不是所有的问题都值得去研究或者有实力去研究，这就应进一步审定课题。
首先要充分利用图书馆获得资料。教师除了要熟悉图书、期刊分类方法外，还应善于运用检索工具（目录、索引、文献等）快速查找相关信息，要能够根据研究问题性质选择合适的检索方法，如倒查法、顺查法等。再就是利用计算机和网络获取资料，这样可以快速获得同一问题的相关信息。
通过对所获得的问题进行分析、综合、归纲、整理，尽可能得到同类问题比较详细的研究情况，以便决定抛弃或选定课题。这项工作对于尽可能减少重复劳动，获得突破性研究成果至关重要。
三、设计实验 探究课题
“是否有眼力，主要看选题；是否有能力，主要看构思。”所谓构思，就是实验设计。化学实验设计就是指化学教师在实验之前，根据一定的实验目的和要求，运用有关的化学知识和技能，对实验的仪器装置、步骤和方法在头脑中所进行的一种规划。
化学创新实验设计既是个体一种创造性的活动，又与他人的研究成果密不可分。因为要创新，就必须根据文献检索所获得的资料认真分析，思考别人对同类问题研究的成败得失情况，以此为基础才能产生独特新颖的方案。如何搞好实验创新设计工作，下面办法切实可行。
1.尝试法
个体通过对实验问题的认识感悟，主要靠直觉、想像和灵感来获取实验设计蓝图的一种方法。它不是一种严格意义上的逻辑方法。其优点是不受任何传统思维的束缚，能最大限度地发挥大脑创造潜能。从而得到意想不到的创新设计方案；缺点是随意性过强，实验工作量大，失败概率大。例如，爱迪生为了获得理想的灯丝，他先后试用“棉线、纱纸、马尼拉麻绳、钓鱼线、硬橡皮、栓木、藤条、玉蜀黍，甚至人的胡须、头发都用来当做灯丝，从无数次失败中找到了持续1000多个小时的新的发光体——日本竹丝”。与此相似，为了得到分解双氧水产气平稳的催化剂，有人几乎把实验室里存有的所有固态物进行尝试，其中包括KCl，Fe[，3]O[，4]、K[，2]CO[，3]、Na[，2]SO[，4]，结果发现了Fe[，3]O[，4]是一种催化分解双氧水制氧的优良催化剂。
2.类比创新法
创新法指建立在类比推理基础上的一种发明创造技法，它是把两个或两个以上同类、不同类、部分相似乃至差别很大的事物进行对比，找出它们的类似之处，从而启发思路、构思新产品、新方案的方法。例如，在寻找分解氯酸钾制氧的催化剂时，发现别人获得“用细砂替代二氧化锰制取氧气好处多”的研究结果，有人用类比法联想到沙土中含有很高成分的二氧化硅（细砂的成分），经努力探究，获得了“一种易得的速效制氧催化剂”。
3.缺点列举法
缺点列举法指通过发现原有实验的缺点，把其缺点一一列举出来，然后提出革新设计的一种技法。例如，由于发现用碱石灰和无水NaAc反应制取甲烷存在产气低的弊端，有人设计出用无水NaAc、CaO、NaOH按质量比为2∶3∶1操作效果的实验创新方案。又有人通过实验观察到一般介绍制取甲烷方法中存在大试管容易破裂的缺陷，设计出用3g无水NaAc、1.5g NaOH、1gMnO[，2]研细混匀再用铝箔卷成筒状塞入大试管加热的实验方案，效果十分理想。还有人针对教材上制取乙炔的方法存在产气过快、不容易操作的缺点而提出了多种多样的实验设计方案。由此可见，缺点列举法是化学实验创新设计中一种很有用的方法。
4.正交实验法
正交实验法是用正交表来安排多因素实验并通过计算、分析，寻找最佳实验条件的一种方法。正交实验法除了可以获得最佳实验条件外，还可以对影响实验诸条件的重要程度进行比较，从而找出主要影响因素、次要影响因素。它具有实验次数少、代表性强的优点。
正交实验法一般步骤是确定试验指标、选取因素水平、按正交表进行操作以及对实验结果进行分析、比较从而确定最佳反应条件。许多受多因素影响的实验借助于正交实验法常能获得理想的创新效果。如，有人用该法设计乙醛发生银镜反应的最佳条件是：温度为60℃～80℃，2％的银氨溶液与30％的乙醛溶液的体积比为2∶0.5。
除了上述介绍的实验设计方法外，还有组合法、移植法、信息交合法、希望点列举法、逆向构思法、智力激荡法等多种行之有效的方法。
总之，结合学科特点，加强实验创新研究是当前化学教育教学改革的重要一环。只要广大化学教师不断学习，积极探索，就会获得实验创新研究的经验和成果，因而在不断提高自身素质和能力的同时，又有利于培养出许许多多具有创新精神和实践能力的跨世纪人才。