用奥斯本查表法进行创新教学_奥斯本检核表法论文

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我国正全面实施以培养创新精神和实践能力为核心的素质教育。学生在实践中尝试创新,创新中用实践检验。奥斯本是创造学和创造工程之父。他发现大部分人的思维总是自觉或不自觉地沿着长期形成的思维模式来看待事物,对问题不敏感。即使看出了事物的缺陷和不足,也懒于去进一步思索,不爱动脑筋,不进行积极的思维,因而难以有所创新。因此,他发明了检核表法,引导个人在创新的过程中对照9大类75个问题进行思考,从而启迪思路,开拓思维想象的空间,促进产生新设想、新方案。这9类问题是:能否他用?能否借用?能否改变?能否扩大?能否缩小?能否代替?能否变换?能否颠倒?能否组合?我们可以将奥斯本检核表法引入创新型教学中来,在以下教学案例中加以说明。

一、提纯粗盐

1.能否变换

除杂试剂的加入顺序能否变换?教学采用填表(见附表)的方法,引导学生了解离子之间的关系,一步步构建试剂的加入顺序。

除了顺序以外,变换的还包括位置、时间、速度等。我们可由检核表一一考虑,根据对象,择优而为。

2.能否组合

既然原料不能组合,检核表还列出了形状、目的、原理等以供组合时考虑。

二、钠与液体的反应

1.能否代替

钠和水的反应是高中元素化学第一节的实验。其中思维方式的养成对学生影响深远。实验后,用硫酸铜溶液代替水再实验比较,相似点是:钠浮在液面上,溶成一个光亮的小球,四处游动,生成无色无味的气体,发出“嘶嘶”的声音。不同点是:小球游动的轨迹上出现蓝色沉淀,且可能产生燃烧。现象能够帮助学生发现钠和硫酸铜溶液的反应不是置换反应,本质上还是钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜生成氢氧化铜沉淀。燃烧也与沉淀有关,当溶液浓度不太稀,液面的面积较小,钠颗粒较大时,沉淀阻滞了钠的游动,使热量不能及时逸散,才会燃烧。“代替”产生了更丰富的现象,比较明确了钠的反应对象,举一反三,为学习钠与等其他盐的水溶液反应奠定了基础。

2.能否改变

钠的反应对象从水到硫酸铜溶液,颜色不同,从无色到蓝色。那么,我们能够选择气味不同的液体试试么?比如,水和硫酸铜溶液都是无味的,那刺激性气味的浓盐酸、特殊香味的乙醇,又会怎样?教学采用POE策略,即预测—观察—解释,激发学生探究,在未知实验与已知实验之间找异同。学生常会预测由于浓盐酸的H+浓度更大,反应会更剧烈。观察到的现象却是与水相似,只是在钠游动的轨迹上出现白色浑浊。解释:白色浑浊只能是NaCl。虽然NaCl可溶,但溶解度低于HCl,在浓盐酸中浓度极大的条件下,NaCl溶解受抑制,析出沉淀。产物NaCl覆盖在钠表面,影响反应,所以虽然浓度很大,但剧烈程度却只是与水相似。

若变成乙醇与钠反应,学生从电解质与非电解质的差异预测出两种可能:①不反应;②反应更平缓。两者可由实验来判定。可是观察现象却发现钠开始时是沉在试管底部反应。学生对密度差异恍然大悟。

创新能力的“努力”因素,超越了知识与潜能。教师的主动性能够激发学生的创新意识,检核表法强调教师与学生双方的努力创新,按照表中条目逐条思考,如能否改变除了颜色、气味,还包括功能、形状、运动、音响等,有的放矢,努力发掘,能有效克服思维的惰性。

教师:桌上有硫酸铝和氢氧化钠溶液,请同桌的两个同学来尝试制备。

两个学生走上讲台。

一个学生拿起一支试管,看看试剂瓶上的标签,悄悄问另一个学生:先加哪一个?

另一个学生看看方程式说:可能先加硫酸铝吧。

于是一个学生在试管中倒入少量硫酸铝溶液,然后左手紧紧抓住试管,右手用滴管吸取氢氧化钠溶液,略带颤抖地开始滴加……

1.能否颠倒

以上是一段学生演示实验,倘若换成教师演示,将会是这样:边说边做,“在试管中加入硫酸铝溶液,然后滴加氢氧化钠溶液”,边滴边振荡。与学生演示差别很大。首先,目的不同。教师有很强的目的性,演示是为了从先沉淀后溶解的现象,讲生成再生成的反应,而学生只是想着制备。其次,心理不同。教师实验是之前准备好的,而学生是临时上台的,面对两瓶试剂,必然要考虑两个问题:一是先加哪一个?二是第二个试剂如何加?是滴加,还是倒入?当然学生解决问题的表现会不同,如案例中的一个学生在第一个问题上采用了听从同桌的办法;而若是多个学生,则可能出现分歧,甚至争论,这类显性反应有利于突出问题。即便一个学生,也会在此停顿一下再动手,此时教师如果问一句:“刚才你为什么犹豫啊?”就可使这隐性反应与显性反应起到一样的效果,抓住问题的关键。所以教学设计中教师对学生的预判很重要,备教案不如备学生,敏于观察,抓住转瞬即逝的机会,实现动态生成。

由化学式出发,到试剂相颠倒的两种加液顺序,使得这节课来到第一个三岔路口。这就要根据教学重点、难度层次、认知规律来选择。我们的设计是从一条路走出去,最后回到另一条路,就是从在硫酸铝溶液中滴加氢氧化钠溶液的现象出发,学习的存在环境、转化关系。从定性到定量,在反应方程式教学中渗透元素守恒、电荷守恒的思想。最后回到在氢氧化钠溶液中滴加硫酸铝溶液的现象:先在液面出现少量白色浑浊,振荡消失,后来振荡也不消失,沉淀逐渐增多。让学生利用从一条路走出去收获的知识来定性产物,定量配平,自主地从另一条路回来,首尾呼应。

2.能否借用

能否借用就是能否从其他领域、产品、方案中引入新的东西。如,在硫酸铝溶液中滴加氢氧化钠溶液制备氢氧化铝的过程中,我们可以借用文学手法描述学生实验时的心理活动:“开始担心加少了,功亏一篑;后来又怕加多了,过犹不及。‘增之一分则太长,减之一分则太短’。所以,‘恰当的就是美的’,仅凭肉眼观察做到恰当的美确实很难啊!”语言中借用了战国时辞赋家宋玉和古希腊哲学家柏拉图的名句,形象地表现了这种制备方法的问题——“恰当很难”,留给学生深刻的印象。

3.能否他用

四、蒸馏法淡化海水

人教版“必修2”在海水水资源利用中有这样两张图。图1是实验室海水蒸馏装置,图2是太阳能海水淡化工业装置。从实验室到工业化,装置须简单化、大型化,这在检核表中是两类问题。

1.能否扩大

扩大包括增加零部件、适用范围、使用功能等。

讲蒸馏的用途,也是在海水淡化中学习蒸馏,我们可对比初中化学课本图片(如图3所示):增加了温度计。作为完整的蒸馏装置,温度计的功能是测馏分的沸点。对比海水淡化,加不加温度计要看蒸馏对象,海水中沸点与水相近或低于水的馏分含量相比水而言极小,可不加。若换作石油,则成分复杂,沸点相近,要从温度计读沸点,来判断馏分组成,必须加。扩大到加温度计的蒸馏装置是学生初中已有的基础,凸显了温度计的功能,明确了不同装置的适用范围。

2.能否缩小

缩小包括减少、密集、分割等。

蒸馏法淡化海水从实验室走向工业化,不是一蹴而就的,为了控制成本,先要在实验室简化装置。仍取初中化学课本图片(见图4)对比图1,冷却方法从冷凝管的流动水冷变成导管的空气冷却加烧杯的水冷。馏分收集从较封闭的锥形瓶变成较开放的试管。效果有所下降,但成本降低。再看图2,最终以太阳能为热源,完全的空气冷却,全开放的凹槽收集淡水,与海水只一线之隔。为了扩大规模的需要,步步简化,最终减少了大部分仪器,将海水与淡水密集于一室,利用高度差巧妙分割。为了扩大而缩小,辩证统一。这就丰富了创新的含义。创新不仅是发明,简化是创新,工业化也是一种创新。

创新需要灵光一现,但更需要创新方法的培养。学校的创新教育应以创新型教学为基础,于教学中渗透创新思维,调动学生的主动性,培养创新精神。奥斯本检核表法总结出9大类75个问题,学生先明确问题与约束条件;再对照问题,逐条思考;后倾听意见,筛选设想。该法为每个学生提供了创新实践的“脚手架”,操作性强,也为教师实行创新型教学开阔了思路。

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