开放化学实验室，培养学生的创新能力，本文主要内容关键词为：培养学生论文,创新能力论文,实验室论文,化学论文，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。
一、提出问题
目前，因中学生亲自实验的机会很少，且受时间等限制，扼杀了学生的创造能力。20世纪90年代，日本反思自己的教育，他们意识到西方强调创造，在培养一代新人中有着不可替代的作用。从此，日本以创造教育为主轴，培养了一批敢于创新的英才，这批英才在日本的经济发展中起着举足轻重的作用[1]。随着知识经济的来临， 我国也知识到创新的重要性，创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力[2]。那么怎样才能创新呢？著名教育家陶行知先生说：“手脑结合，是创新教育的开始。”实验是手脑结合的最佳途径，所以开放实验室显得紧迫必要，它对培养学生的创新能力起着重要的作用。
二、实施步骤
1.开放实验室，学生可以获取第一手材料
首先，进行实验展览，利用实物、模型、图片、表格对重要内容进行展现，多方位刺激学生感觉，增强感性认识。当学生看到呈稀糊状的红磷，放在棕色瓶中的硝酸盐和用蜡封盖的氯化铝，在脑中肯定会问几个为什么？其次，培养学生敢于操作的技能，根据实际情况，挑选部分未掌握的实验进行强化训练，加强实验技能。也可选部分趣味实验试做，如“空盒生烟”、“滴水生紫烟”、“火龙生字”，五彩缤纷的化学现象引起学生浓厚的兴趣，增加了求知欲。后进生遇到操作上的困难，在指导教师的辅导下克服了困难，在特定的愉快氛围中学生进步很快，原来操作能力差，自认为“底气不足”的学生，由于反复实验，动力能力不断提高，增强了锐气，使他们找回了自信。中等生可对分组实验的难点专项训练，如纤维素水解做费林反应等。对一些平时的演示实验，现在让学生亲自动手，如测定浓度为0.5mol／L的NH[,4]Cl溶液、 NaAc溶液、NaHCO[,3]溶液、NaCl溶液、NH[,4]Ac溶液的pH值。 对课外知识，如学生从网络中获得检验含碘食盐的方法，反复试做：在含碘食盐溶液、化学纯食盐溶液中各滴几滴稀H[,2]SO[,4]和KI溶液， 再各滴几滴淀粉溶液，结果两支试管均呈蓝色，学生感到奇怪，而把CaCl[,2]溶液跟Na[,2]CO[,3]溶液反应，沉淀后取上面的NaCl溶液，用同样方法实验，结果没有使淀粉变蓝，学生推断化学纯NaCl中肯定含有IO[－][,3]，查阅这只药瓶标签，发现含0.012％IO[－][,3]， 学生在享受成功的过程中丰富了感性知识，收获很大。优秀生进入实验室，思维更加活跃，智力呈开放状态，他们用实验解决一些疑难的问题，如NaHCO[,3] 溶液和NaAlO[,2]，能否反应，特别是某些有争议的问题，经过实验来确认，如市售乙醛配成溶液生不成银镜，学生通过实验，明白了是生成三聚物，解聚后，实验现象相当明显，从而证实乙醛能发生银镜反应，使实验成为检验设想正误的“最高法庭”。
现代心理学研究发现，人的右脑是感性的，是创造的脑，要开发它就要多接触和处理反映具体形象的事实。开放实验室既让优秀生有发展的空间，又给后进生提供进步的台阶，保证每个学生有广泛、平等的实验操作机会，取得丰富的第一手材料。由于操作行为的指挥中心是大脑，会动脑的人爱动手则智高一等，会动手的人爱动脑那就更是技高一筹。为创新创造条件。
2.通过开放实验室，培养学生思维的广阔性和深刻性
创新是一种高层次的知识迁移，是利用已有信息探索新知识的能力，开放实验室为学生提供更多的思维机会和空间，激发学生求异创新的能力。
例如每周三下午3∶30～5∶30为高一学生实验组开放实验室，历经7周，学生进行不同物质对KClO[,3]催化作用的研究，结果见表1。
学生发现廉价的黄泥粉作KClO[,3]的催化剂，效果不错，具有一定的经济价值。初中时学生用MnO[,2]作KClO[,3]的催化剂，到高一用CuO做KClO[,3]的催化剂，拓宽了学生的思维。在开放实验室中学生用Fe[,2]O[,3]、黄泥粉、水泥粉作KClO[,3]的催化剂定量实验，与用MnO[,2]和CuO作催化剂进行对比，富有独特的创意。
还有的组学生将相同大小、长短的Mg－Al合金分别放入6mol／LH[,2]SO[,4]溶液和6mol／LNaOH溶液，见图1。
现象（1）放入H[,2]SO[,4]溶液中，电流表指针指向铝片。
（2）放入NaOH溶液中，电流表指针指向镁片[3]。
说明：在稀NaON溶液中，Al比Mg活泼，跟学生所学的金属活动性顺序不同，学生通过查阅资料，发现电极材料的相对活泼性的判断要参照原电池的介质，和电极电位有关。学生再用Cu、C、Zn、Fe交叉电极， 用相同材料作电极，然后把装置中的电解溶液改成非电解溶液完成，通过实验验证，对原电池的定义、原理、实质、形成条件、一般规律都有了更进一步的正确认识，这样以常见知识为生长点，进行引申和延展，让学生发掘其内涵和外延，加深了思维的深度。因开放实验室不受时间限制，学生反复对比试做，从拟定方案、进行试验，到实验出现异常，方案再论证，再试验，使思维更具有深度。
三、正确处理实验中的“问题”，培养学生研究问题的方法
“问题”是创新的基础，只有认识到困难和问题的存在，才能产生对已有知识的不满，进而产生新的设想。一组学生做铜片和稀HNO[,3]反应的实验，学生看到现象和课本叙述不一致，即直接生成红棕色的NO[,2]，这个问题引起了学生的思考，经同学相互讨论，重新设计实验，然后进行操作，在加铜片前先加少量的Na[,2]CO[,3]，通过生成CO[,2]来保护NO不被氧化，结果无红棕色气体马上逸出，该实验因加Na[,2]CO[,3]增加了实验的思考性，这需要个体有一定的思维深度来处理，有开拓兼容的心理和思想准备。解决“问题”方法很多，下面举几种方法，以起抛砖引玉的作用。
1.恰当运用倒转思考法
当研究问题陷入困难时，应鼓励学生及时否定原来的设想，将常规方法次序颠倒，根据条件的变异来演绎思维的创新，培养思维的灵活性。英国戴维逊注意到电池的电能由化学反应转化而来，他思考能不能倒过去呢？于是动手做实验，终于在电解中实现了电能向化学能的转化。[4]
有一组学生在检验I[－]实验时，当把AgNO[,3]滴加到KI溶液内， 振动后无沉淀，学生在讨论中懂得KI中存在如下反应：KI[,3]
I[,2]＋KI，开始滴加AgNO[,3]时，发生以下反应：Ag[＋]＋I[－][,3]＝AgI[,3]（不是沉淀），后来，该组学生运用倒转思考法，在KI溶液中滴加AgNO[,3]溶液，实验取得成功。以“问题”为契机，采用倒转思考法寻求能引发创意冲突的信息，使思维进入豁然开朗的境界，往往能产生良好的效果。
2.恰当运用推理法
门捷列夫在预言钪、镓、锗等新元素时，运用了演绎推理，质量定律的研究以直觉归纳和推理为主要方式，喜获成功[4]。 有一组学生从葡萄糖、乙醛和新制的Cu（OH）[,2]反应，归纳出发生费林反应的实质是醛基发生反应，学生类推到含有醛基的甲酸也会发生费林反应，但是，实验时发现甲酸与新制的Cu（OH）[,2]反应现象不明显，学生将纤维素水解产物用碱中和至弱碱推理到该实验，用碱中和甲酸至弱碱性，费林反应明显，由于学生多次进行推理，增强了逻辑思维能力。从广义的哲学观点看，世界上所有事物间都存在着某种程度的相似，通过条件的改变、背景的转换等培养推理思维策略，当遇到“新问题”时，就可迎刃而解，从而可提高学生思维品质和解决问题的能力。
四、对开放实验室的建议
首先提倡教师思想开放，树立平等民主的教育思想，真正摒弃师道尊严的传统封建思想。相信学生的潜能，用发展眼光对待学生，赏识学生，为他们创造一个自由和谐的环境。英国哲学家约翰·密尔有一句名言：“天才只能在自由空气里自由自在地呼吸。”按人本主义心理学家罗杰斯的说法，一个人只有心灵自由，才能使他向着凡是能构成他的创造力的一部分知觉、概念广角度地敞开，教师应尊重需求的教学原则，给学生心灵的自由，创造的自由。
其次，让学生自主实验，让学生成为实验的主人，学生能自主完成的实验，教师决不能越俎代疱。自主实验究其实质，一方面将人类现实据为已有，另一方面通过活动将已有的心理品质表现为处理的外显过程。美国教育家彼得·克来恩说：“学习的三大要素是接触，综合分析，实际参与。”把实验参与看成学习的最高水平，这是因为在实践中学习知识，易于遇到新情况和产生疑问，这就是创新的过程。从较深层次来说，对自主实验应拓展，如从实验室制饮料，拓展到家庭制饮料，学生思维变得多向、主动、发散，从广阔的社会实践中开阔视野，拓宽他们思维和创造的潜能。所以在开放化学实验室中，指导教师除把握安全关外，应放手让学生做，使学生感到教师的信任和情感上亲切，使他们产生自信——自励——成功的良性循环，使创造力获得最大限度的表现和发展。
中学阶段是理性思维和身心发展的最佳时期，是培养创新能力的黄金季节，“儿童的智慧在他们手指头上”，学校应开放实验室，为学生探索提供更大的空间，多渠道唤起学生的创新意识，训练学生的创新思维，培养一批勇于探索，具有创新能力的接班人。
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