一. 问题的提出
邓小平同志曾经指出:"掌握新技术,要善于学习,更要善于创新"。江泽民主席最近也指出:"创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。"创新能力,包括知识创新能力和技术创新能力,是决定一个国家在国际竞争和世界格局中的地位的主要因素。"21世纪是创造教育的世纪", 迎接知识经济的挑战,培养具有创新意识和创造能力的人才,是教育的神圣职责,也是素质教育的根本出发点。在学科教学中实施创造教学是深入开展素质教学的必然趋势。 而现行化学教材中安排的实验多数是用来帮助学生形成、理解、巩固所学的化学知识的,为验证性实验,这些实验始终处于概念理论的依附地位,仅仅作为验证化学知识的手段,其原理、步骤、现象、结论等在教材中均已写明。诚然,这对于初中学生或对于操作难度大、有一定危险性的实验来说是必要的,但对于具备一定基础和实验能力的高中生(尤其是重点中学学生)来讲,仅仅通过实验证明现成的结论是无法满足他们的求知欲的。让学生只是简单地模仿或重复教师的演示,在这种实验状态下,学生的思维活动降到了最低程度,发展智力、培养能力成了一句空话。因此,在中学化学实验教学中进行创造教学,培养学生的创造性思维和能力。
二. 培养化学实验创造性思维的品质
创造能力由创造性人格、创新精神、创造性思维和创造性技法等组成,其中创造性思维是核心。
创造性思维的组成可表示为:
创造性思维有如下特点:敏感性、流畅性、灵活性、发散性和独创性等。
在进行创造性活动时,逻辑思维、形象思维和直觉思维必须交替使用、相互结合、互为补充,形象思维和直觉思维的产物常常需要逻辑思维来检验和证明。只有具有创造性人格特征和创造精神的人才有进行创造性活动的动机。
1.独立性思维品质培养
学生从小学到中学的学习几乎完全依赖于教师,从思维的培养方面,只要求按教师和书本的导向去记忆和容纳知识。学生既缺少创造性思维的要求和压力,也缺少相应的训练,因此创造心理逐渐淡化养成了依赖思维心理,基于此,培养独立性思维的心理对一个学生来说是当务之急。在实验教学过程注意强化学生三方面的心理意识:
(1) 大胆而合理地怀疑。
(2) 增加其不盲从于大多数的顺从心理。
(3) 培养不断否认自己的健康心理。
2.发散性思维品质的培养
在学生的创造心理诸品质中,发散性思维是至关重要的方面。发散性思维即求异思维,是一种从不同途径,不同角度去探索多种可能性,探求答案的思维过程。学生发散性思维品质的培养应循序渐进着力于三个层次:
(1) 流畅性。流畅性是发散思维的第一层次,培养学生在短时间内表达较多的
概念,列举较多的解决问题的方案,探索较多的可能性。
(2) 变通性。变通性是较高层次的发散特征,即培养学生从不同的角度灵活考
虑问题的良好品质。
(3) 新颖性。是发散思维的最高层次,也是求异的本质所在。即培养学生大胆
突破常规,敢于创新的创造精神。
3.想像力的培养
想像是创造心理活动的起点和必经过程,大多数创造都是经过"想像--假设--实践"这样的三段式递进实现的。培养学生的想像力是完善其创造心理品质的重要环节,想像力对创造的作用,正如哲学家康德所说:"想像力是一股强大的创造力量,它能够从实际自然所提供的材料中创造出第二自然"。为此,想像力的培养则应落实在两个方面:
(1) 保持和发展学生的好奇心。
(2) 拓宽学生的知识面,引导学生涉猎多领域的知识,努力形成合理的知识结构。
三.培养创造思维能力在中学化学实验教学中的实践
化学是一门以实验为基础的学科,对于有些学生不易掌握的知识如果通过实验就可以直观、形象地展示出来,教师在课堂教学中根据教学需要,有必要优化教学过程,改进一些常规的实验教学,从而激发学生的创新能力,使学生的思维处于积极的状态。
1. 变演示实验、验证性实验为分组实验、探索性实验,培养学生创造能力
化学的发明、创造一般是从化学实验中获得的,化学理论的建立也必须依靠实验作佐证,化学实验是培养创造能力的主要途径。其中探索性实验是指学生在实验与观察的基础上通过科学抽象、逻辑思维,自己概括得出结论的一种教学形式。其特点是根据实验的目的利用已知、外加的因素去干扰研究对象看它发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果,这些实验一般都具有试探的性质。探索性实验的程序如下:
在教学中我们把演示实验改为分组实验,把验证性实验改为探索性实验,还根据教材内容设计系列实验研究培养创造能力。如高一硫一章:铜与浓硫酸反应实验,教学时一般描述的现象为:溶液变为蓝色,有刺激性气味的气体产生。果真如此吗?我们要求学生独立进行实验探索,发现有如下现象:①加热初期,Cu片表面逐渐变黑;②继续加热,有大量刺激性气味产生,形成墨绿色浊液,试管底部灰白色沉淀;③再加热,管中出现白雾,浊液澄清,灰白色沉淀,Cu片消失;④冷却、静置,将试管中液体倒入另一支盛水试管中,管壁发烫,溶液略带蓝色,将灰白色固体倒入水中,形成蓝色溶液。然后鼓励学生通过查阅资料,最后一起讨论解释现象:
上述探究使学生扩展了知识,训练了创新能力,同时初步了解科学实验的现象往往是复杂的、多因素的。
又比如:,在讲原电池时,我先提出这样一个问题:"家用手电筒中的电池、蓄电池、宇宙火箭中的高能电池是如何产生电能的?"已具备一定化学知识的学生很快意识到是化学能转变为电能。然后我让学生利用桌上提供的如下药品和材料:铁片、铜片、石墨棒、稀硫酸、硫酸铜晶体、水、蔗糖溶液、电流计、导线若干。要求设计原电池,并验证在外电路(导线上)可获得电流,并观察该装置工作时发生的现象。显然,这是一个富有挑战性、富有创新能力的实验课题。通过学生对实验药品和材料进行尝试选择,并对实验条件进行适当控制,对现象进行仔细观察和记录,接着根据实验事实,对上述几种原电池的电极材料、溶液成份、电极上现象、电极反应进行归纳比较,可得出结论:
①构成原电池的条件;
②电极判定方法;
③电极反应书写规律。
这种学习方法,学生是在主动探求中发现创造新知识的,体现了学生的主体作用。
2.设置假设性实验,培养学生的创造思维
提出问题,收集资料,论证假设,作出判断,也是训练学生创造思维的有效方法。如在学习SO2还原性时,提出问题:SO2有还原性吗?假设SO2有还原性。学生自学教材收集资料,设计论证过程:
1) SO2能被催化氧化,教师指出这是SO2在催化剂存在条件下所发生的氧化还原反应。
2) 提问:能否用我们已有的知识通过实验来证明它的还原性呢?
学生根据教师提供的实验用品设计了:将SO2分别通入a.Cl2水,b.Br2水中,c.通入水中再静置一会儿,d.通入酸性KMnO4溶液中。学生自己动手实验,分析SO2在反应硫元素价态的变化,得出结论:SO2有还原性,假设成立。此后再引导学生认知H2SO3、Na2SO3的还原性,提示学生注意反应物间量的关系,并提供有效的应用场所使知识加以巩固。由此训练学生创造思维的新颖性和批判性,使学生由知识单一型转变为知识综合型。
又例如:乙醇分子结构式的确定,教师可以通过问题--假设--实验事实--结论,这一教学模式。
(1) 提出问题。乙醇分子具有怎么样的结构?
(2) 收集理论依据。①分子式:C2H6O。②化合价:C、H、O的化合价分别为+4、+1、-2价。
(3) 提出假设。根据分子式和化合价,提出乙醇分子的两种可能结构式:
(4)实验事实。测定和记录一定量的乙醇与金属钠反应所生成的氢气的体积。经计算,1mol乙醇约能产生0.5mol的氢气。如果是结构(II),那么1mol乙醇能产生3mol氢气。
(5)得出结论。乙醇分子的结构式是结构结构(I),而不是结构(II)。
在教学过程中,学生对假说方法的运用,是在教师的组织引导下进行的。只要教师精心设计教学内容和组织教学过程,就可以最大限度地发挥学生的积极性、主动性和创造能力。
3.注重实验的改革、设计创新,培养学生的创造思维和创造能力
教材中有些实验设计及操作方法虽然都是经过反复验证了的,但实际操作中仍存在着这样或那样的不足,为体现科学方法是需要创新而且是可以创新的,教师应鼓励学生对其不足之处加以改进,这样既符合学生的认知发展特点,又能促进学生对化学理论、化学知识的理解和掌握,并且通过对学生有步骤、有针对性的训练,提高学生的实验设计能力。
例如由于一氧化氮极易与空气中的氧气化合而生成红棕色的二氧化氮气体,学生难以从实验现象上直观地得出稀硝酸与铜反应生成无色的NO气体的结构,通过改进的实验装置(如右图)
就可以克服上述缺点。打开分液漏斗活塞,用稀硝酸装满U型管,将管内空气排除,然后关闭活塞进行反应,生成的一氧化氮气体将稀硝酸排入右端的漏斗中,避免了生成的NO气体与空气中氧气接触的可能,而且将NO气体的制备与性质熔为一体,既可以清楚地看到实验的主要产物:无色不溶于水的NO气体和蓝色的硝酸铜溶液。当打开分液漏斗的活塞时,又可演示NO与氧气反应生成红棕色NO2气体,避免了NO2气体对空气形成污染,且该装置能重复使用。
在实验改革教学中教师应加强创造技法的训练。所谓创造技法是人们进行创造发明时总结出来的一些成功的技巧或方法。其主要方法有:
(1) 缺点列举法:针对某对象列举其不足,然后创造改正。如对教材中苯的溴代反应实验,发动学生可找到一些缺点:①反应物用量过多;②反应过分剧烈,溴蒸气易带出到锥形瓶中;③空气污染较严重。然后创造性地提出改进设想:①把直导管改成冷凝管;或②把装置微型化,用小药瓶代替烧瓶,滴管加液,用可抽动的铁丝作催化剂;③在锥形瓶前安装一个盛四氯化碳的洗气瓶;④改进溴化氢的吸收方法。
(2) 头脑风暴法:头脑风暴法是30年代由美国创造学奠基人A.F.奥斯本发明的,其操作方法是:由教师提出问题,然后鼓励学生去寻找尽可能多的答案,教师不评价答案是否正确,而起组织引导和调控作用,坚?quot;第1000个观念也许正是改变世界的观念"(著名教育家艾.诺.怀德海言)。例如要求学生设计固体与液体不加热反应制取气体的装置,且要满足反应可随时发生和停止。发动学生实施头脑风暴法,最后居然提出了十种可行的装置。
(3) 思路提示法(增加、减小、组合、分割、扩大、缩小、模仿、替换、移植、翻转、改变、改进):如在一个仓库中如何收集一瓶空气样品?可采用"替换"方法,先将集气瓶盛满水,拿到仓库内把水倒掉,这时空气就替换了水。又如,设计电解质导电性实验装置时,可把电子中音乐集成块移植过来。
4.开展第二课堂、进行社会调查和实践,培养创新意识
在生产生活中时常会碰到一些化学问题,经常组织学生开展社会调查和实践,有助于培养学生的创新精神,提高解决实际问题的能力。
例如我们帮助学生制订下列课题:
① 东钱湖水资源和污染情况调查。
② 农村沼气使用情况调查。
③ 石油是怎样炼制的?--参观国家大型企业镇海石化厂。
④ 如何从海水中获得盐?--参观盐场。
学生带着课题调查,然后查阅资料写成小论文和课题小报告。
"兴趣是最好的老师",兴趣对学生的创造活动起着积极的促进作用,第二课堂活动是培养学生兴趣的最好场所,我们可以得用中学化学实验室里常见试剂做一些学生感兴趣的小魔术:如铜币变"银币","银币"又变"金币"实验。教师又可以根据已学过知识,与学生一起设计一些实验,如:学完卤素一章以后,可以用"碘酒法"或"喷洒硝酸银"方法检验指纹进行破案。学生在活动过程中既学到了知识,又拓宽了思路,同时培养了学生的能力。
四. 几点思考
(1) 教师在教学过程中应充分发挥好自身的创造性,教学中要随时反思,不断总结自己有所突破和创新成功之处,不断学习,努力提高自身素质和业务水平。
(2) 教师所提供的创意题目,对学生的实际情况要有全面的分析和充分的估计,包括对学生的思想素质、学生挖掘素材的能力和设计能力等,否则难以达到预期的目标。
总之,化学是实验的科学,只有实验才是最高的法庭。只有不断地加强实验教学,培养学生的实验意识,重视学生的创造思维和创造能力,就能达到提高学生素质的目标。