通过实验探索培养学生创造性想象力(一)(2)

2013-07-02 01:03

导读：化学实验作为学生的一种积极主动的认识建构手段，其目的和作用不仅仅只是作为一般的建构手段，而是作为学生建构逻辑结构的手段。要达到这种目的，

化学实验作为学生的一种积极主动的认识建构手段，其目的和作用不仅仅只是作为一般的建构手段，而是作为学生建构逻辑结构的手段。要达到这种目的，就要使学生在进行探索性实验时发生认知冲突。这要求改进的实验设计首先要足够“新颖”。正是这种“新颖”的刺激，才能引起学生探索的欲望，才使得它与主体原有的“定势”相矛盾、相对立，才能产生认识上的不协调和冲突，才会激发学生对实验的兴趣。
焰色反应实验若能成功展示就能激发学生学习化学的兴趣，因此做好焰色反应实验有着重要意义。课本上的焰色反应实验现象不太明显，为此笔者设计了一个现象明显，操作简单的焰色反应实验。材料：一个空者喱水瓶、酒精、铜粉。操作及现象：(1)、在洗净的者喱水瓶中加入适量的酒精，再加入少量的铜粉，(2)、点燃酒精灯，摇动者喱水瓶让铜粉与酒精混合，喷出雾状的酒精(3)、现象：酒精立即燃烧，出现绿色光，效果非常好。铜粉也可以换成其他药品，出现多种颜色。装置如图：

三、探究性实验培养学生创造性想象力
俄罗斯高端人才层出不穷，获诺贝尔奖的科学家众多。究其原因与俄罗斯的中学教育分不开，中学生每天只上半天课，下午二时即放学，而下午其他时间学生可以到实验室去做自己想做的实验，学生要完成实验就得深入思考：要做什么实验？实验的理论依据即实验原理是什么？实验的方案又要如何设计？。在这一系列问题解决完后学生才能开始动手操作，操作的成功与失败又涉及实验的评价。整个过程都是学生独立完成，每一步都需要学生开动脑筋，充分发挥他们的创造性想象力。
上图中创造性想象力Ⅱ是创造性想象力Ⅰ的升华，在创造性想象力Ⅰ的基础上重新指导探究实验的每一步。那么，每一步又是如何来培养学生的创造性想象力的呢？您可以访问中国科教评价网（www.NsEac.com）查看更多相关的文章。
“理论探究”活跃思维
我们的中学生都存在一个通病：发散性思维不够、思维不够活跃，也就是说不敢去发挥想象力。举个简单例子，老师命题要求学生写一篇作文学生可能马上能写好，若要自拟题目学生们不一定能在规定的时间完成。又如：那一天让学生自行去实验室完成自己想做的实验，而不是老师规定的内容和步骤，许多学生可能会茫然不知所措。学生的缺失当然是教育的缺失所造成。教师应该给学生有活跃思维的空间。
例如：设计实验求出一定质量Na2CO3和NaCl的混合物中NaCl的百分含量。这就要求学生充分发挥想象力，学生通过探讨得出结论：①与足量盐酸反应测气体体积②与足量盐酸反应测最后NaCl的质量③加过量氯化钡测沉淀质量……。
加强这方面的训练久而久之学生的思维自然变得活跃起来了。
“方案设计”形成逻辑思维
曾经有两位同学为加热稀氨水，用PH计测定溶液中的c(OH-)变大而争论不休，甲认为溶液中的c(OH-)增大，理由是，NH3·H2O是弱电解质，在溶液中存在下列平衡：
NH3＋H2O NH3·H2O NH4++OH-
弱电解质的电离过程是吸热的，当温度升高后，平衡就会向电离方向移动，所以氨水中c(OH-)增大；乙认为一般加热有利于弱电解质的电离，但氨水受热时反而不利于NH3·H2O的电离，这是由于受热时氨气逸出，上述平衡向左移动，使c(OH-)减小。
笔者引导学生说，为什么不设计实验方案进行证明呢？学生们马上停止争执，忙于设计证明自己正确的方案。最终在老师的指导下完成了实验方案：在试管中注入滴有酚酞的氨水，并在试管口套上小气球（防止氨气污染空气），加热试管，观察溶液颜色变化，如果颜色变深，则甲正确；如果溶液颜色变浅，则乙正确。

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乘两位学生兴致高涨，紧接着我提出：在少量Mg(OH)2悬浊液中，滴加饱和NH4Cl溶液，固体溶解。对于固体的溶解，甲认为是：在氢氧化镁悬浊液中存在溶解平衡：
Mg(OH)2 Mg2++2OH-
NH4Cl发生水解 : NH4＋＋H2O NH3·H2O+H+ 水解产生的H+与Mg(OH)2电离出来的OH-发生了中和反应，使Mg(OH)2的溶解平衡向右移动而使Mg(OH)2溶解；乙的解释是： NH4Cl电离出的NH4+与Mg(OH)2电离出的OH-发生反应生成了弱电解质NH3·H2O，由于c(OH-)降低，从而使Mg(OH)2的溶解平衡向右移动，导致Mg(OH)2溶解。要求学生设计出合理的方案加以证明，两位学生最终设计出了正确方案。
设计实验方案需要考虑方方面面的问题，需要逻辑思维的推理判断。能设计出正确方案对学生无疑是莫大的鼓舞和提高。
“实验操作”检验想象的合理性
现在的高考实验题重在考查学生的实验能力和综合分析能力。但是实验题的得分率都不高，反映了目前在中学化学教学中，实验教学是一个薄弱的环节。许多教师都只重视理论的讲授和解题能力的培养，而忽视了对学生动手能力的培养。通过实验的操作，可以培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法，提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力，学生自行设计操作的实验无论成败都无关紧要，而是整个过程学生都积极参与思考，同时不断根据实验的结论修正方案设计的合理性。
例如：钠与水（加有酚酞）反应最不容易观察到的实验现象是①溶液变红②有大量的气泡产生③钠熔化成小球④钠在水面上不断地游冬。此题学生做起来非常困难，因为上述现象的确都在该实验中存在，从学生的得分率来看，学生的想象的与现实有着差距，这就得用实验来进行检验，亲自做过后不难得出“有大量的气泡产生”最不容易观察到，通过实验具体操作就对前期的想象错误进行了修正。（科教范文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
4、”实验评价”反馈提高
第一次对实验的设计不可能十全十美，设计者要对实验进行操作，操作不合理再进行修正，修正后继续操作，整个过程周而复始又不是简单的重复。设计者要对实验后的每一步进行评价才能对前面的修正准确到位。
例如：课本实验未对实验的产物进行检验，而乙醇与钠反应的化学方程式的书写就应该建立在实验现象的基础之上。因此检验氢气的产生对此反应的理解非常重要。基于此，有教师设计出了制取和检验的装置。操作步骤：（1）向试管中加入约10ml无水乙醇，再沿试管内壁滑下一块钠。（2）盖上如图所示的带有玻璃管的单孔橡皮塞。（3）检验氢气的纯度，若纯净则可以直接点燃。

此实验设计貌似合理，其实不太合理。笔者引导学生思考不合理的地方，并做实验给学生观察，学生们发现起始时火焰很小，过了几分钟之后火焰迅速变大，钠与酒精反应产生气泡速率并没有明显成倍放大，为何火焰会变得如此之大，学生们通过探讨之后发现此反应是放热反应导致酒精挥发而燃烧。笔者又提出：1、如何证明燃烧物有酒精？2、怎样设计避免酒精蒸汽的干扰？之后学生们得出了合理的解释和实验方案。
学生们实验改进和探究就是在一次次实验、一次次失败、一次次总结之后，观察能力、分析能力、动手能力、评价能力慢慢得以提高，这些能力是建立在想象力的基础之上，而创造性想象力又是这些能力的升华。

参考文献：
1、《中学化学教学》（实验部分） 2008年3、4期
2、李明艳《中学化学教育》2006年第11期

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