谈初中化学实验设计与创新能力培养

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1、谈初中化学实验设计与创新能力的培养南京市浦口区教师发展中心张尔华15861822281zherhur@163.com(211800)摘要：学生化学实验设计与创新能力的培养与其它化学知识的学习一样，也有一个从教会到学会，再到会用的过程，实质上也是一种思维的训练方式。化学实验的设计与创新的过程是分析与归纳、发散与聚合、联想与类比、组合、顿悟……等多种创造性思维活动的结果。【关键词】化学教学；实验设计；创新能力培养化学是一门以实验为基础的科学，化学学科的显著特征和手段是实验，在当今倡导探究性学习中对学生实验设计能力的要求越来越高。因此，如何对刚接触

2、化学的学生进行实验设计与创新能力的培养是一个具有挑战性的课题。在教学中对学生实验设计与创新能力的培养要有一个系统整体规划，采用螺旋上升式的分层推进。一、实验设计与创新的目的化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法，是人们根据研究对象和研究目的，创造性地运用科学知识和实验手段开展探究性的实践活动。［1］因此，化学实验设计过程本身就是一个创造性的探究过程。1．因需要而设计实验都是为了满足一定实验目的而设计的，是人们一系列思维活动的结果。如图1是人教版教科书中“空气中O2含量测定实验”装置图，其主要目的就是让空气中O2的体积显现出来，也就是围绕如

3、何设计实验让O2的体积可见而设计的。2．因完善而创新任何一个实验的设计都有其不完善之处，或出于某种特殊的需要而对原实验设计进行优化、改进与创新。如图1针对图3实验时间长，汞蒸气有毒等原因而改进的；图2针对图1易产生实验误差而改进；图4针对图1仪器多而优化。其实，四个实验设计的原理是一致的，都是让不可见的O2借助于可见的液体而显现出来。总之，实验设计与创新的努力方向就是科学、安全、可行与简约。［2］二、实验设计与创新能力培养的方法与策略化学实验设计与创新能力的培养与化学知识一样，也有一个从“教会”到“学会”再到“会用”的过程。当然化学实验设计的

4、类型很多，但对各实验类型的教学设计主要有三个阶段：学习、模仿、创新。如“对人体吸入空气与呼出气体的探究”、“碳酸使石蕊变红”、“可燃物燃烧条件的探究”、“铁生锈条件的探究”等几个控制变量法的实验学习，就能体现这种阶段性的教学方法。每阶段随各实验的复杂情况、学生接受能力不同，也不可能有明确、清晰的界线，教师要根据学生的实际情况既要分层推进，又要交叉重叠，螺旋式上升，不可将其绝对地割裂开来。各阶段的具体要求如下表1。表1各阶段师生活动目标与任务主要阶段学习阶段模仿尝试阶段创新与评价阶段4教师指导方向通过验证性实验、习题等培养科学实验的精神与品质；

5、通过实验设计思路与技巧的分析训练学生的思维，明确实验设计的努力方向。通过小组讨论等方式引导学生对相关实验的设计进行评价，能进行归因分析，提出自己的观点、思路及努力方向。通过创设一定的情境，提出要求，让学生设计实验方案，并组织学生展示交流，能从科学、安全、可行、简约等几方面相互评价。学生学习目标体验化学实验必须具备的科学态度与精神；掌握各仪器的使用方法；掌握常见实验设计的方法；理解主要实验设计的原理。能对已有的实验方案做出评价，提出自己的观点、思路，并能尝试改进实验方案或提出实验改进方向。能综合运用各学科知识及生活经验按要求设计实验方案，并能演

6、示；能根据实验结果做出正确的评价与反思。1．初中化学实验教学要整体设计初中化学实验看似一个个独立地分散在各课题中，只要我们从不同的角度就可以将各实验分成类，串成线，这样就可以使实验设计与创新能力的培养形成一个系统的有机整体，实验设计与创新能力的培养就可以分阶段、分层次落实。如下图5—图10，好像与图1没有关系，但如能换个角度，即可形成统一的整体：都是将无形的气体变化显现出来。图5—图8借助于液体显现，图9借助于软的塑料瓶显现，图10借助于软的气球显现。教学中如能在图1、图5实验中具体地学习这种实验设计方法，在图6—图8实验中尝试着这种方法的应

7、用，在图9、图10探究性实验中创造性地使用这种方法。若在整个实验教学中能贯穿着“方法是可以复制的，思维是有惯性的”的思想，学生的实验设计能力的发展就在教师的预测之中了。2．加强实验设计原理的分析化学实验设计是伴随着设计而进行的一系列思维活动，思维基于实验、始于问题。因此，实验设计原理与创新能力的培养就是对学生思维训练的一种形式。如图11—图14实验是可用来控制实验室制取CO2气体的发生与停止装置。其实验设计的本质是依据大理石与盐酸反应的条件“接触”来进行实验设计的，即A与B接触反应，分离停止。但停止的方式有几种：A离开B、B离开A、或二者同时

8、分离。依此原理可设计成多种装置，此处仅列举出其中的四种，但为这类实验设计指明了一个努力的方向。由此还可以对制取O2实验做如下设计：通过“间歇式”加热的方式控制实验室