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通過實(shí)驗(yàn)探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性想象力(一)
通過實(shí)驗(yàn)探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性想象力
摘要：想象力是科技創(chuàng)新的源泉，創(chuàng)新離不開實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中具有不可替代性，實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高教師上課的效率。掌握了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)原則和實(shí)驗(yàn)探究方法就為創(chuàng)造性想象力的培養(yǎng)提供了思路和指明了方向。實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新是想象力的具體表現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探索 創(chuàng)造性 想象力
一、問題的提出
創(chuàng)造性的想像力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想像力概括著世界的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉。嚴(yán)格地說，想像力是科學(xué)研究的實(shí)在因素。
——愛因斯坦
提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)更重要。因?yàn)榻鉀Q問題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想像力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。
——愛因斯坦
科學(xué)的每一項(xiàng)巨大成就，都是以大膽的幻想為出發(fā)點(diǎn)的。
——杜威
從前輩們的辛勤汗水結(jié)晶出來的話語中我們可以領(lǐng)悟到創(chuàng)造性的想像力對(duì)于科學(xué)發(fā)展人類進(jìn)步的作用。然而創(chuàng)造性想象力正是當(dāng)今高中學(xué)生的缺失。專家對(duì)歷年高考化學(xué)考察結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)考生主要存在的問題之一是實(shí)驗(yàn)題，而實(shí)驗(yàn)中主要存在的問題是：1、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)靈活運(yùn)用的能力比較弱：考生在這方面的弱點(diǎn)主要表現(xiàn)在解答新問題情景方面的實(shí)驗(yàn)題目時(shí)，見到新的問題情景，考生不能冷靜地從學(xué)過的內(nèi)容和做過的實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確地選取知識(shí)，把它遷移到新的問題情景中，靈活運(yùn)用所選取的知識(shí)來解決問題。2、不重視實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作：平時(shí)教學(xué)中只重視教給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)論而不重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是教學(xué)中的不足。
這兩點(diǎn)尤其是第一點(diǎn)體現(xiàn)出高中生創(chuàng)造性的想像力的不足，其貌似學(xué)生的缺點(diǎn)而實(shí)為教師在教學(xué)中的缺點(diǎn)暴露無遺。為了解決以上問題，筆者認(rèn)為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)探究不失為一種很好的提高學(xué)生技能的辦法。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可以分為學(xué)生改進(jìn)和教師改進(jìn)，學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)主要通過化學(xué)興趣小組利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行思考研究設(shè)計(jì)出符合教材所要落實(shí)的知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)教師審核也可以與教師改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)一樣登上講臺(tái)。無論學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)還是教師改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都會(huì)產(chǎn)生新舊知識(shí)的碰撞，進(jìn)而去探究其原因、原理從而提高了理論水平和實(shí)驗(yàn)操作能力。
二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)創(chuàng)造性想象力
1、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維
對(duì)于課本上大量的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師不能采取簡單的“拿來主義”，照方抓藥，機(jī)械操作，而應(yīng)該通過創(chuàng)設(shè)問題情境，如：“應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)?”“為什么要這樣設(shè)計(jì)?”“換一種方法能不能做?”等，有意識(shí)地創(chuàng)造一種探索的氛圍，盡量展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的過程，使之成為師生共同參與的“亞研究”過程，以此來滲透化學(xué)思想，啟迪學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的研究方法對(duì)待化學(xué)實(shí)驗(yàn)。處于同一環(huán)境的人們，客觀事物對(duì)每一個(gè)人的刺激程度都是一樣的，但是不同的人對(duì)外界刺激的感受和覺察能力卻是不同的，覺察能力強(qiáng)的人往往就能利用這種特殊察覺到的東西創(chuàng)造出新的奇跡。靈敏的感覺和敏銳的洞察能力不僅與人們的知識(shí)水平有關(guān)，而且還與注意力和好奇心有關(guān)。用改進(jìn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，盡可能由學(xué)生自己做未知的實(shí)驗(yàn)，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生認(rèn)真地觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由于學(xué)生的好奇心和豐富多彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，促進(jìn)了學(xué)生注意力的提高，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行探索式的分析，長此以往，學(xué)生的覺察能力得到了培養(yǎng)。
有機(jī)溶劑在改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用：
2、通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新
通過對(duì)蘇教版化學(xué)教科書的使用，老師們普遍感到課堂教學(xué)任務(wù)重、時(shí)間緊，做實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，做好演示實(shí)驗(yàn)尤為重要，新教材的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或反應(yīng)時(shí)間長會(huì)浪費(fèi)掉寶貴的課堂教學(xué)時(shí)間，因此合理的改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)可以使課堂教學(xué)效率大大提高。
例如許多老師在做二氧化碳與鎂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先收集滿一瓶二氧化碳，再按課本的描述去做，這樣操做顯得非常的麻煩，筆者對(duì)此做了如下改進(jìn)，操作步驟：（1）在集氣瓶中放入純堿，然后滴入幾滴鹽酸，此時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳就會(huì)慢慢充滿整個(gè)集氣瓶。（2）將點(diǎn)燃的鎂調(diào)插入集氣瓶。優(yōu)點(diǎn)：（1）操作簡單，不需要專門制取二氧化碳的裝置。（2）藥品可以方便地控制，不會(huì)造成浪費(fèi)（3）重復(fù)操作方便，二氧化碳用完后可以很快地重新制取一瓶。
又如：傳統(tǒng)做噴泉實(shí)驗(yàn)都要求燒瓶干燥，一旦燒瓶濕潤，就不得不換一個(gè)干燥的燒瓶，否則實(shí)驗(yàn)必然失敗。筆者這些年做噴泉實(shí)驗(yàn)是不會(huì)選擇燒瓶是否干燥，因?yàn)闈駶櫟臒客瑯涌梢宰鰢娙獙?shí)驗(yàn)。采用的裝置與傳統(tǒng)裝置一樣，只是藥品使用不一樣。操作方法：向氣密性良好的燒瓶中放入固體氫氧化鈉，然后迅速加入少量濃氨水，蓋上塞子，固定好燒瓶，擠壓膠頭滴管使水飛出，即出現(xiàn)噴泉。若要重復(fù)操作，只需按上述步驟重新操作即可。
3、興趣是想象力的源泉
化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生的一種積極主動(dòng)的認(rèn)識(shí)建構(gòu)手段，其目的和作用不僅僅只是作為一般的建構(gòu)手段，而是作為學(xué)生建構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)的手段。要達(dá)到這種目的，就要使學(xué)生在進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生認(rèn)知沖突。這要求改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要足夠“新穎”。正是這種“新穎”的刺激，才能引起學(xué)生探索的欲望，才使得它與主體原有的“定勢(shì)”相矛盾、相對(duì)立，才能產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的不協(xié)調(diào)和沖突，才會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。
焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)若能成功展示就能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，因此做好焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)有著重要意義。課本上的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不太明顯，為此筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)現(xiàn)象明顯，操作簡單的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。材料：一個(gè)空者喱水瓶、 酒精 、銅粉。操作及現(xiàn)象：(1)、在洗凈的者喱水瓶中加入適量的酒精，再加入少量的銅粉，(2)、點(diǎn)燃酒精燈，搖動(dòng)者喱水瓶讓銅粉與酒精混合，噴出霧狀的酒精(3)、現(xiàn)象：酒精立即燃燒，出現(xiàn)綠色光，效果非常好。銅粉也可以換成其他藥品，出現(xiàn)多種顏色。裝置如圖：
三、探究性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性想象力
俄羅斯高端人才層出不窮，獲諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家眾多。究其原因與俄羅斯的中學(xué)教育分不開，中學(xué)生每天只上半天課，下午二時(shí)即放學(xué)，而下午其他時(shí)間學(xué)生可以到實(shí)驗(yàn)室去做自己想做的實(shí)驗(yàn)， 學(xué)生要完成實(shí)驗(yàn)就得深入思考：要做什么實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)即實(shí)驗(yàn)原理是什么？實(shí)驗(yàn)的方案又要如何設(shè)計(jì)？。在這一系列問題解決完后學(xué)生才能開始動(dòng)手操作，操作的成功與失敗又涉及實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)。整個(gè)過程都是學(xué)生獨(dú)立完成，每一步都需要學(xué)生開動(dòng)腦筋，充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造性想象力。
上圖中創(chuàng)造性想象力Ⅱ是創(chuàng)造性想象力Ⅰ的升華，在創(chuàng)造性想象力Ⅰ的基礎(chǔ)上重新指導(dǎo)探究實(shí)驗(yàn)的每一步。那么，每一步又是如何來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性想象力的呢？
“理論探究”活躍思維
我們的中學(xué)生都存在一個(gè)通病：發(fā)散性思維不夠、思維不夠活躍，也就是說不敢去發(fā)揮想象力。舉個(gè)簡單例子，老師命題要求學(xué)生寫一篇作文學(xué)生可能馬上能寫好，若要自擬題目學(xué)生們不一定能在規(guī)定的時(shí)間完成。又如：那一天讓學(xué)生自行去實(shí)驗(yàn)室完成自己想做的實(shí)驗(yàn)，而不是老師規(guī)定的內(nèi)容和步驟，許多學(xué)生可能會(huì)茫然不知所措。學(xué)生的缺失當(dāng)然是教育的缺失所造成。教師應(yīng)該給學(xué)生有活躍思維的空間。
例如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)求出一定質(zhì)量Na2CO3和NaCl的混合物中NaCl的百分含量。這就要求學(xué)生充分發(fā)揮想象力，學(xué)生通過探討得出結(jié)論：①與足量鹽酸反應(yīng)測(cè)氣體體積②與足量鹽酸反應(yīng)測(cè)最后NaCl的質(zhì)量③加過量氯化鋇測(cè)沉淀質(zhì)量……。
加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練久而久之學(xué)生的思維自然變得活躍起來了。
“方案設(shè)計(jì)”形成邏輯思維
曾經(jīng)有兩位同學(xué)為加熱稀氨水，用PH計(jì)測(cè)定溶液中的c(OH-)變大而爭論不休，甲認(rèn)為溶液中的c(OH-)增大，理由是，NH3·H2O是弱電解質(zhì)，在溶液中存在下列平衡：
NH3＋H2O NH3·H2O NH4++OH-
弱電解質(zhì)的電離過程是吸熱的，當(dāng)溫度升高后，平衡就會(huì)向電離方向移動(dòng)，所以氨水中c(OH-)增大；乙認(rèn)為一般加熱有利于弱電解質(zhì)的電離，但氨水受熱時(shí)反而不利于NH3·H2O的電離，這是由于受熱時(shí)氨氣逸出，上述平衡向左移動(dòng)，使c(OH-)減小。
筆者引導(dǎo)學(xué)生說，為什么不設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行證明呢？學(xué)生們馬上停止?fàn)巿?zhí)，忙于設(shè)計(jì)證明自己正確的方案。最終在老師的指導(dǎo)下完成了實(shí)驗(yàn)方案：在試管中注入滴有酚酞的氨水，并在試管口套上小氣球（防止氨氣污染空氣），加熱試管，觀察溶液顏色變化，如果顏色變深，則甲正確；如果溶液顏色變淺，則乙正確。
乘兩位學(xué)生興致高漲，緊接著我提出：在少量Mg(OH)2懸濁液中，滴加飽和NH4Cl溶液，固體溶解。對(duì)于固體的溶解，甲認(rèn)為是：在氫氧化鎂懸濁液中存在溶解平衡：
Mg(OH)2 Mg2++2OH-
NH4Cl發(fā)生水解 : NH4＋＋H2O NH3·H2O+H+ 水解產(chǎn)生的H+與Mg(OH)2電離出來的OH-發(fā)生了中和反應(yīng)，使Mg(OH)2的溶解平衡向右移動(dòng)而使Mg(OH)2溶解；乙的解釋是： NH4Cl電離出的NH4+與Mg(OH)2電離出的OH-發(fā)生反應(yīng)生成了弱電解質(zhì)NH3·H2O，由于c(OH-)降低，從而使Mg(OH)2的溶解平衡向右移動(dòng)，導(dǎo)致Mg(OH)2溶解。要求學(xué)生設(shè)計(jì)出合理的方案加以證明，兩位學(xué)生最終設(shè)計(jì)出了正確方案。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案需要考慮方方面面的問題，需要邏輯思維的推理判斷。能設(shè)計(jì)出正確方案對(duì)學(xué)生無疑是莫大的鼓舞和提高。
“實(shí)驗(yàn)操作”檢驗(yàn)想象的合理性
現(xiàn)在的高考實(shí)驗(yàn)題重在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合分析能力。但是實(shí)驗(yàn)題的得分率都不高，反映了目前在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)。許多教師都只重視理論的講授和解題能力的培養(yǎng)，而忽視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。通過實(shí)驗(yàn)的操作，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察能力、思維能力和科學(xué)的思維方法，提高他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，學(xué)生自行設(shè)計(jì)操作的實(shí)驗(yàn)無論成敗都無關(guān)緊要，而是整個(gè)過程學(xué)生都積極參與思考，同時(shí)不斷根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論修正方案設(shè)計(jì)的合理性。
例如：鈉與水（加有酚酞）反應(yīng)最不容易觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是①溶液變紅②有大量的氣泡產(chǎn)生③鈉熔化成小球④鈉在水面上不斷地游冬。此題學(xué)生做起來非常困難，因?yàn)樯鲜霈F(xiàn)象的確都在該實(shí)驗(yàn)中存在，從學(xué)生的得分率來看，學(xué)生的想象的與現(xiàn)實(shí)有著差距，這就得用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行檢驗(yàn)，親自做過后不難得出“有大量的氣泡產(chǎn)生”最不容易觀察到，通過實(shí)驗(yàn)具體操作就對(duì)前期的想象錯(cuò)誤進(jìn)行了修正。
4、”實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)”反饋提高
第一次對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不可能十全十美，設(shè)計(jì)者要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，操作不合理再進(jìn)行修正，修正后繼續(xù)操作，整個(gè)過程周而復(fù)始又不是簡單的重復(fù)。設(shè)計(jì)者要對(duì)實(shí)驗(yàn)后的每一步進(jìn)行評(píng)價(jià)才能對(duì)前面的修正準(zhǔn)確到位。
例如：課本實(shí)驗(yàn)未對(duì)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)，而乙醇與鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫就應(yīng)該建立在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上。因此檢驗(yàn)氫氣的產(chǎn)生對(duì)此反應(yīng)的理解非常重要。基于此，有教師設(shè)計(jì)出了制取和檢驗(yàn)的裝置。操作步驟：（1）向試管中加入約10ml無水乙醇，再沿試管內(nèi)壁滑下一塊鈉。（2）蓋上如圖所示的帶有玻璃管的單孔橡皮塞。（3）檢驗(yàn)氫氣的純度，若純凈則可以直接點(diǎn)燃。
此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)貌似合理，其實(shí)不太合理。筆者引導(dǎo)學(xué)生思考不合理的地方，并做實(shí)驗(yàn)給學(xué)生觀察，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)起始時(shí)火焰很小，過了幾分鐘之后火焰迅速變大，鈉與酒精反應(yīng)產(chǎn)生氣泡速率并沒有明顯成倍放大，為何火焰會(huì)變得如此之大，學(xué)生們通過探討之后發(fā)現(xiàn)此反應(yīng)是放熱反應(yīng)導(dǎo)致酒精揮發(fā)而燃燒。筆者又提出：1、如何證明燃燒物有酒精？2、怎樣設(shè)計(jì)避免酒精蒸汽的干擾？之后學(xué)生們得出了合理的解釋和實(shí)驗(yàn)方案。
學(xué)生們實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和探究就是在一次次實(shí)驗(yàn)、一次次失敗、一次次總結(jié)之后，觀察能力、分析能力、動(dòng)手能力、評(píng)價(jià)能力慢慢得以提高，這些能力是建立在想象力的基礎(chǔ)之上，而創(chuàng)造性想象力又是這些能力的升華。
參考文獻(xiàn)：
1、《中學(xué)化學(xué)教學(xué)》（實(shí)驗(yàn)部分） 2008年3、4期
2、李明艷 《中學(xué)化學(xué)教育》2006年第11期
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