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如何运用化学实验发展学生能力

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摘要 化学是一门以实验为基础的学科，实验是教好化学的关键所在。化学实验在发展学生能力方面有着重要的不可替代的作用。不仅可以发展学生观察，思维能力，还能发展学生的创新能力。因此，化学教师要立足实验教学、加强实验教学、改进实验教学，发展学生能力。

[关键词] 化学实验   实验教学  发展能力
 
 化学实验是化学学科的基础，化学教学的基础。教师不仅要利用化学实验掌握化学知识，还要利用化学实验发展学生能力。如何运用化学实验发展学生能力呢？笔者在多年的教学中，在以下几方面对这一重大课题做了一些初步探讨。
1.立足实验教学，发展学生能力[1] [2]
 化学实验在发展学生能力方面有着重要的、不可替代的作用。我们必须立足实验这个化学学科的基本特征，努力培养各种能力全面发展的新一代。
 1.1重看，发展学生观察能力
 观察作为一种有目的、有计划、较持久的知觉，是人们认识事物、获取真知、发现问题的源泉。实验教学中，教师应采取有意识和无意识相结合，引导学生集中注意力进行科学的观察。对物质及其变化进行形象思维的同时，启发学生通过现象揭示本质，使观察上升到理论认识。学生观察的越仔细，就越能提出问题，对概念、理论、元素、化合物的性质以及有关知识就理解得更深、更透，对所学对象记得就越牢固。
 观察的内容主要包括对实验装置的观察、对反应物的观察和生成物的观察、对实验操作过程的观察、对实验现象的观察。要掌握这些具体的内容，观察的方法主要有：
1.1.1全面观察
观察时不仅要注意观察事物的各个方面，也要注意与其他事物的联系。在化学实验中，对于具有代表性的、典型的物质性实验，应先全面观察，只有全面观察才能了解实验的全貌。学生对刺激性强烈的现象不仅要抓住，同时对瞬间就消失的现象更要特别注意，这可能是观察的重点。例如：对金属钠的性质观察。取一小块钠，看到钠是固体；用刀切钠时，感到较软；切去表皮后，看到钠的银白色，具有金属光泽；当把一小块钠放在盛水的烧杯中，看到钠浮在水面，变成一个光亮的小球向烧杯的各个方向迅速游动，并渐渐变小，最后消失，还伴有一些小气泡；当用手触摸烧杯时，感到热等。又如，氢气、氧气、二氧化碳等气体的化学性质验证实验以及实验室制法实验，都要全面的观察才能学会和掌握规范的操作方法。
1.1.2重点观察
为了阐明某个化学概念或元素、化合物性质，对反应现象只需抓住与实验目的有关的规律着意观察即可，也就是选择具有代表性的重点进行观察，这就是观察的选
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择性。通过观察所对象反应的同类事物的共同点，抓住事物的本质和规律，验证阐明某一概念、定理和理论。如：氯离子，硫酸根离子，碳酸根离子等的鉴别实验；质量守恒定律引入实验等。
1.1.3对比观察
把两个或两个以上相近或相似但又区别的事物进行同时观察。找出异同点，这就是对比观察。通过观察可以把相近或相似的事物的不同点在对比中更加明显的区别开来。在研究物质或建立某个概念的时候，有些易混淆或相似的实验现象需要加以区别，要做对比实验，进行对比观察使学生获得生动具体的感性认识或概括出结论来。如：氢气、一氧化碳还原氧化铜操作步骤相同但装置不同；氢气、二氧化碳的实验室制法中，其发生装置相同，但收集装置不同。
1.1.4重复观察
典型的实验或学生反应现象容易发生错误的，或是实验现象短暂、稍纵即逝、学生不易观察到的实验现象，教师要重复做或让学生重复做实验进行重复观察，以获得深刻正确的反应现象。但应注意在实验前必需再次向学生强调观察的内容以引起重视。如：镁带燃烧时发出耀眼的光，而不是火焰发出的强光。因为固体不经过气体燃烧则只有光而无火焰，而气体燃烧不仅有光还有火焰。只有重复观察才能加深学生对实验的印象和对知识的理解。
 1.2勤做，发展学生实验操作能力
 当今教学中，由于应试教育的影响，使教材中安排的本来就不太多的实验也往往难于落到实处。严重忽视了对学生实验能力的培养。实验操作能力从本质上说，就是一个人的实践能力。要发展学生实验操作能力，必须重一个“做”字，即要采取各种措施为学生提供较为充分的动手操作实践机会。
 1.2.1拓宽实验空间
 现行中学教材中实验课时相对较少，且大多为演示实验。如人教版现行初中课本中学生必做实验10个，10课时，其余为演示实验83个。演示实验习惯上都由教师在讲台上做给学生看，由此导致学生动手机会明显偏少，动手能力普遍不高。因而我们必须想方设法将演示实验的空间留部分给学生。具体的说，可以在学生有了一定的实验基础后，教师在教学演示实验时，教师主要分析方法和注意事项，然后由学生来完成，这样就留给了学生动手操作的空间。
 拓展实验空间还包括将学生实验由传统的学科课程向活动课程拓展。由于化学实验具有与现代科学技术以及工农业生产、学生生活联系较为密切的特点，因而，将理所当然地成为活动课程教学的一个重要内容。在活动课中培养学生的动手实践能力要注意和学科课程有机结合。如可结合化学实验，将一些验证性实验改为探究实验，如做氨的催化氧化非铂催化剂的选择研究实验，可让学生尝试多种金属氧化物，从中选择效果最佳而又易得到的物质。
 1.2.2增加实验时间
 这里的时间不是要把课时延长，而指的是将实验时间由通常的课内向课外延伸。延伸的办法主要包括课外兴趣小组活动和开放实验室等。由于课外活动具有时间上比较充裕，形式上灵活多样，并可照顾到学生的兴趣爱好等特点，因而也便于有针对性地通过实验操作，加强能力的培养。如围绕化学课堂教学，联系生产、生活实际，可成立兴趣实验小组、小制作研究小组等。组织学生共同研究和制作一些简单实用的实验仪器以及对废旧物的改进加工，其本身就是培养学生动手能力的有效形式。与此同时，也要注意发挥一些微型化实验、简约化实验在培养学生动手能力方
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面的重要作用。
 开放实验室就是在规定的时间内将有关的实验仪器和药品摆放在实验室，供学生有选择的地进行操作、研究。开放的内容一般包括：一些学生未能参与的课堂演示实验；一些课内学生没有做好或做好后不同见解及有疑虑的学生分组实验；一些配合课堂教学的系列实验或补充实验；教材中安排的一些小制作、小实验、小研究；由教师命题、学生设计的实验以及学生自行命题、设计的实验等。开放实验可以让不同层次、不同需要的学生各得其所，便于学生在宽松、自由的氛围中积极、主动地动手和动脑。
 1.2.3改革考核方法
 长期以来，考试存在着动笔不动手的缺陷，虽然在考题中也包括了一部分化学操作的试题，但这只能考查学生对实验知识的了解和掌握，并不能真正反映学生的实验操作能力。应试教育往往造成学生书面知识较好，而实验基本功较差的弊病，它违背了化学学科的特点和化学教学原则。近年来，许多地区和学校已将实验作操考查列入考试项目中。化学实验考核的改革，对培养和发展学生实践能力必将产生积极影响。
 1.3善思，发展思维能力
 思维能力的培养重点应放在思维的逻辑性、灵活性、敏捷性和创造性思维等思维品质的形成和发展上，而化学实验活动的过程，始终存在着培养和锻炼学生思维品质的契机。
 1.3.1通过对实验原理的分析，发展学生的逻辑性
 实验原理是化学实验的核心问题。这一问题解决得好坏，直接影响化学实验的成败。在分析化学实验原理时，我们可以从反应实质、反应条件、反应物数量关系等方面的分析中培养学生思维的逻辑性。如在实验室制备二氧化碳气体时，可从以下几方面分析启发学生思考：二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的，那么，在选择的原料中应包含什么元素？它们分别可以由哪一类物质提供？用什么反应制取？学生思考后提出很多能生成二氧化碳的反应，如碳燃烧、碳酸钙分解、碳酸分解等，这些反应能用于实验室制取二氧化碳吧？学生通过教师的启发思考，认识到以上反应都不能用于实验室制取二氧化碳，然后引出实验室制取二氧化碳的反应原理，进一步启发引导学生认识到为什么实验常用大理大石或石灰石跟稀盐酸来制取。通过这一问题的分析、理解，使学生认识到实验室制取二氧化碳的反应原理。在实验教学中，要经常对学生进行这类问题的启发引导，培养他们的逻辑思维能力。
 1.3.2通过对实验装置的选择，发展学生的灵活性
 实验装置通常是由反应物状态、反应条件和生成物的性质决定的，当这些条件相似甚至完全相同时，有时一套装置可适应于多种物质的制取。如制氢气的装置，还可制二氧化碳、硫化氢；制氧气的装置可制氨气、甲烷等等。所以，通过对实验装置的选择，发展了学生思维的灵活性。
 1.3.3通过对实验操作的处理，培养学生思维的敏捷性
 在实验操作过程中，我们必须明确实验的操作步骤为什么要这样操作？操作的先后顺序是什么？怎样操作是最简便的？实验成败的关键在哪里？在操作中要注意些什么问题？万一出了问题应如何处理？特别是在具体操作中如发现了问题，学生如何正确的判断和快速的反应？这些方面看似容易，做起来确比较难，而学生要在有限的时间内准确、快速地作出解答，必须有思维的敏捷性。
 1.3.4通过化学实验设计，发展学生思维的创造性
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 化学实验设计是指根据实验的目的、要求，运用有关的化学知识和基本的操作技能，对实验的仪器、药品、装置、步骤等所进行的一种设想和规划。它要求设计者具有灵活的应用所学化学基础知识和基本技能的能力，有严肃认真、勇于创新的科学精神，因而培养了学生的创新能力。例如：在学习氢气的实验室制法时，要求学生根据简单装置和启普发生器设计出一套方便、简单，能象启普发生器一样连续制取氢气的装置。这样，学生可以根据自己的想法，设计出不同的装置，从中培养了学生的创新能力。
 2.改进实验教学，发展学生能[3] [4]
 作为化学教师，理应千方百计地做好演示实验的和学生实验，鼓励并指导学生做一些选做实验和家庭化学小实验，适当布置专题调研性课题。同时还要善于开动脑筋，勇于创新，根据教学需要和具体情况，大胆进行化学实验改革，充分利用现有实验条件，为教学服务。
2.1改验证性实验为探究性实验，引导学生科学思维
 在“人教版九年义务初中化学”教科书中，已有好几个探究性实验的例子。例如第一章第一节“空气中氧气含量的测定”，第四节“可燃物燃烧的条件”，第四章第一节“白磷燃烧前后质量的测定”，第六章第一节“探究铁生锈的条件”等等。我们可以以此为借鉴，在做其他实验时，先不让学生知道实验结果，而是在已有知识的基础上先提出新的问题，然后通过探究性实验来研究这些问题，逐步解开疑团。如：在学习一氧化碳的性质时，可以首先引导学生对比一氧化碳和二氧化碳的分子构成上的差异和碳元素化合价的不同，然后提问：一氧化碳和二氧化碳的性质究竟是相似还是截然不同？是一氧化碳较稳定还是二氧化碳较稳定？结果学生有的从两种气体的组成上推测它们的性质应该是相似的；有的学生却从分子构成的差异上断言它们的性质不同。这时，教师告诉学生，究竟谁是谁非，让大家通过实验来验证。然后引导学生观察实验：1、在空气中点燃纯净的一氧化碳；2、将一氧化碳通入石蕊试液；3、将一氧化碳通入澄清石灰水中；4、试验一氧化碳和氧化铜的反应。通过实验，比较，得出二者在性质上的差异和转化关系。这样来组织教学活动，紧紧抓住了学生的兴奋点，学生能积极参与，其主动性、积极性大大提高。
2.2变教师演示实验为学生随堂实验，训练学生的实验技能
“百闻不如一见，百见不如一练。”学生亲自实验比由教师演示观察到的现象会更加清晰，留下的印象更深刻。这时学生由旁观者变为当局者，其心情激动、态度积极、思考问题的自觉性会大大增强。可见，随堂实验既可以达到演示实验的目的，又可以弥补演示实验的不足。因此，在条件许可的情况下，应当多采取这种形式。一般地说，对于操作比较简单、耗费时间不长、安全可靠以不污染环境的演示实验，只要有数量足够的仪器和药品，都可以改为边讲边实验的形式。例如：胆矾的研碎，镁条燃烧，常温下不需加热在试管中进行的许多实验等等。在课堂上教师要及时调控，要求学生步调一致，实验结束后认真思考、积极讨论与交流，老师还要做好小结，帮助学生由感性认识上升到理性认识。
2.3适当补充和改进一些演示实验，唤醒学生的创新意识
 有时为了调节课堂气氛，打消学生中可能存在的疑问，不妨根据实际需要适当补充一些演示实验，会收到更好的教学效果。例如：在上第一节化学课时，教师可以适当安排一些书上没有的趣味实验，如“魔棒点火”、“水中火花”等等，这样可增强学生的好奇心，激化学生的求知欲，提高学生的兴趣，让化学第一堂课在学生心中留下美好的印象。又如在讲到二氧化碳的化学性质时，不妨补充做“镁带在二
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氧化碳气体中燃烧”的实验，既能帮助学生理解“一般”与“特殊”的关系，又使学生进一步明确了“燃烧不一定都是可燃物与氧气发生的氧化反应”的认识。再如：在学习氢气的实验室制法时，为什么一般只用锌粒？这时教师可以补做镁、铁、铜等与酸反应的实验，通过比较让学生得出结论，等等。此外，在做课本中的演示实验时，也可以根据具体情况将仪器装置或药品及操作方法做适当的改进和完善。如“研究可燃物燃烧的条件实验”“电解水实验”教师可以适当改进装置，在使用改进后的装置进行实验前，需要向学生说明为什么要为样改进？还可怎样改进？以激发学生的创新意识，使学生体验到创新并不神秘，创新就发生在自己身边。
2.4安排适当的化学实验习题，激励学生的创新精神
 实验习题既是化学教学上的一种特殊习题，又是要求较高的特殊形式的学生实验。实验的原理、使用的仪器和药品、操作的步骤和注意事项等都由自己设计，这对于学生综合运用基础知识和实验技能，培养他们借助实验研究解决某些实际问题的能力，以及培养创新精神和能力有重要的意义。除了课本中的实验习题可供选择使用外，还可以根据教学内容和学生的实际，由浅入深，由简到繁，安排适当的实验习题。这样既能增长学生知识，又能培养学生的分析、判断是非的能力。
2.5开展化学课外活动，培养学生的实践能力
课外活动是课堂教学的延续、扩展和加深，是学校教育不可缺少的重要组成部分。化学课外活动是理论联系实际，发展学生的爱好与特长，培养学生的各项能力，开阔知识视野的有效途径。开展化学课外活动的形式可以是多种多样的。教师可以根据学校的条件和学生实际，创造性的组织和开展各种课外活动。例如：定期举行家庭化学小实验报告会，开辟化学园地介绍生活中的化学知识和化学小实验、小制作，组织学生参观和访问、观看有关电教片，开展专题调查研究：如调查本地农村土、肥、药的使用情况，指导家长合理使用农药和化肥，正确地配制药液；研究家庭中用到的日常化工产品，如调味品、饮料、化妆品、洗涤剂、粘合剂、有机涂料等的性质和用法，等等。
以上几点是我在多年的教学当中的一些经验总结，通过加强实验教学，改革实验教学，学生的积极性、主动性得到明显提高，学生的观察能力、实验操作技能、实践能力、创新意识大大加强，学生的智力和思维的逻辑性、灵活性、敏捷性、创造性、广阔性等得到行之有效的开拓和训练。
总之，作为从事化学教学的教育工作者，我们不仅要利用化学实验让学生掌握基本化学理论知识，还要大胆创新，通过多途径、多渠道，努力发展学生能力，培育各方面能力全面发展、适应社会的新时代人才。