化学实验中设置问题情景，培养学生的创造性思维能力

摘要：通过一个关键性问题，引导学生运用科学的方法，同中求异，异中求同，使学生能从不同的角度进行独立地分析和思考，进而使学生的创造性思维能力得到长足发展。

关键词：科学；不同的角度；创造性思维能力

文章编号：1005－6629(2009)05－0023－03

学生对自然界的事物怀有好奇心，对还不懂的现象总喜欢问几个为什么。教师应该爱护学生的这种精神，在教学中精心设置问题情境，给学生提供一个发散性思维的机会，创设一个能刺激学生发散性思维的环境，逐渐养成多方面、多角度认识和解决问题的习惯，从而达到培养学生的创造性思维能力的目的。

学生的创造性思维主要是通过扩散性问题来激励的。所谓扩散性问题，其典型特点是：对某一问题的解决你想到了哪些可能性？还有什么不同的想法？教师所追求的目标不是唯一的正确解答，而是使学生产生或提出尽可能多、尽可能新、尽可能前所未有的独创的想法、见解和可能性[1]。

有一次我在做完“氨气的制取和性质”实验后，发现有不少试管炸裂，又联想到“甲烷的制取和性质”实验及初中学过的“氢气、氧气的制取”等实验，试管都会有不同程度的损坏，感觉到这么多试管白白扔进垃圾箱很让人心痛，但大部分师生对此都很漠视。我当时就突发奇想，给学生上一堂别出心裁的实验课“设计废试管的再利用实验方案”，并按自己设计的方案进行实验。

学生接触这一题目的第一反应可谓千奇百怪：茫然、质疑、眉头紧锁、可笑甚至是不屑一顾，这既在意料之中也在意料之外，茫然、质疑、可笑甚至是不屑一顾是意料之中，试管破了既盛不住液体、固体也盛不住气体，它怎么会再利用呢？这些破试管又不值钱，值得浪费那么多脑细胞吗？眉头紧锁却是出乎笔者意料之外的。我立即让这几位眉头紧锁的同学陈述一下他们各自的想法，大多是在回忆已学过的有关试管实验，但说不出具体的实例，只有一位同学说出了有关废试管的再利用的个例，这是我在讲“硫化氢的制取和性质”实验时讲过的用废试管、帯弯玻璃管的单孔橡胶塞、烧杯等组成的“固+液”简易启普发生器。我立即肯定和表扬了这位同学，其他同学也受到了鼓舞，情绪也逐渐高涨起来。此时，我又不失时机地进行了点拨：废试管虽然炸裂、穿底或掉底，是不是可以想个法子弥补这些不足，使它仍具有试管的大部分功能呢？引导同学们顺着这个方向去思考和设计实验方案，然后又将同学们的实验方案大体分类，再根据不同的实验方案将全班分成若干个实验小组，各小组先进行讨论，弄清实验原理后，选择合适的实验材料和实验方法进行实验。整个实验从设计、安装到结束大约用了20-30分钟，实验完毕后，我对几种典型的实验方案做了点评和点拨：为了消除思维定势的消极影响，设计实验方案时应不满足于一条思路、一个模式、一种方法，应从多方面、多角度思考问题。

对具有代表性的三种设计方案及特点的评述如下：

1 简易O₂制取装置

1.1实验装置(见图1)

1. 50 %盐酸; 2. 250 mL烧杯; 3. 穿底废试管; 4. 带有玻璃弯管的单孔橡胶塞; 5. 蝴蝶止水夹K; 6.包有适量Na₂O₂粉末的石棉绒团; 7. CaCl₂; 8. 包有NaHCO₃粉末的棉团;9. 大理石; 10.碎玻璃或碎瓷片

图1 简易O₂制取装置

1.2 实验步骤

(1)先将适量的碎玻璃或碎瓷片装入穿底大试管的最底层，再加入适量的大理石；

(2)先将脱脂棉平铺开，往上面均匀撒适量碳酸氢钠粉末后，再将其包成棉团塞如废试管中大理石的上面；接着再装入适量的无水氯化钙；

(3)将包有适量过氧化钠粉末的石棉绒团塞入废试管中；

(4)塞入橡胶塞，将废试管放到盛有50﹪盐酸的烧杯中，用铁夹固定好（铁夹未画出），然后打开K，住一会儿将带有余烬的木条伸入集气瓶口内，木条复燃；

(5)关闭K，一会儿后废试管内的酸液被压回烧杯，反应即可停止。

1.3 特点评述

(1)装置简单，便于操作；

(2)该装置是受前面我们提到过的简易启普发生器的启发而设计出的，可培养学生的知识迁移能力；

(3)废试管的应用，收到了废物再利用的效果，可培养学生的可持续发展观；

(4)药品用量少且无环境污染，可培养学生的环保意识。

2 H₂S和SO₂反应装置

2.1实验装置（见图2）

1.Ф20 mm×200 mm掉底支管试管（事先将其底部裁齐）；

2.帯直玻璃管的单孔橡胶塞；3.单孔橡胶塞；

4.Ф12 mm×70 mm废小试管；5.蘸有浓氢氧化钠溶液的棉团；

图2 H₂S和SO₂反应装置

2.2 实验步骤

(1)按图2将仪器安装好, 并检查装置的气密性;

(2)将事先准备好的H₂S和SO₂缓缓通入支管大试管中，不一会儿，在管壁上可见大量黄色硫附着，立即停止通入H₂S和SO₂气体。(附着硫的仪器可用热的石灰水洗涤)

2.3 特点评述

(1)装置复杂，操作反复，需要两套气体发生装置；

(2)用废试管既做气体的反应装置，又做尾气的吸收装置，很有创意；

(3)废试管的应用，可培养学生的可持续发展观和绿色化学意识。

(4)一器多用，可培养学生的发散性思维能力。

3 NH₃的干燥和吸收装置

3.1实验装置（见图3）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大试管（事先将其底部裁齐）；2.帯直玻璃管的单孔橡胶塞； 3.帯弯玻璃管的单孔橡胶塞； 4.疏松的棉团； 5. Ф12 mm×70 mm废小试管；6.250 mL烧杯；7.碱石灰；8. 酚酞试液。

图3 NH₃的干燥和吸收装置

3.2 实验步骤

(1)按图3将仪器安装好, 并检查装置的气密性;

(2)装入碱石灰：先将废试管的一端用帯直玻璃管的单孔橡胶塞塞好，接着塞入一团疏松的棉花，然后用药匙将适量碱石灰装入，再塞入一团疏松的棉花，最后用帯直玻璃管的单孔橡胶塞塞入废试管的另一端；

(3)按图3将其余仪器连接好后，打开止水夹K，缓缓通入NH₃，不一会儿酚酞试液变红，停止通入NH₃，1-2分钟后在废小试管内可见有一段水柱生成。

3.3 特点评述

(1)该装置是受干燥管和漏斗可做气体的干燥和吸收装置的启发而设计的，可培养学生的知识迁移能力和发散性思维能力；

(2)用废试管做气体的干燥和吸收装置，颇具创意；

(3)废试管的引用，收到了废物再利用的效果，可培养学生的可持续发展观。

同学们听了点评和点拨后个个跃跃欲试，余兴未尽，纷纷发表自己的想法和见解，由于时间的关系，我让同学们把这个问题带到课后，再设计一个尽可能新、尽可能前所未有、独创的实验方案，新方案都无不迸射出智慧的火花，无一例外地渗透着创新意识，到下一节课时又按改进后的方案进行实验，这次实验时间大大缩短，有的小组从安装到结束仅仅用了十几分钟的时间，实验后我对改进后的实验方案也做了详细的点评（详见：点评后的实验方案及特点评述）。

点评后的有代表性的两种实验方案及特点评述

4Cl₂的性质检验装置

4.1 实验装置（见图4）

1. Ф20 mm×200 mm掉底大试管（事先将其底部裁齐）；2. 帯直玻璃管的单孔橡胶塞；3. 蘸有NaOH溶液的棉团；4.浸有饱和酸性高锰酸钾溶液的滤纸条；5. 浸有饱和淀粉KI溶液的滤纸条；6. 浸有品红溶液的滤纸条；

图4 Cl₂的性质检验装置

4.2 实验步骤

(1)按图4将2塞入1中，用镊子依次将4，5，6从废试管的另一端放入，最后将3塞入；

(2)缓缓通入Cl₂，2-3分钟后滤纸条4（白色→红棕色），5（白色→蓝色），6（红色→白色）分别发生颜色变化，从而体现氯气的各种典型性质：4（氧化性），5（氧化性），6（HClO的漂白性）；

(3)该装置还可检验H₂S和SO₂的特征性质，4，5，6处的滤纸条须根据气体的不同而做相应变化。

4.3 特点评述

(1)装置简单，便于操作，现象明显，成功率高；

(2)用废试管既做性质的检验装置，又做尾气的吸收装置，具有创新意识；

(3)废试管的使用，收到了废物再利用的效果，可培养学生的可持续发展观；

(4)药品用量少且无环境污染；

(5)一器多用, 可培养学生的创造性思维能力。

5SO₂的发生和性质检验装置

5.1实验装置（见图5）

1.Ф20 mm×200 mm掉底大试管（事先将其底部裁齐，在靠近管口三分之一处烧制一凸出圆形）；2.单孔橡胶塞；3.长颈滴管；4.凹穴；5.蘸有浓NaOH的棉团；6. 浸有饱和酸性高锰酸钾溶液的滤纸条；7. 浸有酸性品红溶液的滤纸条；8.湿润的蓝石蕊试纸；9. 浸有饱和KI溶液的滤纸条。

图5 SO₂的发生和性质检验装置

5.2实验步骤

(1)在凹穴4处加入少量固体NaSO₃, 在长颈滴管3里吸入65 %硫酸，塞紧橡胶塞2（事先应调节好长颈滴管3伸进试管内的长短，以便让滴管的尖端正好处于凸出圆形4的上部），再将蘸有浓NaOH溶液的棉团塞入废试管的另一端；

(2)然后挤压胶头慢慢滴入4-6滴65 %硫酸,即可发生反应并有SO₂气体生成，2-3分钟后滤纸环、试纸分别发生颜色变化，从而验证相应气体的各种典型性质；

(3)实验现象：6（紫色→白色）， 7（红色→白色），8（蓝色→红色），9（白色→紫黑色）；

(4)体现性质：6（还原性），7（漂白性），8（酸性），9（氧化性）。

5.3 特点评述

(1)装置简单，便于操作，药品用量少，无环境污染，可培养学生的环保意识；

(2)便于比较和观察气体的性质和现象，且现象明显，成功率高；

(3)废试管既做气体的发生装置又做性质检验装置，颇具创意，有利于培养学生的发散性思维能力；

(4)废试管的利用，收到了“变废为宝”的效果，可培养学生的绿色化学意识和可持续发展观；

(5)该装置还可做H₂S、Cl₂、NO₂、C₂H₂等气体的发生和性质检验装置。

总之，学生在设计实验方案时教师要适时做好引导，推荐查阅相关的资料，指导收集、处理相关信息的技巧和方法，不使他们过多地碰壁。但是，教师也不可一味包办，要让学生经受挫折，从中总结经验教训，不断改进实验，发挥学生的创造性，发展学生的创造能力，鼓励学生创新。当然，有时实验不一定会取得令人满意的结果，此时，教师要鼓励学生通过合作学习，充分发挥集体的智慧，讨论、分析实验中出现的现象，并通过思考找出解决问题的方法，进而使学生的创造性思维能力得到长足发展。

参考文献：

[1]刘宝国.开设实验选修课培养学生发散性思维能力[J].化学教学.2006，（6）：3-4.