化学实验教学与创新人才培养的探讨

沈德芬，关蓬莱，任 飞，宫 葵，孙晓芸

(沈阳航空航天大学 理学院，沈阳 110136)

面向全体学生，促进学生全面发展，着力提高学生服务国家、服务人民的社会责任感，勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力是《国家教育十二五规划纲要》战略主题的重点。创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。关注学生不同特点和个性差异，发挥每一个学生的优势潜能，培养创新人才，是高等教育改革着重研究的问题。在化学实验教学中如何利用学科特点，培养创新人才是化学实验教育改革着重探讨研究的问题。

1 化学实验发展史是实践、创新的发展史

从远古时代开始到17 世纪，化学实验经历了一段漫长的发展时期。火是人类最早使用的化学手段。人类从最初的制陶、冶金和酿酒等化学工艺，孕育了化学实验萌芽。

近代化学实验时期(17—19 世纪)，化学实验作为一种相对独立的科学研究活动，从生产实践中分化出来，把化学确立为科学。这一时期产生了许多对化学发展贡献卓越，我们耳熟能详的化学家。譬如:玻义耳(Boyle，1627—1691)英国化学家，化学科学实验的重要奠基人。他一生做过大量的化学实验。他发明了指示剂、发现了铜盐和银盐、盐酸和硫酸的化学检验方法。他指出:“化学，为完成其光荣而庄严的使命，就不能认为目前为止的研究方法是正确的，而必须抛弃古代传统的思辨方法”［1］。告诫后人，知识应该从实验中来，实验是最好的老师［2］。

拉瓦锡(A.L.Lavosier，1743—1794)法国化学家，定量化学方法论的创始人。他依据实验事实揭示了“水变成土”、“火粒子”学说以及“燃素说”的谬误。

维勒(F.Wohler，1800—1882)德国化学家。1824年他利用氯化铵(NH4Cl)水溶液，同氰酸银(AgCNO)作用，制得了一种白色结晶状物质尿素——动物体内的代谢产物。这一成果，动摇了传统的“生命力论”的基础，开辟了无机物合成有机化合物的新天地［2］。

这一时期的化学家，通过不断的创新实践，建立了化学理论的基础和检验化学理论的标准。

从19 世纪末到21 世纪初，化学实验进入了现代发展阶段。由于电子计算机、各种能谱技术、激光技术、同位素技术及生物技术在化学实验上的应用，现代化学的许多重大突破都与化学手段的改进、发明和创造紧密相关。纵观化学实验的发展历程，是不停地实践、不断地创新、进而再实践、再创新的发展史。

2 化学实验的特点为创新人才的培养提供了条件

化学是一门以实验为基础的自然科学，以实验为基础是化学教学的最基本特征。化学实验在化学教学中占有重要地位，化学教学质量的高低，在很大程度上取决于是否能充分发挥化学实验的作用。

化学实验，就是根据化学实验目的，实验者运用实验仪器、设备及装置等物质手段，在人为设定的实验条件下，变革化学实验对象的状态(即化学实验事实)的一种科学研究方法［2］。化学实验是科学研究的一种实践和手段，又是一种创新性的活动。在化学实验过程中，不仅能加深学生对化学理论知识的理解、验证和探讨，培养实验技能，而且能最大限度地发挥学生主观能动性，去发现问题、思考问题、解决问题，提高创新能力。

3 在化学实验教学中树立“处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人”的理念，发掘学生的潜能，培养创新人才

人民教育家陶行知说:“处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人”。创造无处、无时不在，每个人都拥有创新思维的能力和空间，关键是如何发掘，如何认识，如何实现。在化学实验教学每个阶段，坚持以人为本，关注学生不同特点和个性差异，发掘学生的潜能，把学生的创新思维和创新能力的培养作为教学的理念和出发点，是化学实验教学改革的探讨和尝试。

3.1 在化学实验的准备阶段，注重学生创新思维和创新能力的培养

人创造环境，环境也创造人。在化学实验的准备阶段，摒弃传统的一味填充式教学观念，转化为以“学生为中心”的理念，关注每一位学生，处处时时努力营造适宜创新的实验氛围，以熏陶、陶冶的方式对学生个体的思维发展施加影响［3］。

化学实验室是实施化学实验教学的场所。学生步入实验室，映入眼帘的应是宽敞明亮，布局清晰合理，仪器、药品分置有序，便于实验操作的人性化布局。实验室墙上的规章制度、仪器的操作规程及实验简介，不是冷冰冰的条条框框，而是充满人文关怀的解说。学生融入其中不会产生对化学实验的畏惧，而是充满了好奇，触动他们思考:我在实验室能做什么?其结果会怎样?我能有什么收获?会有什么意外发现的憧憬。

化学实验教学的课题选择，要以学生认知水平为出发点，根据学生的理论知识、技能基础和能力水平来选择验证性实验和研究型实验课题;在验证性实验项目中，根据学生的实际水平和能力，拓展实验内容，鼓励学生思考问题，研究问题，改善、完善实验项目，解决实验中遇到的问题。如在普通化学实验项目《化学反应焓变的测定》中，引导学生思考该化学反应后的产物如何分离?分离后的产物能不能再利用?鼓励学生利用自己掌握的知识，通过查阅书籍、文献，咨询老师，自行设计实验方案，然后进行评议可行性和评估实施项目的成本。学生在独立进行实验设计中，不仅增强了灵活地、创造性地综合运用所学的知识和技能，而且促进了学生发挥主观能动性，分析诸多因素进行辩证思维，进行创新思维，也默默的把化学实验的废物处理纳入学生的潜意识中，增强了学生的环保意识和责任［4］，更难得是在实验的至始至终学生都是在思考、设计、实施、见证结果，学生不单单是实验的执行者，更是实验创新的主体。

化学实验目的作为化学实践活动一个内在因素，贯穿、渗透与化学实验的全过程和化学实验结果中，是化学实验的灵魂，是学生实践创新活动的直接动力。化学实验目的制订必须适合学生的理论知识、技能基础和能力水平，以培养学生创新思维和创新能力为目标的。

预习实验是学生做实验前必须做好的准备，学生要搞清楚:我要做什么实验?实验设计的理论是什么?实验采用什么方法和手段?做几个步骤?从什么方向去实现已经确定的化学实验目的?……，让学生明白自己是实验的主体，他要积极的思考、行动完成面前的工作。

在制订化学实验项目设计之时，要以学生的视角对化学实验所涉及的一系列具体问题进行认真分析和周密的思考，注重学生个性发展，营造实验探索、研究的情境，激发学生的好奇心、求知欲、想象力、创造力。在《化学反应焓变的测定》实验项目中，针对金属Zn 粉与CuSO4溶液反应中过量Zn 粉的使用量设计了两套方案。第一方案，每一个实验班分成两大组即A 和B 组，A 组的各实验小组称取Zn 粉为3.0 g 进行实验测定;B 组的各实验小组称取Zn 粉为2.5 g 进行实验测定。实验结束前，把A 和B 组测定数据及计算的相对误差相比较，让学生自己得出结论，分析原因。第二方案，每一个实验班每一小组都测定两次。第一次称取Zn 粉为3.0 g 进行实验测定;第二次称取Zn 粉为2.5 g 进行实验测定.本小组通过两次测定数据及计算的相对误差相比较，得出结论，分析原因。本实验班级各个小组把实验的测定数据及计算结果进行比较，最后得出结果，说明原因。如此设计，学生在实验中不再是实验操作的盲从者，而是实验的思考、设计、实施、见证、最后得出结论的人，同时也把绿色化学的理念融入到了化学实验中［5］，学生从中享受到一份创新实践的喜悦。

3.2 化学实验实施阶段的创新思维和创新能力的培养

在化学实验实施阶段，学生作为化学实验教学的主体，首先要把实验课堂真正地交给学生，给予学生充分自主进行实验的时间和空间，让学生成为实验课的主角;教师在实验课堂上除了必要的实验演示示范和讲解外，其主要的职责是走到学生中间，做好实验学生的指导者、解惑者、引领者、实验技能的传授者及实验小组成员的协调者，让教师的的确确成为实验课的配角。

在实验课堂上，教师只有融入学生实验中，才能了解到每位学生的特性和特点，发现学生实验过程中遇到的困难和困惑，发觉到学生实验过程中情感的波动，做到有的放矢指导，有意识引领学生去思考、去实践;鼓励学生不惧怕困难，大胆探索创新。

在化学实验教学实践中，教师走到学生身边，指导学生实验操作的过程并说明应该遵守实验操作规程，师生的空间距离拉近了，学生的心也和老师贴近了，从情感上更愿意接受教师的指导。老师手把手传授基本的实验技能，解决学生实验中的问题，能潜移默化地触动学生创新实践的愿望。当学生实验过程中实验现象的颜色不明显时，老师指导学生用白色做背板，观察颜色会更清晰;当实验中试液变浑浊了，不知如何描述现象时，教师指点学生将试液沉降一会再观察，提示沉淀的颜色从玻璃仪器的底部往上看会更清楚;有的实验试液变浑浊后不能通过短时间的沉降观察现象，可以指导学生通过空白实验和对照实验来比较，最终得出结论。如此，教师在传授基本的实验技能的同时，也传递给学生探索求真的乐趣。教师就在学生身边，才能根据每个学生的特点指导实验小组成员的各尽所能，分工合作，发挥小组的团队力量。老师在学生身边，能及时发现学生在实验中出现错误，及时指导学生分析错误的原因并加以纠正;对于实验屡屡失败心情沮丧的学生，老师适时给与的鼓励，会使得学生尽快调整好自己的情绪，重新振作精神，坚持完成实验，尽管经历了实验的挫折和失败，但学生从中磨练了意志，增强了战胜困难的自信心。

化学实验过程中常常有意外实验事实的发生，实验教师只有融入学生中，才能及时发现意外事实，指导学生捕捉机遇、捕捉到实验过程中的灵感，引领学生大胆思考，积极探索，敢于“质疑”自己已有的理论知识，使学生从亲自动手操作兴趣，步入探索实验现象产生的原因和规律的实验兴趣，进而形成自觉运用所学的知识、技能和方法进行创新思维的活动和实践。

在实验教学中，教师有意识给学生亲自动手准备、改进实验仪器和准备实验装置的机会，鼓励学生对实验仪器和装置进行新的创制，并及时给与肯定和指导，激发学生创新意识，增强学生创新的自信心。

化学实验实施的过程既是学生积极的创新思维过程，又是学生创新能力提高的实践活动。

3.3 化学实验结果处理阶段的创新思维和创新能力的培养

化学实验的最后阶段，就是运用理论思维对化学实验结果(即化学实验中搜集到的事实、现象、过程和数据等进行分析和综合的思考，进行理性的分析处理，并在此基础上作出理论解释的过程，就是对物质的认识。从现象向本质不断深入的过程［6］。

对于实验所获得的实验结果，要求学生实事求是，认真分析产生的原因，对其进行正确的理论解释，写出完整、真实、规范的实验报告。这本身就是学生从感性体验进入理性认识的主动创新思维过程。

学生的实验成绩的考核，采用过程评价和结果评价相结合的考核方式，即依据学生实验技术操作情况，实验结果整理、分析、总结和讨论情况及实验过程中的创新意识和创新能力，给与综合考核［7］。对学生的实验技能的综合评估，能客观、全面、真实地评价学生的综合能力，促进学生创新意识和创新能力的提高。

4 结束语

每一位学生都有自己独特的个性和长处，每位学生都有巨大的创新潜能。在化学实验教学中，教师要时时处处营造适宜创新思维和创新能力培养的氛围，尊重每一位学生、理解学生提出的每一个问题和想法，启唤学生的创新意识，呵护好学生萌发的创新思路，鼓励学生大胆地创新实践，让学生的创新潜能得到充分发挥。

（References）：

［1］(日)山冈望.化学史传［M］.日本内田老鹤圃新社，1979.

［2］梁惠姝，郑长龙.化学实验论［M］.广西:广西教育出版社，1999:1-25.

［3］冯秀军.现代学校德育环境的生态构建［J］.教育研究，2013，400(5):104-111.

［4］訾俊峰.化学专业大一学生化学实验素养培养刍议［J］.实验室科学，2013，16(2):204-208.

［5］周先波，王永红，毛红雷，等.大学化学实验教学绿色化思考与设计［J］.实验室科学，2013，16(2):194-197.

［6］梁惠姝，郑长龙.化学实验论［M］.广西:广西教育出版社，1999:165-177.

［7］王冰，王世仪，张成鸿，等.从自主设计型实验教学谈学生实验技能的培养［J］.实验室科学，2013，16(1):1-3.

［8］宋晓平，贾申利，杨帅.实验室建设与管理模式的创新［J］.实验室研究与探索，2009，28(3):254-256.