重视实验生成培养思维能力

周红英

实验是一项集观察、注意、想象、分析、概括、和创新等于一体的活动，科学实验不仅是学生获取科学知识，认识科学现象的重要途径，更是培养学生发散思维和创新能力的有效途径。传统的实验教学中，实验的设计主动权在于教师，学生只是被动地接受教师的实验方案，导致一些知识点在课堂教学中教师分析得头头是道，实验做得规范准确，现象明显，但学生做起题来仍然无从下手。改变传统实验教学，让学生亲身经历实验设计、实验操作、实验改进的全过程，重视设计、操作和改进过程中动态生成的许多问题，能扱大地激发学生的学习兴趣，同时又能促进学生各种思维能力的不断提升。

一、重视实验过程中的生成，提升学生的探究思维能力

例如，在一次实验设计的专题课中，我给出了三种固体物质：硫酸钠、碳酸钠、碳酸钙。请学生将它们一一鉴别出来。大部分学生都不约而同地想到先根据各种物质在水中的溶解性鉴别出碳酸钙，剩下的两种物质可用稀盐酸来鉴别。于是，每组学生各取三只试管，加入等量的水，再往试管中加入等量的三种固体，当学生兴致勃勃地期待着会出现两支试管中的固体全部溶解，另一支不溶解，不溶的那支就是碳酸钙这一结果时，却发现许多组发出了奇怪的叫声，因为他们发现只有一支试管中的固体全部溶解，为什么会这样？难道硫酸钠和碳酸钠中也有一种物质难溶与水吗？

“老师，碳酸钠和硫酸钠在常温时哪那一种溶解度教大？”“老师，我们组用手摸试管壁，发现有一支试管壁较冷，说明该物质溶于水吸热，但我们不知是哪一种？”“老师，为什么在碳酸钠溶液里加盐酸时，并没有立即产生二氧化碳呢？”

学生七嘴八舌，问题一个接一个不断地产生，虽然有些问题我并不能一时回答清楚，但我知道，此时正是学生思维最活跃的时候，学生在亲身体验中发现的问题极大地激发了他们的探究欲望，这些在实验中临时生成的问题如催化剂般活跃着学生的思维。我鼓励学生大胆猜测，并开放实验室，让学生查找资料，并实验验证，第二天在课堂上交流。

“我们查了资料，在常温时硫酸钠溶解度比碳酸钠小，但相差并不是很大，老师，你昨天给我们的可能是Na2SO4·10H2O晶体，昨天气温21℃左右， Na2SO4·10H2O晶体在32。4℃以下溶于水会吸热，使溶液温度降低，从而使它溶解度更小，所以昨天实验时出现了硫酸钠也没溶解的现象。”

“在碳酸钠中加入稀盐酸时，一开始生成碳酸氢钠，所以并不立即产生二氧化碳。“那盐酸中加入碳酸钠为什么就立即产生二氧化碳呢？”又有学生提出了问题。

看着学生思维的闸门不断打开，探究的兴趣不断升华，观察能力不断进步，此时是真正把课堂还给了学生，实验过程中的动态生成促进学生知识的自主构建和思维能力的不断提升，这正是实验独特的魅力。

二、重视实验设计中的生成，培养学生的分析思维能力

例如，在讲“浓硫酸具有吸水性”后，我让学生设计当氧气中混有水蒸气时，如何除去水蒸气以得到干燥的氧气的实验装置。结果学生设计出了如下不同的实验装置：

①② ③

④ ⑤

针对各个装置是否切实可行，我鼓励学生先从理论上分析各装置的可操作性。

稍作思考之后，学生很快否定了第一个装置，容器没密封，气体要散逸到空气中。经讨论后，学生也一致否定了第二个和第三个装置，第二个装置通气体的导管没有伸入液面下，气体与浓硫酸不能充分接触，就不能充分除去水蒸气，第三个装置两个导管口都伸入了液面下，这样经浓硫酸干燥后的氧气无法从洗气瓶中出来。针对后面两个是否可行，学生陷入了迷茫，有人认为浓硫酸应取多一点，可以使水蒸气充分吸收，也有人认为浓硫酸没必要放那么多，但具体原因说不清楚。

如果此时教师直接告诉学生哪一装置更理想，这就白白失去了学生探究的一次机会。此时，有学生提出用实验来检验。在得到老师鼓励之后，持有不同看法的学生迫不及待地组装起实验装置。

在用双氧水和二氧化锰制取氧气并分别通入装置4和5中，细心的学生发现在装置4中通入浓硫酸下部的导管口并无气泡冒出，而在装置5的导管口却连续均匀地冒着气泡。此时学生脑海里又产生了一个新的疑问：“4号装置导管口为什么会冒不出气泡来呢？”两个装置唯一的不同之处就是浓硫酸的量的不同，我鼓励学生积极思考，大胆猜测，最后大多数学生都认为硫酸量太多时，下端管口处受到压强大于管内气压，从而使气体无法冒出。

看着学生恍然大悟和饶有兴趣的表情，我深切地体会到让他们设计并操作远比老师照本宣读、苦口婆心讲解有效得多。学贵有疑，有问题才会有思考，才会有创新，学生学习的直接兴趣不是与生俱有的，而是在自主学习，认真钻研的学习活动中得到发展升华的。不同的实验设计，引发学生的争论，就成为刺激学生学习兴趣的方法。学生思维的火花互相触发，交流各自对问题的不同看法，质疑问难，从而引起深入地钻研某些问题的更高兴趣，使学生分析思维能力不断提升。

三、重视实验改进中的生成，培养学生的创新思维

例如，在讲“二氧化碳的制取”时，我用如图所示的发生装置制取并收集了一瓶二氧化碳气体，原料为石灰石和稀盐酸。为了激活学生的创新思维，我提出问题：“用这种方法制得的二氧化碳纯净吗？”“老师，用这套装置制得的二氧化碳不纯，因为盐酸有挥发性，会混入氯化氢气体，我建议把盐酸改成稀硫酸”。把稀盐酸换成稀硫酸的想法得到了许多同学的认可，我没有立即否定，而是建议他们用实验验证，当实验进行一段时间后，气泡越来越少，学生心理产生疑问：碳酸钙明显还有多余，难道稀硫酸反应完？于是他们增加了稀硫酸的量，但还是出现同样的问题，我建议他们与稀盐酸反应那一组进行对比，寻找原因，细心的同学发现与稀硫酸反应的石灰石表面似乎多了一些固体物质，当把这些固体物质擦去时，再放入稀硫酸中，气泡又产生了，但一段时间后又停止，学生确定反应的停止必定与这些固体有关，该固体是什么物质呢？一些学生猜测可能是生成物硫酸钙，当我把硫酸钙和氯化钙的溶解性表给他们时，他们恍然大悟，原来微溶的硫酸钙附着在碳酸钙表面阻止着反应的进行。

“只要想办法把这些硫酸钙溶解掉，反应就可以继续进行了。”“如何让这些硫酸钙溶解呢？”“增加水的量。”“水量增加会使硫酸浓度降低，从而影响反应速率。”这一想法被许多学生否定了。“可以升高温度增大硫酸钙的溶解度”的想法得到许多学生的支持，有的学生点燃了酒精灯对溶液加热，本来已停止反应的又陆陆续续产生了一些气泡，但效果不理想。

有没有其他办法增大硫酸钙的溶解度呢？“我百度搜索硫酸钙在氯化铵溶液中溶解度较大，可以在溶液中加入一些氯化铵以增大溶解度。”“但氯化铵会不会与稀硫酸反应产生氯化氢气体呢？”“可以用硝酸银溶液检验有无氯化氢气体。”学生开始操作，他们确定了既给溶液加热，又加入氯化铵的方法来增大溶解度。实验取得成功，检验所得气体中并无氯化氢气体。“可不可以把块状石灰石换成颗粒较细的，这样生成的硫酸钙不至于把石灰石全部覆盖。”学生又提出了新的想法。