如何在化学实验中培养学生科学探究与创新能力

摘 要：培养学生的科学探究与创新能力是近年来深化中学教育改革的重要目的之一，而化学实验是学校阶段进行科学探究的重要形式，需要理论与实践充分结合，科学合理的化学实验课程设计对于培养学生的科学探究与创新能力具有十分重要的意义。而传统的化学实验课程还存在缺陷，不利于学生科学探究与创新能力的培养，下文中，笔者就如何利用化学实验提高学生的科学探究与创新能力进行具体的分析，希望可以为广大教育工作者提供一些思考。

关键词：化学实验；科学探究；创新能力

化学实验是人们研究自然现象和基本规律的重要方式之一，通过合理的化学实验课程可以使学生对自然界的本质形成基本认知，有利于学生对化学理论和化学概念的理解。化学实验课程是中学化学课程的重要内容之一，化学课程教学要求学生充分掌握有关化学的基本实验技能以及基础实验知识，了解常规的化学研究方法，形成化学实验室安全意识，养成良好的化学实验操作习惯。其中，对学生基本实验技能的培养是在中学化学教育阶段进行实验课程的关键，而化学实验能力的培养是一个逐渐递进的过程，它由简单、被动、模仿的僵化重复实验可以循序渐进的趋向着复杂、主动、协调，最终使学生形成优异的科学探究和创新能力。

一、 通过化学实验培养学生科学探究与创新能力的可行性

即便在经验化学已经慢慢向理论化学转变的今天，化学实验仍然是化学研究的基本途径，是化学发展的物质载体，化学实验在化学科学探究与创新中的地位仍然不容动摇。化学学科的本质特性决定了化学实验是学生进行化学学习的最有效手段之一。同时，在化学实验中学生可以初步体验到科学探究的魅力，掌握化学的基本技能，了解化学研究的基本方法。

化学实验是科学工作者针对一定的研究对象与研究目的，创造性地运用现有的知识与实验手段进行化学实践的过程，因此，化学实验本质就是，科学探究，没有实验，任何新的理论都是猜测。目前化学课堂中的化学实验虽然绝大部分都是对于已知物质及其化学变化的再认识，即重复实验。但是，究其根本化学课堂上的化学实验过程与当时化学家进行的化学实验是一致的，而这些已知的物质及其化学变化对于学生而言仍然是未知的，当以化学实验为探究目的时，学生可以在化学实验课堂上尽情地发挥自己的创造性进行科学探究，充分感受创新与科学探究的乐趣，因此，通过化学实验课程设计可以达到培养学生科学探究与创新能力的目的。

二、 如何通过中学生的化学实验课程设计培养学生的科学探究能力与创新能力

（一） 通过情景设计，吸引学生进行主动学习探究

培养学生的科学探究和创新能力，首先要培养学生的科学探究和创新意识，通过情景设计使学生处于一定的情景环境之中，可以引起学生学习兴趣，引导学生提出问题，利用自身知识进行化学实验设计，以解决问题，最后进行化学实验操作。即在化学实验教育活动中要先设计与课本知识密切相关的情景模式，让学生参与讨论，使学生形成主动思考，主动解决问题的习惯，培养学生的科学探究和创新能力。同时，由于化学实验现象复杂多样，容易使学生迷惑，必须要保证观察过程的目的性和条理性才能在纷繁复杂的化学实验中发现问题，因此，在进行情景模式设计时必须注意培养学生的观察能力和思维的缜密性。另外，进行化学实验课程的情景设计过程中，要时刻谨记进行情景设计的目的是在于吸引学生的探究兴趣，设计情景时要注意将与学生紧密相关的、学生比较感兴趣的内容引入到化学实验课程的情景设计，使学生在熟悉、有趣的情景中进行化学实验。下文中，笔者以新课标鲁教版高一化学中硫的转化一节进行举例说明。

硫元素在自然界中既以游离态存在，又以化合态存在，游离态的硫主要就是硫单质，化合态的硫主要包括硫酸盐、二氧化硫和硫化氢等，其中二氧化硫是形成酸雨的主要因素之一，同时二氧化硫又通常用在工业生产中用作漂白剂，但是，很多同学难以理解二氧化硫的漂泊作用。这是大多数教师通常都采用品红实验以验证二氧化硫的漂白作用，但是学生对品红溶液的性质并不熟悉，容易将品红和石蕊、酚酞溶液相混淆，即便经过了实验仍然不理解二氧化硫的漂白原理，疑惑为什么二氧化硫不能漂白石蕊或酚酞，而错误地认为二氧化硫只是不能漂白指示剂。

因此，为了强化学生对二氧化硫作用的认知，教师就可以采用情景设计的方式进行实验教学。具體的，可以引导学生尝试采用二氧化硫对布料进行漂白，为探究二氧化硫的漂白原理，可以将学生分组进行对比实验，将准备好的布料固定于带胶塞的试管中，通入一定量的二氧化硫气体一段时间，观察实验现象；对比实验同样将准备好的布料固定于带胶塞的试管中，通入一定量的二氧化硫气体一段时间，将试管放入水中，拔出胶塞，直到试管中液面不再上升后，塞上胶塞，取出试管，进行震荡试管，观察实验现象。最后，将两个试管进行加热，再次观察。实验结果表明第一组实验中布料的颜色无明显变化，第二组实验布料的颜色变浅，加热后布料颜色恢复。这个实验不仅可以证明二氧化硫具有漂白的作用，还说明二氧化硫的漂白作用需要和水配合，而二氧化硫和水可以形成亚硫酸，因此实质起到漂白作用的可能是亚硫酸，而加热后又失去漂白效果。通过以上情景设计实验，学生不仅了解二氧化硫具有漂白作用，还可以充分理解其漂白原理。而且，在学生进行实验设计探究二氧化硫的漂白原理过程中还可以培养自身的科学探究与创新能力。

（二） 在化学演示实验中引入可探究性内容

基于学生安全性和教师教学效率的考虑，化学实验课程部分仅为“演示实验”，即教师在讲台上做化学实验并进行讲解，学生仅仅进行观察，传统中“演示实验”通常采用知识介绍的方式，教师的化学演示实验更像是一种表演，学生的参与度非常低，也很难进行探究性思考，更不要说引导培养学生的科学探究和创新能力。下文中，笔者以新课标鲁教版高一化学中氮的循环一节进行举例说明。

在氮的循环这一部分的学习内容中可进行的化学实验较多，例如：氮气和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮又迅速被氧化形成二氧化氮，二氧化氮和水反应形成硝酸，氮气与氢气反应形成氨气，氨气与氧气、酸的反应，以及硝酸的强氧化反应等等，而这么多化学实验，教师不大可能让学生一一进行实验操作，因此，教师一般会选择一些化学实验进行演示实验。比较简单的化学实验例如铵盐的分解实验，教师通常都是直接取适量的氯化铵固体放在试管中进行加热，滴加适量的氢氧化钠碱性溶液，在试管口放置一小片红色石蕊试纸，通过红色石蕊试纸的颜色变化说明氯化铵加热后分解了，学生只是被动地进行知识接收。现在，我们可以尝试进行修改，让学生选择氯化铵、硫酸铵、碳酸氢氨或硝酸铵进行铵盐的分解实验，实验前先对可能出现的实验现象进行分析，然后实验验证，实验后对四种铵盐受热的实验现象与预判实验现象的差异进行分析，分组讨论，形成实验探究过程，培养学生的科学探究和创新能力。

将演示实验中引入可探究内容进行实验后，要注意引导学生遵循一般的研究程序进行探究，提出问题、进行假设、推导合理性、进行验证、得出结论，使学生真正成为化学实验课程的中心，使学生充分融入不断探究和思考的氛围之中，从而发挥学生的主观能动性，启发其进行创新思维，使学生在一种沟通协作、乐于求知的轻松氛围中培养科学探究与创新能力，使其形成愉悦情绪与科学探究创新相关联的心理预期。

（三） 培养学生形成质疑的能力

提出问题是一切开端，质疑能力是科学探究与创新能力培养的关键内容，因此，化学实验教学中要注重培养学生质疑的能力，即提出为什么的能力和不迷信权威的精神。具体的，一方面可以通过将化学理论知识与学生的日常生活紧密联系起来，使学生进行充分联想，在日常的生活中细心观察提出问题。例如：为什么溶洞形态会发生变化，气球为什么会飞起来，铜为什么会变绿，银饰为什么会变黑，加油站为什么严禁烟火，夏天出汗变干后为什么会变白色等等，这一系列现象是如何形成的。另一方面，学生质疑能力的养成还在于学生敢于对化学实验过程中的异常现象及现有结论提出自己的看法，并具备检索有力证据或通过实验进行反驳的能力，勇于提出新的假设，打破已有的思维局限。

同时，在培养学生质疑能力的过程中也要注意发挥教师的指导作用，帮助学生理顺现象和本质的逻辑关系以及内在联系，避免学生在众多疑问中感到无从下手，只是一味地进行提问，缺乏理性思考，无法达到培养学生科学探究与创新能力的效果。

三、 结语

科学探究和创新能力主要是在日常生活之中，学生利用自身知识提出问题、解决问题过程中所形成的实践能力和创新意识，而提出问题、解决问题恰好对应化学实验研究的设计思路，因此，中学化学实验课程对于中学生能否形成科学探究能力与创新能力具有举足轻重的关键作用。

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作者简介：

付雪，福建省龙岩市，福建省龙岩市長汀一中。