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通過(guò)實(shí)驗探索培養學(xué)生創(chuàng )造性想象力(一)
通過(guò)實(shí)驗探索培養學(xué)生創(chuàng )造性想象力
摘要：想象力是科技創(chuàng )新的源泉，創(chuàng )新離不開(kāi)實(shí)驗。實(shí)驗教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中具有不可替代性，實(shí)驗的改進(jìn)可以?xún)?yōu)化實(shí)驗的設計、培養學(xué)生發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣，提高教師上課的效率。掌握了實(shí)驗改進(jìn)原則和實(shí)驗探究方法就為創(chuàng )造性想象力的培養提供了思路和指明了方向。實(shí)驗的創(chuàng )新是想象力的具體表現。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗探索 創(chuàng )造性 想象力
一、問(wèn)題的提出
創(chuàng )造性的想像力比知識更重要，因為知識是有限的，而想像力概括著(zhù)世界的一切，推動(dòng)著(zhù)進(jìn)步，并且是知識進(jìn)化的源泉。嚴格地說(shuō)，想像力是科學(xué)研究的實(shí)在因素。
——愛(ài)因斯坦
提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)更重要。因為解決問(wèn)題也許僅是一個(gè)數學(xué)上或實(shí)驗上的技能而已，而提出新的問(wèn)題，卻需要有創(chuàng )造性的想像力，而且標志著(zhù)科學(xué)的真正進(jìn)步。
——愛(ài)因斯坦
科學(xué)的每一項巨大成就，都是以大膽的幻想為出發(fā)點(diǎn)的。
——杜威
從前輩們的辛勤汗水結晶出來(lái)的話(huà)語(yǔ)中我們可以領(lǐng)悟到創(chuàng )造性的想像力對于科學(xué)發(fā)展人類(lèi)進(jìn)步的作用。然而創(chuàng )造性想象力正是當今高中學(xué)生的缺失。專(zhuān)家對歷年高考化學(xué)考察結果進(jìn)行分析，發(fā)現考生主要存在的問(wèn)題之一是實(shí)驗題，而實(shí)驗中主要存在的問(wèn)題是：1、學(xué)生對實(shí)驗知識靈活運用的能力比較弱：考生在這方面的弱點(diǎn)主要表現在解答新問(wèn)題情景方面的實(shí)驗題目時(shí)，見(jiàn)到新的問(wèn)題情景，考生不能冷靜地從學(xué)過(guò)的內容和做過(guò)的實(shí)驗中準確地選取知識，把它遷移到新的問(wèn)題情景中，靈活運用所選取的知識來(lái)解決問(wèn)題。2、不重視實(shí)驗的實(shí)際操作：平時(shí)教學(xué)中只重視教給學(xué)生實(shí)驗的結論而不重視科學(xué)探究能力的培養是教學(xué)中的不足。
這兩點(diǎn)尤其是第一點(diǎn)體現出高中生創(chuàng )造性的想像力的不足，其貌似學(xué)生的缺點(diǎn)而實(shí)為教師在教學(xué)中的缺點(diǎn)暴露無(wú)遺。為了解決以上問(wèn)題，筆者認為改進(jìn)實(shí)驗和實(shí)驗探究不失為一種很好的提高學(xué)生技能的辦法。改進(jìn)實(shí)驗可以分為學(xué)生改進(jìn)和教師改進(jìn)，學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗主要通過(guò)化學(xué)興趣小組利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行思考研究設計出符合教材所要落實(shí)的知識點(diǎn)的實(shí)驗。學(xué)生設計的實(shí)驗經(jīng)教師審核也可以與教師改進(jìn)的實(shí)驗一樣登上講臺。無(wú)論學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗還是教師改進(jìn)的實(shí)驗，學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生新舊知識的碰撞，進(jìn)而去探究其原因、原理從而提高了理論水平和實(shí)驗操作能力。
二、改進(jìn)實(shí)驗培養創(chuàng )造性想象力
1、改進(jìn)實(shí)驗可以培養學(xué)生的創(chuàng )造性思維
對于課本上大量的演示實(shí)驗和學(xué)生實(shí)驗，教師不能采取簡(jiǎn)單的“拿來(lái)主義”，照方抓藥，機械操作，而應該通過(guò)創(chuàng )設問(wèn)題情境，如：“應該怎樣設計?”“為什么要這樣設計?”“換一種方法能不能做?”等，有意識地創(chuàng )造一種探索的氛圍，盡量展現實(shí)驗的過(guò)程，使之成為師生共同參與的“亞研究”過(guò)程，以此來(lái)滲透化學(xué)思想，啟迪學(xué)生運用科學(xué)的研究方法對待化學(xué)實(shí)驗。處于同一環(huán)境的人們，客觀(guān)事物對每一個(gè)人的刺激程度都是一樣的，但是不同的人對外界刺激的感受和覺(jué)察能力卻是不同的，覺(jué)察能力強的人往往就能利用這種特殊察覺(jué)到的東西創(chuàng )造出新的奇跡。靈敏的感覺(jué)和敏銳的洞察能力不僅與人們的知識水平有關(guān)，而且還與注意力和好奇心有關(guān)。用改進(jìn)的化學(xué)實(shí)驗進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，盡可能由學(xué)生自己做未知的實(shí)驗，在教師引導下，學(xué)生認真地觀(guān)察和分析實(shí)驗現象。由于學(xué)生的好奇心和豐富多彩的實(shí)驗現象，促進(jìn)了學(xué)生注意力的提高，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗現象的本質(zhì)進(jìn)行探索式的分析，長(cháng)此以往，學(xué)生的覺(jué)察能力得到了培養。
有機溶劑在改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗中的應用：
2、通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗的價(jià)值鼓勵學(xué)生的創(chuàng )新
通過(guò)對蘇教版化學(xué)教科書(shū)的使用，老師們普遍感到課堂教學(xué)任務(wù)重、時(shí)間緊，做實(shí)驗是學(xué)習化學(xué)的基礎，為了達到實(shí)驗教學(xué)效果，做好演示實(shí)驗尤為重要，新教材的一些實(shí)驗現象不明顯或反應時(shí)間長(cháng)會(huì )浪費掉寶貴的課堂教學(xué)時(shí)間，因此合理的改進(jìn)演示實(shí)驗可以使課堂教學(xué)效率大大提高。
例如許多老師在做二氧化碳與鎂反應的實(shí)驗時(shí)，先收集滿(mǎn)一瓶二氧化碳，再按課本的描述去做，這樣操做顯得非常的麻煩，筆者對此做了如下改進(jìn)，操作步驟：（1）在集氣瓶中放入純堿，然后滴入幾滴鹽酸，此時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳就會(huì )慢慢充滿(mǎn)整個(gè)集氣瓶。（2）將點(diǎn)燃的鎂調插入集氣瓶。優(yōu)點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)單，不需要專(zhuān)門(mén)制取二氧化碳的裝置。（2）藥品可以方便地控制，不會(huì )造成浪費（3）重復操作方便，二氧化碳用完后可以很快地重新制取一瓶。
又如：傳統做噴泉實(shí)驗都要求燒瓶干燥，一旦燒瓶濕潤，就不得不換一個(gè)干燥的燒瓶，否則實(shí)驗必然失敗。筆者這些年做噴泉實(shí)驗是不會(huì )選擇燒瓶是否干燥，因為濕潤的燒瓶同樣可以做噴泉實(shí)驗。采用的裝置與傳統裝置一樣，只是藥品使用不一樣。操作方法：向氣密性良好的燒瓶中放入固體氫氧化鈉，然后迅速加入少量濃氨水，蓋上塞子，固定好燒瓶，擠壓膠頭滴管使水飛出，即出現噴泉。若要重復操作，只需按上述步驟重新操作即可。
3、興趣是想象力的源泉
化學(xué)實(shí)驗作為學(xué)生的一種積極主動(dòng)的認識建構手段，其目的和作用不僅僅只是作為一般的建構手段，而是作為學(xué)生建構邏輯結構的手段。要達到這種目的，就要使學(xué)生在進(jìn)行探索性實(shí)驗時(shí)發(fā)生認知沖突。這要求改進(jìn)的實(shí)驗設計首先要足夠“新穎”。正是這種“新穎”的刺激，才能引起學(xué)生探索的欲望，才使得它與主體原有的“定勢”相矛盾、相對立，才能產(chǎn)生認識上的不協(xié)調和沖突，才會(huì )激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗的興趣。
焰色反應實(shí)驗若能成功展示就能激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣，因此做好焰色反應實(shí)驗有著(zhù)重要意義。課本上的焰色反應實(shí)驗現象不太明顯，為此筆者設計了一個(gè)現象明顯，操作簡(jiǎn)單的焰色反應實(shí)驗。材料：一個(gè)空者喱水瓶、 酒精 、銅粉。操作及現象：(1)、在洗凈的者喱水瓶中加入適量的酒精，再加入少量的銅粉，(2)、點(diǎn)燃酒精燈，搖動(dòng)者喱水瓶讓銅粉與酒精混合，噴出霧狀的酒精(3)、現象：酒精立即燃燒，出現綠色光，效果非常好。銅粉也可以換成其他藥品，出現多種顏色。裝置如圖：
三、探究性實(shí)驗培養學(xué)生創(chuàng )造性想象力
俄羅斯高端人才層出不窮，獲諾貝爾獎的科學(xué)家眾多。究其原因與俄羅斯的中學(xué)教育分不開(kāi)，中學(xué)生每天只上半天課，下午二時(shí)即放學(xué)，而下午其他時(shí)間學(xué)生可以到實(shí)驗室去做自己想做的實(shí)驗， 學(xué)生要完成實(shí)驗就得深入思考：要做什么實(shí)驗？實(shí)驗的理論依據即實(shí)驗原理是什么？實(shí)驗的方案又要如何設計？。在這一系列問(wèn)題解決完后學(xué)生才能開(kāi)始動(dòng)手操作，操作的成功與失敗又涉及實(shí)驗的評價(jià)。整個(gè)過(guò)程都是學(xué)生獨立完成，每一步都需要學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，充分發(fā)揮他們的創(chuàng )造性想象力。
上圖中創(chuàng )造性想象力Ⅱ是創(chuàng )造性想象力Ⅰ的升華，在創(chuàng )造性想象力Ⅰ的基礎上重新指導探究實(shí)驗的每一步。那么，每一步又是如何來(lái)培養學(xué)生的創(chuàng )造性想象力的呢？
“理論探究”活躍思維
我們的中學(xué)生都存在一個(gè)通�。喊l(fā)散性思維不夠、思維不夠活躍，也就是說(shuō)不敢去發(fā)揮想象力。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，老師命題要求學(xué)生寫(xiě)一篇作文學(xué)生可能馬上能寫(xiě)好，若要自擬題目學(xué)生們不一定能在規定的時(shí)間完成。又如：那一天讓學(xué)生自行去實(shí)驗室完成自己想做的實(shí)驗，而不是老師規定的內容和步驟，許多學(xué)生可能會(huì )茫然不知所措。學(xué)生的缺失當然是教育的缺失所造成。教師應該給學(xué)生有活躍思維的空間。
例如：設計實(shí)驗求出一定質(zhì)量Na2CO3和NaCl的混合物中NaCl的百分含量。這就要求學(xué)生充分發(fā)揮想象力，學(xué)生通過(guò)探討得出結論：①與足量鹽酸反應測氣體體積②與足量鹽酸反應測最后NaCl的質(zhì)量③加過(guò)量氯化鋇測沉淀質(zhì)量……。
加強這方面的訓練久而久之學(xué)生的思維自然變得活躍起來(lái)了。
“方案設計”形成邏輯思維
曾經(jīng)有兩位同學(xué)為加熱稀氨水，用PH計測定溶液中的c(OH-)變大而爭論不休，甲認為溶液中的c(OH-)增大，理由是，NH3·H2O是弱電解質(zhì)，在溶液中存在下列平衡：
NH3＋H2O NH3·H2O NH4++OH-
弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是吸熱的，當溫度升高后，平衡就會(huì )向電離方向移動(dòng)，所以氨水中c(OH-)增大；乙認為一般加熱有利于弱電解質(zhì)的電離，但氨水受熱時(shí)反而不利于NH3·H2O的電離，這是由于受熱時(shí)氨氣逸出，上述平衡向左移動(dòng)，使c(OH-)減小。
筆者引導學(xué)生說(shuō)，為什么不設計實(shí)驗方案進(jìn)行證明呢？學(xué)生們馬上停止爭執，忙于設計證明自己正確的方案。最終在老師的指導下完成了實(shí)驗方案：在試管中注入滴有酚酞的氨水，并在試管口套上小氣球（防止氨氣污染空氣），加熱試管，觀(guān)察溶液顏色變化，如果顏色變深，則甲正確；如果溶液顏色變淺，則乙正確。
乘兩位學(xué)生興致高漲，緊接著(zhù)我提出：在少量Mg(OH)2懸濁液中，滴加飽和NH4Cl溶液，固體溶解。對于固體的溶解，甲認為是：在氫氧化鎂懸濁液中存在溶解平衡：
Mg(OH)2 Mg2++2OH-
NH4Cl發(fā)生水解 : NH4＋＋H2O NH3·H2O+H+ 水解產(chǎn)生的H+與Mg(OH)2電離出來(lái)的OH-發(fā)生了中和反應，使Mg(OH)2的溶解平衡向右移動(dòng)而使Mg(OH)2溶解；乙的解釋是： NH4Cl電離出的NH4+與Mg(OH)2電離出的OH-發(fā)生反應生成了弱電解質(zhì)NH3·H2O，由于c(OH-)降低，從而使Mg(OH)2的溶解平衡向右移動(dòng)，導致Mg(OH)2溶解。要求學(xué)生設計出合理的方案加以證明，兩位學(xué)生最終設計出了正確方案。
設計實(shí)驗方案需要考慮方方面面的問(wèn)題，需要邏輯思維的推理判斷。能設計出正確方案對學(xué)生無(wú)疑是莫大的鼓舞和提高。
“實(shí)驗操作”檢驗想象的合理性
現在的高考實(shí)驗題重在考查學(xué)生的實(shí)驗能力和綜合分析能力。但是實(shí)驗題的得分率都不高，反映了目前在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗教學(xué)是一個(gè)薄弱的環(huán)節。許多教師都只重視理論的講授和解題能力的培養，而忽視了對學(xué)生動(dòng)手能力的培養。通過(guò)實(shí)驗的操作，可以培養學(xué)生的實(shí)驗技能、觀(guān)察能力、思維能力和科學(xué)的思維方法，提高他們發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)生自行設計操作的實(shí)驗無(wú)論成敗都無(wú)關(guān)緊要，而是整個(gè)過(guò)程學(xué)生都積極參與思考，同時(shí)不斷根據實(shí)驗的結論修正方案設計的合理性。
例如：鈉與水（加有酚酞）反應最不容易觀(guān)察到的實(shí)驗現象是①溶液變紅②有大量的氣泡產(chǎn)生③鈉熔化成小球④鈉在水面上不斷地游冬。此題學(xué)生做起來(lái)非常困難，因為上述現象的確都在該實(shí)驗中存在，從學(xué)生的得分率來(lái)看，學(xué)生的想象的與現實(shí)有著(zhù)差距，這就得用實(shí)驗來(lái)進(jìn)行檢驗，親自做過(guò)后不難得出“有大量的氣泡產(chǎn)生”最不容易觀(guān)察到，通過(guò)實(shí)驗具體操作就對前期的想象錯誤進(jìn)行了修正。
4、”實(shí)驗評價(jià)”反饋提高
第一次對實(shí)驗的設計不可能十全十美，設計者要對實(shí)驗進(jìn)行操作，操作不合理再進(jìn)行修正，修正后繼續操作，整個(gè)過(guò)程周而復始又不是簡(jiǎn)單的重復。設計者要對實(shí)驗后的每一步進(jìn)行評價(jià)才能對前面的修正準確到位。
例如：課本實(shí)驗未對實(shí)驗的產(chǎn)物進(jìn)行檢驗，而乙醇與鈉反應的化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)就應該建立在實(shí)驗現象的基礎之上。因此檢驗氫氣的產(chǎn)生對此反應的理解非常重要�；诖�，有教師設計出了制取和檢驗的裝置。操作步驟：（1）向試管中加入約10ml無(wú)水乙醇，再沿試管內壁滑下一塊鈉。（2）蓋上如圖所示的帶有玻璃管的單孔橡皮塞。（3）檢驗氫氣的純度，若純凈則可以直接點(diǎn)燃。
此實(shí)驗設計貌似合理，其實(shí)不太合理。筆者引導學(xué)生思考不合理的地方，并做實(shí)驗給學(xué)生觀(guān)察，學(xué)生們發(fā)現起始時(shí)火焰很小，過(guò)了幾分鐘之后火焰迅速變大，鈉與酒精反應產(chǎn)生氣泡速率并沒(méi)有明顯成倍放大，為何火焰會(huì )變得如此之大，學(xué)生們通過(guò)探討之后發(fā)現此反應是放熱反應導致酒精揮發(fā)而燃燒。筆者又提出：1、如何證明燃燒物有酒精？2、怎樣設計避免酒精蒸汽的干擾？之后學(xué)生們得出了合理的解釋和實(shí)驗方案。
學(xué)生們實(shí)驗改進(jìn)和探究就是在一次次實(shí)驗、一次次失敗、一次次總結之后，觀(guān)察能力、分析能力、動(dòng)手能力、評價(jià)能力慢慢得以提高，這些能力是建立在想象力的基礎之上，而創(chuàng )造性想象力又是這些能力的升華。
參考文獻：
1、《中學(xué)化學(xué)教學(xué)》（實(shí)驗部分） 2008年3、4期
2、李明艷 《中學(xué)化學(xué)教育》2006年第11期
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