在化学实验教学中培养学生的创新能力
徐州二中 张文华
化学是一门以实验为基础的科学，化学实验是化学的基础和灵魂，它在培养学生的科学态度，训练学生的科学思维方法，特别是完善学生的创新思维和培养学生实践能力，具有独特的功效。因此，如何在中学化学教学中对学生实施创新精神、创新思维和创新能力的培养，已成为当前我们化学教师研究的一个重要课题。笔者仅就在化学实验教学中，学生创新能力的认识及培养作一些探索。
一、 明确实验教学目标，树立创新意识
中学化学教学大纲中要求“培养和发展学生的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力，引导学生学习科学方法，提高学生的科学探究能力；激发学生自主学习的热情，使学生体验科学探究的乐趣”。为了充分发挥实验教学在培养学生创新能力中的作用，教师在实验教学中必须理解学生创新能力的内涵，树立教学的创新意识。
基础教育中的“创新”是指在学习人类已有知识的同时，模拟其发现过程，并进行科学研究方法和科学态度的教育。它的创新能力是指学生的一种自我发现和自我超越能力，是学生群体对自然规律及学科研究方法进行学习和探索的一种综合能力。在化学学科中，学生的创新能力应是包括对化学知识的认知能力，分析和解决化学问题的构思能力，寻找掌握知识，解决问题方法的新颖性和奇特的应变能力以及独创的实践能力。创新能力的培养，是面对全体学生的创新潜能进行启动和培育。因此教师在实验教学中力求做到：
1、应加强实验教学的民主性。充分发挥学生在教学中的主体作用，积极引导学生在课堂上畅所欲言，提倡学生对实验过程的现象、结果以及实验的操作要求提出自己的看法，鼓励学生对教师的讲课内容或课本上的讲解提出质疑，营造一个宽松的课堂气氛和民主环境。激发，培养学生的创新精神，促进学生创新思维的形成。
2、教师应努力唤起学生在学习上对知识技能的独立思考的向往。鼓励学生自己设计实验操作程序或对课本上实验操作步骤进行部分修改，在教师指导下进行实验；可以自己寻找试剂、仪器的代用品，在教师指导下进行实验，这样学生就会感到自己真正掌握了学习的主动权；教学过程中教师应注意使用启发式，不能用结论来代替学生的思维过程。这样学生才能独立思考，不受拘束地探索，他们就可以享受到学习的乐趣，从而激发起学习的主动性和积极性。
3、教学中应保护学生的创新积极性。对学生的评价要起到激励学习愿望，萌发创新之念的作用，对于在教学中提出自己的意见、看法的学生，首先要鼓励，其次要认真客观地分析，哪怕学生提出的问题是错误的，也要肯定学生的积极性，不能让学生感到有压力，而是让其感到只要发表了自己的看法，就会有收获，就会有进步。此外，教师还可以通过增加实验设计，布置课外实验等办法，激发学生的创造精神。
总之，教师应有意识地把创新思维用于化学教学实践中，让学生在化学实验中感悟创新过程，达到创新能力培养的目的。
二、实施开放性实验教学，培养创新能力
在化学实验教学中，教师有了创新观念，那么又如何在实验中培养学生的创新能力呢？笔者经过教学实践，认为首先教师应有意识地培养学生的创新意识，其次进行化学实验题的开放式改编和训练，提高学生的思维品质，再次鼓励学生讨论设计实验，培养学生的创新和实践能力。
1、创设实验开放式情境，培养学生的创新意识。
创新意识的培养，也就是推崇创新，追求创新。在化学教学中，教师应设计不同的教学情境，让学生观察化学实验或联系生产生活的实际，发现问题，并组织他们实践、讨论、寻找解决问题的方法和途径；利用学生对某些问题的争议和不同看法，创设导致与学生认知冲突的化学情境，激化他们意识中的矛盾，驱使他们调动已有的经验，提出各种可能的假想，并做多方论证，积极思维，认真实验而得到合理的结论，这样使学生从中体验到科学探究和发现的乐趣，激发学生的创新意识。
例一、在演示氯气的实验室制法时，教师可增加下列问题：㈠用固体MnO2 和浓盐酸反应制Cl2，①可用常见的三种制取气体装置中的哪一种？为什么？②能否用其它的反应原理制取氯气？为什么？③能否用其它试剂或药品代替MnO2 或浓盐酸？为什么？㈡实验结束时，①多余的Cl2，应如何处理？能否直接排入空气中？②可以用哪些装置进行余气吸收？能否设计更好的尾气吸收装置？③若分别用NaOH 溶液或石灰水吸收哪一种效果更好？为什么？㈢假如实验过程中最后收集不到氯气，则实验失败的原因可能有哪些？为什么？
例二、在演示无水乙醇与钠反应的实验时，㈠设计无水乙醇与钠反应和乙醇溶液与钠反应，让学生观察现象，比较剧烈程度，然后再提出问题：为什么后者剧烈？㈡反应后分别滴加酚酞试液，让学生观察两种液体颜色变化，再提出问题：乙醇钠溶液变红色，说明什么问题？㈢如何将98%的酒精加工成所需的无水乙醇？下列试剂中（无水氯化钙、浓硫酸、氧化钙、无水硫酸铜），不能选用的试剂是什么？最好的试剂是什么？为什么？
在对问题探讨的基础上，要求学生拓宽思路，设想甚至想象，目的在于尽可能通过讨论和实验，使学生从中体验到科学探究和发现的乐趣，从而激发学生的创新意识，只有在强烈的创新意识引导下，学生才可能产生强烈的创新动机，树立创新精神，才能充分发挥创新潜能和聪明才智，释放创新激情。
2、通过创意实验设计，营造创造空间，培养创新思维
实验设计是教师对实验教学内容进行总体规划过程，或者是学生根据自己所学的化学知识和技能，独立或在教师的启发指导下，灵活并创造性地对所提出的问题寻找解决方案。在设计实验的过程中，学生主体参与意识强，思维异常活跃，创造潜能得到了开发，当他们根据所设计的方案完成了实验时，便会产生成功的愉悦感，从而使创新意识和创新兴趣得到了强化，创新能力就得到了提高。所以在化学实验教学中，教师通过不失时机地设置疑惑，制造悬念，营造强烈的问题情境，引导学生通过实验进行积极的探索，这对促进其手脑结合和创新能力的培养是大有益处的。
例如：Cu与浓HNO3反应的实验，按教材的要求完成实验，产生的NO2易污染空气，为了减少污染，可设置下列问题并讨论，①请同学们设计当实验现象明显时，若要及时停止反应，可采用什么方法？为什么？学生经过讨论提出多种方法：如加水冲稀；用冷水冷却试管；将试管中的混和物迅速倾倒入水槽中或倾倒入NaOH溶液中；将铜及时拿出等。显然加水冲稀是违背实验原则的，用冷水冷却不能停止反应，而将Cu及时取出并迅速投入NaOH溶液的方法是可行的，但试管中的铜片如何取出？有没有使操作简单易行的铜片代替品？又是一个问题，再让学生讨论，最后得到答案是将一根一端绕成螺旋状的铜丝代替铜片。这样，如果要立即使反应停止，只要把铜丝拉出试管即可。②将一根铜丝插入到微热的稀硝酸中，在接近液面上方容易产生红棕色气体，干扰实验现象，为什么？如何设计实验才能明显观察到试管内的无色气体呢？学生会动脑思考，讨论得出在插入铜丝前先加入少量的NaHCO3固体把空气排出试管，或先将燃着的木条伸入试管中直至熄灭，除去试管中的氧气的结论，再提出问题，以上方法哪种较好？学生讨论得出用NaHCO3较好。
通过实验教学设计，引导学生通过手的操作，眼的观察，脑的思维得出正确的结论，充分地培养了学生思维的严密性和思维的批判性，从而提高学生的创新能力。所以教师在实验教学中应有意识地进行创新实验教学的思维导向，这是知识点学习和创新能力培养之所在，也是今后实验教学研究的重点。
其实，学生创新能力的培养，主要通过探索性实验和实验练习使学生领悟如何进行知识、思维、能力的转换，以基础学科知识去应对千变万化的实际问题，例如在演示氨气的喷泉实验时，可提出下列问题：
① 氨气的喷泉实验，可否用稀盐酸代替水？为什么？
② 能不能用CO2和NaOH 溶液或氯气和NaOH 溶液作喷泉实验，为什么？
③ 可否不利用化学反应而产生喷泉现象？为什么？
④ 若用浓酒精；汽油和水；铁块和稀盐酸做喷泉实验，应如何设计装置？
⑤若不用胶头滴管时，使氨气和氯化氢气体与水同时做双喷泉实验，应如何设计装置？
让学生自己设计实验方案，逐一认真实验，仔细观察实验现象，认真记录，并进行归纳总结得出正确结论：下边气压大于上边气压，且有足够的压强差。如上例中④学生会利用喷泉原理。使浓酒精；汽油和水，分别盛在连有导管的密闭容器中，加热产生蒸汽形成压强差，从而形成喷泉；并设计出合理的装置。这样的实验教学，培养了学生的创新精神，丰富了学生的思维，学生的创新能力也得到进一步的加强。
综上所述，化学实验为培养学生的创新思维和创造能力提供了最佳环境。它对学生都有很强的感染力，能激发学生的创造动机，在学生心里上播下了创新的种子。因此，教师应重视化学实验的教学研究，增强创新的教学意识，把实验知识，实验方法与实验操作与培养学生创新能力有机地结合起来，调动学生的多种思维因素，鼓励学生思维的独创性，使他们始终处于不断探索的情境之中，主动实验，仔细观察，积极思考，这样，学生的创新能力就能得到更好的提高。
实施有效设计 打造高效课堂
江苏省徐州市第二中学 王 磊
关键词：选择性注意 有效学习 课堂效率 新课程
有效学习是现在提的较多的问题，而如何让学生进行有效的学习，关键还是要提高学生在课堂上的注意力，只有学生的注意力提高了，学习效率才能提高。
注意力是人的心理活动选择性的指向某种目标。选择性注意策略是指学习者在学习情境中激活与维持学习心理状态，将注意集中于有关学习信息或重要信息上，对学习材料保持高度的觉醒或警觉状态的学习策略。就像古老的谚语所说，你可以把一匹马带到水边(选择性方向)，但是你不能确保它喝水(选择性注意)。同样你可以让学生坐在教室里，可不能确保他在学习。当教师提供的信息，学生不愿吸收时，他们很可能简单地将注意力集中在其他的东西上。在某种程度上，所有的注意力都是选择性的。在学生感知的世界中，每一件事情都要求他们的一些注意，但是他们可能不能同时参与每一件事情。他们可能选择参与其他的一些东西，而不是教师所提供的信息，或者他们可能更关注我们的一些信息，而较少关注另一些。
在正常的教室中有大量的东西分散学生的注意力：其他的学生，窗外正在进行的事情，墙上的东西或黑板上张贴的东西，教师的衣服，邻近的课桌上的一些东西，钟表，等等。许多因素决定了学生关注什么。如何提高学生的注意力，提高课堂教学的效率，我作了如下尝试：
一、转换学生注意力，延长学生的有效注意时间
首先，能否对有关学习内容给予选择性注意，保持一定的觉醒状态是学习者能否进行有效学习的前提。无论学生选择参加什么，注意力只能持续一段时间。一个人能够参与一件事情的时间指的就是他(她)的注意长度。注意的长度部分地依赖于发展性因素。年幼的孩子一般只有很短的注意力的长度，而成人注意的长度较长。然而，没有一个人的注意力的长度可以像即使是最短的课那么长。注意的长度一般用秒测量，而不是用分钟测量。学生的注意力必定会在上课期间从一个东西转移到另一个东西。任何期望学生有整节课全部并且不分割的注意力的教师，都是在期望一件不可能的事情。
如在进行《有机化学基础》中同分异构体的教学时，先让学生组装分子结构模型，学生注意力能很集中，但是如果时间超过5分钟，学生的注意力就会由关注自己的模型→关注别人的模型→关注模型之外的东西→关注课堂以外的东西。所以在学生组装模型基本完成之后，应很快的回到同分异构体的概念上来。在学生分析、归纳出同分异构体的概念之后应给学生练习，判断同分异构体。再如在习题课的练习讲评时，老师的一言堂会使学生产生疲倦感，特别是对于知识基础比较差的学生，很容易把注意力转向其它方面。这时应由浅入深，层层递进，即有讲解分析，又有变式练习，才能把学生的注意吸引到教师所提供的信息中。
注意直接指向有适度的持久性的东西。课如果太短，可能在一些学生投入之前就结束了。与此相类似的，那些上得太久的课，可能超出学生保持学习的能力。然而，在教学过程中明智地使用停顿，使学生注意一下其他事情，可能会使需较长时间来教的事情得到足够的重视。
二、掌握注意力集中的最佳时间段，提高信息获取量。
当我们通过冗余的手段来教学生知识时，可能学生会关注其他事物，他可能会在第一遍丢掉一点，但是能在教师再次讲时会注意并且学会它。因此我们应该把这堂课的重点内容放在上课的15到25分钟的时间段内让学生进行学习，此时学生的学习已经进入最佳的状态，并在课堂结束前的5分钟要对重点内容进行回顾，使学生对重点知识有足够的重视。如有必要，还要在下一节课进行回顾。这样使班级内的绝大部分都能对重点知识掌握的较好。
三、利用注意力的新奇性，及时拉回学生注意力。
不寻常的东西会吸引注意力。当一个不是班级常规成员的人(例如校长)进入教室时，几乎每个人的注意力都会转向那个人。与此相类似的，因为窗外能被看到的东西很新奇，所以它们经常吸引注意力。一位高级教师的回忆，有一次他正在上课时，他的注意力被教室窗外一颗移动的树吸引了，远离了他所教授的内容。虽然那在任何环境中都是不同寻常的，但是在当时的情况下，他是在五楼教课!不必说，学生们的注意力也完全集中在树上了。每一个人都跑到窗前看，工人用一个巨大的卡车和起重机，沿着路慢慢地移动很高的树，以便于把它种植在校园内。这个例子说明，有时教师根本无法将学生的注意力从真正新奇的事件上夺回。在这时，坚持教只能导致失败。幸运的是，这些极其新奇的事件很少发生。然而，“只有很少的吸引力”的事件经常发生，改变学生的注意力。这给教师既提供了一个挑战，也提供了一个机会，虽然无法控制的新奇性会把学生的注意力从教师身上夺走，但是教师有意识地介绍新奇性情境能够吸引学生的注意力。如果新奇性情境与所教的内容相关，它会使学习更容易。
新课程中的教材在这方向给教师很好的机会，从生产、生活引入，引发学生的思考与探讨，使学生迫切想弄清楚到底是什么原因，如何解释日常生活中遇到的现象及问题。如：下雾天，为什么站在汽车的侧面，能看到车灯打出的光柱？非典时期的消毒药剂是如何制取的？为什么能杀菌消毒？常见的消毒剂有哪些？有什么利弊？自来水有时有特殊的气味，这是怎么产生的？河水是如何生产成自来水的？等等。用所学的知识来解释身边的现象，通过身边的现象来探究新知识，增加学习的兴趣，提高学习的能力，逐步培养终身学习的习惯。
四、把抽象的知识具体化、形象化
高度抽象的材料使学生厌烦，所以他们把注意力集中在周围其他的地方。然而，具体的事情或想法，能吸引注意力。没有东西比校长通过限制学生发表的内容来对校报进行的审查制度，更能帮助学生理解言论自由或出版自由这些抽象的概念。可能上周还很厌烦上政治课并在课堂上睡觉的学生，这周会站在学校游行队伍的前列。这就是抽象和具体概念在吸引学生注意力上的差别。
幸运的是，我们不是必须创造这种情感控制的事件，来把具体的事情引入教室，例如对于报纸的审查制度。关键是无论何时，只要有可能就要把你所教的任何内容与学习者的真实生活经验联系起来大。这并不总是容易的事，但是大多数值得教的东西都和具体世界有一些关系，如果教师做出足够的努力就能发现它。如在晶体结构的教学中，金属晶体的堆积是学生难以理解，我们可以用乒乓球让学生自己堆积，体会金属原子的堆积形式。认识晶胞的结构时，要借助动画演示，使学生认识晶胞是晶体中反映晶体结构特征的基本重复单位。在原子结构的教学中，利用动画、挂图等形象、直观的图示使学生认识原子的微观结构。
对教师来说，最为重要的便是使自己所传递的信息对学生更具吸引力。从教师如何适应学生的选择性注意考虑，教师提供的信息要想具有吸引力，必须遵循以下原则：
1、易得性：课堂教学的设计应由浅入深，使学生能较易的手段获得，再进一步的对信息进行提炼、加工，获取知识。
2、对比性：教师对重点知识教学的设计应与教学过程中的其他部分形成强烈的对比，常常可以吸引学生足够的注意，使其积极的动脑、动口、动手来解决问题，提高能力。
3、报酬与威胁：学生能灵敏地感知和记忆那些有利于其需求和兴趣的信息；而对那些可能危及自身的警告性信息则会有特别的戒备。在教学过程中，我们可以对学生分组，在学习过程中的优胜者（组）给以奖励，使学生产生胜利的需求，体验成功的快乐。
无论学生使用选择性的注意的原因是什么，就像我们在谈论选择性的方向时谈到的一样，底线是相同的：没有注意，就没有学习。虽然注意不足以确保学习，注意的缺失肯定会导致学习无法产生。注意力是学习的必要非充分条件。
