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如何在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新型人才
0 引言
《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2017-2020年）》[1]強(qiáng)調(diào)了高校人才培養(yǎng)的目的是激勵(lì)學(xué)生樂觀向上、自主自立、努力成才，最終達(dá)到德智體美的全面發(fā)展。在此基礎(chǔ)上提出高校工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)是育人為本，遵循教育、人才成長和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面。
過去的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是有機(jī)化學(xué)理論課程的附屬，目的是利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證已有的理論知識(shí)，隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)，形成獨(dú)立分析和解決問題能力以及初步科研和創(chuàng)新能力的重要手段[2，3]，在高�；瘜W(xué)及相關(guān)學(xué)科中占有重要的地位。
雖然高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革取得了一定的成果，但是教學(xué)過程中仍存在一些的問題。教學(xué)過程中過分注重教材和教師的主導(dǎo)作用，只需照方抓藥，模擬操作，就可以順利完成實(shí)驗(yàn)，忽視了學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，缺乏趣味性和探究性，導(dǎo)致學(xué)生的自學(xué)能力和動(dòng)手能力大打折扣。教學(xué)評(píng)價(jià)方式較簡單，僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況和理論知識(shí)的筆試成績作為考核標(biāo)準(zhǔn)，較難體現(xiàn)出學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作的真實(shí)情況，不能全面反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。
1 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)策略
筆者作為《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的專任教師，已經(jīng)講授超過1000課時(shí)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（以下簡稱學(xué)校學(xué)院）的大力支持下，在教學(xué)過程中進(jìn)行了大膽嘗試，主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)。
1.1 教學(xué)內(nèi)容上保證基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，增大綜合實(shí) 驗(yàn)比例
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用藥品多具有毒性、易燃性、腐蝕性或爆炸性，基本的安全教育必不可少。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常使用水、電或煤氣，需要高溫、高壓或低溫、負(fù)壓等操作。因此，必須對(duì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生進(jìn)行安全常識(shí)的培訓(xùn)，正確樹立他們的安全和自我防護(hù)意識(shí)，保證其人身安全和實(shí)驗(yàn)室的安全[4]。有機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)群策群力，制定了有機(jī)化學(xué)的教學(xué)計(jì)劃并統(tǒng)一規(guī)劃了教學(xué)大綱和基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。第一堂課設(shè)置為“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般知識(shí)”，講授有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)以及課程目的、做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法、實(shí)驗(yàn)過程中異常狀況的處置方法等，不管學(xué)生以后從事何種工作，安全第一的準(zhǔn)則百利而無一害。
在學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)籠統(tǒng)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，開展基本操作技能的培訓(xùn)性實(shí)驗(yàn)，規(guī)范鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，糾正學(xué)生以前養(yǎng)成的不良習(xí)慣。課程設(shè)置了“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“重結(jié)晶與過濾”、“熔點(diǎn)的測(cè)定”、“減壓蒸餾”和“薄層色譜與偶氮光化異構(gòu)”等六組實(shí)驗(yàn)。重點(diǎn)規(guī)范培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能。開展這些實(shí)驗(yàn)的過程中，重點(diǎn)規(guī)范學(xué)生的基本操作，如球形冷凝管、直形冷凝管和空氣冷凝管的選用，不同量程溫度計(jì)的使用范圍，布氏漏斗、分液漏斗以及其它各種小型玻璃儀器的正確安裝和使用，儀器連接順序及要求等。
學(xué)生掌握了基本的實(shí)驗(yàn)操作技能以后，結(jié)合《有機(jī)化學(xué)》課程，將一些經(jīng)典反應(yīng)加入到實(shí)驗(yàn)課程中，開展一系列的合成實(shí)驗(yàn)，利用生動(dòng)活潑的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課本上枯燥的知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)大綱上開設(shè)了正溴丁烷、乙酰苯胺、乙酸正丁酯、苯乙酮、苯甲酸和苯甲醇、對(duì)氯甲苯、肉桂酸、甲基橙、絕對(duì)乙醇的合成制備實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，將基本操作（如雜質(zhì)的去除、干燥、分液、過濾、熱濾抽濾、洗滌、干燥等）滲透到各單元合成實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生體味到物質(zhì)合成過程的復(fù)雜和樂趣。為了讓學(xué)生體味到有機(jī)化學(xué)和實(shí)際生活的聯(lián)系，增加他們對(duì)化學(xué)的熱愛，開設(shè)了與實(shí)際生活息息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如茶葉中提取咖啡堿，洗面奶、餐具洗滌劑的配置等，讓學(xué)生感覺到化學(xué)就在身邊，生活中時(shí)時(shí)處處皆化學(xué)。
學(xué)生經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)后，已經(jīng)基本具備獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力，此時(shí)堅(jiān)決放權(quán)，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓他們獨(dú)立設(shè)計(jì)開展實(shí)驗(yàn)，為以后的獨(dú)立科研工作打下基礎(chǔ)。教學(xué)大綱規(guī)劃了環(huán)己酮、己二酸、苯亞甲基苯乙酮和安息香的輔酶合成兩組設(shè)計(jì)合成實(shí)驗(yàn)。筆者的做法是退居幕后，從查閱文獻(xiàn)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以及最后的實(shí)施，全部交給學(xué)生。學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，并集體討論實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)，當(dāng)好一位答疑解惑者，實(shí)施過程中鼓勵(lì)大家創(chuàng)新，對(duì)于一些新穎的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)驗(yàn)條件許可的情況下，鼓勵(lì)嘗試并在最終的考核中適當(dāng)給與獎(jiǎng)勵(lì)。
1.2 教學(xué)主體上由教師逐漸轉(zhuǎn)為學(xué)生
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的常規(guī)教學(xué)模式是教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵及注意事項(xiàng)等，學(xué)生機(jī)械地進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后照搬千篇一律的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生照方抓藥、照本宣科，過分孤立地強(qiáng)調(diào)操作基本技能的訓(xùn)練，使其游離于具體的實(shí)驗(yàn)探究之外，直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程枯燥乏味，效率低下，造成學(xué)生的思維定勢(shì)，抑制學(xué)生的創(chuàng)新思維，更減弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。
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教學(xué)大綱所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)都是經(jīng)過幾十甚至上百年的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)本身沒有問題。因此在講述實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)時(shí)，筆者注重自己角色的轉(zhuǎn)變，逐漸由“主角”變成“導(dǎo)演”，而學(xué)生由“觀眾”變成“主角”，學(xué)生由知識(shí)的被動(dòng)接受者變成知識(shí)主動(dòng)的發(fā)現(xiàn)者，成為教學(xué)主體[6]。選擇筆者實(shí)驗(yàn)課的同學(xué)課前必須預(yù)習(xí)，并寫好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，搞清楚實(shí)驗(yàn)的目的、原理等基本內(nèi)容。課上的講授就可以直接跳過實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)所需的試劑材料，這樣可以保證在上課有限的講授時(shí)間內(nèi)做到簡明扼要，抓住重點(diǎn)、難點(diǎn)講授，并有足夠的時(shí)間擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，講授與該次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的其它知識(shí)�！榱嗽黾诱n程的生動(dòng)性、趣味性和啟發(fā)性，努力在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容里加上實(shí)際生活中的一到兩個(gè)實(shí)例，如從茶葉中提取咖啡堿的實(shí)驗(yàn)講授，就可以適當(dāng)擴(kuò)展到我國中藥成分的提取和分離，吸引學(xué)生的興趣。采用提問、發(fā)現(xiàn)、啟發(fā)、比較及討論等多種方法對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)，盡可能加大學(xué)生的思維量，讓學(xué)生自己去探索、發(fā)現(xiàn)問題，尋找規(guī)律，并加以總結(jié)和提高，如乙酰苯胺的制備實(shí)驗(yàn)，就引導(dǎo)學(xué)生以前是不是用過乙酰苯胺，哪些實(shí)驗(yàn)用過？（熔點(diǎn)的測(cè)定、重結(jié)晶與過濾實(shí)驗(yàn)），然后引申到合成實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式能使學(xué)生主動(dòng)思考，課堂氛圍良好。
1.3 教學(xué)方法上循序漸進(jìn)，授人以漁
由于長期養(yǎng)成的學(xué)習(xí)習(xí)慣，開始的時(shí)候?qū)W生很難直接接受教學(xué)主體由教師轉(zhuǎn)為學(xué)生的教學(xué)方式，應(yīng)采用循序漸進(jìn)的方法。筆者始終認(rèn)為打好基礎(chǔ)很重要，因此在基礎(chǔ)知識(shí)方面總是反復(fù)強(qiáng)調(diào)。開始的基本實(shí)驗(yàn)，如“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“熔點(diǎn)的測(cè)定”、“減壓蒸餾”等，還是采用固有沿襲的方法，主要是教師講，學(xué)生照本宣科。
等到后面合成實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，逐漸改變實(shí)驗(yàn)講授方式，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前做好預(yù)習(xí)工作，查閱資料，撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃�、過程都要做到心中有數(shù)。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，多采用問題教學(xué)法，就相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容向?qū)W生提問，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。有時(shí)也采用討論法，與學(xué)生共同討論實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[7]。學(xué)生課前預(yù)習(xí)，必然要耽誤一定的時(shí)間，因此，筆者總是鼓勵(lì)學(xué)生，預(yù)習(xí)報(bào)告按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式書寫，實(shí)驗(yàn)過程中如果發(fā)現(xiàn)和預(yù)期不一樣的現(xiàn)象時(shí)，直接在預(yù)習(xí)報(bào)告上修改，最后這份報(bào)告就直接成了正式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的報(bào)告提交方式經(jīng)過實(shí)踐以后是一舉兩得，既節(jié)省了學(xué)生時(shí)間，又能鼓勵(lì)其課前認(rèn)真預(yù)習(xí)。
按照這樣的教學(xué)策略和方法，越到后面的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要完成的工作量越大，這貌似解放了老師和實(shí)驗(yàn)員，但筆者發(fā)現(xiàn)越到后面，工作量反而直線上升。這主要是以前的實(shí)驗(yàn)課照本宣科，都是重復(fù)性內(nèi)容，不需要教師花費(fèi)大量的時(shí)間備課，講完了就是完了，但是學(xué)生的創(chuàng)新精神嚴(yán)重弱化。采用新方法后，學(xué)生積極性大大提高，發(fā)現(xiàn)和提出的問題五花八門，這就要求教師提前預(yù)判所有可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)情景及可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和原因。這需要教師更加認(rèn)真仔細(xì)備課，不僅要掌握和講述實(shí)驗(yàn)有關(guān)的原理等理論知識(shí)，還要掌握本次實(shí)驗(yàn)過程中所有可能出現(xiàn)的問題和難點(diǎn)、疑點(diǎn)，做到“成竹在胸”，看到學(xué)生的異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就能清楚解釋發(fā)生的原因。因此每次實(shí)驗(yàn)開展之前，任課教師及實(shí)驗(yàn)員都要親自完成并重復(fù)一次實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。
1.4 教學(xué)策略上嚴(yán)松結(jié)合，多鼓勵(lì)少批評(píng)
筆者的教學(xué)策略是給學(xué)生樹立“實(shí)驗(yàn)課就是‘玩’”的觀念，同時(shí)規(guī)矩很重要”。第一堂實(shí)驗(yàn)室就給大家灌輸“玩”的思想，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，就是“玩”的天堂，在規(guī)則許可的范圍內(nèi)，大家可以隨心所欲的“玩”。當(dāng)然，“玩”不代表違背基本原則，無法無天，“玩”的目的是讓學(xué)生不要被條條框框束縛住，不要被教材及以往的觀點(diǎn)左右，激發(fā)起對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣。實(shí)驗(yàn)過程中，作為教師要嚴(yán)格督促學(xué)生規(guī)范操作，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，尤其是實(shí)驗(yàn)過程中的異�，F(xiàn)象，記錄好數(shù)據(jù)，遇到問題，及時(shí)與教師交流討論。所謂的規(guī)矩，就是有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)以及做好實(shí)驗(yàn)的基本方法，這些內(nèi)容是必須講授清楚而且要求學(xué)生嚴(yán)格遵守。如進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室女生必須扎起頭發(fā)、不準(zhǔn)穿拖鞋和嚴(yán)格著裝、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嚴(yán)禁吃喝食品和飲料，沒有預(yù)習(xí)報(bào)告不能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)開始前和過程中嚴(yán)禁嬉戲打鬧，實(shí)驗(yàn)過程中腦袋不允許進(jìn)入通風(fēng)櫥，強(qiáng)酸強(qiáng)堿的取用必須佩帶專用手套并符合基本要求等。如果實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生因?yàn)椴话凑栈静僮鞣稿e(cuò)，比如，走水漏電甚至實(shí)驗(yàn)失敗，一定要嚴(yán)格批評(píng)，甚至當(dāng)次實(shí)驗(yàn)考評(píng)記錄為零分。
關(guān)于“松”，那就是鼓勵(lì)學(xué)生多思考多創(chuàng)新，啟發(fā)學(xué)生立足于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生采用新方法實(shí)現(xiàn)原來預(yù)期的結(jié)果。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常使用水、電和有機(jī)溶劑。因此，實(shí)驗(yàn)過程中難免出現(xiàn)儀器打碎、跑水、跳閘的現(xiàn)象。以前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是要求學(xué)生簽字，指導(dǎo)老師確認(rèn)，最后按照一定的價(jià)格進(jìn)行賠償。而現(xiàn)在在領(lǐng)導(dǎo)支持下，直接取消了這一環(huán)節(jié)。意外打碎了儀器，首先要確認(rèn)學(xué)生的安全，然后打掃清理干凈，同時(shí)和學(xué)生講解導(dǎo)致該情況的原因以及如何避免該類事件的發(fā)生，然后指導(dǎo)學(xué)生換上備用的儀器繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，對(duì)于相對(duì)危險(xiǎn)情況，如水銀溫度計(jì)等破碎以后，先緊急利用硫磺吸附處理，然后現(xiàn)場(chǎng)和學(xué)生講解遇到類似情況的緊急處理方案。實(shí)驗(yàn)過程中寬松對(duì)待因?yàn)閯?chuàng)新而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的同學(xué)，鼓勵(lì)他們分析失敗的原因，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，只要真正找出失敗的原因同樣可以拿到好的成績，不以產(chǎn)率高低論英雄。在實(shí)驗(yàn)過程中，逐步提高學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科研能力。
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1.5 教學(xué)評(píng)價(jià)上方式多樣，鼓勵(lì)創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的目的是要考核學(xué)生是否掌握基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能，是否具備分析問題、解決問題的能力，尤其是對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中所表現(xiàn)出的綜合能力的評(píng)定。因此，必須引導(dǎo)學(xué)生由過去只重視實(shí)驗(yàn)技能的熟練程度向重視培養(yǎng)綜合能力的方向發(fā)展[8，9]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績?cè)u(píng)價(jià)通常是以學(xué)生的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主要依據(jù)，結(jié)合簡單的筆試和操作考試來評(píng)定。其中，筆試成績多占有較大的比重，這種評(píng)價(jià)方式較難反映學(xué)生的真實(shí)水平，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，筆者認(rèn)為要客觀真實(shí)的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平與能力，需要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績實(shí)行綜合評(píng)定，加大平時(shí)成績的比例。
在實(shí)際教學(xué)過程中，筆者采用老師評(píng)定為主、學(xué)生自評(píng)為輔，實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考試綜合平衡的方法，改變過去的一刀切決定成績的做法。以總分100分為例，平時(shí)成績包括預(yù)習(xí)報(bào)告15分，考勤、紀(jì)律15分，操作過程30分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果5分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告15分，期末考試20分。對(duì)別出心裁和新穎獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行5～20的適當(dāng)加分，以鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和創(chuàng)新。綜合成績出來以后，結(jié)合學(xué)生的自評(píng)分?jǐn)?shù)，給出最終成績。為鼓勵(lì)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己，合理的評(píng)價(jià)自己，采用如下原則：綜合成績和學(xué)生自評(píng)分?jǐn)?shù)相近，取較高分?jǐn)?shù)作為最終成績。如果自評(píng)分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于綜合成績，綜合成績作為最終成績。為了平衡不同實(shí)驗(yàn)班評(píng)分尺度的差異，�。ㄏ罗D(zhuǎn)第75頁）
通過控制“優(yōu)”的人數(shù)比例來解決。這種考核辦法，增大了任課老師的工作量，但更能體現(xiàn)宏觀和微觀相結(jié)合，橫向和縱向相交疊，更公平一些[10]。
2 結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)課程的結(jié)束，不代表實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)束。筆者的做法是如果學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣，鼓勵(lì)其繼續(xù)采用多種形式繼續(xù)開展相關(guān)工作，如組建興趣小組、申請(qǐng)本科生研究發(fā)展計(jì)劃（srdp）項(xiàng)目、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等。作為一線科研人員，科研上有一些便利條件，可以在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和經(jīng)費(fèi)上提供力所能及的幫助，讓他們覺得科學(xué)研究還是挺有意思的事情。把學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的主體，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，有效地提高學(xué)生的操作技能和分析解決實(shí)際問題的能力，使得學(xué)生能夠?qū)W到知識(shí)，學(xué)會(huì)方法。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行的改革，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，最終達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。
化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)2017-03-21 06:52 | #2樓
隨著二十一世紀(jì)的到來，人類正進(jìn)入一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)時(shí)代——知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，能否接受未來知識(shí)經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，關(guān)鍵在于能否培養(yǎng)出大批具有知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的人才。中共中央、國務(wù)院頒布的《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》就強(qiáng)調(diào)了實(shí)施“素質(zhì)教育”要“以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)”�？梢姟皠�(chuàng)新教育”與“素質(zhì)教育”是一致的，而且能推動(dòng)“素質(zhì)教育”的發(fā)展。中學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，特別是理科教學(xué)，是對(duì)前人研究、發(fā)現(xiàn)所積累的基礎(chǔ)自然科學(xué)知識(shí)成果的傳播再現(xiàn)，不具有首創(chuàng)性。化學(xué)是未來世紀(jì)的中心學(xué)科，如何發(fā)揮化學(xué)教育的優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)，培養(yǎng)二十一世紀(jì)所需高素質(zhì)創(chuàng)新人才是廣大化學(xué)教育工作者探討的重要課題之一。
中學(xué)化學(xué)中的創(chuàng)新教育不是去開拓和創(chuàng)新未知的知識(shí)和知識(shí)體系，而是創(chuàng)設(shè)一定條件和氛圍，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生去模擬、探究原科學(xué)家的實(shí)踐活動(dòng)過程，發(fā)現(xiàn)“新”現(xiàn)象，通過聯(lián)想、判斷、推理和綜合分析，歸納出物質(zhì)呈現(xiàn)如此現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，這就是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新教育。
本文重點(diǎn)談?wù)剟?chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
如何培養(yǎng)創(chuàng)新思維呢？首先要有良好的學(xué)習(xí)心態(tài)，有強(qiáng)烈的求知欲，對(duì)化學(xué)現(xiàn)象能產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇，這是一切創(chuàng)新的基礎(chǔ)。愛因斯坦說過，他沒有特別的天賦，只有強(qiáng)烈的好奇心。在人類認(rèn)識(shí)史上，正是個(gè)別人對(duì)事物或某種現(xiàn)象產(chǎn)生了好奇感、驚奇感，從而導(dǎo)致了重大的發(fā)明創(chuàng)造。
化學(xué)與我們的生活息息相關(guān)，各種與化學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象隨處可見。用磚砌墻和貼瓷磚時(shí)，先要將磚和瓷磚用水濕潤；新買的鋁鍋，燒過自來水后有黑色斑點(diǎn)；經(jīng)常雷雨交加的地方禾苗長得很茂盛，這些奇妙的現(xiàn)象激起學(xué)生的好奇心后，就能促使他們?nèi)W(xué)習(xí)掌握水泥、鋁和氮?dú)獾男再|(zhì)。
我們也會(huì)遇到一些奇特的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如：一鋁制的盛飲料的易拉罐內(nèi)充滿co2氣體，然后往罐內(nèi)注入適量naoh溶液，立即用膠布將罐口密封，反應(yīng)一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？首先，易拉罐“內(nèi)凹變癟”，接著“癟了的罐重新又鼓起來”。對(duì)于前面的現(xiàn)象一般很容易解釋。這是因?yàn)閷W(xué)生很容易從固有的思維定勢(shì)出發(fā)，即分析物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，只從加入的物質(zhì)來考慮，只分析naoh溶液與co2的反應(yīng)，就能得出易拉罐“內(nèi)凹變癟”的現(xiàn)象。為什么會(huì)出現(xiàn)后面的現(xiàn)象呢？深入思考，不難得出這是因?yàn)槿萜鞅旧怼颁X”與氫氧化鈉溶液也會(huì)發(fā)生反應(yīng)。
對(duì)這些現(xiàn)象的好奇，能使學(xué)生的情緒亢奮、激動(dòng)，從而在白熱化的思維之中，迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。
其次，在學(xué)生良好的心理基礎(chǔ)上，老師們應(yīng)該恰當(dāng)質(zhì)疑。古人云：“疑者覺悟，覺悟之機(jī)也；一番覺悟，一番長進(jìn)”�？茖W(xué)研究、探索活動(dòng)尤其需要質(zhì)疑。疑而啟思，疑而生變。在教師的質(zhì)疑中，學(xué)生不是以一種被動(dòng)接受的閉合的思維方式參與到認(rèn)識(shí)過程中，而是主動(dòng)地以開放式思維去解疑。質(zhì)疑，實(shí)際上構(gòu)成了從一般性思維發(fā)展到創(chuàng)造性思維鏈上的關(guān)節(jié)點(diǎn)。 教師在教學(xué)過程中要特別注意保護(hù)學(xué)生質(zhì)疑的積極性，細(xì)心地去發(fā)掘?qū)W生微笑的創(chuàng)造火花，創(chuàng)造條件使其閃爍發(fā)光。如：學(xué)生在做二氧化硫與硫化氫氣體相混合反應(yīng)析出硫粉的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有一位同學(xué)提出：幾次實(shí)驗(yàn)析出硫的速率不一樣，教師稱贊他具有敏銳的觀察力，然后鼓勵(lì)大家分析研究，尋找原因。當(dāng)學(xué)生初步推斷可能是因?yàn)榧瘹馄恐兴拇嬖趯?dǎo)致析出硫的速率不一樣時(shí)，再指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，查找有關(guān)資料證實(shí)；水確實(shí)可以作二氧化硫和硫化氫氣體相互反應(yīng)的催化劑。這樣，學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣更濃，對(duì)so2與h2s氣體反應(yīng)析出硫粉的實(shí)驗(yàn)印象更加深刻，達(dá)到了質(zhì)疑引導(dǎo)探索，探索促成創(chuàng)造。
質(zhì)疑時(shí)，常以“原理型”為主。學(xué)生掌握某種化學(xué)原理后，教師提出有發(fā)展性應(yīng)用型的疑問，進(jìn)一步拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，去解決實(shí)際問題。教師在進(jìn)行萃取操作教學(xué)時(shí)，講述了要將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來進(jìn)行振蕩的原理后，可向同學(xué)們質(zhì)疑：當(dāng)兩種互不相溶的溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)，應(yīng)怎樣才能使兩溶液反應(yīng)充分？在復(fù)習(xí)完氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以思考：cl2、co2在naoh溶液中、乙烯在溴水中、so2在酸性kmno4溶液中能否形成噴泉。通過這樣的質(zhì)疑和解疑，學(xué)生將避免解決問題途徑的單一性，而是多角度、多方法去解決問題。即從慣常的思維方式上升到創(chuàng)造性思維方式。
要學(xué)生學(xué)會(huì)這種思維并引導(dǎo)自己進(jìn)行創(chuàng)新思維，教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生經(jīng)常作這方面的訓(xùn)練，如一題多解、一題多變、多題一解等，這些都是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的良好途徑；同時(shí)要鼓勵(lì)學(xué)生提出不同意見，對(duì)學(xué)生解題有創(chuàng)新的，即使在萌芽狀態(tài)，都要積極扶持，千萬不能有意無意的撲滅在學(xué)生大腦中冒起的各種神奇的創(chuàng)新性的火花；考試也應(yīng)鼓勵(lì)創(chuàng)新，凡有新穎解法和獨(dú)特見解，即使答案不完整，不全面，有不準(zhǔn)確之處也應(yīng)酌情給高分。這樣不僅拓寬了學(xué)生的思維，而且能求異，達(dá)到創(chuàng)新的境地。
在一切的創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中，創(chuàng)新思維是基礎(chǔ)，而創(chuàng)新能力是核心。怎樣培養(yǎng)創(chuàng)新能力呢？
這里談?wù)勏胂竽芰�、觀察能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
愛因斯坦講過：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉”。想象能力對(duì)于學(xué)生形成創(chuàng)新能力具有積極的作用。
培養(yǎng)想象能力，要學(xué)會(huì)聯(lián)想。講到ch4氣體燃燒的焰色時(shí)，要聯(lián)想到h2、co氣體燃燒的火焰也是淡藍(lán)色；講到ch4氣體的實(shí)驗(yàn)室制取時(shí)，聯(lián)想到用這套裝置還可以制o2，nh3氣體；講到硬水的軟化時(shí)，想到水壺為什么易起水垢；講到濃硫酸的強(qiáng)腐蝕性時(shí)，想到皮膚沾了濃硫酸時(shí)，應(yīng)該怎么處理。
培養(yǎng)想象能力，還要大膽的猜想、幻想，甚至異想天開。例如講到n2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時(shí)，假設(shè)n2不存在氮的化學(xué)鍵，n2變得非�；顫�，世界將會(huì)變成怎樣？對(duì)這種意想不到的想象，老師要及時(shí)加以肯定、稱贊，愛因斯坦說：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要”。
創(chuàng)新觀察能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力也是形成創(chuàng)新能力的重要部分。觀察是一切知識(shí)的門戶，周密、精確和系統(tǒng)的觀察是一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。實(shí)踐能力是將創(chuàng)意付之實(shí)現(xiàn)的精心設(shè)計(jì)，是創(chuàng)意與創(chuàng)新的橋梁�；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，培養(yǎng)這兩方面能力，要加強(qiáng)課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們要從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作等不同視角，仔細(xì)觀察，善于發(fā)現(xiàn)共同現(xiàn)象和不同現(xiàn)象，形成良好的觀察習(xí)慣。在平時(shí)教學(xué)過程中，要充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)或其它直觀條件激發(fā)學(xué)生的觀察興趣，引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的觀察方法，把觀察和思維緊密地結(jié)合起來，使學(xué)生養(yǎng)成良好的觀察習(xí)慣。如在引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，要求學(xué)生弄清實(shí)驗(yàn)儀器的各結(jié)構(gòu)名稱、使用方法與使用條件；觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，要求學(xué)生從整體到局部，從靜到動(dòng)，從反應(yīng)物到生成物的狀態(tài)，要弄清觀察對(duì)象的主要特征及變化情況，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題。同時(shí)，教師要在實(shí)驗(yàn)時(shí)留有“空白”和“開發(fā)區(qū)”，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)，去創(chuàng)新，鍛煉自己的創(chuàng)新實(shí)踐能力�，F(xiàn)行化學(xué)教材中的一些演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，主要是作為驗(yàn)證化學(xué)知識(shí)的手段，幫助學(xué)生理解和鞏固化學(xué)知識(shí)，對(duì)發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力不能起到良好的促進(jìn)作用。為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們?cè)诮虒W(xué)過程中還必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等方面的指導(dǎo)。
演示實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用的教學(xué)形式，它生動(dòng)、簡捷、有效，是培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、思維能力和動(dòng)手操作能力最好的教學(xué)手段之一。我們?cè)谄綍r(shí)實(shí)施演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，將教材中的演示實(shí)驗(yàn)分為三種形式教學(xué)：（1）對(duì)于重要實(shí)驗(yàn)，教師演示、學(xué)生觀察分析得出結(jié)論；（2）對(duì)一些要求不高的實(shí)驗(yàn)，可對(duì)學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，要求學(xué)生設(shè)計(jì)或改進(jìn)后上臺(tái)演示；（3）對(duì)一些難度較大，要求較高，現(xiàn)象又不太明顯的實(shí)驗(yàn)，教師先進(jìn)行演示，讓學(xué)生在觀察中提出問題，讓學(xué)生討論分析實(shí)驗(yàn)的缺陷在哪里，使學(xué)生始終處于探究的思維狀態(tài)，進(jìn)而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。
例如，在進(jìn)行“氯氣實(shí)驗(yàn)室制法”的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生弄清楚了實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)程序（發(fā)生裝置→凈化裝置→收集裝置→驗(yàn)證裝置→尾氣處理裝置等），理解了控制反應(yīng)條件，對(duì)比試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)方法，我先讓學(xué)生觀看本節(jié)8頁的裝置圖示，再讓學(xué)生思考：（1）該裝置是否能收集到純凈干燥的cl2？（2）添加哪些儀器和試劑可收集到純凈而干燥的cl2？（3）如何驗(yàn)證cl2的漂白性？不一會(huì)有的提出“濃鹽酸易揮發(fā)，氣體中氣有hcl氣體和水蒸氣�！庇械恼J(rèn)為：“排空氣法收集cl2容易混空氣”。有的說：“難以確定收集滿否”等等。學(xué)生各抒己見，有的要求上臺(tái)進(jìn)行演示。第一次實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育，有助于培養(yǎng)學(xué)生的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。在后面學(xué)習(xí)hcl、so2、nh3、ch4、ch2=ch2等氣體的制法時(shí)，學(xué)生都能舉一反三，觸類旁通。
又如我們?cè)谘菔靖咧谢瘜W(xué)（必修）第一冊(cè)第79頁[實(shí)驗(yàn)3—5]時(shí)，由于生成的so2具有刺激性氣味而影響課堂氣氛。我們趁機(jī)誘導(dǎo)學(xué)生思考：如何克服這一缺陷？學(xué)生積極思維，設(shè)計(jì)改進(jìn)了多種切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。有的說在試管口放一團(tuán)用氫氧化鈉溶液浸泡過的棉花；有位學(xué)生設(shè)計(jì)了用“w”型試管組裝的實(shí)驗(yàn)裝置，在演示濃硝酸與銅反應(yīng)時(shí)也被我們采用。
而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生思維能力的高層次要求，它要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和一定的實(shí)驗(yàn)技能，通過分析、綜合、推理、聯(lián)想、想象等多種思維活動(dòng)設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)的具體方案，并用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。如指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組合裝置，組織環(huán)保小組測(cè)定水體污染等課外實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生親自嘗試創(chuàng)新思維和能力的飛躍，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的合作意識(shí)，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力可以獲得意想不到的效果。例如，在學(xué)完硫酸的性質(zhì)后，我要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)所學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證稀h2so4和濃h2so4的性質(zhì)。此時(shí)學(xué)生的思維活躍，大膽聯(lián)想，認(rèn)真設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)新，很快設(shè)計(jì)出了很多方案。其中摘要幾種如下：（1）用兩塊銅片；（2）用兩塊鐵片；（3）用兩根玻璃棒蘸取滴在白紙上：（4）用兩根火柴；（5）用蔗糖；（6）取等體積的進(jìn)行稱量；（7）分別稀釋；（8）讓cl2分別通入兩瓶試劑后再通過干燥的石蕊試紙；（9）再兩試劑瓶中分別懸掛一支鮮花。經(jīng)過同學(xué)們動(dòng)手動(dòng)腦、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，既激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，受到事半功倍的效果。
創(chuàng)新教育是“三個(gè)面向”的需要，我們要轉(zhuǎn)變教育觀念，在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。在不久的將來一定會(huì)涌現(xiàn)出許許多多的創(chuàng)新型人才。
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