基于實驗創新的化學“創新意識”核心素養培育策略

王偉鳳 黃都

【摘 要】本文在闡明“創新意識”核心素養的內涵及其養成途徑的基礎上，論述培育化學“創新意識”核心素養的化學實驗創新教學策略，以培養學生的創新意識與創新能力。

【關鍵詞】實驗創新 創新意識 創新能力 核心素養

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）06B-0068-02

教育部 2014 年印發的《關于全面深化課程改革 落實立德樹人的根本任務的意見》提出“發展核心素養體系”“更加注重創新實踐”“把核心素養和學業質量要求落實到各學科教學中”。《高中化學新課程標準（人教版）》在課程目標中明確指出“以進一步提高學生的科學素養為宗旨”“激發學生的創新潛能”。剛頒布的《2018 年普通高等學校招生全國統一考試大綱》進一步提出“化學科考試，為了有利于選拔具有學習潛能和創新精神的考生，以能力測試為主導，將在測試考生進一步學習所必需的知識、技能和方法的基礎上，全面檢測考生的化學科學素養”。

如何培養學生的化學學科素養和創新精神，已成為日常化學教學的一個熱點。但是，目前的化學常規教學仍大量存在過度重視成績和升學率的情況，學生的社會責任感、創新精神和實踐能力沒有得到有效提升。教師在常規教學中，說實驗、背實驗、畫實驗，課后補充實驗練習題的現象大量存在。造成這種現象，歸根結底是教師的創新意識淡薄，缺乏應有的實驗創新技能和提升學生創新意識的策略。針對以上問題，本文提出了幾點利用創新實驗提升學生創新意識的策略。

一、“創新意識”核心素養的內涵及其養成途徑

高中化學核心素養包括五個要素，“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”和“科學精神與社會責任”。“創新意識”是指人們想要創造出社會和個體生活需要的新事物的動機，它存在于創新活動的心理準備階段，并貫穿于創新活動的整個過程。創新意識包括三要素：好奇心和批判精神等創新品質、新穎獨創的創新思維、解決問題的創新方法。創新意識的強弱決定創新精神有無。“實驗探究”是化學科必備的素養，也是“創新意識”培養的重要手段之一。化學實驗是重要的學科內容，是重要的教學手段，是人類識別和創造物質的重要方法，是創新的重要工具，巧妙地利用化學實驗可以激發學生的創新意識，從而提高創新能力。創新能力是創新精神和實踐能力的總和，是個體啟動創新思維，運用已有知識和經驗，創造新穎獨特的產品的能力。它包括創新意識、創新思維和創新技能三部分。培養具有創新能力的創新型人才，重點是啟發創新思維，關鍵是激發學生的創新意識。因此在高中化學教學中，融入創新元素的化學實驗是創新意識培養的重要途徑。

二、聚焦于培育化學“創新意識”核心素養的化學實驗創新教學策略

（一）改變教師自身理念、思維和行為，關注并深究化學中的不確定性、異常性、不完美性、抽象性、關聯性、區分性問題，參加實驗創新比賽。比如在人教版化學課本 P56 的《科學探究》中，探究 Na2CO3 與 NaHCO3 的熱穩定性。實驗時需要換兩支試管（如圖 1 所示）。改進實驗后，不用再拆裝實驗儀器便可完成兩者熱穩定性的比較（如圖 2 所示）。教師的演示實驗對學生的實驗操作具有重要的示范作用，如果此時將傳統的演示實驗變為創新演示實驗，那么學生就會意識到“原來實驗還可以這么做！”教師的創新精神促進了學生創新意識的形成。

（二）營造深度提問、止于至善、大膽質疑、系統猜想、小心求證的化學學習氛圍。比如學了乙醛的銀鏡反應后，教師可以引導學生聯想，是否具有醛基的物質都能發生銀鏡反應？并用葡萄糖的銀鏡反應驗證猜想，培養學生的聯想思維。接下來教師進行追問：能發生銀鏡反應的有機物是否一定具有醛基？學生通過查閱資料等方式，得到甲酸、甲酸鈉等物質也可以發生銀鏡反應的初步結論，并用甲酸鈉的銀鏡反應對猜想進行驗證，培養學生的發散思維，提高創新意識。

（三）從教材、習題、實驗、生活、實踐中挖掘實驗創新點，引導學生求真、求新、求美。比如人教版化學必修 1 P60《實驗3-9 Fe（OH）2 的制備》，課本只說是向 FeSO4 滴加 NaOH，但是 Fe2+ 暴露于空氣中很容易被氧化為 Fe3+。如果直接在溶液表面滴加，那么生成的白色沉淀中容易混有紅褐色沉淀，影響學生對現象的觀察。因此我們可以在課前預習階段為學生設疑：Fe2+ 暴露于空氣中很容易被氧化為 Fe3+，如何使 Fe2+ 不那么快被空氣氧化？并引導學生從隔絕空氣，改進儀器等方面進行思考。在上課階段也進行課中提問：實驗的現象將是什么？白色沉淀、灰綠色沉淀、紅褐色沉淀分別是什么？學生經常被灰綠色沉淀吸引，我們可以引導學生查閱相關資料，擴展知識面，提升創新意識。

（四）將實驗創新引入課堂演示實驗、學生實驗、學生課外研究性學習、學生化學學科能力競賽等活動之中。比如課本的焰色反應，將教師的演示實驗（如圖 3 所示），改為用點滴板的學生創新實驗（如圖 4 所示）。學生在做實驗的過程中切實感受創新實驗的優勢：藥品用量少而且可以反復使用；每一次做實驗時向里面滴加一至兩滴酒精，點燃后燃燒時間久，焰色明顯，便于觀察；用點滴板盛硝酸鉀固體灼燒，不用鈷玻璃也可以觀察到鉀離子火焰顏色。進而對創新實驗產生濃厚的興趣，使其參與創新實驗的愿望變得強烈，為初步具備創新意識這一學科素養打下堅實基礎。

（五）在試題研制與測量應用中引入基于實驗創新的探究過程設計與分析內容。比如高三復習階段，海水中提取鎂的知識點，原型出于人教版化學必修 1 P7《思考與交流》，除去粗鹽中的 CaCl2、MgCl2、硫酸鹽等雜質。學生都知道利用資料卡片上的溶解性信息，選擇 NaOH 溶液除去 Mg2+。但是具體操作流程卻是很復雜，因此教師可回歸課本，以課本知識為出發點拓展，引入新的探究過程，使學生理解海水提取鎂的流程、步驟及原理。過程如下：

該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為 。

（2）采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，反應的化學方程式為 ；電解時，若少量水存在會造成產品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式 。

（六）收集學生實驗創新設計成果、實驗創新問題解決能力測量結果，系統分析影響實驗創新意識和能力發展的因素，完善、改進培育策略。家庭小實驗是化學課堂實驗的延伸，學生運用課堂所學知識，進行一些有趣味性、探索性或創新性的課外實驗。比如學習原電池后，學生已基本掌握原電池的構成和工作原理，可引導學生回家自制水果電池。課后，學生用橙子、銅絲和鐵絲制作電池，點亮了小燈泡。學生課后圍繞社會、生活中的問題，依據科學原理，充分發揮想象力設計實驗，選擇實驗器材和藥品，通過實驗驗證猜想或做一些小發明，提高創新意識和創新能力，培養學生勇于探索的科學精神與社會責任感。

教師具備創新精神和創新能力是學生創新意識培養的前提和保證，因此高中教師要不斷更新學科知識和教學技能，大膽質疑。只有教師自己具備創新精神，才能潛移默化地影響學生形成創新意識。在日常教學中，我們應充分信任學生，幫助他們樹立自信心，引導學生不唯書，獨立思考。培養學生的思維品質，如直覺思維、聯想思維、發散思維等，利用這些思維迅速地提出各種設想，并尋找解決途徑，探尋各種答案，提升創新意識。創新意識的養成不是一蹴而就的，是一個長期積累的過程，因此教師要有耐心、有恒心，將創新意識的養成融入學習和生活之中。

【參考文獻】

[1]洪賽君.化學實驗教學中培養學生創新意識的研究[D].南京：南京師范大學，2011

[2]胡先錦.管窺高中化學學科核心素養[J].化學教與學，2017（3）

[3]慈云巨.化學實驗教學中培養學生創造性思維的策略研究[D].蘇州：蘇州大學教育碩士論文，2008

（責編 盧建龍）