基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的高中化學(xué)實驗教學(xué)實踐研究

摘 要：在新課程理念下強調(diào)要促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，所以教師就要在授課的過程中拓展學(xué)生思維，利用化學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力及創(chuàng)新意識.基于此，文章對上述要求展開了研究與分析，并提出了具體建議，以期能在一定程度上促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識的發(fā)展.

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；科學(xué)探究；創(chuàng)新意識；實踐；高中化學(xué)

中圖分類號：G632? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1008-0333（2023）27-0101-03

收稿日期：2023-06-25

作者簡介：韋和，男，廣西人，碩士，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

高中學(xué)生科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，并不是一兩天就能夠完成的，需要學(xué)生在長時間的積累和學(xué)習(xí)之下掌握科學(xué)探究及創(chuàng)新的技巧和原理，進(jìn)而在不斷的碰壁和挫折之下形成較為良好的科學(xué)探究能力及創(chuàng)新能力.實驗教學(xué)是驗證學(xué)生理論性知識的主要途徑之一，在受到空間、時間、危險性等因素束縛之下，學(xué)生需要彰顯自主意識和自主能力，在突破原有教學(xué)束縛之下，全身心地參與到化學(xué)實驗操作之中，以此實現(xiàn)提升學(xué)生科學(xué)探究能力及創(chuàng)新能力的目標(biāo).

1 高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的意義? 高中階段，學(xué)生正處于身心發(fā)展的關(guān)鍵時期，個性發(fā)展相對較快，因此學(xué)校在教育工作等方面均面臨著巨大的挑戰(zhàn).新課程不僅對學(xué)科類型及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，其難度與深度也相對提升.這種現(xiàn)象便需要全體學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)理論知識的過程中有意識地培養(yǎng)與提升自身的創(chuàng)新意識與探究能力.在高中化學(xué)課堂中，教師可以根據(jù)內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的問題，引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行分析.經(jīng)過短暫的分析與思考、猜測與假設(shè)后，便可以從中提取出相應(yīng)的過程信息，并以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出正確的結(jié)論.通過這種方式，還可以間接培養(yǎng)學(xué)生的反思能力.同時，高中階段也是培養(yǎng)學(xué)生們養(yǎng)成良好科學(xué)態(tài)度的關(guān)鍵時期.通過化學(xué)實驗，可以滲透科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)工作，充分激發(fā)他們的想象力與創(chuàng)造力，令學(xué)生們在實際操作的過程中能夠不斷地提出問題，通過師生或生生之間的深入探討，取得共同進(jìn)步的學(xué)習(xí)成果.

2 高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的具體措施2.1 挖掘化學(xué)演示實驗所蘊含的價值

化學(xué)實驗的優(yōu)勢之一在于可以幫助學(xué)生在實驗過程中理解概念和化學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣.筆者在長期的化學(xué)實驗教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，通過挖掘化學(xué)演示實驗中所蘊含的功能價值，可以實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識[1].教師可以通過演示實驗來強化學(xué)生對實驗操作的探索性.

以蘇教版“鈉與水反應(yīng)實驗”這一實驗教學(xué)內(nèi)容為例，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力增加兩個拓展性實驗.第一個拓展實驗是分析并操作 Na與CuSO4溶液是否可以置換出Cu，第二個拓展實驗是通過實驗來明確Na與FeSO4有什么樣的反應(yīng)現(xiàn)象.基于學(xué)生對相關(guān)的化學(xué)知識已經(jīng)有了前概念，因而第一個實驗很容易便可以得出結(jié)論，即Na與CuSO4可以生成Na2SO4和Cu，但實際上會有藍(lán)色絮狀物質(zhì)產(chǎn)生，同時會產(chǎn)生大量的氣體，沒有看到預(yù)計的紅色固體.對于第二個拓展實驗來說，有很多的學(xué)生會有所疑惑，但是通過實驗則可以發(fā)現(xiàn)，白色的Fe（OH）2在發(fā)生沉淀后會轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色的Fe（OH）3，這為后續(xù)學(xué)習(xí)鐵及其化合物的知識做了鋪墊.這兩個拓展實驗均有一定的迷惑性，通過真實的實驗操作學(xué)生可以一步步地掌握真相，活躍自己的學(xué)習(xí)思維，對培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有重要意義.

2.2 創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜歡的實驗氛圍

化學(xué)實驗本身具有很強的趣味性和可操作性，學(xué)生對此有著很濃厚的學(xué)習(xí)興趣，可以積極參與到課堂學(xué)習(xí)中去.為更好地激發(fā)學(xué)生參與化學(xué)實驗操作的積極性，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多富有趣味性的實驗氛圍［2］.

比如在蘇教版《金屬鈉及鈉的化合物》的教學(xué)中，關(guān)于過氧化鈉的性質(zhì)課本上只介紹了過氧化鈉與水、與二氧化碳反應(yīng)兩個化學(xué)方程式.利用這兩個反應(yīng)教師可以設(shè)計“滴水生火”和“吹氣生火”兩個實驗.這兩個趣味實驗不僅與學(xué)生的認(rèn)知起沖突，同時也活躍了課堂氣氛.再比如教師還可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)課外家庭實驗情境，將化學(xué)實驗延伸到學(xué)生的生活中去，讓學(xué)生在生活化的學(xué)習(xí)情境中培養(yǎng)探究能力與創(chuàng)新意識.以“物質(zhì)的分離與提純”這一節(jié)知識點為例，當(dāng)講完萃取的知識點后，教師可以安排一個簡單的實驗，即準(zhǔn)備西紅柿、水和油，讓學(xué)生去煮一個西紅柿湯.待實驗完成后即可以向?qū)W生提出三個問題，一是西紅柿湯為什么會出現(xiàn)分層現(xiàn)象？二是西紅柿湯顏色最深的那一層是什么？三是所使用的油在西紅柿湯中起著什么樣的作用？待學(xué)生回答完這三個問題后，教師可以點明主題，即“西紅柿湯”和本節(jié)課所學(xué)習(xí)的“碘水”和“溴水”是相對應(yīng)的，“西紅柿煮湯過程”則是與“萃取”知識相對應(yīng)的.相信通過安排這樣貼近于學(xué)生生活的化學(xué)實驗，不僅可以突破教材內(nèi)容，活躍課堂氛圍，而且可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)探究能力.

2.3 讓學(xué)生自主完成實驗

在教學(xué)過程中，當(dāng)學(xué)生自主完成實驗操作后，其收獲的化學(xué)實驗思維是理論課教學(xué)遠(yuǎn)不能比的.如果學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中遇到了問題，化學(xué)實驗思維將成為學(xué)生獨立思考和思考問題的一個強力手段.此外，在化學(xué)實驗課堂的開展過程中，學(xué)生的探究能力的培養(yǎng)并沒有得到教師的重視，他們所關(guān)心的只是學(xué)生對實驗的驗證過程.長此以往，盡管學(xué)生的操作能力確實增強了許多，但在化學(xué)實驗思維能力的培養(yǎng)上卻毫無進(jìn)展，而且這對提升學(xué)生的化學(xué)實驗探究能力也起不到實質(zhì)性的作用.

以蘇教版《金屬鈉及鈉的化合物》為例來進(jìn)行闡述，前文已經(jīng)介紹了通過“滴水生火”來引入鈉的氧化物的教學(xué)，引發(fā)學(xué)生的興趣.這個實驗的本質(zhì)可以引導(dǎo)學(xué)生對氧化鈉和水的反應(yīng)以及燃燒的條件進(jìn)行預(yù)測.學(xué)生很容易猜到產(chǎn)物可能是氫氧化鈉和氧氣.怎么設(shè)計實驗進(jìn)行驗證？通過初中的學(xué)習(xí)可以用酚酞和帶火星的木條來檢驗這兩種物質(zhì).要求學(xué)生通過提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗流程、實際操作和驗證等步驟來得出最終實驗方案.通過實驗學(xué)生會提出過氧化鈉與水反應(yīng)的溶液雖然能使酚酞變紅，但后面會褪色，這又是什么原因造成呢？漂白性的物質(zhì)是什么呢？通過元素守恒的思想學(xué)生猜想可能是過氧化氫.初中學(xué)過二氧化錳可以加速過氧化氫的分解，再次通過實驗驗證猜想.這樣層層猜想、推理、設(shè)計、驗證，對學(xué)生而言，不論在化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，還是在實驗探究能力方面，都能得到很大的提升.

2.4 小組合作強化學(xué)生探究意識

在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，化學(xué)實驗的開展和教學(xué)對學(xué)生化學(xué)理論的學(xué)習(xí)起到很好的作用.而在傳統(tǒng)的高中化學(xué)實驗教學(xué)過程中，課堂容量有限，大多數(shù)的化學(xué)教師總是更多地傾向于自身的演示實驗，很少有機會能夠讓學(xué)生自己動手投入到實驗中去.長此以往，許多學(xué)生就會對實驗的認(rèn)知停留在簡單的初級階段，且并不能很好地在實驗過程中提高自身的動手能力.因此，需要在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)過程中增加學(xué)生的動手實驗機會，讓學(xué)生能夠在實驗過程中充分發(fā)揮自身的科學(xué)探究能力，使實驗教學(xué)能夠順應(yīng)教學(xué)初衷.

例如，蘇教版“探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化”中關(guān)于鐵鹽和亞鐵鹽的檢驗以及轉(zhuǎn)化的知識，可以通過學(xué)生分組實驗進(jìn)行探究.在探究亞鐵和三價鐵的轉(zhuǎn)化實驗，教師要事先準(zhǔn)備多種氧化劑和還原劑給學(xué)生選擇，學(xué)生通過小組討論設(shè)計不同的實驗方案，并進(jìn)行實驗驗證.在這樣的化學(xué)實驗學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅能夠輕松地掌握實驗步驟和實驗過程，并且還能夠了解實驗背后所蘊含的一些深層次的化學(xué)知識，更重要的是，學(xué)生在這樣的探究過程中，還能夠使自己的化學(xué)學(xué)習(xí)能力得到提升和鍛煉，有效提高了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng).

2.5 運用多媒體降低化學(xué)實驗的危險系數(shù)

學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實驗時難免會接觸到許多形色各異的化學(xué)藥品，部分藥品有危險性，教師如果對此依舊按照課本操作，就會存在安全隱患.如果不進(jìn)行操作，就會降低學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效率，不能夠充分理解實驗的化學(xué)原理.因此有一些危險的實驗就會成為學(xué)生理解化學(xué)知識過程中的攔路虎，大大影響化學(xué)實驗的教學(xué)效果.對于以上問題的解決，教師能夠合理地應(yīng)用多媒體教輔設(shè)備，對化學(xué)實驗多做創(chuàng)新.

例如，當(dāng)探究鉀和鈉的活潑性時，可以對比兩者與水的反應(yīng)現(xiàn)象.但鉀與水反應(yīng)的實驗現(xiàn)象太劇烈，可能會引起爆炸.可以利用化學(xué)虛擬實驗室APP進(jìn)行實驗操作，進(jìn)行模擬實驗教學(xué).選擇一個燒杯，控制鉀和水的用量，反應(yīng)發(fā)生后會在屏幕上顯示化學(xué)方程式.模擬實驗和真實的實驗現(xiàn)象幾乎一樣.這樣不僅最大限度地保證高中化學(xué)實驗教學(xué)完整實施，同時還能保證師生進(jìn)行化學(xué)實驗操作的安全.借助多媒體技術(shù)的輔助，就能夠在一定程度上避免實驗過程中有可能帶來的危險，也能夠通過多媒體使學(xué)生更加直觀清楚地觀看實驗結(jié)果，從而有效提高高中化學(xué)課堂效率，幫助學(xué)生更好地掌握實驗背后所蘊含的化學(xué)知識.

2.6 開展創(chuàng)新實驗

創(chuàng)新實驗不一定必須引入一些新的化學(xué)實驗，而是教師可以對教材上的實驗進(jìn)行改進(jìn).實驗教學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的一種重要的教學(xué)活動，蘇教版教材上安排了較多的化學(xué)實驗，但是有些化學(xué)實驗的現(xiàn)象并不是特別的明顯，或存在一些安全問題和環(huán)境問題，甚至因為一些客觀原因，不能看到相應(yīng)的化學(xué)實驗現(xiàn)象，因此教師對教材上已有的化學(xué)實驗進(jìn)行改進(jìn)是非常有必要的.

例如蘇教版中“氨與濃鹽酸的反應(yīng)”實驗課本上是在燒杯中分別放兩團(tuán)棉花，在棉花上分別滴加濃氨水和濃鹽酸，蓋上表面皿觀察實驗現(xiàn)象.學(xué)生可以觀察到明顯的白煙，同時也聞到了相當(dāng)刺鼻的味道，不利于師生身心健康.教師在授課時可以準(zhǔn)備空的輸液瓶，用兩支分別裝有濃鹽酸和濃氨水的微型注射器注射藥品觀察現(xiàn)象，最后再注射適量的水.改進(jìn)后的實驗既能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，也能避免藥品對環(huán)境的污染.實驗后讓學(xué)生對實驗進(jìn)行反思與評價，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升學(xué)生的探究能力.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 陶櫻櫻.基于SOLO分類理論的江蘇省高考化學(xué)主觀試題的研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2018.

[2] 楊婷婷.基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計與研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2018.

［責(zé)任編輯：季春陽］