談高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

蔡小鴻　張麗云

摘要：創(chuàng)新意識是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的核心。本文依據(jù)高中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，結(jié)合實例，介紹了在化學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)從提出問題能力、提出猜想和假設(shè)能力、探究方案設(shè)計創(chuàng)新、實驗方式創(chuàng)新、探究結(jié)果處理創(chuàng)新及評價標(biāo)準(zhǔn)激勵創(chuàng)新等六個方面著手培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；創(chuàng)新意識；質(zhì)疑；假設(shè)和猜想；實驗

2016年9月高中課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組制訂的《普通高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》中將化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)劃分為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等五個維度。高中學(xué)生必備品格和關(guān)鍵能力之一的“創(chuàng)新意識”，則是高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的核心內(nèi)容。

創(chuàng)新意識是一個人創(chuàng)新的靈魂和動力。歐美主要發(fā)達國家拔尖創(chuàng)新人才層出不窮，產(chǎn)出概率遠遠高于我國。在我國，各行各業(yè)都亟須有創(chuàng)新意識的人才，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)迫在眉睫，作為一線教師，責(zé)任在肩！

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識關(guān)鍵在于保護學(xué)生的好奇心，提高對事物的敏感度，增強學(xué)生的科學(xué)探究的興趣、欲望和對真知的執(zhí)著追求。下面我將結(jié)合實例，從六個方面著手談?wù)剬W(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

一、 提出問題能力的培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，首先要呵護好學(xué)生對身邊事物的好奇心，提高對事物的敏感度，從而激發(fā)學(xué)生的問題意識和質(zhì)疑精神。

科學(xué)探究問題的提出可能來源于身邊的事物、生產(chǎn)生活、科學(xué)史話、文獻閱讀，也可能來自實驗情境、物質(zhì)類別對比中。教師激疑過程中應(yīng)精心設(shè)計問題情境，并綜合考慮其是否能引起學(xué)生的興趣，情境是否引起學(xué)生的懸念和是否能夠引起與學(xué)生已有知識、觀念的沖突等。

案例1：金屬性質(zhì)探究

學(xué)生做實驗時將鋁片分別跟等H+濃度等體積的鹽酸和稀硫酸進行反應(yīng)，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)鋁與稀硫酸幾乎不反應(yīng)。激疑：是什么原因?qū)е落X與所稀硫酸幾乎不反應(yīng)？鋁與鹽酸與稀硫酸反應(yīng)原理有何不同？

學(xué)生做銅與稀硝酸、濃硝酸反應(yīng)實驗中發(fā)現(xiàn)均會生成紅棕色氣體，但教材中指出銅與稀硝酸反應(yīng)生成的產(chǎn)物是NO。激疑：銅與稀硝酸生成的氣體究竟是什么？如何證明？進而質(zhì)疑：銅與不同濃度硝酸產(chǎn)物有何不同？

在做鈉與CuSO4溶液反應(yīng)實驗時，有學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)除了有藍色沉淀生成外，還有少量的紅色固體析出。激疑：鈉在CuSO4溶液發(fā)生了什么反應(yīng)，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因又是什么？

二、 培養(yǎng)對有關(guān)的化學(xué)問題提出假設(shè)和猜想的能力

偉大的科學(xué)家牛頓以自身的經(jīng)歷告誡人們：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)。”愛因斯坦說過：“科學(xué)研究要大膽假設(shè)，仔細(xì)論證。”引導(dǎo)學(xué)生進行積極的假設(shè)和猜想，是培養(yǎng)學(xué)生進行知識再創(chuàng)造的良好開端。

“假設(shè)”“猜想”是一種思維活動，包含了理性的思考和直覺的判斷。因此學(xué)生的假設(shè)和猜想可能是經(jīng)過反復(fù)思考的、符合邏輯的，也可能是打破常規(guī)的“異想天開”。不管是哪一種情況，教師都應(yīng)給予鼓勵，精心保護學(xué)生積極假設(shè)、猜想的精神，并引導(dǎo)他們享受假設(shè)、猜想的成功體驗，更好地發(fā)揮他們的創(chuàng)造力。

另外，假設(shè)和猜想并不意味著毫無根據(jù)，其內(nèi)容應(yīng)該依據(jù)已有的觀察和科學(xué)的事實。為增強假設(shè)和猜想的有效性和合理性，我們列舉了以下假設(shè)和猜想的方法。

1. 基于物質(zhì)及其變化的事實提出假設(shè)與猜想

在探究過程中，學(xué)生運用頭腦中已有知識、日常生活現(xiàn)象或部分實驗事實等進行假設(shè)與猜想是很常見的。

案例2：在學(xué)習(xí)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時，學(xué)生聯(lián)想在日常生活中的事實：儲存食物藥品通常要放在冰箱中、陰涼處；顆粒狀固體間反應(yīng)時，通常先進行研磨后進行反應(yīng)；用醋除水垢用白醋比用食醋的效果更明顯等等。從而引發(fā)猜想：影響化學(xué)反應(yīng)因素可能有溫度、固體表面積、溶液濃度等等。

2. 基于微觀結(jié)構(gòu)的描述，預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)和在一定條件下可能發(fā)生的化學(xué)變化

案例3：乙醇性質(zhì)學(xué)習(xí)中，應(yīng)用結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)思想分析：由于羥基這個官能團的影響，由于O的電負(fù)性大，吸電子能力強，O-H極性大，使O-H鍵容易斷裂；再通過對比乙醇和水微觀結(jié)構(gòu)的相似性，進而根據(jù)金屬鈉與水的反應(yīng)提出乙醇與鈉可能也會反應(yīng)的假設(shè)。通過甲醇、正丙醇、乙二醇與乙醇微觀結(jié)構(gòu)上的相似性，進行其與鈉反應(yīng)的產(chǎn)物的假設(shè)。

3. 基于模型認(rèn)知，推測物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及變化

案例4：學(xué)習(xí)有機化合物苯C6H6時，學(xué)生依據(jù)化學(xué)式和價鍵原理，自己動手制作球棍模型，可制作出很多種同分異構(gòu)體及其空間結(jié)構(gòu)；又如氣體摩爾體積的學(xué)習(xí)中學(xué)生可通過分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)模型的認(rèn)知，猜想決定氣體體積大小的可能因素。

4. 運用類比法，對物質(zhì)及其變化的相似性和差異性提出猜想和假設(shè)

類比法是化學(xué)教學(xué)中很常用的一種方法。學(xué)生可以將幾種不同物質(zhì)但具有某種相同特性的物質(zhì)放在一起進行比較，對物質(zhì)及其變化的相似性和差異性提出相應(yīng)的假設(shè)。

案例5：研究SO2、SiO2性質(zhì)時，可通過與熟知的CO2性質(zhì)分別從酸性、氧化性、還原性方面作類比。

5. 依據(jù)與問題有關(guān)的變量推理提出猜想和假設(shè)

一個因變量，常常有多個自變量，這就要求學(xué)生仔細(xì)全面地分析，這個常常應(yīng)用于影響化學(xué)反應(yīng)有關(guān)因素的猜想。

案例6：KMnO4溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)先慢后快，在反應(yīng)過程中變量有：反應(yīng)物濃度、酸化時稀硫酸的用量、溫度、產(chǎn)生的新物質(zhì)Mn2+等，進而猜想是何種變量導(dǎo)致反應(yīng)速率的變化。

三、 運用“頭腦風(fēng)暴”的方法，設(shè)計多樣化的探究方案

在學(xué)生設(shè)計探究方案時，我們可對學(xué)生進行分組，運行“頭腦風(fēng)暴”的方法，組員間圍繞某個探究主題自發(fā)提出方案，討論交流中優(yōu)化探究方案。在實驗設(shè)計中，對于同一探究問題，學(xué)生可能會提出很多種方案，有的是錯誤的，有的則是有道理甚至是完全正確的。對此，教師要采取鼓勵為主的方式，始終不忘激發(fā)、鼓勵學(xué)生能別出心裁、標(biāo)新立異地提出合乎化學(xué)規(guī)律的新觀點、新想法，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新。

探究方案設(shè)計中，教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生分析其合理性和可行性；實驗藥品和儀器是否常見易得；實驗現(xiàn)象是否明顯；是否綠色環(huán)保；如何改進和避免可預(yù)見的危險等。

1. 儀器、裝置的創(chuàng)新使用、數(shù)字化傳感器的引進

在化學(xué)實驗中，儀器的創(chuàng)新使用、裝置的改進，可以鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

運用“頭腦風(fēng)暴”，讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)，進行交流討論，確定其儀器、裝置創(chuàng)新的可行性。對儀器的非常規(guī)使用、一器多用、儀器的重新組合綜合使用。比如，球形干燥管除了用于干燥、吸收尾氣及檢驗裝置外，還可用于與石棉絨和水槽組合形成簡易裝置，還可制成污水凈化的簡單的過濾裝置等等。

其次可以創(chuàng)新設(shè)計使儀器來源生活化，使探究日?；?。比如，用注射器代替膠頭滴管、量筒、分液漏斗等，用礦泉水瓶、可樂瓶、青霉素瓶等代替試劑瓶；盛藥片的塑料板代替點滴板，輸液塑料管代替帶活塞的導(dǎo)管等等。

另外，學(xué)校應(yīng)該創(chuàng)設(shè)條件引進一些數(shù)字化傳感器，提升學(xué)生探究能力和創(chuàng)新的空間。如在滴定曲線測定時，如果沒有借助于pH計是很難實現(xiàn)的。

2. 鼓勵實驗的綠色化設(shè)計，開展微型實驗

高中化學(xué)實驗的綠色化設(shè)計，即對常規(guī)的化學(xué)實驗進行改進，用盡可能少的試劑進行實驗，減少實驗室的“三廢”排放，實現(xiàn)沒有或只有極少環(huán)境副作用。對于涉及有毒有害氣體的反應(yīng)，可在現(xiàn)象明顯的基礎(chǔ)上進行微型化處理。

微型實驗具有用藥量少、污染小，操作簡單、現(xiàn)象直觀，快速安全等特點。在保證實驗觀察效果的基礎(chǔ)上可以創(chuàng)新。我們高中三類現(xiàn)象明顯的反應(yīng)：顯色反應(yīng)等顏色變化明顯的反應(yīng)、沉淀反應(yīng)以及部分的制備氣體的反應(yīng)均可以改為微型實驗。

案例7：氯氣、SO2、氨氣等有毒氣體，按傳統(tǒng)方法進行性質(zhì)實驗，污染性大。如果改為應(yīng)用點滴板、表面皿、濾紙進行一系列性質(zhì)實驗，時間短、操作簡單、污染性大大降低且現(xiàn)象明顯。

四、 進行實驗探究，發(fā)揮化學(xué)實驗在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的獨特功用

高中化學(xué)核心素養(yǎng)之“科學(xué)探究”“宏觀辨析”及“證據(jù)推理”的實證的取得均需用到實驗探究。

在實驗探究過程中，學(xué)生使用實驗儀器、裝置進行實驗操作，通過觀察發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，對文獻資料的搜集，實驗方案的再設(shè)計，實驗條件控制的嚴(yán)謹(jǐn)性，干擾因素的排除，數(shù)據(jù)的整理和處理，進行現(xiàn)象觀察分析、解釋；對實驗存在的問題進行探索與修正，最后形成結(jié)論、觀點。這種方式對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是其他任何教學(xué)活動都有所不及的。

1. “玩”中做

化學(xué)家“玩”土（礦物）的過程中，不僅產(chǎn)生了水煮、酸浸、堿熔、研磨、焙燒、過濾等實驗操作，還發(fā)現(xiàn)了許多新的物質(zhì)性質(zhì)。舍勒把他家附近的礦石（軟錳礦）和鹽酸放在一起煮出了“黃綠色的氣體”?；瘜W(xué)是一門與人們的衣、食、住、行、玩聯(lián)系最為密切的學(xué)科，日常生活中很多現(xiàn)象與化學(xué)息息相關(guān)，教師應(yīng)充分利用分組實驗和課外自主探究實驗，讓學(xué)生玩轉(zhuǎn)身邊的事物，讓學(xué)生有充分自由來自行組織實驗，在“玩”中探究，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，充當(dāng)身邊事物的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色，體味科學(xué)的魅力。這些“玩”的過程無疑也是一種創(chuàng)新意識的培養(yǎng)過程。

2. 質(zhì)疑中做

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”培養(yǎng)水平要求中提道：“能對實驗中的‘異常現(xiàn)象和已有結(jié)論提出質(zhì)疑，反思并提出新的實驗設(shè)想，并進一步付諸實施。”化學(xué)實驗中一個實驗有多種現(xiàn)象、一個實驗現(xiàn)象有多種原因，在實驗探究過程中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生對實驗中的“異?，F(xiàn)象”、不明顯或結(jié)論不正確的實驗現(xiàn)象提出質(zhì)疑，及時地分析原因，找出實驗操作和設(shè)計中的問題，合理巧妙地組織和改過實驗操作順序和實驗方案，反思，提出新的實驗設(shè)想，并進一步付諸實施。

學(xué)生有了這種研究性的實驗習(xí)慣，就會在實驗過程中自主地發(fā)現(xiàn)問題并最終解決問題，從而達到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目的。

五、 探究結(jié)果處理的創(chuàng)新

學(xué)生通過查閱文獻、報紙、雜志等等各種渠道獲取與探究主題相關(guān)的信息和資料，使用一些相關(guān)的儀器和裝置，以獲得所需要的實驗數(shù)據(jù)。對于實驗結(jié)果，我們應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)據(jù)、圖表、符號等多種工具分析信息和處理信息的能力。能認(rèn)真分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并對其進行理論解釋。對實驗過程中出現(xiàn)的問題進行分析，再認(rèn)識，反思與評論，在實驗中積累經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)。

在探究過程中師生互動，全員再學(xué)習(xí)，允許存在疑慮，不同見解，但要能自圓其說，并以此激起學(xué)生繼續(xù)探究的興趣。在親歷探究之后，學(xué)生經(jīng)歷挫折與失敗，成功與興奮，無論成敗，這對學(xué)生創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度無疑具有重要的教育作用。

六、 改變評價標(biāo)準(zhǔn)，激勵學(xué)生創(chuàng)新

為激勵學(xué)生進行創(chuàng)新，我們必須改變以往只對結(jié)果進行評價的做法，要做到既要注重結(jié)果，更要注重實驗過程。采用多樣化的教學(xué)評價激勵學(xué)生創(chuàng)新。據(jù)此，列舉兩種有利學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)的評價方案。

1. 成長記錄袋評價

成長記錄袋是從國外引進的一種新興評價方式，但由于我國本土研究的不足、教師理解的偏頗、學(xué)生主觀能動性發(fā)揮不足等原因使成長記錄袋評價形同虛設(shè)。

我們教師應(yīng)加強成長記錄袋評價研究，使成長記錄袋真實成為記錄學(xué)生的成長的作品集。將學(xué)生認(rèn)為最滿意、最喜愛或最重要的作品裝進成長記錄袋，讓每個學(xué)生都看到自己的進步和努力，體驗到成功的快樂。

2. 命制開放性的試題

開放性試題沒有確定的條件、方法與答案，在考查學(xué)生思維的靈活性、創(chuàng)造性方面有著明顯的優(yōu)勢，這與我們所要培養(yǎng)的學(xué)生的創(chuàng)新意識是相吻合的。近年來越來越多的開放性試題出現(xiàn)在高考試卷中，特別是開放性試題與化學(xué)實驗相結(jié)合，為考察學(xué)生的一題多解、發(fā)散性思維、聚合性思維等思維能力、語言表達能力、獲取整合信息能力、探究能力及創(chuàng)新能力都提供了良好契機。

七、 結(jié)束語

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識是現(xiàn)階段，乃至今后很長時期教育工作者的重要任務(wù)?？茖W(xué)探究的過程是一個創(chuàng)造的過程，而創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新意識?，F(xiàn)階段學(xué)生的創(chuàng)新意識不強，教師在教學(xué)中可利用各種手段、各種方式來加強培養(yǎng)創(chuàng)新意識，鍛煉其創(chuàng)造力，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)鋪墊前進的基石。

參考文獻：

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[3]張維波.成長記錄袋應(yīng)用于我國學(xué)生評價的問題與對策研究[D].渤海大學(xué)，2013.

作者簡介：

蔡小鴻，張麗云，廣東省汕尾市，廣東省汕尾市海豐縣彭湃中。