基于實驗創(chuàng)新的化學(xué)“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)培育策略

王偉鳳 黃都

【摘 要】本文在闡明“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其養(yǎng)成途徑的基礎(chǔ)上，論述培育化學(xué)“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的化學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)策略，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】實驗創(chuàng)新 創(chuàng)新意識 創(chuàng)新能力 核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）06B-0068-02

教育部 2014 年印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革 落實立德樹人的根本任務(wù)的意見》提出“發(fā)展核心素養(yǎng)體系”“更加注重創(chuàng)新實踐”“把核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量要求落實到各學(xué)科教學(xué)中”?！陡咧谢瘜W(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)（人教版）》在課程目標(biāo)中明確指出“以進一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨”“激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能”。剛頒布的《2018 年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱》進一步提出“化學(xué)科考試，為了有利于選拔具有學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新精神的考生，以能力測試為主導(dǎo)，將在測試考生進一步學(xué)習(xí)所必需的知識、技能和方法的基礎(chǔ)上，全面檢測考生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)”。

如何培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，已成為日常化學(xué)教學(xué)的一個熱點。但是，目前的化學(xué)常規(guī)教學(xué)仍大量存在過度重視成績和升學(xué)率的情況，學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實踐能力沒有得到有效提升。教師在常規(guī)教學(xué)中，說實驗、背實驗、畫實驗，課后補充實驗練習(xí)題的現(xiàn)象大量存在。造成這種現(xiàn)象，歸根結(jié)底是教師的創(chuàng)新意識淡薄，缺乏應(yīng)有的實驗創(chuàng)新技能和提升學(xué)生創(chuàng)新意識的策略。針對以上問題，本文提出了幾點利用創(chuàng)新實驗提升學(xué)生創(chuàng)新意識的策略。

一、“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其養(yǎng)成途徑

高中化學(xué)核心素養(yǎng)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(jù)推理與模型認知”“實驗探究與創(chuàng)新意識”和“科學(xué)精神與社會責(zé)任”。“創(chuàng)新意識”是指人們想要創(chuàng)造出社會和個體生活需要的新事物的動機，它存在于創(chuàng)新活動的心理準(zhǔn)備階段，并貫穿于創(chuàng)新活動的整個過程。創(chuàng)新意識包括三要素：好奇心和批判精神等創(chuàng)新品質(zhì)、新穎獨創(chuàng)的創(chuàng)新思維、解決問題的創(chuàng)新方法。創(chuàng)新意識的強弱決定創(chuàng)新精神有無?！皩嶒炋骄俊笔腔瘜W(xué)科必備的素養(yǎng)，也是“創(chuàng)新意識”培養(yǎng)的重要手段之一?；瘜W(xué)實驗是重要的學(xué)科內(nèi)容，是重要的教學(xué)手段，是人類識別和創(chuàng)造物質(zhì)的重要方法，是創(chuàng)新的重要工具，巧妙地利用化學(xué)實驗可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，從而提高創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是創(chuàng)新精神和實踐能力的總和，是個體啟動創(chuàng)新思維，運用已有知識和經(jīng)驗，創(chuàng)造新穎獨特的產(chǎn)品的能力。它包括創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能三部分。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才，重點是啟發(fā)創(chuàng)新思維，關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。因此在高中化學(xué)教學(xué)中，融入創(chuàng)新元素的化學(xué)實驗是創(chuàng)新意識培養(yǎng)的重要途徑。

二、聚焦于培育化學(xué)“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的化學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)策略

（一）改變教師自身理念、思維和行為，關(guān)注并深究化學(xué)中的不確定性、異常性、不完美性、抽象性、關(guān)聯(lián)性、區(qū)分性問題，參加實驗創(chuàng)新比賽。比如在人教版化學(xué)課本 P56 的《科學(xué)探究》中，探究 Na2CO3 與 NaHCO3 的熱穩(wěn)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(wěn)定性的比較（如圖 2 所示）。教師的演示實驗對學(xué)生的實驗操作具有重要的示范作用，如果此時將傳統(tǒng)的演示實驗變?yōu)閯?chuàng)新演示實驗，那么學(xué)生就會意識到“原來實驗還可以這么做！”教師的創(chuàng)新精神促進了學(xué)生創(chuàng)新意識的形成。

（二）營造深度提問、止于至善、大膽質(zhì)疑、系統(tǒng)猜想、小心求證的化學(xué)學(xué)習(xí)氛圍。比如學(xué)了乙醛的銀鏡反應(yīng)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想，是否具有醛基的物質(zhì)都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)？并用葡萄糖的銀鏡反應(yīng)驗證猜想，培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想思維。接下來教師進行追問：能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有機物是否一定具有醛基？學(xué)生通過查閱資料等方式，得到甲酸、甲酸鈉等物質(zhì)也可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)的初步結(jié)論，并用甲酸鈉的銀鏡反應(yīng)對猜想進行驗證，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，提高創(chuàng)新意識。

（三）從教材、習(xí)題、實驗、生活、實踐中挖掘?qū)嶒瀯?chuàng)新點，引導(dǎo)學(xué)生求真、求新、求美。比如人教版化學(xué)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(xué)生對現(xiàn)象的觀察。因此我們可以在課前預(yù)習(xí)階段為學(xué)生設(shè)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(dǎo)學(xué)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(xiàn)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(xué)生經(jīng)常被灰綠色沉淀吸引，我們可以引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，擴展知識面，提升創(chuàng)新意識。

（四）將實驗創(chuàng)新引入課堂演示實驗、學(xué)生實驗、學(xué)生課外研究性學(xué)習(xí)、學(xué)生化學(xué)學(xué)科能力競賽等活動之中。比如課本的焰色反應(yīng)，將教師的演示實驗（如圖 3 所示），改為用點滴板的學(xué)生創(chuàng)新實驗（如圖 4 所示）。學(xué)生在做實驗的過程中切實感受創(chuàng)新實驗的優(yōu)勢：藥品用量少而且可以反復(fù)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(chuàng)新實驗產(chǎn)生濃厚的興趣，使其參與創(chuàng)新實驗的愿望變得強烈，為初步具備創(chuàng)新意識這一學(xué)科素養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)。

（五）在試題研制與測量應(yīng)用中引入基于實驗創(chuàng)新的探究過程設(shè)計與分析內(nèi)容。比如高三復(fù)習(xí)階段，海水中提取鎂的知識點，原型出于人教版化學(xué)必修 1 P7《思考與交流》，除去粗鹽中的 CaCl2、MgCl2、硫酸鹽等雜質(zhì)。學(xué)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(fù)雜，因此教師可回歸課本，以課本知識為出發(fā)點拓展，引入新的探究過程，使學(xué)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(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為 ；電解時，若少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（六）收集學(xué)生實驗創(chuàng)新設(shè)計成果、實驗創(chuàng)新問題解決能力測量結(jié)果，系統(tǒng)分析影響實驗創(chuàng)新意識和能力發(fā)展的因素，完善、改進培育策略。家庭小實驗是化學(xué)課堂實驗的延伸，學(xué)生運用課堂所學(xué)知識，進行一些有趣味性、探索性或創(chuàng)新性的課外實驗。比如學(xué)習(xí)原電池后，學(xué)生已基本掌握原電池的構(gòu)成和工作原理，可引導(dǎo)學(xué)生回家自制水果電池。課后，學(xué)生用橙子、銅絲和鐵絲制作電池，點亮了小燈泡。學(xué)生課后圍繞社會、生活中的問題，依據(jù)科學(xué)原理，充分發(fā)揮想象力設(shè)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(fā)明，提高創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神與社會責(zé)任感。

教師具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)的前提和保證，因此高中教師要不斷更新學(xué)科知識和教學(xué)技能，大膽質(zhì)疑。只有教師自己具備創(chuàng)新精神，才能潛移默化地影響學(xué)生形成創(chuàng)新意識。在日常教學(xué)中，我們應(yīng)充分信任學(xué)生，幫助他們樹立自信心，引導(dǎo)學(xué)生不唯書，獨立思考。培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，如直覺思維、聯(lián)想思維、發(fā)散思維等，利用這些思維迅速地提出各種設(shè)想，并尋找解決途徑，探尋各種答案，提升創(chuàng)新意識。創(chuàng)新意識的養(yǎng)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(chuàng)新意識的養(yǎng)成融入學(xué)習(xí)和生活之中。

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（責(zé)編 盧建龍）