如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)

王曉霞

摘 要：新高考模式下要求學(xué)生具有科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)，需要學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)生活中積極主動(dòng)的發(fā)現(xiàn)和提出具有探究價(jià)值的化學(xué)問題，能小組合作，設(shè)計(jì)方案并加以實(shí)施?！芭瘜殞殹笔侨粘Ｉ钪谐Ｒ姷奈锲?，通過“暖寶寶”主要成分及發(fā)熱原理的科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：暖寶寶;主要成分;發(fā)熱原理;科學(xué)探究創(chuàng)新意識;原電池

多年來，化學(xué)的學(xué)習(xí)常常被異化為簡單的“接受過程”，師生間常常采取“講記背練”的模式，許多教師重知識整理、重習(xí)題訓(xùn)練，而輕視學(xué)生的自主科學(xué)探究和創(chuàng)新意識，學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決實(shí)際問題的能力得不到鍛煉。對此，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出新的課程理念：通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)探究及創(chuàng)新的意識。[1]讓學(xué)生結(jié)合不同的課題去調(diào)查，去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，去實(shí)施開展。讓學(xué)生從“聽化學(xué)”到“做化學(xué)”，有力拓展化學(xué)的學(xué)習(xí)空間。

創(chuàng)新是科學(xué)發(fā)展的靈魂，創(chuàng)新意識包含三個(gè)要素：好奇心和批判精神的創(chuàng)新品質(zhì)、新穎獨(dú)創(chuàng)的創(chuàng)新思維、解決問題的創(chuàng)新方法。“實(shí)驗(yàn)探究”是化學(xué)學(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。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才，重點(diǎn)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[2]。因此在高中化學(xué)教學(xué)中，融入創(chuàng)新元素的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新意識培養(yǎng)的重要途徑。本文的“暖寶寶”探究實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立于課本的探究實(shí)驗(yàn)，具有很好的啟迪作用。

一、問題提出

暖寶寶”是學(xué)生經(jīng)常接觸到的物品，學(xué)生課后撕開其包裝，倒出了其中黑色顆粒狀物質(zhì)。故我以此為靈感，開了此節(jié)“探究“暖寶寶”的主要成分及發(fā)熱原理”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。本課在知識方面涉及《化學(xué)反應(yīng)原理》中的原電池、《必修一》中鐵的性質(zhì)。在這節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)掌握了原電池的工作原理，知道金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。本課是獨(dú)立于課本知識的一節(jié)創(chuàng)新的探究實(shí)驗(yàn)課，在知識的整合和學(xué)習(xí)的過程中體驗(yàn)探究的樂趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

二、教學(xué)思路設(shè)計(jì)

三、課堂教學(xué)實(shí)錄

1、創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課

【教師展示】展示“暖寶寶”，問：怎么用“暖寶寶”？

【學(xué)生】撕開外包裝，“暖寶寶”就會(huì)發(fā)熱。

【教師追問】“暖寶寶”能發(fā)熱，這是發(fā)生了什么反應(yīng)？里面是什么物質(zhì)？

【學(xué)生】老師我上網(wǎng)查過，主要是蛭石、吸水性樹脂、活性炭、NaCl、鐵粉、水。蛭石具有保溫隔熱性能;吸水性樹脂有吸水性;活性炭表面積大，具有吸附性，能吸附空氣中的氧氣和水。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境是激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的一個(gè)有效方式。學(xué)生使用暖寶寶，思考過“發(fā)熱原理”問題，教師將這個(gè)問題引入課堂，讓學(xué)生恍然大悟--原來生活中處處是化學(xué)，小小的“暖寶寶”也可能蘊(yùn)含了許多化學(xué)知識，從而鼓勵(lì)他們多觀察、多思考，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣。

2、提出問題

【教師】NaCl、鐵粉、水有什么作用呢？常溫下能否反應(yīng)并放熱？

【學(xué)生】不能。

【教師追問】那么是否有其他物質(zhì)也參與了反應(yīng)？

【學(xué)生】有！氧氣，用的時(shí)候撕開包裝要接觸到空氣中的氧氣。

【教師評價(jià)】同學(xué)們的猜測有合理性，那么日常生活中有鐵粉、水和氧氣參與反應(yīng)的例子嗎？是基于什么原理？

設(shè)計(jì)意圖：通過分析說明書上“暖寶寶”的成分，引出本課的主要問題：“暖寶寶”的發(fā)熱原理。讓學(xué)生明白，在科學(xué)探究的過程中要學(xué)會(huì)觀察，學(xué)會(huì)類比討論，從知識體系中調(diào)取以前所學(xué)的鐵生銹的例子。

3、進(jìn)行猜測

【學(xué)生】鐵生銹。生活中的鐵是生鐵，含有碳。鐵生銹時(shí)與氧氣發(fā)生吸氧腐蝕，其中鐵作負(fù)極，氧氣作正極。所以我覺得“暖寶寶”的發(fā)熱原理可能和鐵生銹有關(guān)。

【教師】猜測的很合理。難么，“暖寶寶”是不是真的有鐵粉，氯化鈉？“暖寶寶”的發(fā)熱原理真的是吸氧腐蝕嗎？給大家5分鐘時(shí)間討論。請每個(gè)小組的代表進(jìn)行發(fā)言。

設(shè)計(jì)意圖：用分組討論的形式讓學(xué)生對未知的問題進(jìn)行討論，發(fā)散學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

4、小組討論代表發(fā)言

【學(xué)生】可以用磁鐵檢驗(yàn)鐵粉的存在;還可以先用硫酸溶解鐵粉，取上層清液，加鐵氰化鉀，觀察是否產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，若有藍(lán)色沉淀，則證明有鐵粉。

【教師追問】那么是否有小組同學(xué)討論了如何檢測NaCl？

【學(xué)生】鈉離子可以通過焰色反應(yīng)，氯離子可以通過硝酸銀溶液檢測

【教師評價(jià)】想法很好！

【教師繼續(xù)追問】如何證明“暖寶寶”的發(fā)熱原理是吸氧腐蝕？有沒有創(chuàng)新一點(diǎn)的方案？

【學(xué)生】匯報(bào)每個(gè)組的實(shí)驗(yàn)方案，每個(gè)小組都提出了各自的方案，這些方案有的很具有創(chuàng)新性。

設(shè)計(jì)意圖：教師鼓勵(lì)學(xué)生拿出創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)方案，通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出的合理性、可操作性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中充分感受化學(xué)科學(xué)的魅力，創(chuàng)新意識和綜合能力都能得到培養(yǎng)和提高。

5、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

學(xué)生根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)施。教師在過程中進(jìn)行指導(dǎo)

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成善于合作，勇于創(chuàng)新，敢于質(zhì)疑，樂于實(shí)踐的科學(xué)品質(zhì)，提高實(shí)驗(yàn)其素養(yǎng)。

6、交流討論

【教師】請小組代表進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)

【學(xué)生】上臺(tái)匯報(bào)各自小組的實(shí)驗(yàn)成果，分享實(shí)驗(yàn)心得，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在“暖寶寶”中，鐵粉的緩慢氧化，再通過原電池加速氧化，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。利用蛭石保溫，其中內(nèi)層的無紡布袋采用微孔透氣膜，控制氧氣的進(jìn)入，從而達(dá)到整個(gè)過程持續(xù)恒溫，且長達(dá)幾個(gè)小時(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：在“暖寶寶”有效成分及發(fā)熱原理的探究過程中，學(xué)會(huì)與他人合作，交流討論，清楚的表達(dá)觀點(diǎn)。

7、教師點(diǎn)評

【教師點(diǎn)評】各組同學(xué)都匯報(bào)了實(shí)驗(yàn)情況與結(jié)果，但是鈉的焰色實(shí)驗(yàn)結(jié)果都不理想，這是為什么？

【視頻】播放鈉的焰色改進(jìn)實(shí)驗(yàn)視頻

【教師提問】這個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有什么區(qū)別？

【學(xué)生】未使用酒精燈燈頭！哦！因?yàn)榫凭珶魺纛^中也還有含鈉的物質(zhì)，會(huì)影響焰色反應(yīng)的效果。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生對待科學(xué)的正確態(tài)度，并達(dá)到學(xué)以致用的目的。通過改進(jìn)鈉的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，拓寬學(xué)生的化學(xué)眼界，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

四、結(jié)語

1.實(shí)驗(yàn)生活化，萬物即化學(xué)，引起學(xué)生科學(xué)探究的熱情

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，一定是有了問題才有思考，有了思考就會(huì)去科學(xué)探究，去探究了就會(huì)有收獲。本課首先在于將學(xué)生疑惑已久的問題搬到了課堂上，這提高了學(xué)生科學(xué)探究的熱情。學(xué)生在日常生活中發(fā)現(xiàn)的問題很多具有探究性，譬如現(xiàn)代酒駕測酒精含量的原理，洗發(fā)店中卷發(fā)過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)等等。有的同學(xué)可能也心存疑惑，但不善于思考;有的同學(xué)可能去思考了，但缺乏探究的勇氣。這節(jié)課就是要告訴學(xué)生，只要善于發(fā)現(xiàn)，敢于思考，勇于探索，生活處處是化學(xué)，萬物即化學(xué)。

2.開拓課堂時(shí)空，讓科學(xué)探究外延

課前讓學(xué)生自己去查閱資料，在現(xiàn)代科學(xué)研究中，文獻(xiàn)的查閱是非常重要的過程。讓學(xué)生提早感受科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的過程，不僅有利于擴(kuò)展自身眼界，還鍛煉了其遇事借助現(xiàn)代技術(shù)的力量。

3.設(shè)計(jì)開放的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓創(chuàng)新思維迸發(fā)

教師在課堂教學(xué)中，放手讓學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分體會(huì)到了實(shí)驗(yàn)探究過程中的快樂。化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，從而提高創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)后，要求他們進(jìn)行成果匯報(bào)和經(jīng)驗(yàn)交流。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生合作探究的精神，更培養(yǎng)他們的語言組織能力。

4.提高學(xué)生動(dòng)手能力，放手讓學(xué)生質(zhì)疑

當(dāng)然，本堂課也存在許多不足之處。首先個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候動(dòng)手能力差，有的小組全程只有一個(gè)學(xué)生在設(shè)計(jì)，在探究。其次，在探究的過程中，會(huì)出現(xiàn)意外情況，如實(shí)驗(yàn)得到的現(xiàn)在與預(yù)期的不同，或者產(chǎn)生了別的物質(zhì)。有的學(xué)生對這些意外情況視若無睹，帶著結(jié)論去做實(shí)驗(yàn)，這是非常不可取的！“實(shí)驗(yàn)意外”是科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)課的?？?，并非百無一用。教師在探究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生正視“意外實(shí)驗(yàn)”，多思考，多提問，多進(jìn)行發(fā)散思維，往往能得到意想不到的效果。以開放包容的心態(tài)對待學(xué)生提出的“意外問題”，使課堂的“插曲”成為這節(jié)課真正精彩之處，這需要教師有過硬的專業(yè)素養(yǎng)！

5.提高自身素質(zhì)，包容開放性問題

學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)的前提是教師需要自己具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。許多高中教師的通病是重習(xí)題解答而忽視實(shí)驗(yàn)探究，因此高中教師要不斷更新學(xué)科知識，對實(shí)驗(yàn)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(dú)立思考。創(chuàng)新意識的養(yǎng)成不是一蹴而就的，是一個(gè)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)成融入科學(xué)探究之中。

參考文獻(xiàn)

[1]：房喻，徐端鈞.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：4

[2]：王偉鳳黃都.基于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的化學(xué)“創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)培育策略[J]廣西教育·B版2018（6）