“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐研究

摘 要：新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，需將化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)發(fā)展作為主旨，積極實(shí)施“素養(yǎng)為本”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，組織相應(yīng)的探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)，從而使學(xué)生形成一定創(chuàng)新精神以及實(shí)踐能力.鑒于此，本文主要對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的價(jià)值進(jìn)行探討，并提出高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的實(shí)踐策略.

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科學(xué)探究與創(chuàng)新意識；實(shí)踐策略；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）30-0125-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：徐祚壽（1968.9-），男，福建省建寧人，本科，中學(xué)高級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：本文系福建省基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究2021年度立項(xiàng)課題“基于‘科學(xué)探究與創(chuàng)新意識’的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究”的階段性研究成果（立項(xiàng)編號：MJYKT2021-156）

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)，其既屬于學(xué)習(xí)過程必備的一種精神，又是學(xué)習(xí)過程必備的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)中的異常，積極質(zhì)疑權(quán)威，在原本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主創(chuàng)新，以提高學(xué)生分析與整合問題的能力，并促使其形成相應(yīng)的科學(xué)態(tài)度.學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究中，需將化學(xué)問題的假設(shè)作為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并依據(jù)課堂學(xué)習(xí)的知識及其自身經(jīng)驗(yàn)，合理解釋各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.通過該教學(xué)過程，不僅能夠使學(xué)生形成相應(yīng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作力，而且還能對其動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng)，從而使學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究，形成創(chuàng)新意識，并促進(jìn)學(xué)生的思維能力提高.

1 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的價(jià)值

第一，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.就化學(xué)學(xué)科而言，其雖然屬于義務(wù)教育過程的一門主要課程，但是，學(xué)生接觸化學(xué)知識的時(shí)間卻比較短，普遍是在九年級才接觸到，缺乏堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ).就化學(xué)學(xué)科來說，其兼具了復(fù)雜性與抽象性，學(xué)習(xí)難度不低于物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科，想要使學(xué)生實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)，就需教師加強(qiáng)引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣^[1].在實(shí)際教學(xué)時(shí)，若只是讓學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識，就會(huì)使學(xué)生覺得單調(diào)、枯燥，對化學(xué)知識的理解也較為膚淺，長此以往，就會(huì)影響到學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的積極性，并降低了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的效率.而化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展，則能將抽象、復(fù)雜的化學(xué)知識轉(zhuǎn)變成生動(dòng)、形象的演示過程，以便于學(xué)生有效理解相關(guān)化學(xué)知識，這不僅能夠使學(xué)生對于知識的探究形成濃厚的興趣，而且還有助于學(xué)生深層次地理解以及掌握相關(guān)內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí).

第二，有助于加強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力.新形勢下，課堂教育愈來愈關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，降低學(xué)生對教師的依賴度，注重對學(xué)生的自主探究、獨(dú)立思考的能力進(jìn)行培養(yǎng)，以落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求.

第三，有助于學(xué)生形成創(chuàng)新意識.創(chuàng)新既是社會(huì)發(fā)展以及科技進(jìn)步的重要推動(dòng)力，又是培養(yǎng)優(yōu)秀、高素質(zhì)人才必須具備的素養(yǎng)與能力，這對學(xué)生實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展有著重大意義.一般來說，理論知識的學(xué)習(xí)是生硬、刻板的，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)則是可操作的、能動(dòng)的，只有將理論與實(shí)驗(yàn)有效結(jié)合，將理論知識當(dāng)作指導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)操作加以驗(yàn)證，才可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，突破教材的限制，積極探索新知識，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)到豐富的知識，并獲得新結(jié)論.

2 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的實(shí)踐策略

2.1 基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的探究實(shí)驗(yàn)開展

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是立足于建構(gòu)主義理論的教學(xué)方法，其教學(xué)理念是將學(xué)生作為中心，教師把具體教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成任務(wù)完成的過程.任務(wù)探究過程，主要包含了提出任務(wù)→制定方案→歸納結(jié)論→任務(wù)評價(jià)→反思總結(jié)^[2].學(xué)生將完成任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)，通過合作探究，明確任務(wù)完成的方法，以完成“知識和能力”的教育目標(biāo)，以促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展.

例如，在對“鐵的重要化合物FeO”的相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，教材中沒有涉及太多與FeO性質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容，教師在對這部分內(nèi)容進(jìn)行處理時(shí)，主要立足于證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維，指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)元素化合價(jià)具備的特征，推測得出FeO具備的化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生通過自己所掌握的氧化還原反應(yīng)的有關(guān)理論，就能快速了解到有+2價(jià)鐵的化合物，不僅具備氧化性，而且還具備相應(yīng)的還原性.化學(xué)教師可基于學(xué)生已初步得出的結(jié)論，設(shè)計(jì)相應(yīng)的任務(wù)：鐵與水蒸氣可以反應(yīng)，F(xiàn)eO是否具備與鐵相似的性質(zhì)能夠和水蒸氣產(chǎn)生反應(yīng)？判斷依據(jù)是什么？怎樣證明？學(xué)生經(jīng)過小組合作的形式進(jìn)行分析探討，就能得到氧化亞鐵（FeO）和水蒸氣反應(yīng)的相關(guān)知識點(diǎn)：（1）FeO能夠與H₂O（g）產(chǎn)生反應(yīng)；（2）反應(yīng)裝置能夠運(yùn)用鐵與水蒸氣的反應(yīng)裝置；（3）經(jīng)過驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物是否含有H₂，就能得出肯定的結(jié)論.接著，通過教師的引導(dǎo)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施探究，當(dāng)完成實(shí)驗(yàn)探究后，進(jìn)行交流討論與任務(wù)評價(jià).在反思總結(jié)的過程，教師可設(shè)置相應(yīng)的任務(wù)：除去H₂，從可能性的角度分析，還會(huì)有Fe₃O₄與Fe₂O₃兩種，是否可以從理論與實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度，分別進(jìn)行證明呢？通過任務(wù)的合理設(shè)計(jì)與解決，則能使學(xué)生通過自主查找相關(guān)資料、設(shè)計(jì)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行自主探究，可促使學(xué)生形成相應(yīng)的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識.

2.2 基于實(shí)際問題解決的探究實(shí)驗(yàn)開展

科學(xué)探究和解決實(shí)際問題的能力通常是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)必備的品格.對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行檢驗(yàn)的主要方式就是讓學(xué)生解決實(shí)際生活中遇到的問題.實(shí)際問題解決的探究實(shí)驗(yàn)開展環(huán)節(jié)為：提出問題→找到解決方式→得到問題答案→遷移應(yīng)用，其主要是立足于建構(gòu)主義理論，加強(qiáng)知識構(gòu)建，這種教學(xué)模式的采用，不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且還能使學(xué)生產(chǎn)生一定的問題意識^[3].

以學(xué)生胃痛時(shí)吃胃藥的成分探究為例，一般來說，胃痛是因?yàn)槲杆幔}酸）過多而造成的，醫(yī)生給開的胃藥中包含的抗酸劑，其主要成分是氫氧化鋁、碳酸氫鈉，此時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)其學(xué)習(xí)的知識，設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究方案，明確樣品藥當(dāng)中的成分氫氧化鋁、碳酸氫鈉，哪個(gè)治療效果更好.在這個(gè)探究活動(dòng)中，教師可立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)知識與已知信息，設(shè)計(jì)實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題：（1）藥品中的成分都有什么？（2）對比氫氧化鋁和碳酸氫鈉的有效成分和鹽酸的反應(yīng)，哪個(gè)效果更好？并設(shè)計(jì)鹽酸和藥品兩種成分反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案.解決問題（1）：可取適量的鹽酸與任意藥品成分反應(yīng)，反應(yīng)過程，有氣泡產(chǎn)生的藥品中含有碳酸氫鈉，沒有氣泡產(chǎn)生的藥品中含有氫氧化鋁；解決問題（2）：取適量的鹽酸與氫氧化鋁、碳酸氫鈉進(jìn)行反應(yīng)，對比兩種藥品的具體消耗量，因?yàn)樗幤樊?dāng)中的有效成分實(shí)際含量相對較小，在實(shí)際操作時(shí)，可采取對比精準(zhǔn)的滴定法.在實(shí)際探究中，學(xué)生可通過已掌握的知識，解決實(shí)際生活中的問題，以達(dá)到學(xué)以致用的效果.經(jīng)過整個(gè)探究，不僅培養(yǎng)與鍛煉了學(xué)生自身的高階思維，而且還能使學(xué)生學(xué)會(huì)從不同角度來看待問題，以實(shí)現(xiàn)問題的有效解決，從而使學(xué)生的創(chuàng)新意識以及動(dòng)手操作能力得到有效提高.

2.3 基于情境化教學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)開展

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，情境創(chuàng)設(shè)需盡可能貼近學(xué)生的實(shí)際生活，從學(xué)生的實(shí)際生活當(dāng)中，挖掘相關(guān)實(shí)驗(yàn)素材，并在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)中，巧妙地融入化學(xué)原理，以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)共鳴，促使學(xué)生積累到豐富的化學(xué)知識，有效解決生活問題，從而使學(xué)生形成相應(yīng)的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識^[4].

例如，在對“鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當(dāng)中的燃燒現(xiàn)象”進(jìn)行探究時(shí)，教師可創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境，即演示鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當(dāng)中燃燒的過程，學(xué)生在觀察過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，鐵絲在燃燒過程中會(huì)有四射的火星，此時(shí)，教師可提出探究性問題：為什么鐵絲在實(shí)際燃燒中會(huì)出現(xiàn)四射的火星？并給予學(xué)生相應(yīng)的指導(dǎo)：火星四射屬于輕微的爆炸，鐵絲在燃燒過程，可能會(huì)生成氣體.接著，教師可指導(dǎo)學(xué)生猜測：細(xì)鐵絲實(shí)質(zhì)上就是鐵合金，其中存有少量碳，碳于氧氣當(dāng)中進(jìn)行燃燒，常常會(huì)生成二氧化碳，這也是導(dǎo)致火星四射出現(xiàn)的主要原因.與此同時(shí)，教師可準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，即讓鐵絲在氧氣當(dāng)中進(jìn)行燃燒，觀察是否存有四射的火星？最終使學(xué)生得到火星四射的原因是因?yàn)殍F絲當(dāng)中含有碳的結(jié)論.通過情境的創(chuàng)設(shè)，學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)與實(shí)驗(yàn)探究中，就會(huì)積極思考其中的性質(zhì)、規(guī)律，以促使學(xué)生形成發(fā)散思維，并形成科學(xué)探究能力.

2.4 基于知識應(yīng)用的探究實(shí)驗(yàn)開展

只有知識的遷移，才能提高能力，才是探究實(shí)驗(yàn)開展中所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo).因此，化學(xué)教師在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，需通過實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)知識點(diǎn)，以達(dá)到學(xué)生能力訓(xùn)練與提高的目的.同時(shí)，教師需依據(jù)反饋信息，給予學(xué)生針對性輔導(dǎo)、補(bǔ)償、矯正與深化，引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化知識，將其納入到自己的知識體系，并對知識進(jìn)行補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善，并經(jīng)過優(yōu)化評價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感.在探究實(shí)驗(yàn)開展中，其更倡導(dǎo)“練”為主，即有目的性、針對性地進(jìn)行變式訓(xùn)練，適當(dāng)?shù)亻_展強(qiáng)化練習(xí)以及追蹤練習(xí)，經(jīng)過有效訓(xùn)練，不僅能深化學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用，而且還能經(jīng)過問題解決，將知識轉(zhuǎn)化成能力.

例如，講解了“原電池原理”的相關(guān)內(nèi)容后，教師可布置易拉罐電池或者水果電池；在講解了“環(huán)境保護(hù)”的相關(guān)內(nèi)容后，教師可引導(dǎo)學(xué)生對生活中的廢水進(jìn)行凈化處理，并布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生調(diào)查家鄉(xiāng)中的固體廢棄物品種及其回收價(jià)值.通過知識應(yīng)用，不僅可以使學(xué)生獲得更多將教材知識運(yùn)用于實(shí)踐活動(dòng)中的機(jī)會(huì)，而且還能促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐操作能力提高，從而使學(xué)生形成相應(yīng)的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)造能力.

綜上所述，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)，教師需立足于素質(zhì)教育，開展探究實(shí)驗(yàn)，并依據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情以及教學(xué)條件，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方案，優(yōu)化教學(xué)策略，從而使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到有效提升，并為學(xué)生的高效學(xué)習(xí)以及良好發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

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[責(zé)任編輯：季春陽]