基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的高中化學實驗教學探究

馬輝

摘 要：化學學科是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的自然學科，是探究不同物質(zhì)之間化學反應的學科，它源自人類的生活和生產(chǎn)實踐，對于推動人類社會的發(fā)展具有重要意義，是人類認識物質(zhì)世界，又借助其改造物質(zhì)世界的重要方法。隨著社會的發(fā)展，對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才越加重視，各行各業(yè)都需要具備創(chuàng)新精神的人才，以繼續(xù)推動各行各業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文以高中化學實驗教學為例，分析如何基于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)來開展高中化學實驗教學。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；高中化學；實驗教學；學科素養(yǎng)

實驗教學是化學學科中的重要組成部分，是學生需要掌握的重要內(nèi)容，學生具備良好的化學實驗操作技能和知識，可以提高學生的學習效率，提升學生的化學學科素養(yǎng)。而化學實驗教學中培養(yǎng)學生的探究能力和創(chuàng)新意識需要在長時間的實踐下才可以達到理想的教學效果，并非一日之功。因此，化學教師在教學的過程中，要重視實驗教學，同時，也要關(guān)注學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一、在高中化學實驗教學中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的意義

（一）提高學生的化學學科素養(yǎng)

實驗教學是化學學科中的重要內(nèi)容，是學生需要具備的能力之一，學生不僅要掌握扎實的理論基礎(chǔ)，還要具備將理論進行實踐的能力[1]。而實驗教學是學生將理論知識進行實踐的表現(xiàn)之一，在實驗過程中，學生需要具備嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，和敢于質(zhì)疑的膽識，以及結(jié)合所學來進行實驗方法創(chuàng)新的意識等。這些都是當下教學課程中所要求的教學目標，是學生需要具備的學科核心素養(yǎng)。因此，在教學活動中重視化學教學是提升學生學科素養(yǎng)的重要方法。

（二）培養(yǎng)學生學習化學的興趣

高中化學理論知識會更加繁雜，相比較于初中，難度增大。但是化學知識與生活實際是息息相關(guān)的，而實驗教學中學生不僅可以學習理論知識，還可以從實驗現(xiàn)象中觀察到具體的物質(zhì)變化，將理論知識與實際的化學實驗現(xiàn)象對接起來，相比較于枯燥的理論教學，實驗教學有趣得多，可以讓學生同時動腦動手，對鍛煉學生思維的靈活性和敏捷性具有積極意義。其次，有利于培養(yǎng)學生學習化學知識的興趣。另外，實驗教學與理論教學是相輔相成的，重視實驗教學將提高學生的實踐能力。

（三）提高學生自主學習的能力

化學實驗教學中，會涉及多種能力的培養(yǎng)，如分析資料、檢索信息、合理猜想、進行實驗操作、分析和統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)等，對于提升學生的綜合實踐能力有很大的促進作用[2]?；瘜W實驗教學中有更高的要求，需要學生具備仔細、認真、耐心、嚴謹?shù)绕焚|(zhì)。在化學實驗中養(yǎng)成的良好學習行為和學習態(tài)度用到其他學科的學習中，或者是在實際生活中，都可以提升學生思考問題和解決問題的能力。

（四）優(yōu)化實驗教學

傳統(tǒng)的化學學科教學中，注重的是學生對于基礎(chǔ)理論知識的學習，忽視了學生的實際操作教學，學生缺少思考和動手的過程，思維品質(zhì)得不到提升[3]。而當下立足于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的化學實驗教學將可以很好地優(yōu)化傳統(tǒng)的化學教學模式，提升實驗教學內(nèi)容的比重，鍛煉學生的實驗操作技能。

二、高中化學實驗教學中存在的問題

（一）教學觀念傳統(tǒng)

教師是教學活動的設計者和引導者，教師設計的教學內(nèi)容決定著學生的學習結(jié)果和各種能力的養(yǎng)成[4]。部分化學教師受應試教育的影響比較深，在教學過程中依舊關(guān)注的是學生對于各種理論知識的記憶和運用，以及各種化學實驗現(xiàn)象的記憶。且由于高中階段的教學任務比較重，為了讓學生獲得好成績，在實驗教學的過程中，教師忽視了實際操作教學，讓學生根據(jù)教材案例或者其他實驗案例來總結(jié)實驗現(xiàn)象和結(jié)果，學生的認知停留在書面上，沒有實踐意識。

（二）缺少觀察實驗的過程

上課期間，由于受時間、空間、器材等因素的影響，學生的實驗操作時間有限，而化學實驗中，各種不確定的因素較多，實驗操作中與教材上的案例展示有所出入，而教師為了節(jié)省時間，讓學生按照教材上的實驗步驟進行操作后，就引導學生直接查看實驗結(jié)果，對于實驗過程中化學反應的變化不重視，或者是進行簡單的描述，沒有引導學生深度探究發(fā)生化學反應的過程中，是什么導致這樣的化學現(xiàn)象。這不利于學生學科素養(yǎng)的養(yǎng)成，也不利于學生真正掌握實驗的操作方法和技巧。

（三）探索深度不夠

化學學科是強理論性、強實踐性的學科，教材中的實驗教學可以讓學生掌握基礎(chǔ)知識與技能，為學生后續(xù)進行知識與實驗方法的遷移奠定基礎(chǔ)。因此，不僅需要教學教材上的實驗內(nèi)容，還要基于教材上的實驗設計更深入的實驗內(nèi)容，幫助學生拓展所學知識。但是，只有少部分教師可以做到，多數(shù)教師僅僅完成教材上的實驗教學內(nèi)容就結(jié)束了該實驗內(nèi)容的教學，導致學生不具備遷移知識的能力，在遇到新的實驗問題時，難以下手，無法進行高效操作，可見，學生在實驗教學中的探索是遠遠不夠的。

（四）缺乏培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的意識

在實驗教學中，為了提高效率，教師關(guān)注的是學生可以根據(jù)教材上已經(jīng)規(guī)劃好的實驗步驟來進行實驗，讓學生按照實驗操作來一步一步地進行操作，沒有引導學生嘗試從其他角度來思考優(yōu)化實驗方案。或者是在實驗器材缺乏的過程中，沒有引導學生思考如何尋找替代物來繼續(xù)進行實驗。這與教師在教學活動中所關(guān)注的重點有關(guān)，即教師在教學過程中不重視學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，因此沒有為學生提供可以發(fā)揮的空間。

（五）缺乏營造創(chuàng)新環(huán)境的意識

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要良好的環(huán)境，只有學生在有競爭力，有創(chuàng)新意識的環(huán)境下，才會激發(fā)自己的學習潛力，才可以調(diào)動自己的知識儲備進行創(chuàng)新[5]。而當下部分教師在上課時，忽視了學生的主體地位，在課堂教學中，還是以教師的主導地位為主，營造的班級學習氛圍比較低沉，活躍度不高，學生沒有創(chuàng)新意識，教師教什么自己就學什么。

三、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的體現(xiàn)

創(chuàng)新能力對于提升學生的學習能力具有重要意義，可以使得學生的思維更加活躍，可以從不同的角度去思考問題和解決問題。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，教師需要明白創(chuàng)新能力體現(xiàn)在哪些方面，進而在教學活動中結(jié)合教學內(nèi)容來設計合適的教學活動。

當下人才的競爭可以說是創(chuàng)造力的競爭，而創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在學生的學習能力（各種獲取知識和使用工具的能力）、分析能力（從不同的角度來分析事物的能力）、綜合能力（將各種知識與技能進行總和，找到有關(guān)聯(lián)性的部分，以解決某一個問題的能力）、想象能力（以獲得的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)進行聯(lián)想，突破原有的框架限制，提出新的設想、新的方法）、實踐能力（將理論知識運用于各種生活實際活動中的能力）、批判能力（結(jié)合已經(jīng)學習過的知識來客觀、辯證地認識事物的能力）等。

四、高中化學實驗教學策略

（一）教師需要轉(zhuǎn)變教學理念

在以往的化學實驗教學過程中，教師看重的是實驗結(jié)果是否與教材上的一致，以便于順利地開展教材上內(nèi)容的教學，這就導致本末倒置，學生在實驗操作的過程中，忽視實驗過程的重要性，采取的實驗措施只是為了追求實驗結(jié)果同教材上展示的一致。因此，導致學生的學習態(tài)度和實驗觀念出現(xiàn)偏差，學生在實驗操作的過程中為了盡快地獲得與教材上一致的實驗結(jié)果，情緒會變得急躁，這不利于進行實驗。

為改變這一情況，教師作為教學活動的組織者和引導者，應該在實驗教學中，向?qū)W生明確地講述進行實驗操作的最終目的是什么，要關(guān)注實驗過程，而不是只關(guān)注實驗結(jié)果。在設計實驗時，要以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為目標，在實驗過程中，要圍繞實驗教學的內(nèi)容來培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新思維和想象力。

1.重視實驗的實際操作

教材上的很多實驗教學內(nèi)容，由于時間的限制，在課堂上，教師可以帶領(lǐng)學生進行實際操作的不多，但是教師可以讓學生在進行實驗操作的過程中，掌握基礎(chǔ)的實驗方法，然后鼓勵學生在課后時間進行合作學習，共同去探索其他的實驗活動內(nèi)容，避免將實驗知識集中在教材上，而不進行實際操作。

例如，關(guān)于配制100mL 1.00moI.L-1的NaCl溶液的化學實驗，學生了解的化學反應、實驗現(xiàn)象和配置流程都是通過教材來了解的。而實際情況下，由于實驗中所調(diào)配的溶液濃度和加入的計量有所誤差，不同組所配制出來的溶液會有所差別，而這都是需要學生進行實操后，才可以有更深刻的印象和體會，才可以感受到化學實驗操作的樂趣，才會真正掌握實驗操作的技巧，才會意識到化學實驗操作需要保持嚴謹?shù)膽B(tài)度，需要精確到具體的數(shù)字，而不能憑感覺。

為了配制比例正確的溶液，在操作過程中，學生需要用到不同的化學實驗操作知識，這有利于學生將不同的知識進行整合，進而提升學生的綜合能力。

2.重視實驗過程的觀察

在進行實驗操作時，學生需要將重點放在實驗現(xiàn)象的變化上，而不是直接等待實驗結(jié)果。實驗現(xiàn)象的記錄和分析是學生在統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，進行理論推導的重要數(shù)據(jù)，且實驗現(xiàn)象在實驗操作中本就是關(guān)鍵部分，是推論物質(zhì)發(fā)生化學反應原因的重要內(nèi)容。一切的化學知識理論都是來自無數(shù)次的實驗操作和無數(shù)的實驗數(shù)據(jù)來進行分析，最后進行總結(jié)性概括而得出的。因此，在實驗教學中，教師需要引導學生關(guān)注實驗現(xiàn)象，并將實驗現(xiàn)象記錄下來，在實驗活動完結(jié)后，讓學生將實驗現(xiàn)象的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并在班級上進行分享和討論，嘗試分析其產(chǎn)生這樣的化學現(xiàn)象的原因是什么。這樣不僅可以讓學生意識到觀察實驗現(xiàn)象的重要性，還可以訓練學生分析數(shù)據(jù)的能力，進而強化學生運用化學知識的能力。

例如，在鑒別Fe3+和Fe2+的實驗中，利用“加堿法”，F(xiàn)e2+與之產(chǎn)生的反應是逐漸生成白色的沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色，而Fe3+與之產(chǎn)生的反應是逐漸生成紅褐色沉淀。而由于加入量的多少會影響化學反應的快慢，和現(xiàn)象的明顯程度，如果忽視觀察過程，那么最終的實驗結(jié)果現(xiàn)象具有相似性，學生可能就無法判斷哪個是Fe3+哪個是Fe2+?？梢娪^察實驗過程的重要性，可以訓練學生思維的批判性，進行更好地識別。

3.重視實驗結(jié)果的討論和分析

學生對于化學知識的掌握程度不同，在進行實驗操作的過程中，多少會有一定的差異，相同的實驗步驟，相同的實驗器材、相同的實驗容量，但是得出的實驗結(jié)果卻有不同。老師引導學生梳理自己的實驗過程，將實驗數(shù)據(jù)進行整理。然后設計相應的討論活動，讓學生進行展示，并且講解自己或者是學習小組的實驗流程，結(jié)合自己的所學來分析自己的實驗結(jié)果是否是正確的；如果不正確，可能是什么原因?qū)е碌模瑧撊绾芜M行調(diào)整等。

教材上的部分實驗內(nèi)容中提供了實驗答案，學生根據(jù)自己的實驗答案可以進行對比，進而梳理自己在實驗中的每一個步驟，可以嘗試再次進行實驗。而對于教材上沒有答案的實驗內(nèi)容，學生在實驗結(jié)束后，不僅需要統(tǒng)計自己的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，還要與其他人進行共同分享和探討，如果與其他人出現(xiàn)不一致時，如何采取方法來辯證自己的實驗現(xiàn)象是正確的，或者是從其他的學習渠道去搜集相關(guān)的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果來作為自己的實驗參考。

例如，上文提及的鑒別Fe3+和Fe2+的實驗，由于加入“堿”的數(shù)量不同，或者是Fe3+和Fe2+二者溶液的體積不同，產(chǎn)生的化學反應有強烈的，也有比較緩慢的，最后的實驗現(xiàn)象有明顯的也有不明顯的，對此，教師在引導學生進行實驗操作時，要鼓勵學生將實驗步驟詳細地進行記錄，將所有的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，然后通過班級集體展示和討論后，教師再根據(jù)班級學生的情況來進行教學。

4.重視實驗的拓展探索

教材上的部分知識點所涉及的實驗內(nèi)容比較少，不利于學生掌握同類型的實驗技能，以及將該理論知識運用于實踐，當學生遇到新的問題時，無法進行變通，這是部分學生覺得化學知識學習比較困難的原因。因此，結(jié)合學生的學習情況，豐富實驗教學案例，讓學生可以通過分析不同的實驗來鞏固學習十分重要。

例如，在鑒別Fe3+和Fe2+的實驗教學中，可以進行多個化學實驗，而由于時間限制，教師可能會選擇其中一個來進行實驗教學。對此，教師可以引導學生在課后利用其他資源來進行化學實驗。同時，教師還可以挖掘其他教學資源，結(jié)合本課時的教學內(nèi)容來設計實驗活動，讓學生進行化學實驗。只有學生經(jīng)過足夠的訓練，在面對新的實驗時，才可以有條不紊地梳理和分析此實驗中可能會出現(xiàn)的現(xiàn)象。這是建立在學生已有知識基礎(chǔ)上進行的聯(lián)想，是體現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的重要方式之一。

（二）優(yōu)化教材實驗方案

在高中化學實驗教學中要從激發(fā)學生的學習興趣入手，進而延伸到培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力上。傳統(tǒng)的高中化學實驗是圍繞教材來進行授課，實驗過程比較機械化，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，對此，教師應該優(yōu)化實驗方案，讓化學實驗充滿趣味性，并且教師需要鼓勵學生進行大膽地思考和進行探究實驗。

例如，在NaOH溶液與FeCI2溶液的實驗中，教材上已經(jīng)有所展示，學生在進行實驗時，可能會參考教材來進行操作，且將實驗結(jié)果進行謄抄，不重視自己的實驗操作。對此，教師可以將其中的FeCI2溶液悄悄地進行調(diào)換，變?yōu)镕eCI3溶液，并且不提前透露實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，讓學生自行探索。在這樣的實驗中，學生以為自己做的實驗是NaOH溶液與FeCI2的化學反應，實際是NaOH溶液與FeCI3溶液的化學反應。如果學生寫下的實驗結(jié)果與提前告知的一致，則可以判斷學生沒有認真觀察實驗現(xiàn)象，或者是學生不具備正確的實驗觀念，害怕與他人產(chǎn)生不同，對自己的實驗操作沒有自信。

（三）改進實驗方案

受限于現(xiàn)實條件，教材中涉及的一些實驗活動是無法進行操作的，而直接避開該實驗活動，不利于培養(yǎng)學生的實驗素養(yǎng)，因此，為了改善這樣的情況，最好的方法就是結(jié)合教材上的內(nèi)容來優(yōu)化實驗方案。為學生創(chuàng)造進行實際操作的機會，讓學生有足夠的實踐機會。

例如，在很多化學實驗中，都會用到玻璃棒、燒杯、酒精燈這樣的道具，由于班級人數(shù)較多，道具有限，可能無法實現(xiàn)所有人都可以獨立進行操作，那么教師可以先引導學生思考可以利用什么來制作道具，進行替換，有利于節(jié)省成本。如果不行，就改變實驗模式，變?yōu)槎嗳艘唤M進行合作實驗。

教學時間有限，在器材不足的情況下，如果讓學生一一進行獨立操作，會花費大量的時間，不利于教學活動的開展，因此，需要適當?shù)卣{(diào)整實驗操作模式。在這樣的情況下，引導學生思考解決問題的方法可以訓練學生的思維靈活性。

（四）開展小組合作

每個學生的學習水平不一致，有部分同學的化學知識基礎(chǔ)較差，靠自己來完成實驗操作，并將實驗現(xiàn)象進行記錄，將數(shù)據(jù)分析出來是有難度的。在個人的實驗操作中，缺少教師的引導，這部分學生會缺乏自信，且沒有明確的計劃。針對這樣的情況，教師需要考慮到這部分同學的學習情況，組織學生進行小組合作，實行以優(yōu)帶差的幫扶機制，帶領(lǐng)這部分學生進行實驗操作。

（五）舉辦實驗教學實踐活動

實驗活動是融合在教材的課時內(nèi)容中的，通常是教師在教學到這部分內(nèi)容時，結(jié)合理論知識來講解實驗活動，在課堂教學中，實驗活動的占比會比較小。且在日常的實驗教學中，時間有限，學生在課堂上可以完成的實驗類型有限，有時候在一堂課中，學生無法吃透實驗教學的內(nèi)容。對此，教師需要結(jié)合班級學生的情況，舉辦以實驗活動為主的實踐活動，為學生提供足夠的實驗時間和空間。

其次，部分學生可能比較擅長化學學科，對于化學知識的學習有濃厚的興趣，但是在高中階段，學習任務比較重，學校不提供機會的話，學生會逐漸將自己的興趣放下，長此以往導致學生的天賦被荒廢，這與當下的教學要求不相符。因此，教師應該與其他教師進行合作，在學校里設計化學實踐活動，有能力的學生可以結(jié)合自己的實際情況來參與。如設計在周末，學生在參與的過程中，可以融入實驗活動中，不用擔心時間不夠。

（六）以學生為實驗活動中的主體

在當下的化學實驗教學中，某些實驗教學是以教師的講授為主，學生缺少實際操作的過程，僅僅是記錄教師講解的書面知識，這導致學生在遇到化學實驗時很難將其與理論知識進行結(jié)合。也不利于學生實踐能力的培養(yǎng)，為改變這一現(xiàn)狀，教師在教學過程中，應該以學生為實驗活動中的主體。不然盡管學生掌握了操作理論，學生的實踐能力和學習思維也很難得到拓展，學生的探究能力也得不到發(fā)展。

因此，在實驗的教學活動中，要盡可能地為學生創(chuàng)造實際操作的機會，以學生為實驗活動的主體，教師扮演知識顧問的角色，當學生需要幫助時，適當?shù)剡M行指導。只有通過實踐，學生才可以從實踐中發(fā)現(xiàn)問題，進而進行知識的探索，這可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

（七）豐富教學方法

實驗教學是枯燥的，涉及的理論知識比較復雜，且完整的化學實驗教學中，流程復雜，如果學生對于基礎(chǔ)理論知識掌握得不牢固，要在實驗教學中，通過分析實驗現(xiàn)象來得出相關(guān)的理論會有難度。因此在進行實驗教學時，教師需要豐富教學方法，增加實驗教學的趣味性，引起學生的學習興趣。

例如，很多化學實驗在生活中的運用很廣，通過文字無法描述其化學反應的畫面，但是教師借助多媒體來展示，就可以將實驗現(xiàn)象直觀地展示給學生，這樣不僅可以吸引學生的注意力，還拓展了化學知識的學習和運用范圍，可以培養(yǎng)學生的批判性思維，將不同的化學知識或者是化學現(xiàn)象進行對比，進而豐富學生的認識，為學生后續(xù)進行創(chuàng)新提供素材。

結(jié)束語

綜上所述，化學實驗教學是教材中不可或缺的重要組成部分，要培養(yǎng)學生的化學學科素養(yǎng)就得重視實驗教學，為學生創(chuàng)造更多動手實踐的機會，在不斷地實踐教學中逐漸強化學生的動手能力。同時，在實施教學的過程中，要重視學生的主體地位，關(guān)注學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學生提供自由發(fā)揮的空間，讓學生在探索中形成科學嚴謹?shù)膶嶒灳?，以及敢于?chuàng)新的精神。

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本文系陜西省“十四五”教育科學規(guī)劃2022年度課題“高中化學教學中有效培養(yǎng)學生實驗創(chuàng)新能力的實踐研究”課題批準號：SGH22Y0531研究成果。