如何培養學生科學探究與創新意識的化學核心素養

王曉霞

摘 要：新高考模式下要求學生具有科學探究與創新意識的化學核心素養，需要學生在日常的學習生活中積極主動的發現和提出具有探究價值的化學問題，能小組合作，設計方案并加以實施。“暖寶寶”是日常生活中常見的物品，通過“暖寶寶”主要成分及發熱原理的科學探究，培養學生的創新意識。

關鍵詞：暖寶寶;主要成分;發熱原理;科學探究創新意識;原電池

多年來，化學的學習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、重習題訓練，而輕視學生的自主科學探究和創新意識，學生發現、分析、解決實際問題的能力得不到鍛煉。對此，《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出新的課程理念：通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學生學習化學的興趣，強化學生科學探究及創新的意識。[1]讓學生結合不同的課題去調查，去設計實驗，去實施開展。讓學生從“聽化學”到“做化學”，有力拓展化學的學習空間。

創新是科學發展的靈魂，創新意識包含三個要素：好奇心和批判精神的創新品質、新穎獨創的創新思維、解決問題的創新方法。“實驗探究”是化學學科必備的素養，也是“創新意識”培養的重要手段之一。培養具有創新能力的創新型人才，重點是啟發創新思維，關鍵是激發學生的創新意識[2]。因此在高中化學教學中，融入創新元素的化學實驗是創新意識培養的重要途徑。本文的“暖寶寶”探究實驗是獨立于課本的探究實驗，具有很好的啟迪作用。

一、問題提出

暖寶寶”是學生經常接觸到的物品，學生課后撕開其包裝，倒出了其中黑色顆粒狀物質。故我以此為靈感，開了此節“探究“暖寶寶”的主要成分及發熱原理”的化學實驗課。本課在知識方面涉及《化學反應原理》中的原電池、《必修一》中鐵的性質。在這節課之前學生已經掌握了原電池的工作原理，知道金屬發生電化學腐蝕的原因。本課是獨立于課本知識的一節創新的探究實驗課，在知識的整合和學習的過程中體驗探究的樂趣，培養創新意識。

二、教學思路設計

三、課堂教學實錄

1、創設問題情境，引入新課

【教師展示】展示“暖寶寶”，問：怎么用“暖寶寶”？

【學生】撕開外包裝，“暖寶寶”就會發熱。

【教師追問】“暖寶寶”能發熱，這是發生了什么反應？里面是什么物質？

【學生】老師我上網查過，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。

設計意圖：創設真實情境是激發學生科學探究的一個有效方式。學生使用暖寶寶，思考過“發熱原理”問題，教師將這個問題引入課堂，讓學生恍然大悟--原來生活中處處是化學，小小的“暖寶寶”也可能蘊含了許多化學知識，從而鼓勵他們多觀察、多思考，激發學生進行科學探究的興趣。

2、提出問題

【教師】NaCl、鐵粉、水有什么作用呢？常溫下能否反應并放熱？

【學生】不能。

【教師追問】那么是否有其他物質也參與了反應？

【學生】有！氧氣，用的時候撕開包裝要接觸到空氣中的氧氣。

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

設計意圖：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”的發熱原理。讓學生明白，在科學探究的過程中要學會觀察，學會類比討論，從知識體系中調取以前所學的鐵生銹的例子。

3、進行猜測

【學生】鐵生銹。生活中的鐵是生鐵，含有碳。鐵生銹時與氧氣發生吸氧腐蝕，其中鐵作負極，氧氣作正極。所以我覺得“暖寶寶”的發熱原理可能和鐵生銹有關。

【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”的發熱原理真的是吸氧腐蝕嗎？給大家5分鐘時間討論。請每個小組的代表進行發言。

設計意圖：用分組討論的形式讓學生對未知的問題進行討論，發散學生的思維，激發學生的創造性思維。

4、小組討論代表發言

【學生】可以用磁鐵檢驗鐵粉的存在;還可以先用硫酸溶解鐵粉，取上層清液，加鐵氰化鉀，觀察是否產生藍色沉淀，若有藍色沉淀，則證明有鐵粉。

【教師追問】那么是否有小組同學討論了如何檢測NaCl？

【學生】鈉離子可以通過焰色反應，氯離子可以通過硝酸銀溶液檢測

【教師評價】想法很好！

【教師繼續追問】如何證明“暖寶寶”的發熱原理是吸氧腐蝕？有沒有創新一點的方案？

【學生】匯報每個組的實驗方案，每個小組都提出了各自的方案，這些方案有的很具有創新性。

設計意圖：教師鼓勵學生拿出創造性的實驗方案，通過引導學生設計出的合理性、可操作性的創新實驗，可以讓學生在創新實驗中充分感受化學科學的魅力，創新意識和綜合能力都能得到培養和提高。

5、進行實驗

學生根據各自的實驗方案設計實驗，并進行實施。教師在過程中進行指導

設計意圖：使學生在實驗中養成善于合作，勇于創新，敢于質疑，樂于實踐的科學品質，提高實驗其素養。

6、交流討論

【教師】請小組代表進行匯報總結

【學生】上臺匯報各自小組的實驗成果，分享實驗心得，討論實驗結果。在“暖寶寶”中，鐵粉的緩慢氧化，再通過原電池加速氧化，使化學能轉化為熱能。利用蛭石保溫，其中內層的無紡布袋采用微孔透氣膜，控制氧氣的進入，從而達到整個過程持續恒溫，且長達幾個小時。

設計意圖：在“暖寶寶”有效成分及發熱原理的探究過程中，學會與他人合作，交流討論，清楚的表達觀點。

7、教師點評

【教師點評】各組同學都匯報了實驗情況與結果，但是鈉的焰色實驗結果都不理想，這是為什么？

【視頻】播放鈉的焰色改進實驗視頻

【教師提問】這個改進實驗與傳統實驗有什么區別？

【學生】未使用酒精燈燈頭！哦！因為酒精燈燈頭中也還有含鈉的物質，會影響焰色反應的效果。

設計意圖：培養學生對待科學的正確態度，并達到學以致用的目的。通過改進鈉的焰色反應實驗，拓寬學生的化學眼界，培養學生嚴謹的實驗態度。

四、結語

1.實驗生活化，萬物即化學，引起學生科學探究的熱情

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

2.開拓課堂時空，讓科學探究外延

課前讓學生自己去查閱資料，在現代科學研究中，文獻的查閱是非常重要的過程。讓學生提早感受科學家進行科學探究的過程，不僅有利于擴展自身眼界，還鍛煉了其遇事借助現代技術的力量。

3.設計開放的學習任務，讓創新思維迸發

教師在課堂教學中，放手讓學生設計創新實驗，改進實驗，讓學生充分體會到了實驗探究過程中的快樂。化學實驗是人類識別和創造物質的重要方法，是創新的重要工具，巧妙地利用化學實驗可以激發學生的創新意識，從而提高創新能力。在實驗后，要求他們進行成果匯報和經驗交流。這不僅培養了學生合作探究的精神，更培養他們的語言組織能力。

4.提高學生動手能力，放手讓學生質疑

當然，本堂課也存在許多不足之處。首先個別學生在實驗的時候動手能力差，有的小組全程只有一個學生在設計，在探究。其次，在探究的過程中，會出現意外情況，如實驗得到的現在與預期的不同，或者產生了別的物質。有的學生對這些意外情況視若無睹，帶著結論去做實驗，這是非常不可取的！“實驗意外”是科學探究實驗課的常客，并非百無一用。教師在探究實驗中應鼓勵學生正視“意外實驗”，多思考，多提問，多進行發散思維，往往能得到意想不到的效果。以開放包容的心態對待學生提出的“意外問題”，使課堂的“插曲”成為這節課真正精彩之處，這需要教師有過硬的專業素養！

5.提高自身素質，包容開放性問題

學生創新意識培養的前提是教師需要自己具備創新精神和創新能力。許多高中教師的通病是重習題解答而忽視實驗探究，因此高中教師要不斷更新學科知識，對實驗大膽質疑。只有教師自己具備創新精神，才能潛移默化地影響學生形成創新意識。在日常教學中，我們應充分信任學生，幫助他們樹立自信心，引導學生不唯書，獨立思考。創新意識的養成不是一蹴而就的，是一個長期積累的過程，因此教師要有耐心、有恒心，將創新意識的養成融入科學探究之中。

參考文獻

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

[2]：王偉鳳黃都.基于實驗創新的化學“創新意識”核心素養培育策略[J]廣西教育·B版2018（6）