試論高中化學教學中實驗探究和創新能力培養

摘 要：新一輪課程改革強調，在高中化學學習的過程中，要讓學生自主學習，有效探究，創新嘗試。為更好地展現化學學科育人特色，要依托探究式學習，培養學生濃厚學習興趣，完善學生學習思維，落實因材施教，引領學生有效創新。同時為學生能力展示提供有效平臺，讓學生更好地感受化學學習的創新性、綜合性、科學性和互動性特色，助力學生核心素養全面發展。

關鍵詞：高中化學;實驗探究;創新能力

實驗是化學學習的重要手段，隨著學生化學學習的推進，學生掌握的知識日趨復雜，對一些化學原理的理解也逐步加深。為了更好地推動學生創新應用，教師必須注重實驗探究環節的落實，讓學生通過實驗原理的解讀、實驗方案的設計、實驗操作的落實、實驗反思、結論整理等多個過程學習化學知識，實現教學合一，推動學生自主學習精彩呈現。

一、高中化學教學中實驗探究和創新能力培養的多元意義

（一）能夠推動學生知識學習創新創造

在高中化學教學落實的過程中，“教師講，學生聽”的學習方式已經延續多年。這樣的教學模式之下，教師省心，但學生的學習獲得會非常單薄。核心素養理念指引之下的高中化學教學要能夠從“教師教”向“學生學”有效轉變，依托實驗探究和創新意識培養，更好地引領學生完善實驗探究過程，讓學生在實驗情境中發現問題、突破固有思維，有效設計并修改完善，更好地推動學生學以致用。在實驗探究和創新探索的過程中，讓學生養成良好學習習慣，推動學生積極學習和嘗試，進而使學生經歷完整學習過程，為學生獨立自主探究奠定良好基礎。

（二）能夠有效激發學生化學學習興趣

實驗教學是為學生綜合能力發展而服務的一個重要切入點。在高中化學教學落實的過程中，豐富實驗探究可以使學生知識獲取的范圍大大拓展。同時，幫助教師更好地落實因材施教，兼顧學生自身學習興趣，引領學生更好地創新實驗操作模式，推動學生豐富探究，這比單純讓學生接受知識更有意義，而且可以讓學生在探究中更好地發現問題，推動創新型人才的培養。例如，在學習硝酸的化學性知識，學生提出的問題就五花八門。教師不要簡單回答學生的問題，而要讓他們自主探究，發現答案。這樣，學生可以從化學原理、化學現象、化學探究等多個方向積極學習，讓他們在成功中分享喜悅，在失敗中積蓄力量，使學生化學學習的興趣更加濃厚，以豐富的學習獲得，指引學生持續學習，不斷進步。

（三）更好地完善教學方式推動有效探究

在高中化學教學落實的過程中，除了立足課內實驗，引領學生學習探究之外，學生實驗探究意識的培養還要能夠更好地與家庭實驗、課外實驗、綜合實踐有機結合，讓學生從多個角度學習化學有效創新。教師通過對學生學習過程的觀察和思考，可以更好地對學生實施針對性引導，讓教師在教學中更好地服務學生學習發展，使探究性學習在高中化學課堂落地生根。

二、高中化學實驗探究與創新能力培養的積極對策

（一）師生有效互動推動學生探究意識養成

在高中化學實驗教學開展的過程中，一些教師只著眼于教材呈現的幾個典型實驗，引領學生反復操作，這樣確實能夠幫助學生加深對實驗原理的理解，但是不利于學生良好創新意識的養成。在教學落實的過程中，教師要樹立良好的素材挖掘意識，對于課本上呈現的內容有效挖掘，讓學生更好地實驗探究、積極進步。

例如，高中化學學習的重要非金屬元素——氮學習的過程中，關于一氧化氮與二氧化氮之間的相互轉化，課本上只是體現了相應的方程式，但沒有具體的實驗操作和原理分析，這樣學生對于這一知識的學習就會比較機械，不利于學生創新意識的養成。貼近學生的學習特點，教師要更好地培養學生積極思考意識，推動學生有效學習和探究。教學展開的過程中，教師可以與學生一起圍繞創新性實驗開展有效嘗試，共同討論開發微型演示實驗。

用醫用輸液袋、一次性醫用注射器為主要儀器，通過排水集氣法分別收集NO、O2氣體在兩個醫用輸液袋里，并適當保留少許水。用注射器吸入適量NO，再吸入少許O2，并用橡膠塞將針筒塞住，觀察實驗現象。這一實驗消耗藥品較少，而且以密閉性器材來落實，更好地踐行了綠色化學理念。接下來用注射器吸入少量水并輕輕振蕩輸液袋，觀察氣體的顏色變化和體積變化，使學生生動觀察，積極體驗。在反應完成之后，可以提出一些延伸性問題，讓學生思考，如氣密性檢驗的方法、廢棄輸液瓶氣體的處理等。

（二）改進原有實驗，推動學生積極創新

在高中化學實驗教學展開的過程中，培養學生的探究意識，還包括對原有實驗的改進和創新性嘗試，這是進一步訓練學生學習思維，推動學生學習探索的一個重要手段，也是近年來高考考核的亮點。高考中的很多問題設計都是從實驗的改進、實驗思路完善入手。在教學中教師要多為學生開展這方面的學習互動。

例如，在教材上涉及了氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的生成實驗。教材中以硫酸亞鐵和氫氧化鈉來制備氫氧化亞鐵的過程中，制備而成的氫氧化亞鐵直接暴露在空氣中，白色沉淀迅速轉成了灰綠色，最后又變為紅褐色，不利于學生更好地學習和觀察。了解了這一實驗弊端之后，學生嘗試在加有軟木塞的試管中進一步落實這一實驗。

首先在試管A中加入還原性鐵粉和稀硫酸，而試管B則加入了過量的煮沸的氫氧化鈉溶液。兩個試管通過一根帶有乳膠管的玻璃管相連（中間設有止水閥）。實驗開始之后，先打開止水夾，讓產生的氫氣趕盡裝置中的空氣，有利于氫氧化亞鐵的制備。學生先觀察到鐵粉和稀硫酸的劇烈反應，完成硫酸亞鐵制備。接著關閉止水夾，A中生成的硫酸亞鐵溶液經過導流管進入B試管中生成了白色沉淀，因為有軟木塞阻擋空氣，可以使學生清晰觀察到白色沉淀。這個實驗中充分運用了壓強的原理，是物理與化學的有機整合，對于學生核心素養發展具有重要推動意義。

（三）設計對比實驗，強化學生綜合探究

在高中化學實驗教學推進的過程中，對比實驗是推動學生創新創造的一個亮點。在學生學習的過程中，一般采取平行實驗的方式，為學生設計對照組和實驗組，讓學生分別觀察。為了更好地凸顯科學探究性，在實驗組和對照組的基礎之上可以引領學生更換實驗材料，設計多組對比實驗，豐富學生對化學知識的完善探究。

例如，碳酸鈉與碳酸氫鈉性質對比實驗的設計，就可以設計多組平行實驗，引領學生完善探究。學生可以分別嘗試碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應，觀察兩組反應中反應的劇烈程度，氣體產生量的差別等，更好地推動學生生動認知。這一實驗的展開過程中，鹽酸的濃度是一個非常關鍵的因素。學生可以通過小組實驗的方式兩邊同時加入鹽酸，盡量避免鹽酸加入的時間和用量的差異對實驗帶來的影響，使實驗過程更加直觀。另外，對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性等其他性質也可以設計多組對比實驗。

此外，在實驗探究和創新教學落實的過程中，教師必須培養學生良好的規范操作意識?；瘜W實驗落實的過程中不同程度存在一些安全隱患，規范操作是提升實驗成功率，降低安全隱患問題發生的重要基礎。如實驗教學中用到的濃硫酸、加熱過程、燃燒過程等都帶有危險性。還有一些有毒有害氣體的產生，廢液廢棄物等都有可能對環境產生污染，會對學生自身造成一定的傷害。在實驗教學開展的過程中，教師要引領學生樹立良好的自我保護及環境保護意識，踐行綠色化學理念，豐富實驗規范操作意識。

（四）引入家庭探究性實驗，強化學生創新意識

高中化學課堂實驗的展開，主要讓學生將課堂所學理論知識進一步進行驗證，這類實驗本身操作難度不是非常高，而且教材上已經有明確的步驟和實施方案。在高中化學實驗教學落實的過程中，為更好地推動學生實驗探究意識養成和學習創新意識的培養，教師可以為學生設計豐富多元的家庭實驗，讓學生積極探究、有效嘗試。推動學生將課堂所學理論充分運用的同時，真正以化學知識服務學生學習發展，喚醒學生知識運用的積極性。

例如，教師可以讓學生分別選取不同材質的衣物，如純棉、滌綸、羊毛、麻布、絲綢、皮革、化纖制品等作為實驗材料[1]，再讓學生分別用圓珠筆、鋼筆、中性筆在上面形成印記，以此為基礎讓學生探究不同材料的衣物沾上筆漬應該如何洗滌。這一家庭實驗設計很好地貼近了學生的日常生活，他們在寫作業時，常常會不小心將一些筆跡蹭到衣服上，有一些比較容易洗滌，而有一些則較難去掉。結合學生面臨的這一問題，引領學生有效探究，可以使他們更好地掌握不同衣物洗滌的有效方法，推動學生探究意識的養成。結合學生的家庭實驗需要讓他們自主設計實驗過程，并通過文字、視頻、圖片等方式對比取樣有效記錄，培養學生良好的方法意識和規范的步驟意識。實驗告一段落之后，還要讓學生將自己的實驗成果帶入課堂，與其他同學有效交流，看看學生在污漬處理方面積累了哪些小妙招，從而在課堂教學過程中形成良好的探究氛圍。

（五）與高考相融合，推動學生有效探究

在高中化學實驗探究落實的過程中，單純讓學生自主設計實驗有效探究，很多學生容易找不到切入點，進而影響學生學習探究的積極性。為了更好地引領學生學習創新，拓展學生的知識面，教師可以在課堂教學落實的過程中，為學生引入一些經典高考題目，與學生一起有效對話，進行知識拓展，豐富學生學習體驗。

教師可以在有機化學部分為學生出示以下題目：某同學進行蔗糖水解實驗，并檢驗產物中的醛基，操作如下：向試管Ⅰ中加入1毫升20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加熱5分鐘。打開盛有10%氫氧化鈉溶液的試劑瓶，將玻璃瓶塞倒放;取1毫升溶液加入試管Ⅱ，蓋緊瓶塞;向試管Ⅱ中加入5滴2%硫酸銅溶液。將試管Ⅱ中反應液加入試管Ⅰ，用酒精燈加熱試管Ⅰ并觀察現象。實驗中存在的錯誤有幾處？

這道問題本身綜合性比較強，在課堂上學生已經學了葡萄糖性質檢驗的相關方法，證明了葡萄糖中有醛基結構。這道題目從葡萄糖性質的檢驗向蔗糖的水解反應有效延伸，主要考查學生規范的步驟意識及實驗中一些基本注意事項。其主要知識點有兩個：一個是蔗糖水解生成葡萄糖，檢驗產物中的醛基時溶液需要保證弱堿性，否則水解過程中使用的催化劑——稀硫酸，將會和氫氧化銅反應，導致實驗的失敗。而在該題題干中，蔗糖水解之后直接就進行了下一步反應，既沒有冷卻也沒有使溶液堿化，所以是一處非常明顯的錯誤。但是對于該題的第二處錯誤，則需要學生用心分析。題干中提到了：打開盛有10%氫氧化鈉溶液的試劑瓶，將玻璃瓶塞倒放。該處有一個非常明顯的紕漏，就是氫氧化鈉溶液具有強堿性，所以在盛放時不能用玻璃瓶塞，否則氫氧化鈉就會與玻璃中的二氧化硅反應，生成具有黏性的硅酸鈉，導致瓶蓋無法打開。很多學生在答題的過程中會忽略這一點，只從蔗糖水解的實驗原理的角度來考慮，造成遺漏失分。

在課堂教學落實的過程中，從經典高考題目入手，與學生有效分析，進行相應的知識梳理，不僅能夠幫助學生進一步回顧一些基本的實驗原理，還要引導學生審視和探究一些實驗細節。為什么實驗室中盛放堿溶液時用橡膠塞，而不用玻璃塞[2]。讓學生們運用所學化學知識嘗試有效解釋，這樣才能“知其然，并知其所以然”。此外，實驗室中盛放其他一些溶液時，還有哪些注意事項，也可以讓學生更好地回歸實驗過程有效分析，推動學生形成嚴謹認真的學習品質，學生實驗探究的思維也能日趨完善。

（六）優化教學評價推動學生學習成長

評價是推動學生學習成長的重要一環。在高中化學教學落實的過程中，除了客觀評價學生的實驗成果，讓學生形成相應的實驗報告之外，立足教學評價，要更好地提升學生實驗甄別意識，推動學生學習反思。

教學評價需要貫穿教學的始終，從預習環節入手，教師就要依托教學評價引領學生更好地關注實驗細節，推動學生有效創新。圍繞實驗原理，教師可以讓學生想一想，其中哪些環節需要進一步完善？哪些器材可以用一些新型器材來代替？更好地培養學生創新意識。在實驗操作的過程中，教學評價的展開要更好地著眼于學生的器材使用熟練度和規范操作意識。如在添加溶液時，滴管使用方法是否正確，操作過程是否連貫，器材選擇是否恰當。這些基礎性環節都要有效關注。教學評價展開的過程中，除了紙筆測試之外，還要更好地推動學生綜合意識有效發展。例如，教師可以讓學生將自己課外實驗的成果通過ppt的方式有效展示，教師和同學在下面給他們開展對話和交流，提升學生臨場應變能力，讓實驗與學生學習成長融合在一起。

結束語

高中化學教學落實的過程中，實驗探究和創新意識的養成是一個循序漸進的過程，在教學中教師要樹立良好的教學引導意識，給予學生有效的實驗空間，并從多個角度幫助學生有效觀察、發現問題、積極探究，使學生化學學習過程可以更加全面且豐富。

參考文獻

[1]唐明富.高中化學教學中創新思維和創新能力培養的途徑探究[J].考試周刊，2019（97）：151-152.

[2]張志娟.試談高中化學教學中如何實施創新教育[J].學周刊，2021（9）：109.

作者簡介：吳桂英（1981— ）女，漢族，江蘇蘇州人，江蘇省蘇州市吳縣中學，高級教師，學士。研究方向：高中化學教學。