化學課堂“微創新”：內涵、培育與策略*

危 贏 王世存** 周 竹，2

（1.華中師范大學化學教育研究所 湖北 武漢 430079；2.河南省信陽高中 河南 信陽 464000）

創新對于國家的發展至關重要，創新型人才是支撐中國創造的重要力量。習近平總書記在2020 年科學家座談會上強調“要加強創新人才教育培養，國家科技創新力的根本源泉在于人，要把教育擺在更加重要的位置，全面提高教育質量，注重培養學生創新意識和創新能力，要加強化學等基礎學科建設”［1］。因此培育具有高水平的創新性的人才是深化教育改革的重要目標之一。“科學探究與創新意識”也是《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中列出的化學核心素養之一。課堂是教育的“主戰場”，化學課堂是學生學習、接觸化學最主要的地方，可是教師如何在教學中利用好課堂切切實實培養學生的創新意識、提升學生的核心素養還存在著一定的難度與挑戰。“微創新”自從被提出便受到了企業家們的廣泛關注，但是在教育領域有關“微創新”的研究與實踐卻并不多，本研究旨在對“微創新”在中學化學課堂教學中的應用進行探析，為中學教師利用化學課堂培育學生創新意識、突破創新難點、提升學生核心素養提供新的思路與方法。

一、化學課堂“微創新”的內涵

美國經濟學家熊彼特在其著作《經濟發展概論》中首次提出“創新”的概念，即“創新是把新的生產要素與生產條件的‘新結合’引入生產體系”。完全創新是極為艱難的，因此，提及創新人們都下意識認為那些影響人類發展的大創新與他們無關。蘋果的創始人喬布斯曾經提出“微小的創新也具有改變世界的力量”。我國企業家周鴻祎在一次業內論壇上為了鼓勵草根創業者、小公司創新提出了“微創新”的概念，其重點在于從小處著手給予改進［2］。“創新”到“微創新”的觀念轉變，使得創新這件事變得更“接地氣”也更簡單了一些。教育領域的“微創新”是一種創新思維外顯化的活動過程，其聚焦于教育學中某一需求單點，在相應的范圍內進行創新活動，旨在通過漸進發展的活動方式，持續推動教育教學的質量提升和轉型發展［3］。這是一種強調以學生為中心，從小處著眼尋找改進突破口的創新［4］。

當“微創新”聚焦于化學課堂教學時，也引申出了新的內涵，即學生在化學課堂中通過思維活動或者實踐活動發現他們尚未知曉的知識或生成新“產物”，從而提升學生核心素養的活動。可以從以下幾個方面來理解：第一，“微創新”的“新”只是相對于其行為主體學生來說，只要學生從前并不知道，由自己思考、實踐得來即可。第二，“微創新”的“產物”可以是多種形式的。它是學生在化學課堂活動中對某一單點進行微小創新而得來的，比如推理得到的某種定理，通過總結構建的新模型，運用化學知識解決問題的辦法，對實驗的設計與改進等。第三，“微創新”具有“生長性”。隨著思考的深入、知識的增長、現實條件的不斷改進等，“微創新”也會經歷優化升級的過程，甚至可能在發展中引起大的突破性的變化，轉變為宏創新。

二、化學課堂“微創新”的培育

化學課堂中的“微創新”包括創生和演化兩個過程。“微創新”的創生是指逐步形成最小的創新形態，是從無到有、持續迭代的樣態，包括“微創新”演化的初始雛形和后期演化過程中產生的新型“微創新”［3］。而“微創新”的演化在此借用“核聚變”和“核裂變”的概念來形象地說明。化學課堂中“微創新”的裂變是指由一個“微創新”的初始雛形激發靈感，引發新的問題，產生一系列的連鎖反應，從而誘發更多的“微創新”。“微創新”的聚變則是指學生在對同一點進行“微創新”時會有不同的“微創新”結果產生，在討論的過程中，不同的“微創新”碰撞結合，從而促進初始“微創新”的“生長”。眾多的“微創新”可形成走向創新的階梯［5］。

下面以“硫酸亞鐵晶體的制備”來說明化學課堂“微創新”的培育過程：

1.“微創新”創生：硫酸亞鐵制備方案的設計

在人教版高中化學必修一學習完第三章之后，教師可以提出這樣的探究問題“如何制備硫酸亞鐵晶體”，此前學生并沒有學習過硫酸亞鐵晶體的制備，學生以小組為單位進行討論探究，不同學生有不同的思考側重點，提出不一樣的看法，在互相討論之中，學生的思維相互碰撞，靈感也可能由此激發，最后得出多種制備硫酸亞鐵晶體的方法。例如，有學生提出可以利用鐵或氧化亞鐵和稀硫酸反應制得硫酸亞鐵再通過結晶等操作即可得到產品等。顯然，對于學生來說，思考討論、設計實驗方案制備硫酸亞鐵晶體等過程可以看作是一次“微創新”實踐。

2.“微創新”聚變：最佳制備方案的遴選

小組各自通過討論得出實驗設計方案之后，不同的小組之間又可以進行探討交流，引發了“微創新”的聚變。有的小組提出可以利用回收的廢鐵屑與稀硫酸反應得到硫酸亞鐵溶液之后，再結晶可得到硫酸亞鐵；有的小組認為可以用鐵與硫酸銅溶液通過置換反應得到硫酸亞鐵和銅，再經過濾結晶等制得硫酸亞鐵晶體；還有的小組認為可以先用赤鐵礦與硫酸反應，制得硫酸鐵后，再加入足量鐵單質得到硫酸亞鐵，最后結晶得到產品……不同的“微創新”“聚合”到一起，學生們從原料獲取來源、實驗操作步驟、反應條件選擇與控制、經濟環保等多方面進行對比考慮，最終選定了以鐵屑和稀硫酸為原料制備硫酸亞鐵晶體的方案。

3.“微創新”裂變：實驗制備方案的優化

在利用選定方案進行制備得到硫酸亞鐵晶體后，有學生對其檢驗，發現制得的產品不純，其中還含有三價鐵離子，由此引發新的問題“為什么制備得到的硫酸亞鐵晶體中會含有三價鐵離子呢”。學生們就此問題展開討論，這便引發了一次“微創新”裂變。在思考討論后，學生們認為是因為硫酸亞鐵還原性強，在制備過程中很容易被氧化，所以提出在實驗時應注意確保鐵過量。還有的小組發現制得的硫酸亞鐵晶體產率較低，經過分析查閱資料后提出可以用無水乙醇代替水洗滌產品，減少洗滌時產品的損失等。對實驗結果進行反思與分析引發了多次“微創新”的裂變，學生解決這些問題后由此得出更優的實驗制備方案。

4.裂變聚變融合：物質制備實驗模型的構建

實驗結束后，繼續引導學生提出“制備物質都是按這樣的思路嗎？設計制備物質的一般思路是怎樣？”等問題，繼續升華研究的內容。通過自己進行實驗設計、制備硫酸亞鐵晶體的過程，學生對物質制備實驗的思路印象更深刻，也有著更深的體會和更全面的思考，學生們根據此次學習活動經歷和之前所學知識展開小組討論，不同的小組得出不同的制備物質實驗設計的模型，由此“微創新”裂變的同時引起“微創新”的聚變。

三、化學課堂“微創新”的應用策略

教育是知識創新、傳播和應用的主要基地，也是培育創新精神和創新人才的搖籃，課堂正是教育的主戰場，提高課堂教學質量需要“微創新”，為了使“微創新”在化學課堂中得到更好的應用，突破創新難點，使用時需注意以下策略的應用。

1.利用化學史實，激發創意靈感

俗話說，“巧婦難為無米之炊”。創新思維是學生進行“微創新”的前提和條件，而靈感是創新思維的重要表現形式，在創新思維中起著重要的作用［6］。那么靈感又如何而來呢？在化學課堂中，教師結合化學史實和化學學科前沿的發展情況選擇教學內容，學生不僅要作為旁觀者聽科學家的故事，了解科學家的發現，更要代入其中，想科學家之所想，做科學家之所做，在他們的經驗與智慧中學習知識是如何被發現與應用的，感受他們上下求索的艱苦的探究過程，從而形成科學精神與科學思維。隨著對相關知識橫向和縱向的積淀，加上反復推敲與不斷思考，某一時刻，再想對某一單點進行突破創新時，就能激發出頓悟的火花。

2.創設真實情境，激活問題意識

問題意識是培養創造力的基礎［7］，創造力的培養從某種意義上來說就是對問題意識的培養［8］。顯然問題的產生對于課堂上“微創新”的創生和演化至關重要，其也會激發學生的探索興趣。因此，為了激活學生的問題意識，教師可以在化學課堂中創設真實、具體的問題情境，為學生化學學科核心素養的形成和發展提供真實的表現機會［9］，同時促進“微創新”的產生。要創設這樣一個具有啟發性的情境，教師可以從生活出發結合相應的化學知識，也可以利用一些探究性實驗、趣味性實驗，最重要的是由此引發學生去積極思考，從而提出問題或尋找創造性的問題［10］。例如，在學習碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應時，人教版教材的實驗只能說明鹽酸與碳酸鈉、碳酸氫鈉的反應在速率上有差異，卻無法說明碳酸鈉與鹽酸的反應是分步進行的，那么如何能夠設計實驗改進呢？利用此情境，可以以小組合作的方式設計方案進行交流與討論，從而引發一次“微創新”的聚變。在交流討論的過程中，不同的小組對其他小組的方案進行探討與評價，從而優化得出一個最終方案，由此發生“微創新”的裂變。

3.改進教學方式，提供創新機會

傳統課堂教學是“灌輸—接受”的基本模式，學生處于被動狀態，給予學生發揮的機會并不多，由此“微創新”的創生也很難。而如何在課堂中使學生能夠更加主動地參與、樂于去探究，教師不僅應該轉變教學觀念，以學生為主體，同時也可以改進教學方式，將課堂活動的主動權交還于學生，強化學生的主動參與［11］。例如，教師可以采取項目式教學法。項目式教學是一種以學生為中心的教學方法，是在教師的指導下，學生相對獨立地完成整個學習項目，讓學生在真實的問題情境中實踐，其理念和目標都與當前基礎教育教學改革相一致，是促進核心素養融合發展的有效教學方式［12］。項目式教學法的應用能為中學課堂中“微創新”的創生與演化提供機會。

4.種下“強國”信念，燃起創新使命

當前，我國某些精密儀器還必須依靠國外進口，華為的任正非也曾就解決芯片問題提出必須重視化學產業的發展，我國目前離成為化工強國還存在著一定的距離。在化學課堂的教學中，教師更應該傳遞給學生一種“國家興亡我有責”的意識。國家發展需要科學技術的創新，學生應該有為國家強盛而讀書的堅定信念，帶著這樣的使命感學習，相信化學課堂也會出現更多的“微創新”，也會更加精彩。在一定的角度來看，“微創新”能夠為我國培養出社會更需要的人才，也能夠推動化學產業的發展。培育學生“微創新”的意識，種下“微創新”的觀念，這些“微創新”以后也很可能發展成為影響社會發展的“大創新”。