中學化學教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的實踐探索

張志剛 魯會爽

【摘要】要培養(yǎng)學生的化學創(chuàng)新精神，應在科學探究中激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，在科學史實中發(fā)展學生的創(chuàng)新思維，在科技前沿中鍛造學生的創(chuàng)新能力。

【關鍵詞】化學教學；創(chuàng)新精神；科學探究；科學史實；科技前沿

習近平總書記指出：“要在全社會積極營造鼓勵大膽創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新、包容創(chuàng)新的良好氛圍，既要重視成功，更要寬容失敗”“讓創(chuàng)新在全社會蔚然成風”。《義務教育化學課程標準（2022年版）》中課程目標要求：發(fā)展科學思維，強化創(chuàng)新意識。好奇與興趣是創(chuàng)新精神的根基，是推動學習的動力，興趣需要及時培養(yǎng)和扶持，否則會迅速衰退。因此，在中學化學教學中，教師應巧妙創(chuàng)設情境，激發(fā)學生學習化學的興趣和好奇心，促使學生自己發(fā)現問題、分析問題、解決問題，在教學過程中激發(fā)和培育學生的創(chuàng)新精神，化學教師可通過科學探究、科學史實、科技前沿等內容激發(fā)與培育學生的創(chuàng)新精神。

一、科學探究中激發(fā)學生創(chuàng)新意識

《辭海》對科學探究的解釋是：科學探究可視為一種問題解決的訓練，這種訓練同時重視問題解決的歷程與結果，其最終目的是希望培養(yǎng)獨立的問題解決者。中學化學教學要讓學生動手實踐，進行科學探究，以此來激發(fā)學生的各項思維，培育學生創(chuàng)新意識。

如在九年級“空氣”中的“空氣是由什么組成的”教學中設計探究實驗，讓學生模仿拉瓦錫的實驗思路與方法設計實驗進行探究，在學生確定實驗方案并進行探究后，他們發(fā)現所測體積普遍不足五分之一，在對實驗各環(huán)節(jié)逐一分析后發(fā)現都沒有明顯的問題，“氧氣的體積小于空氣體積的五分之一”嗎？在學生認識出現困惑的時候，教師可通過提問“氧氣的體積小于空氣體積的五分之一嗎？”引導學生繼續(xù)深入思考，防止失去對學生科學精神和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的機會。接著，老師布置學生課后在網上查閱資料，當學生知道空氣中氧氣的含量降到7%以下時，紅磷就不再燃燒，學生的困惑隨之解決。至此，學生習得知識的同時體驗了科學探究的過程與方法，培養(yǎng)了學生獨立思考、尊重事實和證據、不迷信權威、敢于質疑和批判的精神與科學態(tài)度，更能激發(fā)學生進行科學探究的興趣和創(chuàng)新欲望。

再如在學習“化學能與電能”這節(jié)內容時，教師先讓學生完成課本上的趣味實驗“水果原電池”，在激起學生學習興趣和探究欲望的同時，引導學生交流討論：實驗中靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉，可以肯定有電流通過，那電流到底從哪里來？在學生深入思考之后，讓學生羅列出有疑問的地方，再讓學生用科學探究的手段和方式，自己設計實驗驗證：單獨把Cu片插入到稀H2SO4中是什么現象？單獨把Zn片插入稀H2SO4中是什么現象？用導線將Cu片和Zn片連起來之后，再插入到稀H2SO4中又有什么現象？接著組織討論：銅片上產生的H2是由什么轉化而來？學生通過pH傳感器測得溶液中H+的濃度發(fā)生了變化。接著探究：H+得到電子轉化為H2，電子是從哪里來的？通過實驗體系中各物質成分的分析，學生得出Zn片把電子通過導線傳給了Cu片，Cu片上溶液中的H+得到電子轉化為H2，最后組織學生討論分析銅鋅原電池裝置的優(yōu)缺點，安排學生自己設計原電池，并比一比誰設計的電流持續(xù)時間長，通過實驗探究與競賽相結合的方式，激發(fā)學生主動思考和深入探究。

化學學科的學習和研究，最大的依據就是實驗驗證和數理邏輯推理，所以要想培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，我們應通過科學探究的方式激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，使其在生活實踐中靈活應用化學知識。教學中教師在進行實驗時，要盡量設計可探究、可思考的探究實驗，實驗前不能告訴學生實驗結論，要組織引導學生自主探索，從中發(fā)現問題并親自研究解決問題，從而實現最后的教學目標。只有多設計探究活動，多組織學生合作學習，多讓學生交流討論，才能訓練學生科學探究的方法，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

二、科學史實中發(fā)展學生創(chuàng)新思維

化學史是融合了人類在探究化學學科發(fā)展過程中的知識和精神精髓。在發(fā)展學生核心素養(yǎng)的教育理念大背景下，將化學史內容融入化學教學，有利于提升學生對化學知識的理解和學生創(chuàng)新思維的發(fā)展。化學史可與導入式、再現式、探究式和綜合式等教學模式相融合，可有效提高教學的趣味性和有效性。從課程標準中的學習活動建議和情景素材建議看，可以借助于化學史的學習了解本節(jié)內容中的相關化學家開展探究、設計實驗的故事以及核心概念的發(fā)展史，通過化學史的學習了解科學的發(fā)展，落實科學態(tài)度素養(yǎng)，發(fā)展創(chuàng)新思維。從學業(yè)要求看，通過學習物質的量這一新的物理量，要求學生以宏微結合的視角定量研究物質及其化學變化，并掌握核心概念的相關化學史，認識掌握物質的量相關概念對化學定量研究的重要作用。在化學教學中引入化學史實，既能幫助學生了解化學領域的發(fā)展，提高學生的知識面，開闊學生的視野，又能激發(fā)學生獨立思考的能力，發(fā)展學生的創(chuàng)新思維。

例如在講“酸堿指示劑”時，可引入英國化學家波義耳的酸堿指示劑發(fā)現實驗。波義爾在進行實驗時，不小心將濃鹽酸濺在了紫羅蘭的花瓣上，波義耳用水沖洗花瓣后，發(fā)現深紫色的紫羅蘭花瓣變紅了。“發(fā)生了什么？”他帶著疑問對許多花草樹木與酸和堿的相互作用進行了實驗探究。經過多次對比，最后確定石蕊地衣的浸取液跟酸與堿作用時顏色變化最明顯，由此得到了酸堿指示劑—石蕊試液，他還把紙條浸泡在石蕊浸取液中，晾干后制成了pH試紙。通過科學家的小故事，讓學生深刻體會科學探究的奇妙過程的同時，激發(fā)學生學習興趣，發(fā)展學生創(chuàng)新思維。

化學家波義耳把化學從醫(yī)藥和煉金術中剝離出來成為一門獨立的學科。雷利、巴拉爾在科學探究的過程中對異常現象產生懷疑，發(fā)現了元素氬和溴。而李比希和維勒卻由于沒有用懷疑的眼光去審視已觀察到的異常，才使他們與發(fā)現元素溴和釩失之交臂。拉瓦錫的創(chuàng)新意識打破了統(tǒng)治化學界百年之久的“燃素說”，掀起了一場史無前例的“化學革命”。居里夫人是在倫琴發(fā)現x射線和貝克勒爾發(fā)現鈾放射線的基礎上發(fā)現鐳的，所以貝克勒爾于1903年與居里夫婦共享了諾貝爾獎；居里夫人的女兒伊來納、女婿約里奧也正是繼承和發(fā)展了母親對人工放射性的研究，才測定了放射性元素的半衰期和進行放射性的合成，進而榮獲了1935年的諾貝爾獎。每次新的發(fā)現，都是創(chuàng)新的結果，都可作為發(fā)展學生創(chuàng)新思維的素材。

在元素周期律的發(fā)現過程中，如果沒有德貝萊納提出的“三元素組”、邁爾的“六元素表”、紐蘭茲的“八音律”等元素分類工作的基礎，就不會有門捷列夫的元素周期律，在此基礎上，周期表又經過了零族的增加、莫斯萊的原子序數等不斷的發(fā)展和完善過程，直到今天仍有許多人在研究周期律，周期表也出現了維爾納式、波爾塔式等多種形式。侯氏制堿法的誕生，是我國化學家侯德榜通過酸堿發(fā)展與研究的過程中不斷創(chuàng)新所得到的方法與結論，這也在極大程度上為我國工業(yè)發(fā)展節(jié)省了大量的資金，并且在提高資源利用率的同時減少了環(huán)境污染的問題。通過這些化學史的引進可以讓學生在了解相應的理論過程之后深入地了解化學研究與創(chuàng)新思路，進而發(fā)展學生的創(chuàng)新思維，這樣才能不斷為我國化學領域的發(fā)展奠定基礎。

教師還可以傳統(tǒng)工藝、古詩詞和生活實例為教學線索，并將其作為每個教學環(huán)節(jié)的情境導入，緊接著帶領學生探究這些傳統(tǒng)工藝背后的奧秘，詩詞中蘊含的古人的智慧以及生活實例中展現的化學知識，逐步從中提取出化學知識。結合相關化學史實，將抽象、微觀的概念具體化、可視化；同時利用圖片展示、flash動畫制作和播放趣味化學實驗視頻等多樣化的教學手段，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生逐步探究，培養(yǎng)他們主動學習和自主探究的意識。最后利用思維導圖幫助學生歸納總結，使其形成系統(tǒng)的化學知識體系，發(fā)展學生創(chuàng)新思維。

三、科技前沿中鍛造學生創(chuàng)新能力

化學前沿知識指某一化學領域最新的研究成果，和正在進行的研究課題和化學領域未來的發(fā)展趨勢。當代科學前沿重大課題，小至粒子大到浩瀚宇宙，復雜至生物基因重組，都愈來愈成為全人類的共同問題，成為時代的課題。化學學科前沿與學生的生活有著密切的聯系，且極具探索價值。在組織化學教學活動的時候，教師可立足教學所需，借助多樣化的方式搜集與之有關的化學前沿內容，借此在拓展學生化學視野的基礎上，激發(fā)學生學習化學、探究化學的興趣，鍛造學生的創(chuàng)新能力。

例如在組織“物質的分類”這一內容教學的時候，引入了“CO2響應型乳液體系”這一化學學科前沿內容，在組織“金屬的化學性質”這一內容教學的時候，引入了“中國發(fā)現超級金屬錸—航空發(fā)動機的核心材料”這一化學學科前沿內容。最新科技成果和化學研究成果的引入，讓學生產生好奇心和興趣，從而積極地參與到課堂學習中。

又如在“鋁及其化合物”的教學中，介紹“新興水處理技術：零價鋁用于水中污染物的去除”這一化學學科前沿內容作為創(chuàng)設問題情境的素材，在講述該內容的過程中向學生提出了這樣的問題：零價鋁的什么性質決定了它能除去水中的污染物呢？在該問題的引導下，學生開展了用鋁分別與鹽酸和氫氧化鈉反應的實驗，在實驗觀察中教師可引導學生寫出化學反應式，從而分析出鋁具有較強的還原性。在這樣的問題情境中，學生不僅享受到了自主探究的樂趣，還掌握了所學知識的應用方法，有利于鍛造學生創(chuàng)新思維能力。

也可以通過展示有關前沿科技的高清圖片等多種方式向學生展現化學前沿科技知識，讓學生感受到化學這門學科與生活的息息相關。例如介紹我國最先進的隱形戰(zhàn)斗機，就是把一種化學研制的新材料涂在飛機的表面，從而增強了飛機的隱身效果。又如，人類面臨的能源危機可以通過開發(fā)氫能源來解決，糧食危機可以利用化學技術人工模擬光合作用，高效率地“收獲太陽能”，人工合成糧食。通過一個個生動具體的化學前沿科技研究的介紹和分析，豐富教學內容、提高課堂教學效率，從而讓學生領略化學學科的魅力，開拓學生的思維，增強學習的興趣，從而鍛造學生創(chuàng)新能力。

總之，學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是發(fā)展學生綜合素養(yǎng)不可或缺的關鍵內容，創(chuàng)新是一種發(fā)現問題積極探究的心理取向，是一種積極改變自己，改變環(huán)境，創(chuàng)設條件解決問題的應變能力。通過科學探究、科學史實、科技前沿等內容的引入，能激發(fā)與培育學生的創(chuàng)新精神。

【參考文獻】

[1]張燕.論中學生物教學中學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[J].南北橋，2017.

[2]劉廣斌.基于實驗探究的與創(chuàng)新意識的課堂教學[J].化學教與學，2019.

[3]隋苗苗.化學核心素養(yǎng)“科學探究和創(chuàng)新意識”的培養(yǎng)[J].林區(qū)教學，2020.

[4]勵旭敏.化學史在高中化學教學中的作用[J].中學教學參考，2018.

[5]烏依恒，王喜貴.化學前沿知識融入中學化學教學存在的問題與對策[J].新課程研究（下旬），2018.