基于創新能力培養的高中化學實驗教學探究

馬輝

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

關鍵詞：創新能力；高中化學；實驗教學；學科素養

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。而化學實驗教學中培養學生的探究能力和創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，也要關注學生創新能力的培養。

一、在高中化學實驗教學中培養創新能力的意義

（一）提高學生的化學學科素養

實驗教學是化學學科中的重要內容，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，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之一，在實驗過程中，學生需要具備嚴謹的科學態度，和敢于質疑的膽識，以及結合所學來進行實驗方法創新的意識等。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。因此，在教學活動中重視化學教學是提升學生學科素養的重要方法。

（二）培養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，還可以從實驗現象中觀察到具體的物質變化，將理論知識與實際的化學實驗現象對接起來，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，如分析資料、檢索信息、合理猜想、進行實驗操作、分析和統計實驗數據等，對于提升學生的綜合實踐能力有很大的促進作用[2]。化學實驗教學中有更高的要求，需要學生具備仔細、認真、耐心、嚴謹等品質。在化學實驗中養成的良好學習行為和學習態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）優化實驗教學

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

教師是教學活動的設計者和引導者，教師設計的教學內容決定著學生的學習結果和各種能力的養成[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，讓學生根據教材案例或者其他實驗案例來總結實驗現象和結果，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生化學反應的過程中，是什么導致這樣的化學現象。這不利于學生學科素養的養成，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知識與技能，為學生后續進行知識與實驗方法的遷移奠定基礎。因此，不僅需要教學教材上的實驗內容，還要基于教材上的實驗設計更深入的實驗內容，幫助學生拓展所學知識。但是，只有少部分教師可以做到，多數教師僅僅完成教材上的實驗教學內容就結束了該實驗內容的教學，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）缺乏培養學生創新能力的意識

在實驗教學中，為了提高效率，教師關注的是學生可以根據教材上已經規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進行實驗。這與教師在教學活動中所關注的重點有關，即教師在教學過程中不重視學生創新能力的發展，因此沒有為學生提供可以發揮的空間。

（五）缺乏營造創新環境的意識

創新能力的培養需要良好的環境，只有學生在有競爭力，有創新意識的環境下，才會激發自己的學習潛力，才可以調動自己的知識儲備進行創新[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，學生沒有創新意識，教師教什么自己就學什么。

三、培養學生創新能力的體現

創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。培養學生的創新能力，教師需要明白創新能力體現在哪些方面，進而在教學活動中結合教學內容來設計合適的教學活動。

當下人才的競爭可以說是創造力的競爭，而創新能力主要體現在學生的學習能力（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，找到有關聯性的部分，以解決某一個問題的能力）、想象能力（以獲得的知識和經驗為基礎進行聯想，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（結合已經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果是否與教材上的一致，以便于順利地開展教材上內容的教學，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果同教材上展示的一致。因此，導致學生的學習態度和實驗觀念出現偏差，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，向學生明確地講述進行實驗操作的最終目的是什么，要關注實驗過程，而不是只關注實驗結果。在設計實驗時，要以培養學生的創新能力為目標，在實驗過程中，要圍繞實驗教學的內容來培養學生的動手能力、創新思維和想象力。

1.重視實驗的實際操作

教材上的很多實驗教學內容，由于時間的限制，在課堂上，教師可以帶領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的態度，需要精確到具體的數字，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象的變化上，而不是直接等待實驗結果。實驗現象的記錄和分析是學生在統計數據時，進行理論推導的重要數據，且實驗現象在實驗操作中本就是關鍵部分，是推論物質發生化學反應原因的重要內容。一切的化學知識理論都是來自無數次的實驗操作和無數的實驗數據來進行分析，最后進行總結性概括而得出的。因此，在實驗教學中，教師需要引導學生關注實驗現象，并將實驗現象記錄下來，在實驗活動完結后，讓學生將實驗現象的數據進行統計，并在班級上進行分享和討論，嘗試分析其產生這樣的化學現象的原因是什么。這樣不僅可以讓學生意識到觀察實驗現象的重要性，還可以訓練學生分析數據的能力，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”，Fe2+與之產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，和現象的明顯程度，如果忽視觀察過程，那么最終的實驗結果現象具有相似性，學生可能就無法判斷哪個是Fe3+哪個是Fe2+。可見觀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，但是得出的實驗結果卻有不同。老師引導學生梳理自己的實驗過程，將實驗數據進行整理。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，結合自己的所學來分析自己的實驗結果是否是正確的；如果不正確，可能是什么原因導致的，應該如何進行調整等。

教材上的部分實驗內容中提供了實驗答案，學生根據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容，學生在實驗結束后，不僅需要統計自己的實驗現象和實驗結果，還要與其他人進行共同分享和探討，如果與其他人出現不一致時，如何采取方法來辯證自己的實驗現象是正確的，或者是從其他的學習渠道去搜集相關的實驗現象和實驗結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”的數量不同，或者是Fe3+和Fe2+二者溶液的體積不同，產生的化學反應有強烈的，也有比較緩慢的，最后的實驗現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，將所有的數據進行統計，然后通過班級集體展示和討論后，教師再根據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，結合本課時的教學內容來設計實驗活動，讓學生進行化學實驗。只有學生經過足夠的訓練，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的現象。這是建立在學生已有知識基礎上進行的聯想，是體現學生創新能力的重要方式之一。

（二）優化教材實驗方案

在高中化學實驗教學中要從激發學生的學習興趣入手，進而延伸到培養學生的創新能力上。傳統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，不利于培養學生的創新思維，對此，教師應該優化實驗方案，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溶液悄悄地進行調換，變為FeCI3溶液，并且不提前透露實驗現象和實驗結果，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象，或者是學生不具備正確的實驗觀念，害怕與他人產生不同，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，不利于培養學生的實驗素養，因此，為了改善這樣的情況，最好的方法就是結合教材上的內容來優化實驗方案。為學生創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，由于班級人數較多，道具有限，可能無法實現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，有利于節省成本。如果不行，就改變實驗模式，變為多人一組進行合作實驗。

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，需要適當地調整實驗操作模式。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較差，靠自己來完成實驗操作，并將實驗現象進行記錄，將數據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，實行以優帶差的幫扶機制，帶領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容中的，通常是教師在教學到這部分內容時，結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容。對此，教師需要結合班級學生的情況，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合。也不利于學生實踐能力的培養，為改變這一現狀，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展。

因此，在實驗的教學活動中，要盡可能地為學生創造實際操作的機會，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，適當地進行指導。只有通過實踐，學生才可以從實踐中發現問題，進而進行知識的探索，這可以培養學生的創新意識。

（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，如果學生對于基礎理論知識掌握得不牢固，要在實驗教學中，通過分析實驗現象來得出相關的理論會有難度。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，可以培養學生的批判性思維，將不同的化學知識或者是化學現象進行對比，進而豐富學生的認識，為學生后續進行創新提供素材。

結束語

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，要培養學生的化學學科素養就得重視實驗教學，為學生創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，關注學生創新思維和創新能力的培養，為學生提供自由發揮的空間，讓學生在探索中形成科學嚴謹的實驗精神，以及敢于創新的精神。

參考文獻

[1]劉巖.高中化學實驗教學中學生創新能力培養策略[J].中學課程輔導，2023（32）：39-41.

[2]徐祚壽.“科學探究與創新意識”在高中化學實驗教學中的實踐研究[J].數理化解題研究，2023（30）：125-127.

[3]王黎彬.信息化條件下高中化學實驗教學模式研究[J].學周刊，2023（31）：67-69.

[4]彭智生.在高中化學實驗教學中如何培養學生的思維模式[J].高考，2023（28）：72-74.

[5]韋和.基于“科學探究與創新意識”的高中化學實驗教學實踐研究[J].數理化解題研究，2023（27）：101-103.

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