中學(xué)化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的實(shí)踐探索

◎ 海南省陵水黎族自治縣陵水中學(xué) 張志剛

◎ 海南省陵水黎族自治縣新村學(xué)校 魯會(huì)爽

習(xí)近平總書記指出：“要在全社會(huì)積極營造鼓勵(lì)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(huì)蔚然成風(fēng)”?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中課程目標(biāo)要求：發(fā)展科學(xué)思維，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)。好奇與興趣是創(chuàng)新精神的根基，是推動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，興趣需要及時(shí)培養(yǎng)和扶持，否則會(huì)迅速衰退。因此，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)巧妙創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和好奇心，促使學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在教學(xué)過程中激發(fā)和培育學(xué)生的創(chuàng)新精神，化學(xué)教師可通過科學(xué)探究、科學(xué)史實(shí)、科技前沿等內(nèi)容激發(fā)與培育學(xué)生的創(chuàng)新精神。

一、科學(xué)探究中激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

《辭?！穼?duì)科學(xué)探究的解釋是：科學(xué)探究可視為一種問題解決的訓(xùn)練，這種訓(xùn)練同時(shí)重視問題解決的歷程與結(jié)果，其最終目的是希望培養(yǎng)獨(dú)立的問題解決者。中學(xué)化學(xué)教學(xué)要讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，進(jìn)行科學(xué)探究，以此來激發(fā)學(xué)生的各項(xiàng)思維，培育學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

如在九年級(jí)“空氣”中的“空氣是由什么組成的”教學(xué)中設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生模仿拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)思路與方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，在學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行探究后，他們發(fā)現(xiàn)所測(cè)體積普遍不足五分之一，在對(duì)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)逐一分析后發(fā)現(xiàn)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(xué)生認(rèn)識(shí)出現(xiàn)困惑的時(shí)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(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入思考，防止失去對(duì)學(xué)生科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的機(jī)會(huì)。接著，老師布置學(xué)生課后在網(wǎng)上查閱資料，當(dāng)學(xué)生知道空氣中氧氣的含量降到7%以下時(shí)，紅磷就不再燃燒，學(xué)生的困惑隨之解決。至此，學(xué)生習(xí)得知識(shí)的同時(shí)體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程與方法，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、尊重事實(shí)和證據(jù)、不迷信權(quán)威、敢于質(zhì)疑和批判的精神與科學(xué)態(tài)度，更能激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣和創(chuàng)新欲望。

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

化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究，最大的依據(jù)就是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)理邏輯推理，所以要想培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，我們應(yīng)通過科學(xué)探究的方式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使其在生活實(shí)踐中靈活應(yīng)用化學(xué)知識(shí)。教學(xué)中教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡量設(shè)計(jì)可探究、可思考的探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前不能告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論，要組織引導(dǎo)學(xué)生自主探索，從中發(fā)現(xiàn)問題并親自研究解決問題，從而實(shí)現(xiàn)最后的教學(xué)目標(biāo)。只有多設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，多組織學(xué)生合作學(xué)習(xí)，多讓學(xué)生交流討論，才能訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)探究的方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

二、科學(xué)史實(shí)中發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維

化學(xué)史是融合了人類在探究化學(xué)學(xué)科發(fā)展過程中的知識(shí)和精神精髓。在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的教育理念大背景下，將化學(xué)史內(nèi)容融入化學(xué)教學(xué)，有利于提升學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解和學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。化學(xué)史可與導(dǎo)入式、再現(xiàn)式、探究式和綜合式等教學(xué)模式相融合，可有效提高教學(xué)的趣味性和有效性。從課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)習(xí)活動(dòng)建議和情景素材建議看，可以借助于化學(xué)史的學(xué)習(xí)了解本節(jié)內(nèi)容中的相關(guān)化學(xué)家開展探究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的故事以及核心概念的發(fā)展史，通過化學(xué)史的學(xué)習(xí)了解科學(xué)的發(fā)展，落實(shí)科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)，發(fā)展創(chuàng)新思維。從學(xué)業(yè)要求看，通過學(xué)習(xí)物質(zhì)的量這一新的物理量，要求學(xué)生以宏微結(jié)合的視角定量研究物質(zhì)及其化學(xué)變化，并掌握核心概念的相關(guān)化學(xué)史，認(rèn)識(shí)掌握物質(zhì)的量相關(guān)概念對(duì)化學(xué)定量研究的重要作用。在化學(xué)教學(xué)中引入化學(xué)史實(shí)，既能幫助學(xué)生了解化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，提高學(xué)生的知識(shí)面，開闊學(xué)生的視野，又能激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

例如在講“酸堿指示劑”時(shí)，可引入英國化學(xué)家波義耳的酸堿指示劑發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。波義爾在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(xiàn)深紫色的紫羅蘭花瓣變紅了?！鞍l(fā)生了什么？”他帶著疑問對(duì)許多花草樹木與酸和堿的相互作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。經(jīng)過多次對(duì)比，最后確定石蕊地衣的浸取液跟酸與堿作用時(shí)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(xué)家的小故事，讓學(xué)生深刻體會(huì)科學(xué)探究的奇妙過程的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維。

化學(xué)家波義耳把化學(xué)從醫(yī)藥和煉金術(shù)中剝離出來成為一門獨(dú)立的學(xué)科。雷利、巴拉爾在科學(xué)探究的過程中對(duì)異?，F(xiàn)象產(chǎn)生懷疑，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)元素溴和釩失之交臂。拉瓦錫的創(chuàng)新意識(shí)打破了統(tǒng)治化學(xué)界百年之久的“燃素說”，掀起了一場(chǎng)史無前例的“化學(xué)革命”。居里夫人是在倫琴發(fā)現(xiàn)x射線和貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾放射線的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)鐳的，所以貝克勒爾于1903年與居里夫婦共享了諾貝爾獎(jiǎng)；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(duì)人工放射性的研究，才測(cè)定了放射性元素的半衰期和進(jìn)行放射性的合成，進(jìn)而榮獲了1935年的諾貝爾獎(jiǎng)。每次新的發(fā)現(xiàn)，都是創(chuàng)新的結(jié)果，都可作為發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維的素材。

在元素周期律的發(fā)現(xiàn)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(chǔ)，就不會(huì)有門捷列夫的元素周期律，在此基礎(chǔ)上，周期表又經(jīng)過了零族的增加、莫斯萊的原子序數(shù)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(xiàn)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(xué)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(jié)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(shí)減少了環(huán)境污染的問題。通過這些化學(xué)史的引進(jìn)可以讓學(xué)生在了解相應(yīng)的理論過程之后深入地了解化學(xué)研究與創(chuàng)新思路，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，這樣才能不斷為我國化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

教師還可以傳統(tǒng)工藝、古詩詞和生活實(shí)例為教學(xué)線索，并將其作為每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的情境導(dǎo)入，緊接著帶領(lǐng)學(xué)生探究這些傳統(tǒng)工藝背后的奧秘，詩詞中蘊(yùn)含的古人的智慧以及生活實(shí)例中展現(xiàn)的化學(xué)知識(shí)，逐步從中提取出化學(xué)知識(shí)。結(jié)合相關(guān)化學(xué)史實(shí)，將抽象、微觀的概念具體化、可視化；同時(shí)利用圖片展示、flash動(dòng)畫制作和播放趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻等多樣化的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生逐步探究，培養(yǎng)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主探究的意識(shí)。最后利用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生歸納總結(jié)，使其形成系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)體系，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維。

三、科技前沿中鍛造學(xué)生創(chuàng)新能力

化學(xué)前沿知識(shí)指某一化學(xué)領(lǐng)域最新的研究成果，和正在進(jìn)行的研究課題和化學(xué)領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)代科學(xué)前沿重大課題，小至粒子大到浩瀚宇宙，復(fù)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(shí)代的課題?；瘜W(xué)學(xué)科前沿與學(xué)生的生活有著密切的聯(lián)系，且極具探索價(jià)值。在組織化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，教師可立足教學(xué)所需，借助多樣化的方式搜集與之有關(guān)的化學(xué)前沿內(nèi)容，借此在拓展學(xué)生化學(xué)視野的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、探究化學(xué)的興趣，鍛造學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如在組織“物質(zhì)的分類”這一內(nèi)容教學(xué)的時(shí)候，引入了“CO2響應(yīng)型乳液體系”這一化學(xué)學(xué)科前沿內(nèi)容，在組織“金屬的化學(xué)性質(zhì)”這一內(nèi)容教學(xué)的時(shí)候，引入了“中國發(fā)現(xiàn)超級(jí)金屬錸—航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心材料”這一化學(xué)學(xué)科前沿內(nèi)容。最新科技成果和化學(xué)研究成果的引入，讓學(xué)生產(chǎn)生好奇心和興趣，從而積極地參與到課堂學(xué)習(xí)中。

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

也可以通過展示有關(guān)前沿科技的高清圖片等多種方式向?qū)W生展現(xiàn)化學(xué)前沿科技知識(shí)，讓學(xué)生感受到化學(xué)這門學(xué)科與生活的息息相關(guān)。例如介紹我國最先進(jìn)的隱形戰(zhàn)斗機(jī)，就是把一種化學(xué)研制的新材料涂在飛機(jī)的表面，從而增強(qiáng)了飛機(jī)的隱身效果。又如，人類面臨的能源危機(jī)可以通過開發(fā)氫能源來解決，糧食危機(jī)可以利用化學(xué)技術(shù)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(gè)個(gè)生動(dòng)具體的化學(xué)前沿科技研究的介紹和分析，豐富教學(xué)內(nèi)容、提高課堂教學(xué)效率，從而讓學(xué)生領(lǐng)略化學(xué)學(xué)科的魅力，開拓學(xué)生的思維，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣，從而鍛造學(xué)生創(chuàng)新能力。

總之，學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是發(fā)展學(xué)生綜合素養(yǎng)不可或缺的關(guān)鍵內(nèi)容，創(chuàng)新是一種發(fā)現(xiàn)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(shè)條件解決問題的應(yīng)變能力。通過科學(xué)探究、科學(xué)史實(shí)、科技前沿等內(nèi)容的引入，能激發(fā)與培育學(xué)生的創(chuàng)新精神。