探究化学实验教学与学牛创新能力的培养

邓辉光

【摘 要】本文通过辨析化学实验教学和创新能力培养的关系，指出现阶段高中化学实验课中存在的创新能力培养问题，提出建立清晰的化学实验教学创新能力培养模式，制定合理的化学实验教学创新能力培养步骤，以培养学生的创新能力。

【关键词】高中化学 实验教学 创新能力 培养措施

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）02B-0147-02

根据《普通高中化学课程标准》（简称《化学标准》）中对“科学探究与创新意识”核心素养的描述，就是在高中化学教学中“运用化学实验、调查等方法进行实验探究;勤于实践，善于合作，敢于质疑，用于创新”。可见，化学实验教学是培养学生创新能力的重要途径。逆向思维、创新能力也是提升学生化学水平的必要素养。《化学标准》强调化学课程教学是“重视开展‘素养为本的教学”，教学实践活动应重视教学内容的结构化设计，不断融入新要素、新手段来激发学生化学兴趣，促进学生在该门课程中的学习方式、思维、途径的创新。化学实验具有理论性与实践性统一的特点，无疑为创新能力培养提供了有利条件。

一、化学实验教学与学生创新能力培养的联系

立足高中化学课程分析，化学实验教学虽然属于化学课堂的组成部分，但它不是一个独立的知识传授体系，更不能把它看作是与理论课堂相对立的存在。传统高中化学课堂教学模式下存在一个很明显的认知误区，以教学空间为划分依据，将化学课堂一分为二。其一是以传授化学原理、定律、公式等基础知识为主的理论课堂，也就是高中化学课堂教学的一般模式，教学空间为教室。其二是以化学实验操作为主的实践课堂，用于观察和了解高中化学实验现象，包括梳理实验步骤、了解实验器材、总结实验规律等，教学空间为实验室。这种一分为二的教学认知，不仅否定了化学是一门自然科学的定位，也割裂了化学实验教学与学生创新能力培养的联系。《化学标准》指出，化学实验教学的本质是换一种方式去理解、掌握化学知识，它将碎片化的知识点通过操作形式加以整合（如实验步骤），并利用直观形式（如化学现象）呈现出来。要取得化学实验教学效果，单靠“照猫画虎”的动作模仿是不足以实现的。学生必须掌握必要的化学知识，并能够将化学知识转化成实验操作。而从理论向实践转化的渠道并不是唯一的，这就为学生创新能力培养提供广阔空间。

二、化学实验教学中学生创新能力培养存在的问题

客观上分析，创新能力并不属于学校教育下的显性能力范畴，尤其高中化学自身的特殊性，在教学实践中存在较多的显性能力培养要求，如计算能力、推导能力、分析能力等，且实验教学相比常规教学处于弱势地位，进一步削减高中化学实验教学对学生创新能力的培养效果。据此，为谋求高中化学实验教学对学生创新能力的培养，不仅要加强针对性引导，而且要明确问题所在。

（一）化学实验教学中缺乏对创新能力培养的重视。教育理念是教学行为的先导。从现阶段高中化学实验教学情况分析，尽管《化学标准》明确了创新能力培养的重要性，但相应的教育理念并未在实验教学层面形成，致使传统教学方法仍然大行其道。进入化学实验室之后，仍然沿用常规课堂教学方式，以教师讲解为主。学生跟随教师之后模仿实验操作，通过大量重复练习让学生熟练掌握各种仪器使用方法、原料的使用规范。这是明显的被动式教学（学习）方式，对学生创新能力培养没有多大益处。同时，从高中化学实验教学的组织形式来看，实验被过度形式化，甚至仪式化。大部分学生在着手化学实验之前，并不能对实验原理、实验过程、实验结果及注意事项等形成清晰的认识。教师采用“分组实验”的组织方式，提前准备好实验材料、装备、流程等，学生只需要按图索骥即可，这无形中扼杀了学生创新能力培养的机会。高中化学实验教学中缺乏对创新理念的重视，归根结底是受到高考指挥棒的影响，答题正确、考试高分成为唯一的教学目的，而学生是否具有化学创新能力，并不被看作是化学教学任务。

（二）化学实验教学方式不利于创新能力培养。前文中提到创新能力并不属于显性能力，这一论断在化学、物理、生物等理科课程中尤为明显，教师无法通过一段时间（如一学期、一学年）的培养就能清晰地看到效果，而計算能力、分析能力等这种显性能力则可以通过卷面考试的形式清晰获知。这种明显对比之下，会造成教师倾向于易出成果的教学方式，如“填鸭式”“说教式”教学法，由此造成化学实验教学中的“模仿动作”现象，而不是主动激励学生去探索创新。化学实验教学方式造成的创新思维培养障碍主要表现在两个方面：其一，组织方面。高中化学实验教学大多以班级为基本单位，这种组织方式有利于教师统一管理、统一教学、统一指导，能够保障教学效率。但是，学生化学实验创新能力的培养是建立在学生个体差异之上的，包括基础知识掌握差异、逻辑思维差异、问题切入点差异等，更适合采用“一对一”的实验教学方法。由此，在班级组织规模下，教师面对学生“一对多”开展教学活动，很难满足个体之间的有效互动，从而限制了学生创新思维引导和创新活动开展。其二，资源方面。化学实验教学过度依赖学校现有的教学资源，毫不夸张地说，现行高中化学实验课时的多少、如何安排，主要依据化学教材中涉及的课程内容，且以必修部分为主。这样造成实验教学视域狭隘，学生可接触的化学器材、原料、方法等稀少，显然不利于创新能力培养。

（三）化学实验教学评价制度忽视创新性要素。高中化学实验教学评价制度普遍存在重结果而不重过程的弊端，如“焰色反应”只关注最后燃烧的颜色、产物，制备氢氧化亚铁的实验只关注最后的沉淀物特征，而实验过程的评价相对模糊。但创新性要素又大多存在实验过程之中，这就容易限制学生创新能力培养的主动性、积极性。究其原因，一方面是因为我国在高中化学实验考核方面并未形成系统、完整的考核评价体系，大部分高中化学实验并未列入高考序列，更不用提对实验创新的加分机制。另一方面，与高中化学实验教学管理制度有密切关系，实验教学更强调安全性、节约性，尤其化学实验需要消耗一定教育成本，创新性要素势必会增加资源消耗。

三、化学实验教学中学生创新能力培养的策略

（一）建立清晰的化学实验教学创新能力培养模式。立足高中化学实验教学整体层次，教师应建立适用于每一种实验的創新能力培养模式。具体可按以下“三步走”实现。

第一步，强调学生对化学实验理论与实践的统一性认识。应该认识到，高中化学理论课堂与实验课堂是高度一致的，理论、实践只是相对存在，并在不同教学场景下存在主次之分，而不存在理论、实践的绝对隔离。在常规课堂教学模式下，要注重实验教学内容的渗透，如根据公式、定理等衔接实验步骤、过程。相对应的，化学实验教学过程中也要强调理论知识的应用，避免学生陷入照葫芦画瓢的单一模仿境地。

第二步，强调对学生创新意识及创新思维的唤醒和强化。进入实验室环境后，倡导学生自主、探索、合作地进行实验，避免教师进行过多的干预。但在各环节上，可给予学生一定的启发，以此唤醒学生创新意识、强化创新思维，使学生能够在实验过程中形成新的想法。

第三步，强调对学生创新知识和创新技能的掌握和应用。在一轮实验结束之后，鼓励学生对已经操作过的实验步骤、过程、仪器等进行反思，提出创新的实验设计。

（二）制订合理的化学实验教学创新能力培养步骤。根据以上模式的构思，在化学实验教学中培养学生创新能力至少要通过两个课时实现，且两个课时均是围绕同一个实验项目展开，具体步骤如下。

第一，实验体验。第一课时重点让学生感受实验内容，形成直观想象思维。例如，《物质的分离与提纯》实验，让学生重点体验过滤、萃取、结晶、分液等操作技能，在混合物的提纯、分离操作方面形成科学的逻辑顺序。

第二，实验反思。第一课时结束之后，鼓励学生总结“标准试验”的优势、缺陷，以及可能存在的改进之处，并将之作为创新能力培养的突破口。以《物质的分离与提纯》为例，让学生反思不同分离方法的原理，通过对比总结适用范围，例如“过滤和结晶”之间的差异，“结晶和蒸馏”应该如何组合运用。

第三，实验创新。基于创新的独特性要求，教师应引导学生发掘生活中的现象，利用化学实验教学所掌握的知识、技能解决现实问题。在实验对象上要尽量避开教科书上的实验项目，这样更能够突出创新能力培养的“显性”成果。例如，化学教材上有关《物质的分离与提纯》实验都是基于试剂形态展开的，如“氯化钾和硝酸钾固体混合物”。在现实生活中很少有机会看到这样的“混合物质”，可以将实验对象改为“糖水如何提纯”“糖和盐如何分离”等问题。学生在课下进行创新实验设计，进入第二课时之后进行相关操作。教师将评价重点放在学生实验设计、实验过程上，对实验结果可适度放宽。

化学实验教学不仅是培养学生创新能力的绝佳途径，而且是提升学生化学核心素养的必要手段。高中化学教师要积极转变教学理念、改进教学方式、丰富教学资源，为学生创新能力提升奠定坚实基础。

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