“双新”背景下化学实验教学与创新思维培养的现状调查*

◎ 夏向东 孙卫中

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出，化学新课程要立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，倡导创设真实情境，开展以化学实验为主的多种探究活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。创新是一个民族、国家不断前进的动力源泉。而创新素养的核心是创新思维。化学实验是培育学生科学态度、创造精神，提升学生创新思维能力和学科核心素养的重要载体。

2020年，上海市黄浦区化学名师工作室承担了中国教育学会一般规划课题——基于化学实验提升学生创新思维能力的研究。为了做好该项课题研究，探寻基于化学实验提升学生创新思维能力的策略，我们开展了“化学实验教学与创新思维培养的现状调查”，对黄浦区内、区外中学化学教师和学生进行调查，旨在了解新课程、新教材（以下简称“双新”）背景下化学实验教学与创新思维培养的现状，为课题研究提供实证。通过相关数据的比较和分析，本次调查反映了当前化学实验教学和创新思维培养中存在的一些不足，在分析的基础上提出改进策略，以便更好地适应“双新”对化学教师提出的新要求，促进学生创新思维能力的提升。

一、调查对象

为相互印证，切实获得真实信息，本次调查对象包括中学化学教师和学生。为了提高调查的信度与效度，我们扩大了调查样本，被调查的既有区内的化学教师，又有区外的化学教师，有任教于初中的，也有任教于完中和高中的。考虑到疫情期间，对外区学生的调查比较困难，学生调查对象选择了本区在读初、高中学生。

二、调查方法与过程

本次调查采用问卷的方式。问卷由黄浦区化学名师工作室课题组自行设计。为了充分了解中学化学教学现状及化学实验对学生创新思维能力提升的作用，问卷内容主要聚焦于对化学实验的认识、化学演示实验的处理方式、化学探究实验的教学设计、对化学实验与创新思维关系的认识、化学实验开展的困难与障碍等方面。

教师问卷分为两个部分，第一部分为被调查者的个人基本信息，含学校类别、教龄、最后学历、第一学历专业、任教学段、职称职务和学术称号等；第二部分为教师实验教学情况调查。教师问卷全部通过问卷星进行网上问卷填写，共收到有效教师问卷1251份。

学生问卷也分为两个部分，第一部分为学生个人基本情况，涵盖性别、学校类别和年级；第二部分为基于化学实验的教师课堂教学情况调查。学生问卷也全部通过问卷星进行网上问卷填写，共收到有效学生问卷953份。

三、调查结果与分析

（一）被调查者基本情况分析

1.被调查教师基本情况

从所在学校类别和任教学段来看，被调查教师具有广泛的代表性：初中743人次，占比59.39%；完中169人次，占比13.51%；普通高中171人次，占比13.67%；市实验性示范性高中168人次，占比13.43%；任教初中教师占比64.86%，高中教师占比35.14%。

从教师的任教年限（见图1）和职称（见图2）来看，有10年以上教龄的占66.13%，具有中高级职称的有70.68%。有4.15%的教师获得区骨干教师、学科带头人、特级教师等学术称号。

图1 任教年限统计

图2 职称统计

被调查教师有76.10%是师范专业毕业的，受过良好的专业训练。所有教师都取得大学本科或以上学历，硕士占比25.02%，甚至有1.27%的教师是博士。

2.被调查学生基本情况

被调查学生从性别看，男生和女生基本各半，从学校类别（见图3）和就读年级（见图4）来看，初、高中学生人数也基本持平。

图3 学校类别统计

图4 就读年级统计

（二）对化学实验的认识

1.师生层面

调查显示，有87.49%的教师认为化学实验在化学课程的学习中非常重要，持同样观点的学生占比98.11%。教师认为在课堂上开展化学实验的目的在于以下方面：验证化学反应原理（占30.83%）；激发兴趣、引入新课（占23.67%）；培养学生的创新思维（占27.49%）；形成悬念、引导探究（占18.01%）。有94.90%的教师认为任教班级大部分学生喜欢化学实验。有94.44%的学生喜欢动手做化学实验。

2.学校层面

从对化学实验的认识层面分析，师生的吻合度很高。化学实验是吸引学生爱上化学、引导探究的一条重要途径。当然化学实验的开展离不开学校硬件和软件的支持，调查显示有77.05%的教师认为学校重视开展化学实验活动，有31.63%的教师认为学校会组织学生完成每一个学生实验，有61.12%的教师认为学校会选择部分实验让学生完成。有85.84%的学生认为学校重视开展化学实验，而学生认为学校“每一个学生实验都组织学生完成”和“选择部分学生实验让学生完成”的比例约各占50%。

（三）演示实验和探究实验的处理分析

1.演示实验的处理

通过调查，发现有29.80%的教师会演示教材中出现的所有演示实验；63.75%的教师会演示大部分实验。数据也再次佐证了教师对化学实验的重视程度。

教师会对什么样的演示实验进行改进呢？调查显示，有49.08%的教师会针对效果不明显的实验进行改进；有24.22%的教师会对条件复杂且学校无法提供条件完成的实验进行改进；有16.89%的教师会对污染较大、不环保的实验进行改进。

2.探究实验的处理

在探究实验的设计和开设中，有57.77%的教师更看重学生的体验过程，也有40.16%的教师认为体验过程和实验结论同等重要。调查显示当前中学化学实验中的探究有很大的“伪探究”成分在内，50.44%的学生在探究之前就已经知道相应的实验结论。

调查显示，有96.41%的教师比较注重学生在探究过程中的观察、操作、实验等能力，并鼓励学生对化学实验的过程和现象提出疑问。我们也欣喜地看到有很多教师会设计开放性问题让学生进行合作讨论，但进一步要求学生进行创新实验设计的教师比例不高。

从学生的问卷结果看，当实验出现反常的结果或有新问题时，有68.31%的学生认为教师会与他们一起分析实验过程查找原因，并给予解释，也有25.81%的学生认为教师会鼓励他们分析实验过程并查找原因，偶尔做一些提示。教师对化学实验的要求包括强调实验操作规范、要求严格按照事先设定好的步骤进行、鼓励学生自己创造性设计实验方案。

（四）化学实验与创新思维的关系分析

1.创新思维

调查显示，教师对创新思维有一定的了解但不全面（见图5），研究表明创新思维与一般思维的区别在于思维主体的能动性、思维形式的反常性、思维过程的辩证性、思维空间的开放性等。52.26%的学生认为自己的创新思维能力很强或较强（见图6），其主要表现为在实验教学中，面对教师的提问，能提出自己独特的见解。

图5 教师对创新思维的理解统计

图6 学生对自己创新思维认可度的统计

2.化学实验在提升学生创新思维品质中的作用

调查显示，近40%的教师认为探究性实验能有效提升学生的创新思维品质，也有近50%的教师认为不管是探究性实验还是验证性实验或创造性实验，都对促进学生创新思维品质的提升有重要作用。在对学生的数据分析中发现，80%左右的学生认可创新思维的发展与中学化学实验之间存在紧密的联系；90%以上的学生认为化学实验对创新思维的培养有重要的作用。

化学实验在提升学生创新思维品质中的作用表现在：有助于培养学生的创新意识，有助于激发学生的创新精神，有助于改善化学教学方式，有助于提高学生的独立思考能力等。在调查借助实验提升创新思维时遇到的主要困惑中，61.83%的教师归因于课时有限，不能进行有效的探究。

调查显示，56.98%的学生认为由他们自己进行探究性实验对创新思维能力的培养最有帮助，与教师问卷的契合度较高。

五、不足与对策

（一）存在的不足

在了解化学实验教学与创新思维能力培养现状的基础上，我们发现当前的化学实验教学离“双新”的要求还有提升空间，特别是教师对学生创新意识及创新思维能力培养上还可进一步加强。

1.对化学实验探究的重视与效果问题

化学探究性实验是学生在教师指导下进行的一种自主探究活动，但当下的化学教学中探究性实验还没有得到应有的足够重视，存在着“伪探究”，比如表现为毫无悬念，明确告知问题的答案；越俎代庖，替代学生设计探究方案；自设樊篱，活动设计缺少开放性；偷换概念，将验证实验等同于探究实验。一言以蔽之，“伪探究”是一种无效的探究，真正对学生创新思维品质发展有益的有效探究，应突出思维的创造性、活动的主体性和综合性。

2.教师对创新素养的重视与理解问题

由于教师对学生创新素养培育重视不够，对创新思维的特点了解得不够全面，没有充分认识创新思维与一般思维的区别在于思维主体的能动性、思维形式的反常性、思维过程的辩证性、思维空间的开放性，实验教学中对问题的设计开放性和创新性不强，很难有效提升学生的创新思维能力。

（二）对策

化学是一门以实验为基础的自然科学。通过实验，不仅可以帮助学生形成概念，理解和巩固化学知识，从而获得比较熟练的实验技能，而且通过有计划地、周密地观察实验现象以及分析、推理、判断等思维活动，在化学实验中渗透着创新思维能力、创新思维方法和创新精神等许多丰富的培养创新思维的内容，它在提供创新思维培养方面有着得天独厚的优势。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》的基本理念之一为“以发展化学学科核心素养为主旨”，基于化学实验的创新思维能力的提升也能有效促进学科核心素养的发展。同时随着新课程的推行、化学新教材的使用，以及实验技术和手段的发展，我们有更多的可能、更多的路径来切实发挥化学实验在创新思维能力培养中的独特功能。

1.需要化学教师自身的努力学习与探索

“双新”对教师提出了更高的要求。教师要加强对有关实验专题、创新思维理论专题的学习与探索，掌握实验教学的规律及创新思维培养的方法，在准确把握课程标准的前提下，精心备课，转变教学方式，借助探究性实验、项目化学习激发学生兴趣、引发学生创新思维，将有限的课堂得以适当外延和扩展。

2.依托优质资源，加强探究性实验教学

落户在黄浦区的上海市化学实验研究中心，是中学化学实验研究和开发的重要阵地，我们要充分利用该中心的优质资源进行探究性实验教学与实验创新研究，并将学校化学实验室，尤其是创新实验室进一步向学生开放，在化学教师的指导下进行真实的实验探究，提升学生的创新思维能力。

3.加强与高校的合作，完善“请进来”与“走出去”策略

上海有丰富的高校资源，我们可以在化学实验的开发与教学中，邀请高校实验专家进行讲学，组织学生参观高校的实验室，甚至在高校教授的指导下开展力所能及的创新实验，如推荐学生参加华东师范大学的化学实践工作站，这对学生创新思维能力的提升将大有裨益。同时，可以鼓励学生将实验研究成果整理，参加创新大赛，以赛促发展。