中学化学教学中培养学生创新精神的实践探索

张志刚 鲁会爽

【摘要】要培养学生的化学创新精神，应在科学探究中激发学生的创新意识，在科学史实中发展学生的创新思维，在科技前沿中锻造学生的创新能力。

【关键词】化学教学；创新精神；科学探究；科学史实；科技前沿

习近平总书记指出：“要在全社会积极营造鼓励大胆创新、勇于创新、包容创新的良好氛围，既要重视成功，更要宽容失败”“让创新在全社会蔚然成风”。《义务教育化学课程标准（2022年版）》中课程目标要求：发展科学思维，强化创新意识。好奇与兴趣是创新精神的根基，是推动学习的动力，兴趣需要及时培养和扶持，否则会迅速衰退。因此，在中学化学教学中，教师应巧妙创设情境，激发学生学习化学的兴趣和好奇心，促使学生自己发现问题、分析问题、解决问题，在教学过程中激发和培育学生的创新精神，化学教师可通过科学探究、科学史实、科技前沿等内容激发与培育学生的创新精神。

一、科学探究中激发学生创新意识

《辞海》对科学探究的解释是：科学探究可视为一种问题解决的训练，这种训练同时重视问题解决的历程与结果，其最终目的是希望培养独立的问题解决者。中学化学教学要让学生动手实践，进行科学探究，以此来激发学生的各项思维，培育学生创新意识。

如在九年级“空气”中的“空气是由什么组成的”教学中设计探究实验，让学生模仿拉瓦锡的实验思路与方法设计实验进行探究，在学生确定实验方案并进行探究后，他们发现所测体积普遍不足五分之一，在对实验各环节逐一分析后发现都没有明显的问题，“氧气的体积小于空气体积的五分之一”吗？在学生认识出现困惑的时候，教师可通过提问“氧气的体积小于空气体积的五分之一吗？”引导学生继续深入思考，防止失去对学生科学精神和创新意识培养的机会。接着，老师布置学生课后在网上查阅资料，当学生知道空气中氧气的含量降到7%以下时，红磷就不再燃烧，学生的困惑随之解决。至此，学生习得知识的同时体验了科学探究的过程与方法，培养了学生独立思考、尊重事实和证据、不迷信权威、敢于质疑和批判的精神与科学态度，更能激发学生进行科学探究的兴趣和创新欲望。

再如在学习“化学能与电能”这节内容时，教师先让学生完成课本上的趣味实验“水果原电池”，在激起学生学习兴趣和探究欲望的同时，引导学生交流讨论：实验中灵敏电流计指针发生了偏转，可以肯定有电流通过，那电流到底从哪里来？在学生深入思考之后，让学生罗列出有疑问的地方，再让学生用科学探究的手段和方式，自己设计实验验证：单独把Cu片插入到稀H2SO4中是什么现象？单独把Zn片插入稀H2SO4中是什么現象？用导线将Cu片和Zn片连起来之后，再插入到稀H2SO4中又有什么现象？接着组织讨论：铜片上产生的H2是由什么转化而来？学生通过pH传感器测得溶液中H+的浓度发生了变化。接着探究：H+得到电子转化为H2，电子是从哪里来的？通过实验体系中各物质成分的分析，学生得出Zn片把电子通过导线传给了Cu片，Cu片上溶液中的H+得到电子转化为H2，最后组织学生讨论分析铜锌原电池装置的优缺点，安排学生自己设计原电池，并比一比谁设计的电流持续时间长，通过实验探究与竞赛相结合的方式，激发学生主动思考和深入探究。

化学学科的学习和研究，最大的依据就是实验验证和数理逻辑推理，所以要想培养学生核心素养，我们应通过科学探究的方式激发学生的创新意识，使其在生活实践中灵活应用化学知识。教学中教师在进行实验时，要尽量设计可探究、可思考的探究实验，实验前不能告诉学生实验结论，要组织引导学生自主探索，从中发现问题并亲自研究解决问题，从而实现最后的教学目标。只有多设计探究活动，多组织学生合作学习，多让学生交流讨论，才能训练学生科学探究的方法，激发学生的创新意识。

二、科学史实中发展学生创新思维

化学史是融合了人类在探究化学学科发展过程中的知识和精神精髓。在发展学生核心素养的教育理念大背景下，将化学史内容融入化学教学，有利于提升学生对化学知识的理解和学生创新思维的发展。化学史可与导入式、再现式、探究式和综合式等教学模式相融合，可有效提高教学的趣味性和有效性。从课程标准中的学习活动建议和情景素材建议看，可以借助于化学史的学习了解本节内容中的相关化学家开展探究、设计实验的故事以及核心概念的发展史，通过化学史的学习了解科学的发展，落实科学态度素养，发展创新思维。从学业要求看，通过学习物质的量这一新的物理量，要求学生以宏微结合的视角定量研究物质及其化学变化，并掌握核心概念的相关化学史，认识掌握物质的量相关概念对化学定量研究的重要作用。在化学教学中引入化学史实，既能帮助学生了解化学领域的发展，提高学生的知识面，开阔学生的视野，又能激发学生独立思考的能力，发展学生的创新思维。

例如在讲“酸碱指示剂”时，可引入英国化学家波义耳的酸碱指示剂发现实验。波义尔在进行实验时，不小心将浓盐酸溅在了紫罗兰的花瓣上，波义耳用水冲洗花瓣后，发现深紫色的紫罗兰花瓣变红了。“发生了什么？”他带着疑问对许多花草树木与酸和碱的相互作用进行了实验探究。经过多次对比，最后确定石蕊地衣的浸取液跟酸与碱作用时颜色变化最明显，由此得到了酸碱指示剂—石蕊试液，他还把纸条浸泡在石蕊浸取液中，晾干后制成了pH试纸。通过科学家的小故事，让学生深刻体会科学探究的奇妙过程的同时，激发学生学习兴趣，发展学生创新思维。

化学家波义耳把化学从医药和炼金术中剥离出来成为一门独立的学科。雷利、巴拉尔在科学探究的过程中对异常现象产生怀疑，发现了元素氩和溴。而李比希和维勒却由于没有用怀疑的眼光去审视已观察到的异常，才使他们与发现元素溴和钒失之交臂。拉瓦锡的创新意识打破了统治化学界百年之久的“燃素说”，掀起了一场史无前例的“化学革命”。居里夫人是在伦琴发现x射线和贝克勒尔发现铀放射线的基础上发现镭的，所以贝克勒尔于1903年与居里夫妇共享了诺贝尔奖；居里夫人的女儿伊来纳、女婿约里奥也正是继承和发展了母亲对人工放射性的研究，才测定了放射性元素的半衰期和进行放射性的合成，进而荣获了1935年的诺贝尔奖。每次新的发现，都是创新的结果，都可作为发展学生创新思维的素材。

在元素周期律的发现过程中，如果没有德贝莱纳提出的“三元素组”、迈尔的“六元素表”、纽兰兹的“八音律”等元素分类工作的基础，就不会有门捷列夫的元素周期律，在此基础上，周期表又经过了零族的增加、莫斯莱的原子序数等不断的发展和完善过程，直到今天仍有许多人在研究周期律，周期表也出现了维尔纳式、波尔塔式等多种形式。侯氏制碱法的诞生，是我国化学家侯德榜通过酸碱发展与研究的过程中不断创新所得到的方法与结论，这也在极大程度上为我国工业发展节省了大量的资金，并且在提高资源利用率的同时减少了环境污染的问题。通过这些化学史的引进可以让学生在了解相应的理论过程之后深入地了解化学研究与创新思路，进而发展学生的创新思维，这样才能不断为我国化学领域的发展奠定基础。

教师还可以传统工艺、古诗词和生活实例为教学线索，并将其作为每个教学环节的情境导入，紧接着带领学生探究这些传统工艺背后的奥秘，诗词中蕴含的古人的智慧以及生活实例中展现的化学知识，逐步从中提取出化学知识。结合相关化学史实，将抽象、微观的概念具体化、可视化；同时利用图片展示、flash动画制作和播放趣味化学实验视频等多样化的教学手段，激发学生的学习兴趣，引导学生逐步探究，培养他们主动学习和自主探究的意识。最后利用思维导图帮助学生归纳总结，使其形成系统的化学知识体系，发展学生创新思维。

三、科技前沿中锻造学生创新能力

化学前沿知识指某一化学领域最新的研究成果，和正在进行的研究课题和化学领域未来的发展趋势。当代科学前沿重大课题，小至粒子大到浩瀚宇宙，复杂至生物基因重组，都愈来愈成为全人类的共同问题，成为时代的课题。化学学科前沿与学生的生活有着密切的联系，且极具探索价值。在组织化学教学活动的时候，教师可立足教学所需，借助多样化的方式搜集与之有关的化学前沿内容，借此在拓展學生化学视野的基础上，激发学生学习化学、探究化学的兴趣，锻造学生的创新能力。

例如在组织“物质的分类”这一内容教学的时候，引入了“CO2响应型乳液体系”这一化学学科前沿内容，在组织“金属的化学性质”这一内容教学的时候，引入了“中国发现超级金属铼—航空发动机的核心材料”这一化学学科前沿内容。最新科技成果和化学研究成果的引入，让学生产生好奇心和兴趣，从而积极地参与到课堂学习中。

又如在“铝及其化合物”的教学中，介绍“新兴水处理技术：零价铝用于水中污染物的去除”这一化学学科前沿内容作为创设问题情境的素材，在讲述该内容的过程中向学生提出了这样的问题：零价铝的什么性质决定了它能除去水中的污染物呢？在该问题的引导下，学生开展了用铝分别与盐酸和氢氧化钠反应的实验，在实验观察中教师可引导学生写出化学反应式，从而分析出铝具有较强的还原性。在这样的问题情境中，学生不仅享受到了自主探究的乐趣，还掌握了所学知识的应用方法，有利于锻造学生创新思维能力。

也可以通过展示有关前沿科技的高清图片等多种方式向学生展现化学前沿科技知识，让学生感受到化学这门学科与生活的息息相关。例如介绍我国最先进的隐形战斗机，就是把一种化学研制的新材料涂在飞机的表面，从而增强了飞机的隐身效果。又如，人类面临的能源危机可以通过开发氢能源来解决，粮食危机可以利用化学技术人工模拟光合作用，高效率地“收获太阳能”，人工合成粮食。通过一个个生动具体的化学前沿科技研究的介绍和分析，丰富教学内容、提高课堂教学效率，从而让学生领略化学学科的魅力，开拓学生的思维，增强学习的兴趣，从而锻造学生创新能力。

总之，学生创新精神的培养是发展学生综合素养不可或缺的关键内容，创新是一种发现问题积极探究的心理取向，是一种积极改变自己，改变环境，创设条件解决问题的应变能力。通过科学探究、科学史实、科技前沿等内容的引入，能激发与培育学生的创新精神。

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