基于创新能力培养的高中化学实验教学探究

马辉

摘 要：化学学科是研究物质的组成、结构、性质的自然学科，是探究不同物质之间化学反应的学科，它源自人类的生活和生产实践，对于推动人类社会的发展具有重要意义，是人类认识物质世界，又借助其改造物质世界的重要方法。随着社会的发展，对于培养创新型人才越加重视，各行各业都需要具备创新精神的人才，以继续推动各行各业的健康可持续发展。本文以高中化学实验教学为例，分析如何基于创新能力的培养来开展高中化学实验教学。

关键词：创新能力；高中化学；实验教学；学科素养

实验教学是化学学科中的重要组成部分，是学生需要掌握的重要内容，学生具备良好的化学实验操作技能和知识，可以提高学生的学习效率，提升学生的化学学科素养。而化学实验教学中培养学生的探究能力和创新意识需要在长时间的实践下才可以达到理想的教学效果，并非一日之功。因此，化学教师在教学的过程中，要重视实验教学，同时，也要关注学生创新能力的培养。

一、在高中化学实验教学中培养创新能力的意义

（一）提高学生的化学学科素养

实验教学是化学学科中的重要内容，是学生需要具备的能力之一，学生不仅要掌握扎实的理论基础，还要具备将理论进行实践的能力[1]。而实验教学是学生将理论知识进行实践的表现之一，在实验过程中，学生需要具备严谨的科学态度，和敢于质疑的胆识，以及结合所学来进行实验方法创新的意识等。这些都是当下教学课程中所要求的教学目标，是学生需要具备的学科核心素养。因此，在教学活动中重视化学教学是提升学生学科素养的重要方法。

（二）培养学生学习化学的兴趣

高中化学理论知识会更加繁杂，相比较于初中，难度增大。但是化学知识与生活实际是息息相关的，而实验教学中学生不仅可以学习理论知识，还可以从实验现象中观察到具体的物质变化，将理论知识与实际的化学实验现象对接起来，相比较于枯燥的理论教学，实验教学有趣得多，可以让学生同时动脑动手，对锻炼学生思维的灵活性和敏捷性具有积极意义。其次，有利于培养学生学习化学知识的兴趣。另外，实验教学与理论教学是相辅相成的，重视实验教学将提高学生的实践能力。

（三）提高学生自主学习的能力

化学实验教学中，会涉及多种能力的培养，如分析资料、检索信息、合理猜想、进行实验操作、分析和统计实验数据等，对于提升学生的综合实践能力有很大的促进作用[2]。化学实验教学中有更高的要求，需要学生具备仔细、认真、耐心、严谨等品质。在化学实验中养成的良好学习行为和学习态度用到其他学科的学习中，或者是在实际生活中，都可以提升学生思考问题和解决问题的能力。

（四）优化实验教学

传统的化学学科教学中，注重的是学生对于基础理论知识的学习，忽视了学生的实际操作教学，学生缺少思考和动手的过程，思维品质得不到提升[3]。而当下立足于培养学生创新能力的化学实验教学将可以很好地优化传统的化学教学模式，提升实验教学内容的比重，锻炼学生的实验操作技能。

二、高中化学实验教学中存在的问题

（一）教学观念传统

教师是教学活动的设计者和引导者，教师设计的教学内容决定着学生的学习结果和各种能力的养成[4]。部分化学教师受应试教育的影响比较深，在教学过程中依旧关注的是学生对于各种理论知识的记忆和运用，以及各种化学实验现象的记忆。且由于高中阶段的教学任务比较重，为了让学生获得好成绩，在实验教学的过程中，教师忽视了实际操作教学，让学生根据教材案例或者其他实验案例来总结实验现象和结果，学生的认知停留在书面上，没有实践意识。

（二）缺少观察实验的过程

上课期间，由于受时间、空间、器材等因素的影响，学生的实验操作时间有限，而化学实验中，各种不确定的因素较多，实验操作中与教材上的案例展示有所出入，而教师为了节省时间，让学生按照教材上的实验步骤进行操作后，就引导学生直接查看实验结果，对于实验过程中化学反应的变化不重视，或者是进行简单的描述，没有引导学生深度探究发生化学反应的过程中，是什么导致这样的化学现象。这不利于学生学科素养的养成，也不利于学生真正掌握实验的操作方法和技巧。

（三）探索深度不够

化学学科是强理论性、强实践性的学科，教材中的实验教学可以让学生掌握基础知识与技能，为学生后续进行知识与实验方法的迁移奠定基础。因此，不仅需要教学教材上的实验内容，还要基于教材上的实验设计更深入的实验内容，帮助学生拓展所学知识。但是，只有少部分教师可以做到，多数教师仅仅完成教材上的实验教学内容就结束了该实验内容的教学，导致学生不具备迁移知识的能力，在遇到新的实验问题时，难以下手，无法进行高效操作，可见，学生在实验教学中的探索是远远不够的。

（四）缺乏培养学生创新能力的意识

在实验教学中，为了提高效率，教师关注的是学生可以根据教材上已经规划好的实验步骤来进行实验，让学生按照实验操作来一步一步地进行操作，没有引导学生尝试从其他角度来思考优化实验方案。或者是在实验器材缺乏的过程中，没有引导学生思考如何寻找替代物来继续进行实验。这与教师在教学活动中所关注的重点有关，即教师在教学过程中不重视学生创新能力的发展，因此没有为学生提供可以发挥的空间。

（五）缺乏营造创新环境的意识

创新能力的培养需要良好的环境，只有学生在有竞争力，有创新意识的环境下，才会激发自己的学习潜力，才可以调动自己的知识储备进行创新[5]。而当下部分教师在上课时，忽视了学生的主体地位，在课堂教学中，还是以教师的主导地位为主，营造的班级学习氛围比较低沉，活跃度不高，学生没有创新意识，教师教什么自己就学什么。

三、培养学生创新能力的体现

创新能力对于提升学生的学习能力具有重要意义，可以使得学生的思维更加活跃，可以从不同的角度去思考问题和解决问题。培养学生的创新能力，教师需要明白创新能力体现在哪些方面，进而在教学活动中结合教学内容来设计合适的教學活动。

当下人才的竞争可以说是创造力的竞争，而创新能力主要体现在学生的学习能力（各种获取知识和使用工具的能力）、分析能力（从不同的角度来分析事物的能力）、综合能力（将各种知识与技能进行总和，找到有关联性的部分，以解决某一个问题的能力）、想象能力（以获得的知识和经验为基础进行联想，突破原有的框架限制，提出新的设想、新的方法）、实践能力（将理论知识运用于各种生活实际活动中的能力）、批判能力（结合已经学习过的知识来客观、辩证地认识事物的能力）等。

四、高中化学实验教学策略

（一）教师需要转变教学理念

在以往的化学实验教学过程中，教师看重的是实验结果是否与教材上的一致，以便于顺利地开展教材上内容的教学，这就导致本末倒置，学生在实验操作的过程中，忽视实验过程的重要性，采取的实验措施只是为了追求实验结果同教材上展示的一致。因此，导致学生的学习态度和实验观念出现偏差，学生在实验操作的过程中为了尽快地获得与教材上一致的实验结果，情绪会变得急躁，这不利于进行实验。

为改变这一情况，教师作为教学活动的组织者和引导者，应该在实验教学中，向学生明确地讲述进行实验操作的最终目的是什么，要关注实验过程，而不是只关注实验结果。在设计实验时，要以培养学生的创新能力为目标，在实验过程中，要围绕实验教学的内容来培养学生的动手能力、创新思维和想象力。

1.重视实验的实际操作

教材上的很多实验教学内容，由于时间的限制，在课堂上，教师可以带领学生进行实际操作的不多，但是教师可以让学生在进行实验操作的过程中，掌握基础的实验方法，然后鼓励学生在课后时间进行合作学习，共同去探索其他的实验活动内容，避免将实验知识集中在教材上，而不进行实际操作。

例如，关于配制100mL 1.00moI.L-1的NaCl溶液的化学实验，学生了解的化学反应、实验现象和配置流程都是通过教材来了解的。而实际情况下，由于实验中所调配的溶液浓度和加入的计量有所误差，不同组所配制出来的溶液会有所差别，而这都是需要学生进行实操后，才可以有更深刻的印象和体会，才可以感受到化学实验操作的乐趣，才會真正掌握实验操作的技巧，才会意识到化学实验操作需要保持严谨的态度，需要精确到具体的数字，而不能凭感觉。

为了配制比例正确的溶液，在操作过程中，学生需要用到不同的化学实验操作知识，这有利于学生将不同的知识进行整合，进而提升学生的综合能力。

2.重视实验过程的观察

在进行实验操作时，学生需要将重点放在实验现象的变化上，而不是直接等待实验结果。实验现象的记录和分析是学生在统计数据时，进行理论推导的重要数据，且实验现象在实验操作中本就是关键部分，是推论物质发生化学反应原因的重要内容。一切的化学知识理论都是来自无数次的实验操作和无数的实验数据来进行分析，最后进行总结性概括而得出的。因此，在实验教学中，教师需要引导学生关注实验现象，并将实验现象记录下来，在实验活动完结后，让学生将实验现象的数据进行统计，并在班级上进行分享和讨论，尝试分析其产生这样的化学现象的原因是什么。这样不仅可以让学生意识到观察实验现象的重要性，还可以训练学生分析数据的能力，进而强化学生运用化学知识的能力。

例如，在鉴别Fe3+和Fe2+的实验中，利用“加碱法”，Fe2+与之产生的反应是逐渐生成白色的沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，而Fe3+与之产生的反应是逐渐生成红褐色沉淀。而由于加入量的多少会影响化学反应的快慢，和现象的明显程度，如果忽视观察过程，那么最终的实验结果现象具有相似性，学生可能就无法判断哪个是Fe3+哪个是Fe2+。可见观察实验过程的重要性，可以训练学生思维的批判性，进行更好地识别。

3.重视实验结果的讨论和分析

学生对于化学知识的掌握程度不同，在进行实验操作的过程中，多少会有一定的差异，相同的实验步骤，相同的实验器材、相同的实验容量，但是得出的实验结果却有不同。老师引导学生梳理自己的实验过程，将实验数据进行整理。然后设计相应的讨论活动，让学生进行展示，并且讲解自己或者是学习小组的实验流程，结合自己的所学来分析自己的实验结果是否是正确的；如果不正确，可能是什么原因导致的，应该如何进行调整等。

教材上的部分实验内容中提供了实验答案，学生根据自己的实验答案可以进行对比，进而梳理自己在实验中的每一个步骤，可以尝试再次进行实验。而对于教材上没有答案的实验内容，学生在实验结束后，不仅需要统计自己的实验现象和实验结果，还要与其他人进行共同分享和探讨，如果与其他人出现不一致时，如何采取方法来辩证自己的实验现象是正确的，或者是从其他的学习渠道去搜集相关的实验现象和实验结果来作为自己的实验参考。

例如，上文提及的鉴别Fe3+和Fe2+的实验，由于加入“碱”的数量不同，或者是Fe3+和Fe2+二者溶液的体积不同，产生的化学反应有强烈的，也有比较缓慢的，最后的实验现象有明显的也有不明显的，对此，教师在引导学生进行实验操作时，要鼓励学生将实验步骤详细地进行记录，将所有的数据进行统计，然后通过班级集体展示和讨论后，教师再根据班级学生的情况来进行教学。

4.重视实验的拓展探索

教材上的部分知识点所涉及的实验内容比较少，不利于学生掌握同类型的实验技能，以及将该理论知识运用于实践，当学生遇到新的问题时，无法进行变通，这是部分学生觉得化学知识学习比较困难的原因。因此，结合学生的学习情况，丰富实验教学案例，让学生可以通过分析不同的实验来巩固学习十分重要。

例如，在鉴别Fe3+和Fe2+的实验教学中，可以进行多个化学实验，而由于时间限制，教师可能会选择其中一个来进行实验教学。对此，教师可以引导学生在课后利用其他资源来进行化学实验。同时，教师还可以挖掘其他教学资源，结合本课时的教学内容来设计实验活动，让学生进行化学实验。只有学生经过足够的训练，在面对新的实验时，才可以有条不紊地梳理和分析此实验中可能会出现的现象。这是建立在学生已有知识基础上进行的联想，是体现学生创新能力的重要方式之一。

（二）优化教材实验方案

在高中化学实验教学中要从激发学生的学习兴趣入手，进而延伸到培养学生的创新能力上。传统的高中化学实验是围绕教材来进行授课，实验过程比较机械化，不利于培养学生的创新思维，对此，教师应该优化实验方案，让化学实验充满趣味性，并且教师需要鼓励学生进行大胆地思考和进行探究实验。

例如，在NaOH溶液与FeCI2溶液的实验中，教材上已经有所展示，学生在进行实验时，可能会参考教材来进行操作，且将实验结果进行誊抄，不重视自己的实验操作。对此，教师可以将其中的FeCI2溶液悄悄地进行调换，变为FeCI3溶液，并且不提前透露实验现象和实验结果，让学生自行探索。在这样的实验中，学生以为自己做的实验是NaOH溶液与FeCI2的化学反应，实际是NaOH溶液与FeCI3溶液的化学反应。如果学生写下的实验结果与提前告知的一致，则可以判断学生没有认真观察实验现象，或者是学生不具备正确的实验观念，害怕与他人产生不同，对自己的实验操作没有自信。

（三）改进实验方案

受限于现实条件，教材中涉及的一些实验活动是无法进行操作的，而直接避开该实验活动，不利于培养學生的实验素养，因此，为了改善这样的情况，最好的方法就是结合教材上的内容来优化实验方案。为学生创造进行实际操作的机会，让学生有足够的实践机会。

例如，在很多化学实验中，都会用到玻璃棒、烧杯、酒精灯这样的道具，由于班级人数较多，道具有限，可能无法实现所有人都可以独立进行操作，那么教师可以先引导学生思考可以利用什么来制作道具，进行替换，有利于节省成本。如果不行，就改变实验模式，变为多人一组进行合作实验。

教学时间有限，在器材不足的情况下，如果让学生一一进行独立操作，会花费大量的时间，不利于教学活动的开展，因此，需要适当地调整实验操作模式。在这样的情况下，引导学生思考解决问题的方法可以训练学生的思维灵活性。

（四）开展小组合作

每个学生的学习水平不一致，有部分同学的化学知识基础较差，靠自己来完成实验操作，并将实验现象进行记录，将数据分析出来是有难度的。在个人的实验操作中，缺少教师的引导，这部分学生会缺乏自信，且没有明确的计划。针对这样的情况，教师需要考虑到这部分同学的学习情况，组织学生进行小组合作，实行以优带差的帮扶机制，带领这部分学生进行实验操作。

（五）举办实验教学实践活动

实验活动是融合在教材的课时内容中的，通常是教师在教学到这部分内容时，结合理论知识来讲解实验活动，在课堂教学中，实验活动的占比会比较小。且在日常的实验教学中，时间有限，学生在课堂上可以完成的实验类型有限，有时候在一堂课中，学生无法吃透实验教学的内容。对此，教师需要结合班级学生的情况，举办以实验活动为主的实践活动，为学生提供足够的实验时间和空间。

其次，部分学生可能比较擅长化学学科，对于化学知识的学习有浓厚的兴趣，但是在高中阶段，学习任务比较重，学校不提供机会的话，学生会逐渐将自己的兴趣放下，长此以往导致学生的天赋被荒废，这与当下的教学要求不相符。因此，教师应该与其他教师进行合作，在学校里设计化学实践活动，有能力的学生可以结合自己的实际情况来参与。如设计在周末，学生在参与的过程中，可以融入实验活动中，不用担心时间不够。

（六）以学生为实验活动中的主体

在当下的化学实验教学中，某些实验教学是以教师的讲授为主，学生缺少实际操作的过程，仅仅是记录教师讲解的书面知识，这导致学生在遇到化学实验时很难将其与理论知识进行结合。也不利于学生实践能力的培养，为改变这一现状，教师在教学过程中，应该以学生为实验活动中的主体。不然尽管学生掌握了操作理论，学生的实践能力和学习思维也很难得到拓展，学生的探究能力也得不到发展。

因此，在实验的教学活动中，要尽可能地为学生创造实际操作的机会，以学生为实验活动的主体，教师扮演知识顾问的角色，当学生需要帮助时，适当地进行指导。只有通过实践，学生才可以从实践中发现问题，进而进行知识的探索，这可以培养学生的创新意识。

（七）丰富教学方法

实验教学是枯燥的，涉及的理论知识比较复杂，且完整的化学实验教学中，流程复杂，如果学生对于基础理论知识掌握得不牢固，要在实验教学中，通过分析实验现象来得出相关的理论会有难度。因此在进行实验教学时，教师需要丰富教学方法，增加实验教学的趣味性，引起学生的学习兴趣。

例如，很多化学实验在生活中的运用很广，通过文字无法描述其化学反应的画面，但是教师借助多媒体来展示，就可以将实验现象直观地展示给学生，这样不仅可以吸引学生的注意力，还拓展了化学知识的学习和运用范围，可以培养学生的批判性思维，将不同的化学知识或者是化学现象进行对比，进而丰富学生的认识，为学生后续进行创新提供素材。

结束语

综上所述，化学实验教学是教材中不可或缺的重要组成部分，要培养学生的化学学科素养就得重视实验教学，为学生创造更多动手实践的机会，在不断地实践教学中逐渐强化学生的动手能力。同时，在实施教学的过程中，要重视学生的主体地位，关注学生创新思维和创新能力的培养，为学生提供自由发挥的空间，让学生在探索中形成科学严谨的实验精神，以及敢于创新的精神。

参考文献

[1]刘岩.高中化学实验教学中学生创新能力培养策略[J].中学课程辅导，2023（32）：39-41.

[2]徐祚寿.“科学探究与创新意识”在高中化学实验教学中的实践研究[J].数理化解题研究，2023（30）：125-127.

[3]王黎彬.信息化条件下高中化学实验教学模式研究[J].学周刊，2023（31）：67-69.

[4]彭智生.在高中化学实验教学中如何培养学生的思维模式[J].高考，2023（28）：72-74.

[5]韦和.基于“科学探究与创新意识”的高中化学实验教学实践研究[J].数理化解题研究，2023（27）：101-103.

本文系陕西省“十四五”教育科学规划2022年度课题“高中化学教学中有效培养学生实验创新能力的实践研究”课题批准号：SGH22Y0531研究成果。