化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的策略與方法

摘 要：在人才競爭的背景下，創(chuàng)新能力尤為重要，目前有的教師還停留在只傳授知識(shí)、忽略對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)上。創(chuàng)新能力的形成是一個(gè)長期積累的過程，因此化學(xué)教師要研究教材和課程標(biāo)準(zhǔn)，了解學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，課堂上營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想、質(zhì)疑等，提升學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；創(chuàng)新能力；人才競爭

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8918（2023）31-0145-04

一、 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的意義

當(dāng)今社會(huì)的競爭是人才的競爭，各地方政府都想盡辦法來吸引各類創(chuàng)新型人才，按照國家領(lǐng)導(dǎo)人“海南要堅(jiān)持五湖四海廣攬人才”的重要指示，實(shí)施百萬人才進(jìn)海南行動(dòng)計(jì)劃，推進(jìn)海南全島自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)和中國特色自由貿(mào)易港建設(shè)，目前創(chuàng)新型人才是引領(lǐng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，只有創(chuàng)新才能滿足日新月異的社會(huì)發(fā)展需求。

教育部在《中國高考評(píng)價(jià)體系》提出教育的考查目標(biāo)包含核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)這四個(gè)部分。這要求在課堂中應(yīng)在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下注重發(fā)展學(xué)生思維能力，有目的地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以滿足“雙新”背景下創(chuàng)新型人才選拔的需求。

二、 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的策略與方法

創(chuàng)新能力不是與生俱來的，也不是通過簡單的知識(shí)傳授和積累就可以形成，必須有組織有目的的訓(xùn)練，并經(jīng)過不斷的實(shí)踐和積累才能形成，教學(xué)的主陣地在于課堂，這就要求化學(xué)教師研究教材和課程標(biāo)準(zhǔn)做到精準(zhǔn)定位，有目的地設(shè)計(jì)、滲透教學(xué)內(nèi)容與方法，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（一）研究教材和課程標(biāo)準(zhǔn)做到精準(zhǔn)定位

教材的編寫是有依據(jù)的，對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的分布及各單元編排順序，充分考慮了學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。每一個(gè)單元主題都是相互融合的，反映一種基本觀念或體現(xiàn)化學(xué)知識(shí)在社會(huì)實(shí)踐中的應(yīng)用。例如：人教版新教材把分類思想放在第一節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用分類思想去研究物質(zhì)及其變化規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生面對(duì)陌生問題或有關(guān)反應(yīng)時(shí)，學(xué)會(huì)如何去獲取有用的信息，利用已有知識(shí)與規(guī)律推導(dǎo)、預(yù)測(cè)、探索及驗(yàn)證。所以要求教師認(rèn)真研究教材及課程標(biāo)準(zhǔn)，明確每一階段重點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)和關(guān)注相關(guān)知識(shí)和技能，滲透相關(guān)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以及引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，這樣教學(xué)更有針對(duì)性。

（二）了解學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知規(guī)律，做到因材施教

教師要了解不同階段學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)學(xué)生認(rèn)識(shí)的發(fā)展性和階段性，組織和呈現(xiàn)不同的知識(shí)。例如：對(duì)原電池的教學(xué)，要求高一學(xué)生主要了解簡單的鋅-銅-稀硫酸電池，要求高二學(xué)生掌握雙液-電池、燃料電池，理解原電池的工作原理，在不同環(huán)境下發(fā)生的電極反應(yīng)。高三要學(xué)會(huì)利用原電池的工作原理及相關(guān)知識(shí)去分析新型電池，這符合學(xué)生思維的進(jìn)階。圖1為教學(xué)的認(rèn)知進(jìn)階：

（三）教學(xué)要循序漸進(jìn)，逐漸滲透

培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主陣地在學(xué)校，而學(xué)校培養(yǎng)的途徑來源于課堂，所以要求老師在課堂教學(xué)中有目的地營造創(chuàng)新環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，大膽猜想，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)。

1. 實(shí)驗(yàn)探究，營造創(chuàng)新環(huán)境

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，諸多的結(jié)論是通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出的，新高考改革后，新教材的編寫的最大特點(diǎn)是增加了實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力，發(fā)展學(xué)生思維，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。所以，教師在教學(xué)過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析組成與結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)可能具有的性質(zhì)及可能發(fā)生的反應(yīng)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，在不斷的驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)改進(jìn)計(jì)劃，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，給學(xué)生營造良好的創(chuàng)新環(huán)境。

教學(xué)片段一：菠菜中鐵元素測(cè)定

實(shí)驗(yàn)1：用“硝酸+KSCN”檢驗(yàn)菠菜中鐵元素

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）取約30g菠菜，用蒸餾水清洗干凈，晾干后剪碎。

（2）將菠菜轉(zhuǎn)移至研缽中研碎，轉(zhuǎn)移至燒杯。

（3）加入20mL蒸餾水溶解后過濾。

（4）分別取2mL濾液于2支試管中（編號(hào) 1，2）。

（5）分別加入1mL蒸餾水和稀硝酸后振蕩試管；結(jié)果如圖2所示：1號(hào)試管無明顯現(xiàn)象，2號(hào)試管變黃褐色。

實(shí)驗(yàn)1用水溶解后過濾，再加硝酸，硝酸會(huì)將菠菜中的葉綠素破壞，變?yōu)辄S褐色干擾下階段的實(shí)驗(yàn)。有學(xué)生提出想辦法排除黃褐色的干擾，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)2。

實(shí)驗(yàn)2：用“硝酸+KSCN”檢驗(yàn)菠菜中鐵元素

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）取約30g菠菜，用蒸餾水清洗干凈，晾干后剪碎。

（2）將菠菜轉(zhuǎn)移至研缽中，加入20mL硝酸，研磨至固體呈現(xiàn)綠褐色后過濾。

（3）分別取1mL濾液于2支試管中（編號(hào) 1，2）。

（4）再分別滴入5滴KSCN溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象，1號(hào)試管無明顯現(xiàn)象，2號(hào)試管變?yōu)榈募t色。

Fe3+與KSCN溶液反應(yīng)現(xiàn)象很明顯，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果只看到很淡的紅色。有學(xué)生提出是不是硝酸干擾造成，又提出了實(shí)驗(yàn)3的方案，把硝酸更換成“硫酸+過氧化氫+KSCN”。

實(shí)驗(yàn)3：用“硫酸+過氧化氫+KSCN”檢驗(yàn)菠菜中鐵元素

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）取約30g菠菜，用蒸餾水清洗干凈，晾干后剪碎。

（2）將菠菜轉(zhuǎn)移至研缽中，加20mL的硫酸（1mol/L），研磨至固體呈現(xiàn)綠褐色。

（3）分別取1mL濾液于4支試管中（編號(hào)1，2，3，4）。

（4）分別加入1mL蒸餾水和10%、20%、30%的H2O2溶液各1mL。

再分別滴入5滴不同濃度的KSCN溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象，結(jié)果見圖4和表1。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看選擇20%H2O2進(jìn)行菠菜中鐵元素測(cè)定效果最好。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)生通過設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出不同的結(jié)論，在不斷的探究過程中創(chuàng)造良好的創(chuàng)新氛圍，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作鋪墊。

2. 善用課堂“異常”，激發(fā)創(chuàng)新欲望

對(duì)同樣內(nèi)容，采用同樣的教法，但是學(xué)生不同，效果也不同。在有些情況下，學(xué)生不按照標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行回答，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，課本上的很多現(xiàn)象都是在一定條件下發(fā)生的，當(dāng)操作者、反應(yīng)環(huán)境、反應(yīng)用量等不同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)常和課本上所展示的現(xiàn)象不同，這就是實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的“異?！保蠋煈?yīng)善于利用課堂上的生成資源，引導(dǎo)學(xué)生分析及解決問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。

教學(xué)片段二：金屬鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：金屬鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

老師：在反應(yīng)過程中你們觀察到了什么現(xiàn)象？

學(xué)生1：金屬鈉浮在硫酸銅溶液上面，并在液面上四處游動(dòng)，游過的地方有藍(lán)色沉淀生成。

學(xué)生2：實(shí)驗(yàn)過程中看到鈉著火。

學(xué)生3：金屬鈉浮在硫酸銅溶液表面，看到反應(yīng)中的銀白鈉表面上有淡淡的紅色。

老師：為什么個(gè)別同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中看到鈉著火？

學(xué)生：可能沒有把煤油吸干，也可能是反應(yīng)的鈉用量有點(diǎn)偏大，還可能是由于硫酸銅濃度的影響等。

老師：金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)表面為什么會(huì)有紅色物質(zhì)生成？

學(xué)生：有可能是鈉把銅從其鹽中置換出來？

老師：生成的藍(lán)色沉淀是什么物質(zhì)？金屬鈉先與水反應(yīng)還是先置換出銅？如果沒有水參與干擾，鈉會(huì)不會(huì)把銅置換出來？想想在沒有水環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)該如何操作？

學(xué)生：①用熔融狀態(tài)下硫酸銅與鈉反應(yīng)；②用別的溶劑來溶解硫酸銅等。

3. 大膽猜想，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

課堂上要鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)猜想，敢于對(duì)老師或教輔資料的結(jié)論產(chǎn)生懷疑，并利用所學(xué)的知識(shí)或查找相關(guān)資料進(jìn)行驗(yàn)證，得出結(jié)論，在查找相關(guān)資料過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何去辨析真?zhèn)?，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。例如：探究氯水的漂白性時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生猜想到底是氯氣作用還是次氯酸作用？二氧化硫能使含有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色，到底是二氧化硫漂白還是跟氫氧化鈉反應(yīng)？讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，通過大膽猜想培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

4. 思維訓(xùn)練，挖掘創(chuàng)新潛能

教學(xué)不僅要傳授知識(shí)，更要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)進(jìn)行推理，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，為其以后步入社會(huì)奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)片段三：Na2O2和Na2O的性質(zhì)

如何推理Na2O2與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物？首先可以引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別的視角看Na2O2與Na2O同為金屬氧化物，Na2O與H2O反應(yīng)會(huì)生成NaOH，那么Na2O2與H2O反應(yīng)也會(huì)生成NaOH；也可以根據(jù)學(xué)生已能從元素的視角（元素的種類和化合價(jià)）推理出Na2O與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物為NaOH，據(jù)此推測(cè)Na2O2與H2O反應(yīng)也會(huì)生成NaOH。然后根據(jù)異同思維比較Na2O2與Na2O的差異，可推測(cè)Na2O2與H2O的反應(yīng)可能不僅有NaOH這一產(chǎn)物，還會(huì)生成什么呢？學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為生成的NaOH中的氧元素的化合價(jià)可能是和反應(yīng)物H2O中的氧元素同價(jià)，從而無法從元素價(jià)態(tài)視角繼續(xù)分析，此時(shí)可假設(shè)產(chǎn)物中的鈉元素與氫元素僅存在于NaOH之中，則參加反應(yīng)的Na2O2與NaOH的量之比為1∶2，H2O與NaOH的量之比也為1∶2，此時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物NaOH中的氧元素僅有一半來自H2O，另一半應(yīng)該來自Na2O2，這時(shí)再引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)NaOH中氧元素化合價(jià)降低了（相對(duì)Na2O2中的氧元素而言），進(jìn)而根據(jù)辯證思維推出必有元素化合價(jià)升高，此時(shí)分析反應(yīng)物Na2O2的兩種組成元素（Na和O）可知鈉元素已處于最高價(jià)態(tài)，只有氧元素有升價(jià)的可能（即可由-1價(jià)升至0價(jià)），而另一反應(yīng)物H2O也有處于-2價(jià)的氧元素，也有升價(jià)的可能，如何判斷由誰來升價(jià)呢？此時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生類比學(xué)過H2O2（與Na2O2一樣同為過氧化物）的分解，其分解產(chǎn)物為H2O和O，進(jìn)而可以推出是由Na2O2中-1價(jià)的氧元素升價(jià)，從而推理出另一產(chǎn)物為O2。這樣才能構(gòu)建學(xué)生在學(xué)習(xí)元素及其化合物時(shí)，形成從物別類別和價(jià)態(tài)視角去研究的思維模型。

（四）過程評(píng)價(jià)，挖掘亮點(diǎn)

教學(xué)主體是學(xué)生，教師不僅要教給學(xué)生課本的知識(shí)，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，所以要注重“教—學(xué)—評(píng)一體化”，特別是“評(píng)”，注重過程性評(píng)價(jià)，以學(xué)促教，在學(xué)生討論、交流、質(zhì)疑、實(shí)踐探索中，培養(yǎng)各種能力。

（五）精心設(shè)計(jì)，有的放矢

教學(xué)效果的檢驗(yàn)方式多種多樣，最常用的方法就是作業(yè)和考試，所以教師布置作業(yè)和試題的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有針對(duì)性，以培養(yǎng)學(xué)生的思維為主，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新信息的加工處理及獲取有用信息的能力。

總之，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿整個(gè)化學(xué)教學(xué)的始末，創(chuàng)新能力的形成需要一個(gè)過程。教師要基于教材和課程標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，循序漸進(jìn)，把握課堂，營造創(chuàng)新環(huán)境，激發(fā)學(xué)生好奇心，挖掘創(chuàng)新潛能，為國家不斷輸送創(chuàng)新型人才。

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作者簡介：羊英亮（1979～），男，漢族，海南儋州人，儋州市第一中學(xué)，研究方向：化學(xué)教育。