張志剛 魯會爽

【摘要】要培養(yǎng)學生的化學創(chuàng)新精神，應(yīng)在科學探究中激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，在科學史實中發(fā)展學生的創(chuàng)新思維，在科技前沿中鍛造學生的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】化學教學；創(chuàng)新精神；科學探究；科學史實；科技前沿

習近平總書記指出：“要在全社會積極營造鼓勵大膽創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新、包容創(chuàng)新的良好氛圍，既要重視成功，更要寬容失敗”“讓創(chuàng)新在全社會蔚然成風”?！读x務(wù)教育化學課程標準（2022年版）》中課程目標要求：發(fā)展科學思維，強化創(chuàng)新意識。好奇與興趣是創(chuàng)新精神的根基，是推動學習的動力，興趣需要及時培養(yǎng)和扶持，否則會迅速衰退。因此，在中學化學教學中，教師應(yīng)巧妙創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生學習化學的興趣和好奇心，促使學生自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在教學過程中激發(fā)和培育學生的創(chuàng)新精神，化學教師可通過科學探究、科學史實、科技前沿等內(nèi)容激發(fā)與培育學生的創(chuàng)新精神。

一、科學探究中激發(fā)學生創(chuàng)新意識

《辭?！穼茖W探究的解釋是：科學探究可視為一種問題解決的訓(xùn)練，這種訓(xùn)練同時重視問題解決的歷程與結(jié)果，其最終目的是希望培養(yǎng)獨立的問題解決者。中學化學教學要讓學生動手實踐，進行科學探究，以此來激發(fā)學生的各項思維，培育學生創(chuàng)新意識。

如在九年級“空氣”中的“空氣是由什么組成的”教學中設(shè)計探究實驗，讓學生模仿拉瓦錫的實驗思路與方法設(shè)計實驗進行探究，在學生確定實驗方案并進行探究后，他們發(fā)現(xiàn)所測體積普遍不足五分之一，在對實驗各環(huán)節(jié)逐一分析后發(fā)現(xiàn)都沒有明顯的問題，“氧氣的體積小于空氣體積的五分之一”嗎？在學生認識出現(xiàn)困惑的時候，教師可通過提問“氧氣的體積小于空氣體積的五分之一嗎？”引導(dǎo)學生繼續(xù)深入思考，防止失去對學生科學精神和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的機會。接著，老師布置學生課后在網(wǎng)上查閱資料，當學生知道空氣中氧氣的含量降到7%以下時，紅磷就不再燃燒，學生的困惑隨之解決。至此，學生習得知識的同時體驗了科學探究的過程與方法，培養(yǎng)了學生獨立思考、尊重事實和證據(jù)、不迷信權(quán)威、敢于質(zhì)疑和批判的精神與科學態(tài)度，更能激發(fā)學生進行科學探究的興趣和創(chuàng)新欲望。

再如在學習“化學能與電能”這節(jié)內(nèi)容時，教師先讓學生完成課本上的趣味實驗“水果原電池”，在激起學生學習興趣和探究欲望的同時，引導(dǎo)學生交流討論：實驗中靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，可以肯定有電流通過，那電流到底從哪里來？在學生深入思考之后，讓學生羅列出有疑問的地方，再讓學生用科學探究的手段和方式，自己設(shè)計實驗驗證：單獨把Cu片插入到稀H2SO4中是什么現(xiàn)象？單獨把Zn片插入稀H2SO4中是什么現(xiàn)象？用導(dǎo)線將Cu片和Zn片連起來之后，再插入到稀H2SO4中又有什么現(xiàn)象？接著組織討論：銅片上產(chǎn)生的H2是由什么轉(zhuǎn)化而來？學生通過pH傳感器測得溶液中H+的濃度發(fā)生了變化。接著探究：H+得到電子轉(zhuǎn)化為H2，電子是從哪里來的？通過實驗體系中各物質(zhì)成分的分析，學生得出Zn片把電子通過導(dǎo)線傳給了Cu片，Cu片上溶液中的H+得到電子轉(zhuǎn)化為H2，最后組織學生討論分析銅鋅原電池裝置的優(yōu)缺點，安排學生自己設(shè)計原電池，并比一比誰設(shè)計的電流持續(xù)時間長，通過實驗探究與競賽相結(jié)合的方式，激發(fā)學生主動思考和深入探究。

化學學科的學習和研究，最大的依據(jù)就是實驗驗證和數(shù)理邏輯推理，所以要想培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，我們應(yīng)通過科學探究的方式激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，使其在生活實踐中靈活應(yīng)用化學知識。教學中教師在進行實驗時，要盡量設(shè)計可探究、可思考的探究實驗，實驗前不能告訴學生實驗結(jié)論，要組織引導(dǎo)學生自主探索，從中發(fā)現(xiàn)問題并親自研究解決問題，從而實現(xiàn)最后的教學目標。只有多設(shè)計探究活動，多組織學生合作學習，多讓學生交流討論，才能訓(xùn)練學生科學探究的方法，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

二、科學史實中發(fā)展學生創(chuàng)新思維

化學史是融合了人類在探究化學學科發(fā)展過程中的知識和精神精髓。在發(fā)展學生核心素養(yǎng)的教育理念大背景下，將化學史內(nèi)容融入化學教學，有利于提升學生對化學知識的理解和學生創(chuàng)新思維的發(fā)展?；瘜W史可與導(dǎo)入式、再現(xiàn)式、探究式和綜合式等教學模式相融合，可有效提高教學的趣味性和有效性。從課程標準中的學習活動建議和情景素材建議看，可以借助于化學史的學習了解本節(jié)內(nèi)容中的相關(guān)化學家開展探究、設(shè)計實驗的故事以及核心概念的發(fā)展史，通過化學史的學習了解科學的發(fā)展，落實科學態(tài)度素養(yǎng)，發(fā)展創(chuàng)新思維。從學業(yè)要求看，通過學習物質(zhì)的量這一新的物理量，要求學生以宏微結(jié)合的視角定量研究物質(zhì)及其化學變化，并掌握核心概念的相關(guān)化學史，認識掌握物質(zhì)的量相關(guān)概念對化學定量研究的重要作用。在化學教學中引入化學史實，既能幫助學生了解化學領(lǐng)域的發(fā)展，提高學生的知識面，開闊學生的視野，又能激發(fā)學生獨立思考的能力，發(fā)展學生的創(chuàng)新思維。

例如在講“酸堿指示劑”時，可引入英國化學家波義耳的酸堿指示劑發(fā)現(xiàn)實驗。波義爾在進行實驗時，不小心將濃鹽酸濺在了紫羅蘭的花瓣上，波義耳用水沖洗花瓣后，發(fā)現(xiàn)深紫色的紫羅蘭花瓣變紅了?！鞍l(fā)生了什么？”他帶著疑問對許多花草樹木與酸和堿的相互作用進行了實驗探究。經(jīng)過多次對比，最后確定石蕊地衣的浸取液跟酸與堿作用時顏色變化最明顯，由此得到了酸堿指示劑—石蕊試液，他還把紙條浸泡在石蕊浸取液中，晾干后制成了pH試紙。通過科學家的小故事，讓學生深刻體會科學探究的奇妙過程的同時，激發(fā)學生學習興趣，發(fā)展學生創(chuàng)新思維。

化學家波義耳把化學從醫(yī)藥和煉金術(shù)中剝離出來成為一門獨立的學科。雷利、巴拉爾在科學探究的過程中對異?，F(xiàn)象產(chǎn)生懷疑，發(fā)現(xiàn)了元素氬和溴。而李比希和維勒卻由于沒有用懷疑的眼光去審視已觀察到的異常，才使他們與發(fā)現(xiàn)元素溴和釩失之交臂。拉瓦錫的創(chuàng)新意識打破了統(tǒng)治化學界百年之久的“燃素說”，掀起了一場史無前例的“化學革命”。居里夫人是在倫琴發(fā)現(xiàn)x射線和貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾放射線的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)鐳的，所以貝克勒爾于1903年與居里夫婦共享了諾貝爾獎；居里夫人的女兒伊來納、女婿約里奧也正是繼承和發(fā)展了母親對人工放射性的研究，才測定了放射性元素的半衰期和進行放射性的合成，進而榮獲了1935年的諾貝爾獎。每次新的發(fā)現(xiàn)，都是創(chuàng)新的結(jié)果，都可作為發(fā)展學生創(chuàng)新思維的素材。

在元素周期律的發(fā)現(xiàn)過程中，如果沒有德貝萊納提出的“三元素組”、邁爾的“六元素表”、紐蘭茲的“八音律”等元素分類工作的基礎(chǔ)，就不會有門捷列夫的元素周期律，在此基礎(chǔ)上，周期表又經(jīng)過了零族的增加、莫斯萊的原子序數(shù)等不斷的發(fā)展和完善過程，直到今天仍有許多人在研究周期律，周期表也出現(xiàn)了維爾納式、波爾塔式等多種形式。侯氏制堿法的誕生，是我國化學家侯德榜通過酸堿發(fā)展與研究的過程中不斷創(chuàng)新所得到的方法與結(jié)論，這也在極大程度上為我國工業(yè)發(fā)展節(jié)省了大量的資金，并且在提高資源利用率的同時減少了環(huán)境污染的問題。通過這些化學史的引進可以讓學生在了解相應(yīng)的理論過程之后深入地了解化學研究與創(chuàng)新思路，進而發(fā)展學生的創(chuàng)新思維，這樣才能不斷為我國化學領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

教師還可以傳統(tǒng)工藝、古詩詞和生活實例為教學線索，并將其作為每個教學環(huán)節(jié)的情境導(dǎo)入，緊接著帶領(lǐng)學生探究這些傳統(tǒng)工藝背后的奧秘，詩詞中蘊含的古人的智慧以及生活實例中展現(xiàn)的化學知識，逐步從中提取出化學知識。結(jié)合相關(guān)化學史實，將抽象、微觀的概念具體化、可視化；同時利用圖片展示、flash動畫制作和播放趣味化學實驗視頻等多樣化的教學手段，激發(fā)學生的學習興趣，引導(dǎo)學生逐步探究，培養(yǎng)他們主動學習和自主探究的意識。最后利用思維導(dǎo)圖幫助學生歸納總結(jié)，使其形成系統(tǒng)的化學知識體系，發(fā)展學生創(chuàng)新思維。

三、科技前沿中鍛造學生創(chuàng)新能力

化學前沿知識指某一化學領(lǐng)域最新的研究成果，和正在進行的研究課題和化學領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢。當代科學前沿重大課題，小至粒子大到浩瀚宇宙，復(fù)雜至生物基因重組，都愈來愈成為全人類的共同問題，成為時代的課題?；瘜W學科前沿與學生的生活有著密切的聯(lián)系，且極具探索價值。在組織化學教學活動的時候，教師可立足教學所需，借助多樣化的方式搜集與之有關(guān)的化學前沿內(nèi)容，借此在拓展學生化學視野的基礎(chǔ)上，激發(fā)學生學習化學、探究化學的興趣，鍛造學生的創(chuàng)新能力。

例如在組織“物質(zhì)的分類”這一內(nèi)容教學的時候，引入了“CO2響應(yīng)型乳液體系”這一化學學科前沿內(nèi)容，在組織“金屬的化學性質(zhì)”這一內(nèi)容教學的時候，引入了“中國發(fā)現(xiàn)超級金屬錸—航空發(fā)動機的核心材料”這一化學學科前沿內(nèi)容。最新科技成果和化學研究成果的引入，讓學生產(chǎn)生好奇心和興趣，從而積極地參與到課堂學習中。

又如在“鋁及其化合物”的教學中，介紹“新興水處理技術(shù)：零價鋁用于水中污染物的去除”這一化學學科前沿內(nèi)容作為創(chuàng)設(shè)問題情境的素材，在講述該內(nèi)容的過程中向?qū)W生提出了這樣的問題：零價鋁的什么性質(zhì)決定了它能除去水中的污染物呢？在該問題的引導(dǎo)下，學生開展了用鋁分別與鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)的實驗，在實驗觀察中教師可引導(dǎo)學生寫出化學反應(yīng)式，從而分析出鋁具有較強的還原性。在這樣的問題情境中，學生不僅享受到了自主探究的樂趣，還掌握了所學知識的應(yīng)用方法，有利于鍛造學生創(chuàng)新思維能力。

也可以通過展示有關(guān)前沿科技的高清圖片等多種方式向?qū)W生展現(xiàn)化學前沿科技知識，讓學生感受到化學這門學科與生活的息息相關(guān)。例如介紹我國最先進的隱形戰(zhàn)斗機，就是把一種化學研制的新材料涂在飛機的表面，從而增強了飛機的隱身效果。又如，人類面臨的能源危機可以通過開發(fā)氫能源來解決，糧食危機可以利用化學技術(shù)人工模擬光合作用，高效率地“收獲太陽能”，人工合成糧食。通過一個個生動具體的化學前沿科技研究的介紹和分析，豐富教學內(nèi)容、提高課堂教學效率，從而讓學生領(lǐng)略化學學科的魅力，開拓學生的思維，增強學習的興趣，從而鍛造學生創(chuàng)新能力。

總之，學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是發(fā)展學生綜合素養(yǎng)不可或缺的關(guān)鍵內(nèi)容，創(chuàng)新是一種發(fā)現(xiàn)問題積極探究的心理取向，是一種積極改變自己，改變環(huán)境，創(chuàng)設(shè)條件解決問題的應(yīng)變能力。通過科學探究、科學史實、科技前沿等內(nèi)容的引入，能激發(fā)與培育學生的創(chuàng)新精神。

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