蔡小鸿　张丽云

摘要：创新意识是化学学科核心素养中的核心。本文依据高中化学核心素养的培养要求，结合实例，介绍了在化学教学过程中应从提出问题能力、提出猜想和假设能力、探究方案设计创新、实验方式创新、探究结果处理创新及评价标准激励创新等六个方面着手培养学生的创新意识。

关键词：核心素养；创新意识；质疑；假设和猜想；实验

2016年9月高中课程标准修订组制订的《普通高中化学新课程标准（征求意见稿）》中将化学学科素养划分为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”等五个维度。高中学生必备品格和关键能力之一的“创新意识”，则是高中化学学科核心素养中的核心内容。

创新意识是一个人创新的灵魂和动力。欧美主要发达国家拔尖创新人才层出不穷，产出概率远远高于我国。在我国，各行各业都亟须有创新意识的人才，创新意识的培养迫在眉睫，作为一线教师，责任在肩！

培养学生创新意识关键在于保护学生的好奇心，提高对事物的敏感度，增强学生的科学探究的兴趣、欲望和对真知的执着追求。下面我将结合实例，从六个方面着手谈谈学生创新意识的培养。

一、 提出问题能力的培养

培养学生的创新意识，首先要呵护好学生对身边事物的好奇心，提高对事物的敏感度，从而激发学生的问题意识和质疑精神。

科学探究问题的提出可能来源于身边的事物、生产生活、科学史话、文献阅读，也可能来自实验情境、物质类别对比中。教师激疑过程中应精心设计问题情境，并综合考虑其是否能引起学生的兴趣，情境是否引起学生的悬念和是否能夠引起与学生已有知识、观念的冲突等。

案例1：金属性质探究

学生做实验时将铝片分别跟等H+浓度等体积的盐酸和稀硫酸进行反应，却惊奇地发现铝与稀硫酸几乎不反应。激疑：是什么原因导致铝与所稀硫酸几乎不反应？铝与盐酸与稀硫酸反应原理有何不同？

学生做铜与稀硝酸、浓硝酸反应实验中发现均会生成红棕色气体，但教材中指出铜与稀硝酸反应生成的产物是NO。激疑：铜与稀硝酸生成的气体究竟是什么？如何证明？进而质疑：铜与不同浓度硝酸产物有何不同？

在做钠与CuSO4溶液反应实验时，有学生惊奇地发现除了有蓝色沉淀生成外，还有少量的红色固体析出。激疑：钠在CuSO4溶液发生了什么反应，产生该现象的原因又是什么？

二、 培养对有关的化学问题提出假设和猜想的能力

伟大的科学家牛顿以自身的经历告诫人们：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”爱因斯坦说过：“科学研究要大胆假设，仔细论证。”引导学生进行积极的假设和猜想，是培养学生进行知识再创造的良好开端。

“假设”“猜想”是一种思维活动，包含了理性的思考和直觉的判断。因此学生的假设和猜想可能是经过反复思考的、符合逻辑的，也可能是打破常规的“异想天开”。不管是哪一种情况，教师都应给予鼓励，精心保护学生积极假设、猜想的精神，并引导他们享受假设、猜想的成功体验，更好地发挥他们的创造力。

另外，假设和猜想并不意味着毫无根据，其内容应该依据已有的观察和科学的事实。为增强假设和猜想的有效性和合理性，我们列举了以下假设和猜想的方法。

1. 基于物质及其变化的事实提出假设与猜想

在探究过程中，学生运用头脑中已有知识、日常生活现象或部分实验事实等进行假设与猜想是很常见的。

案例2：在学习影响化学反应速率的因素时，学生联想在日常生活中的事实：储存食物药品通常要放在冰箱中、阴凉处；颗粒状固体间反应时，通常先进行研磨后进行反应；用醋除水垢用白醋比用食醋的效果更明显等等。从而引发猜想：影响化学反应因素可能有温度、固体表面积、溶液浓度等等。

2. 基于微观结构的描述，预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化

案例3：乙醇性质学习中，应用结构决定性质思想分析：由于羟基这个官能团的影响，由于O的电负性大，吸电子能力强，O-H极性大，使O-H键容易断裂；再通过对比乙醇和水微观结构的相似性，进而根据金属钠与水的反应提出乙醇与钠可能也会反应的假设。通过甲醇、正丙醇、乙二醇与乙醇微观结构上的相似性，进行其与钠反应的产物的假设。

3. 基于模型认知，推测物质的组成、结构及变化

案例4：学习有机化合物苯C6H6时，学生依据化学式和价键原理，自己动手制作球棍模型，可制作出很多种同分异构体及其空间结构；又如气体摩尔体积的学习中学生可通过分子结构和晶体结构模型的认知，猜想决定气体体积大小的可能因素。

4. 运用类比法，对物质及其变化的相似性和差异性提出猜想和假设

类比法是化学教学中很常用的一种方法。学生可以将几种不同物质但具有某种相同特性的物质放在一起进行比较，对物质及其变化的相似性和差异性提出相应的假设。

案例5：研究SO2、SiO2性质时，可通过与熟知的CO2性质分别从酸性、氧化性、还原性方面作类比。

5. 依据与问题有关的变量推理提出猜想和假设

一个因变量，常常有多个自变量，这就要求学生仔细全面地分析，这个常常应用于影响化学反应有关因素的猜想。

案例6：KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应先慢后快，在反应过程中变量有：反应物浓度、酸化时稀硫酸的用量、温度、产生的新物质Mn2+等，进而猜想是何种变量导致反应速率的变化。

三、 运用“头脑风暴”的方法，设计多样化的探究方案

在学生设计探究方案时，我们可对学生进行分组，运行“头脑风暴”的方法，组员间围绕某个探究主题自发提出方案，讨论交流中优化探究方案。在实验设计中，对于同一探究问题，学生可能会提出很多种方案，有的是错误的，有的则是有道理甚至是完全正确的。对此，教师要采取鼓励为主的方式，始终不忘激发、鼓励学生能别出心裁、标新立异地提出合乎化学规律的新观点、新想法，鼓励学生创新。

探究方案设计中，教师应注意培养学生分析其合理性和可行性；实验药品和仪器是否常见易得；实验现象是否明显；是否绿色环保；如何改进和避免可预见的危险等。

1. 仪器、装置的创新使用、数字化传感器的引进

在化学实验中，仪器的创新使用、装置的改进，可以锻炼学生的发散思维，培养学生的创新意识。

运用“头脑风暴”，让学生根据实验目标，进行交流讨论，确定其仪器、装置创新的可行性。对仪器的非常规使用、一器多用、仪器的重新组合综合使用。比如，球形干燥管除了用于干燥、吸收尾气及检验装置外，还可用于与石棉绒和水槽组合形成简易装置，还可制成污水净化的简单的过滤装置等等。

其次可以创新設计使仪器来源生活化，使探究日常化。比如，用注射器代替胶头滴管、量筒、分液漏斗等，用矿泉水瓶、可乐瓶、青霉素瓶等代替试剂瓶；盛药片的塑料板代替点滴板，输液塑料管代替带活塞的导管等等。

另外，学校应该创设条件引进一些数字化传感器，提升学生探究能力和创新的空间。如在滴定曲线测定时，如果没有借助于pH计是很难实现的。

2. 鼓励实验的绿色化设计，开展微型实验

高中化学实验的绿色化设计，即对常规的化学实验进行改进，用尽可能少的试剂进行实验，减少实验室的“三废”排放，实现没有或只有极少环境副作用。对于涉及有毒有害气体的反应，可在现象明显的基础上进行微型化处理。

微型实验具有用药量少、污染小，操作简单、现象直观，快速安全等特点。在保证实验观察效果的基础上可以创新。我们高中三类现象明显的反应：显色反应等颜色变化明显的反应、沉淀反应以及部分的制备气体的反应均可以改为微型实验。

案例7：氯气、SO2、氨气等有毒气体，按传统方法进行性质实验，污染性大。如果改为应用点滴板、表面皿、滤纸进行一系列性质实验，时间短、操作简单、污染性大大降低且现象明显。

四、 进行实验探究，发挥化学实验在创新能力培养的独特功用

高中化学核心素养之“科学探究”“宏观辨析”及“证据推理”的实证的取得均需用到实验探究。

在实验探究过程中，学生使用实验仪器、装置进行实验操作，通过观察发现问题，解决问题，对文献资料的搜集，实验方案的再设计，实验条件控制的严谨性，干扰因素的排除，数据的整理和处理，进行现象观察分析、解释；对实验存在的问题进行探索与修正，最后形成结论、观点。这种方式对学生创新能力的培养是其他任何教学活动都有所不及的。

1. “玩”中做

化学家“玩”土（矿物）的过程中，不仅产生了水煮、酸浸、碱熔、研磨、焙烧、过滤等实验操作，还发现了许多新的物质性质。舍勒把他家附近的矿石（软锰矿）和盐酸放在一起煮出了“黄绿色的气体”。化学是一门与人们的衣、食、住、行、玩联系最为密切的学科，日常生活中很多现象与化学息息相关，教师应充分利用分组实验和课外自主探究实验，让学生玩转身边的事物，让学生有充分自由来自行组织实验，在“玩”中探究，激发学生的探究兴趣，充当身边事物的探索者和发现者的角色，体味科学的魅力。这些“玩”的过程无疑也是一种创新意识的培养过程。

2. 质疑中做

化学学科核心素养之“科学探究与创新意识”培养水平要求中提道：“能对实验中的‘异常现象和已有结论提出质疑，反思并提出新的实验设想，并进一步付诸实施。”化学实验中一个实验有多种现象、一个实验现象有多种原因，在实验探究过程中，应培养学生对实验中的“异常现象”、不明显或结论不正确的实验现象提出质疑，及时地分析原因，找出实验操作和设计中的问题，合理巧妙地组织和改过实验操作顺序和实验方案，反思，提出新的实验设想，并进一步付诸实施。

学生有了这种研究性的实验习惯，就会在实验过程中自主地发现问题并最终解决问题，从而达到培养学生核心素养的教学目的。

五、 探究结果处理的创新

学生通过查阅文献、报纸、杂志等等各种渠道获取与探究主题相关的信息和资料，使用一些相关的仪器和装置，以获得所需要的实验数据。对于实验结果，我们应培养学生用数据、图表、符号等多种工具分析信息和处理信息的能力。能认真分析现象产生的原因，并对其进行理论解释。对实验过程中出现的问题进行分析，再认识，反思与评论，在实验中积累经验，吸取教训。

在探究过程中师生互动，全员再学习，允许存在疑虑，不同见解，但要能自圆其说，并以此激起学生继续探究的兴趣。在亲历探究之后，学生经历挫折与失败，成功与兴奋，无论成败，这对学生创新能力和严谨的科学态度无疑具有重要的教育作用。

六、 改变评价标准，激励学生创新

为激励学生进行创新，我们必须改变以往只对结果进行评价的做法，要做到既要注重结果，更要注重实验过程。采用多样化的教学评价激励学生创新。据此，列举两种有利学生创新意识培养的评价方案。

1. 成长记录袋评价

成长记录袋是从国外引进的一种新兴评价方式，但由于我国本土研究的不足、教师理解的偏颇、学生主观能动性发挥不足等原因使成长记录袋评价形同虚设。

我们教师应加强成长记录袋评价研究，使成长记录袋真实成为记录学生的成长的作品集。将学生认为最满意、最喜爱或最重要的作品装进成长记录袋，让每个学生都看到自己的进步和努力，体验到成功的快乐。

2. 命制开放性的试题

开放性试题没有确定的条件、方法与答案，在考查学生思维的灵活性、创造性方面有着明显的优势，这与我们所要培养的学生的创新意识是相吻合的。近年来越来越多的开放性试题出现在高考试卷中，特别是开放性试题与化学实验相结合，为考察学生的一题多解、发散性思维、聚合性思维等思维能力、语言表达能力、获取整合信息能力、探究能力及创新能力都提供了良好契机。

七、 结束语

培养学生的创新意识是现阶段，乃至今后很长时期教育工作者的重要任务。科学探究的过程是一个创造的过程，而创造力的核心是创新意识。现阶段学生的创新意识不强，教师在教学中可利用各种手段、各种方式来加强培养创新意识，锻炼其创造力，为学生终身学习铺垫前进的基石。

参考文献：

[1]肖中荣.谈化学核心素养之实验探究精神的塑造[J].中学化学教学参考，2016（09）.

[2]刘柳.化学教学中培养学生“猜想与假设”能力的教学策略研究[D].广西师范大学，2006.

[3]张维波.成长记录袋应用于我国学生评价的问题与对策研究[D].渤海大学，2013.

作者简介：

蔡小鸿，张丽云，广东省汕尾市，广东省汕尾市海丰县彭湃中。