如何培养学生科学探究与创新意识的化学核心素养

王晓霞

摘 要：新高考模式下要求学生具有科学探究与创新意识的化学核心素养，需要学生在日常的学习生活中积极主动的发现和提出具有探究价值的化学问题，能小组合作，设计方案并加以实施。“暖宝宝”是日常生活中常见的物品，通过“暖宝宝”主要成分及发热原理的科学探究，培养学生的创新意识。

关键词：暖宝宝;主要成分;发热原理;科学探究创新意识;原电池

多年来，化学的学习常常被异化为简单的“接受过程”，师生间常常采取“讲记背练”的模式，许多教师重知识整理、重习题训练，而轻视学生的自主科学探究和創新意识，学生发现、分析、解决实际问题的能力得不到锻炼。对此，《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出新的课程理念：通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化学生科学探究及创新的意识。[1]让学生结合不同的课题去调查，去设计实验，去实施开展。让学生从“听化学”到“做化学”，有力拓展化学的学习空间。

创新是科学发展的灵魂，创新意识包含三个要素：好奇心和批判精神的创新品质、新颖独创的创新思维、解决问题的创新方法。“实验探究”是化学学科必备的素养，也是“创新意识”培养的重要手段之一。培养具有创新能力的创新型人才，重点是启发创新思维，关键是激发学生的创新意识[2]。因此在高中化学教学中，融入创新元素的化学实验是创新意识培养的重要途径。本文的“暖宝宝”探究实验是独立于课本的探究实验，具有很好的启迪作用。

一、问题提出

暖宝宝”是学生经常接触到的物品，学生课后撕开其包装，倒出了其中黑色颗粒状物质。故我以此为灵感，开了此节“探究“暖宝宝”的主要成分及发热原理”的化学实验课。本课在知识方面涉及《化学反应原理》中的原电池、《必修一》中铁的性质。在这节课之前学生已经掌握了原电池的工作原理，知道金属发生电化学腐蚀的原因。本课是独立于课本知识的一节创新的探究实验课，在知识的整合和学习的过程中体验探究的乐趣，培养创新意识。

二、教学思路设计

三、课堂教学实录

1、创设问题情境，引入新课

【教师展示】展示“暖宝宝”，问：怎么用“暖宝宝”？

【学生】撕开外包装，“暖宝宝”就会发热。

【教师追问】“暖宝宝”能发热，这是发生了什么反应？里面是什么物质？

【学生】老师我上网查过，主要是蛭石、吸水性树脂、活性炭、NaCl、铁粉、水。蛭石具有保温隔热性能;吸水性树脂有吸水性;活性炭表面积大，具有吸附性，能吸附空气中的氧气和水。

设计意图：创设真实情境是激发学生科学探究的一个有效方式。学生使用暖宝宝，思考过“发热原理”问题，教师将这个问题引入课堂，让学生恍然大悟--原来生活中处处是化学，小小的“暖宝宝”也可能蕴含了许多化学知识，从而鼓励他们多观察、多思考，激发学生进行科学探究的兴趣。

2、提出问题

【教师】NaCl、铁粉、水有什么作用呢？常温下能否反应并放热？

【学生】不能。

【教师追问】那么是否有其他物质也参与了反应？

【学生】有！氧气，用的时候撕开包装要接触到空气中的氧气。

【教师评价】同学们的猜测有合理性，那么日常生活中有铁粉、水和氧气参与反应的例子吗？是基于什么原理？

设计意图：通过分析说明书上“暖宝宝”的成分，引出本课的主要问题：“暖宝宝”的发热原理。让学生明白，在科学探究的过程中要学会观察，学会类比讨论，从知识体系中调取以前所学的铁生锈的例子。

3、进行猜测

【学生】铁生锈。生活中的铁是生铁，含有碳。铁生锈时与氧气发生吸氧腐蚀，其中铁作负极，氧气作正极。所以我觉得“暖宝宝”的发热原理可能和铁生锈有关。

【教师】猜测的很合理。难么，“暖宝宝”是不是真的有铁粉，氯化钠？“暖宝宝”的发热原理真的是吸氧腐蚀吗？给大家5分钟时间讨论。请每个小组的代表进行发言。

设计意图：用分组讨论的形式让学生对未知的问题进行讨论，发散学生的思维，激发学生的创造性思维。

4、小组讨论代表发言

【学生】可以用磁铁检验铁粉的存在;还可以先用硫酸溶解铁粉，取上层清液，加铁氰化钾，观察是否产生蓝色沉淀，若有蓝色沉淀，则证明有铁粉。

【教师追问】那么是否有小组同学讨论了如何检测NaCl？

【学生】钠离子可以通过焰色反应，氯离子可以通过硝酸银溶液检测

【教师评价】想法很好！

【教师继续追问】如何证明“暖宝宝”的发热原理是吸氧腐蚀？有没有创新一点的方案？

【学生】汇报每个组的实验方案，每个小组都提出了各自的方案，这些方案有的很具有创新性。

设计意图：教师鼓励学生拿出创造性的实验方案，通过引导学生设计出的合理性、可操作性的创新实验，可以让学生在创新实验中充分感受化学科学的魅力，创新意识和综合能力都能得到培养和提高。

5、进行实验

学生根据各自的实验方案设计实验，并进行实施。教师在过程中进行指导

设计意图：使学生在实验中养成善于合作，勇于创新，敢于质疑，乐于实践的科学品质，提高实验其素养。

6、交流讨论

【教师】请小组代表进行汇报总结

【学生】上台汇报各自小组的实验成果，分享实验心得，讨论实验结果。在“暖宝宝”中，铁粉的缓慢氧化，再通过原电池加速氧化，使化学能转化为热能。利用蛭石保温，其中内层的无纺布袋采用微孔透气膜，控制氧气的进入，从而达到整个过程持续恒温，且长达几个小时。

设计意图：在“暖宝宝”有效成分及发热原理的探究过程中，学会与他人合作，交流讨论，清楚的表达观点。

7、教师点评

【教师点评】各组同学都汇报了实验情况与结果，但是钠的焰色实验结果都不理想，这是为什么？

【视频】播放钠的焰色改进实验视频

【教师提问】这个改进实验与传统实验有什么区别？

【学生】未使用酒精灯灯头！哦！因为酒精灯灯头中也还有含钠的物质，会影响焰色反应的效果。

设计意图：培养学生对待科学的正确态度，并达到学以致用的目的。通过改进钠的焰色反应实验，拓宽学生的化学眼界，培养学生严谨的实验态度。

四、结语

1.实验生活化，万物即化学，引起学生科学探究的热情

学生在学习过程中，一定是有了问题才有思考，有了思考就会去科学探究，去探究了就会有收获。本课首先在于将学生疑惑已久的问题搬到了课堂上，这提高了学生科学探究的热情。学生在日常生活中发现的问题很多具有探究性，譬如现代酒驾测酒精含量的原理，洗发店中卷发过程发生的化学反应等等。有的同学可能也心存疑惑，但不善于思考;有的同学可能去思考了，但缺乏探究的勇气。这节课就是要告诉学生，只要善于发现，敢于思考，勇于探索，生活处处是化学，万物即化学。

2.开拓课堂时空，让科学探究外延

课前让学生自己去查阅资料，在现代科学研究中，文献的查閱是非常重要的过程。让学生提早感受科学家进行科学探究的过程，不仅有利于扩展自身眼界，还锻炼了其遇事借助现代技术的力量。

3.设计开放的学习任务，让创新思维迸发

教师在课堂教学中，放手让学生设计创新实验，改进实验，让学生充分体会到了实验探究过程中的快乐。化学实验是人类识别和创造物质的重要方法，是创新的重要工具，巧妙地利用化学实验可以激发学生的创新意识，从而提高创新能力。在实验后，要求他们进行成果汇报和经验交流。这不仅培养了学生合作探究的精神，更培养他们的语言组织能力。

4.提高学生动手能力，放手让学生质疑

当然，本堂课也存在许多不足之处。首先个别学生在实验的时候动手能力差，有的小组全程只有一个学生在设计，在探究。其次，在探究的过程中，会出现意外情况，如实验得到的现在与预期的不同，或者产生了别的物质。有的学生对这些意外情况视若无睹，带着结论去做实验，这是非常不可取的！“实验意外”是科学探究实验课的常客，并非百无一用。教师在探究实验中应鼓励学生正视“意外实验”，多思考，多提问，多进行发散思维，往往能得到意想不到的效果。以开放包容的心态对待学生提出的“意外问题”，使课堂的“插曲”成为这节课真正精彩之处，这需要教师有过硬的专业素养！

5.提高自身素质，包容开放性问题

学生创新意识培养的前提是教师需要自己具备创新精神和创新能力。许多高中教师的通病是重习题解答而忽视实验探究，因此高中教师要不断更新学科知识，对实验大胆质疑。只有教师自己具备创新精神，才能潜移默化地影响学生形成创新意识。在日常教学中，我们应充分信任学生，帮助他们树立自信心，引导学生不唯书，独立思考。创新意识的养成不是一蹴而就的，是一个长期积累的过程，因此教师要有耐心、有恒心，将创新意识的养成融入科学探究之中。

参考文献

[1]：房喻，徐端钧.普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：4

[2]：王伟凤黄都.基于实验创新的化学“创新意识”核心素养培育策略[J]广西教育·B版2018（6）