试论高中化学教学中实验探究和创新能力培养

摘 要：新一轮课程改革强调，在高中化学学习的过程中，要让学生自主学习，有效探究，创新尝试。为更好地展现化学学科育人特色，要依托探究式学习，培养学生浓厚学习兴趣，完善学生学习思维，落实因材施教，引领学生有效创新。同时为学生能力展示提供有效平台，让学生更好地感受化学学习的创新性、综合性、科学性和互动性特色，助力学生核心素养全面发展。

关键词：高中化学;实验探究;创新能力

实验是化学学习的重要手段，随着学生化学学习的推进，学生掌握的知识日趋复杂，对一些化学原理的理解也逐步加深。为了更好地推动学生创新应用，教师必须注重实验探究环节的落实，让学生通过实验原理的解读、实验方案的设计、实验操作的落实、实验反思、结论整理等多个过程学习化学知识，实现教学合一，推动学生自主学习精彩呈现。

一、高中化学教学中实验探究和创新能力培养的多元意义

（一）能够推动学生知识学习创新创造

在高中化学教学落实的过程中，“教师讲，学生听”的学习方式已经延续多年。这样的教学模式之下，教师省心，但学生的学习获得会非常单薄。核心素养理念指引之下的高中化学教学要能够从“教师教”向“学生学”有效转变，依托实验探究和创新意识培养，更好地引领学生完善实验探究过程，让学生在实验情境中发现问题、突破固有思维，有效设计并修改完善，更好地推動学生学以致用。在实验探究和创新探索的过程中，让学生养成良好学习习惯，推动学生积极学习和尝试，进而使学生经历完整学习过程，为学生独立自主探究奠定良好基础。

（二）能够有效激发学生化学学习兴趣

实验教学是为学生综合能力发展而服务的一个重要切入点。在高中化学教学落实的过程中，丰富实验探究可以使学生知识获取的范围大大拓展。同时，帮助教师更好地落实因材施教，兼顾学生自身学习兴趣，引领学生更好地创新实验操作模式，推动学生丰富探究，这比单纯让学生接受知识更有意义，而且可以让学生在探究中更好地发现问题，推动创新型人才的培养。例如，在学习硝酸的化学性知识，学生提出的问题就五花八门。教师不要简单回答学生的问题，而要让他们自主探究，发现答案。这样，学生可以从化学原理、化学现象、化学探究等多个方向积极学习，让他们在成功中分享喜悦，在失败中积蓄力量，使学生化学学习的兴趣更加浓厚，以丰富的学习获得，指引学生持续学习，不断进步。

（三）更好地完善教学方式推动有效探究

在高中化学教学落实的过程中，除了立足课内实验，引领学生学习探究之外，学生实验探究意识的培养还要能够更好地与家庭实验、课外实验、综合实践有机结合，让学生从多个角度学习化学有效创新。教师通过对学生学习过程的观察和思考，可以更好地对学生实施针对性引导，让教师在教学中更好地服务学生学习发展，使探究性学习在高中化学课堂落地生根。

二、高中化学实验探究与创新能力培养的积极对策

（一）师生有效互动推动学生探究意识养成

在高中化学实验教学开展的过程中，一些教师只着眼于教材呈现的几个典型实验，引领学生反复操作，这样确实能够帮助学生加深对实验原理的理解，但是不利于学生良好创新意识的养成。在教学落实的过程中，教师要树立良好的素材挖掘意识，对于课本上呈现的内容有效挖掘，让学生更好地实验探究、积极进步。

例如，高中化学学习的重要非金属元素——氮学习的过程中，关于一氧化氮与二氧化氮之间的相互转化，课本上只是体现了相应的方程式，但没有具体的实验操作和原理分析，这样学生对于这一知识的学习就会比较机械，不利于学生创新意识的养成。贴近学生的学习特点，教师要更好地培养学生积极思考意识，推动学生有效学习和探究。教学展开的过程中，教师可以与学生一起围绕创新性实验开展有效尝试，共同讨论开发微型演示实验。

用医用输液袋、一次性医用注射器为主要仪器，通过排水集气法分别收集NO、O2气体在两个医用输液袋里，并适当保留少许水。用注射器吸入适量NO，再吸入少许O2，并用橡胶塞将针筒塞住，观察实验现象。这一实验消耗药品较少，而且以密闭性器材来落实，更好地践行了绿色化学理念。接下来用注射器吸入少量水并轻轻振荡输液袋，观察气体的颜色变化和体积变化，使学生生动观察，积极体验。在反应完成之后，可以提出一些延伸性问题，让学生思考，如气密性检验的方法、废弃输液瓶气体的处理等。

（二）改进原有实验，推动学生积极创新

在高中化学实验教学展开的过程中，培养学生的探究意识，还包括对原有实验的改进和创新性尝试，这是进一步训练学生学习思维，推动学生学习探索的一个重要手段，也是近年来高考考核的亮点。高考中的很多问题设计都是从实验的改进、实验思路完善入手。在教学中教师要多为学生开展这方面的学习互动。

例如，在教材上涉及了氢氧化亚铁和氢氧化铁的生成实验。教材中以硫酸亚铁和氢氧化钠来制备氢氧化亚铁的过程中，制备而成的氢氧化亚铁直接暴露在空气中，白色沉淀迅速转成了灰绿色，最后又变为红褐色，不利于学生更好地学习和观察。了解了这一实验弊端之后，学生尝试在加有软木塞的试管中进一步落实这一实验。

首先在试管A中加入还原性铁粉和稀硫酸，而试管B则加入了过量的煮沸的氢氧化钠溶液。两个试管通过一根带有乳胶管的玻璃管相连（中间设有止水阀）。实验开始之后，先打开止水夹，让产生的氢气赶尽装置中的空气，有利于氢氧化亚铁的制备。学生先观察到铁粉和稀硫酸的剧烈反应，完成硫酸亚铁制备。接着关闭止水夹，A中生成的硫酸亚铁溶液经过导流管进入B试管中生成了白色沉淀，因为有软木塞阻挡空气，可以使学生清晰观察到白色沉淀。这个实验中充分运用了压强的原理，是物理与化学的有机整合，对于学生核心素养发展具有重要推动意义。

（三）设计对比实验，强化学生综合探究

在高中化学实验教学推进的过程中，对比实验是推动学生创新创造的一个亮点。在学生学习的过程中，一般采取平行实验的方式，为学生设计对照组和实验组，让学生分别观察。为了更好地凸显科学探究性，在实验组和对照组的基础之上可以引领学生更换实验材料，设计多组对比实验，丰富学生对化学知识的完善探究。

例如，碳酸钠与碳酸氢钠性质对比实验的设计，就可以设计多组平行实验，引领学生完善探究。学生可以分别尝试碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸反应，观察两组反应中反应的剧烈程度，气体产生量的差别等，更好地推动学生生动认知。这一实验的展开过程中，盐酸的浓度是一个非常关键的因素。学生可以通过小组实验的方式两边同时加入盐酸，尽量避免盐酸加入的时间和用量的差异对实验带来的影响，使实验过程更加直观。另外，对于碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性等其他性质也可以设计多组对比实验。

此外，在实验探究和创新教学落实的过程中，教师必须培养学生良好的规范操作意识。化学实验落实的过程中不同程度存在一些安全隐患，规范操作是提升实验成功率，降低安全隐患问题发生的重要基础。如实验教学中用到的浓硫酸、加热过程、燃烧过程等都带有危险性。还有一些有毒有害气体的产生，废液废弃物等都有可能对环境产生污染，会对学生自身造成一定的伤害。在实验教学开展的过程中，教师要引领学生树立良好的自我保护及环境保护意识，践行绿色化学理念，丰富实验规范操作意识。

（四）引入家庭探究性实验，强化学生创新意识

高中化学课堂实验的展开，主要让学生将课堂所学理论知识进一步进行验证，这类实验本身操作难度不是非常高，而且教材上已经有明确的步骤和实施方案。在高中化学实验教学落实的过程中，为更好地推动学生实验探究意识养成和学习创新意识的培养，教师可以为学生设计丰富多元的家庭实验，让学生积极探究、有效尝试。推动学生将课堂所学理论充分运用的同时，真正以化学知识服务学生学习发展，唤醒学生知识运用的积极性。

例如，教师可以让学生分别选取不同材质的衣物，如纯棉、涤纶、羊毛、麻布、丝绸、皮革、化纤制品等作为实验材料[1]，再让学生分别用圆珠笔、钢笔、中性笔在上面形成印记，以此为基础让学生探究不同材料的衣物沾上笔渍应该如何洗涤。这一家庭实验设计很好地贴近了学生的日常生活，他们在写作业时，常常会不小心将一些笔迹蹭到衣服上，有一些比较容易洗涤，而有一些则较难去掉。结合学生面临的这一问题，引领学生有效探究，可以使他们更好地掌握不同衣物洗涤的有效方法，推动学生探究意识的养成。结合学生的家庭实验需要让他们自主设计实验过程，并通过文字、视频、图片等方式对比取样有效记录，培养学生良好的方法意识和规范的步骤意识。实验告一段落之后，还要让学生将自己的实验成果带入课堂，与其他同学有效交流，看看学生在污渍处理方面积累了哪些小妙招，从而在课堂教学过程中形成良好的探究氛围。

（五）与高考相融合，推动学生有效探究

在高中化学实验探究落实的过程中，单纯让学生自主设计实验有效探究，很多学生容易找不到切入点，进而影响学生学习探究的积极性。为了更好地引领学生学习创新，拓展学生的知识面，教师可以在课堂教学落实的过程中，为学生引入一些经典高考题目，与学生一起有效对话，进行知识拓展，丰富学生学习体验。

教师可以在有机化学部分为学生出示以下题目：某同学进行蔗糖水解实验，并检验产物中的醛基，操作如下：向试管Ⅰ中加入1毫升20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加热5分钟。打开盛有10%氢氧化钠溶液的试剂瓶，将玻璃瓶塞倒放;取1毫升溶液加入试管Ⅱ，盖紧瓶塞;向试管Ⅱ中加入5滴2%硫酸铜溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ，用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处？

这道问题本身综合性比较强，在课堂上学生已经学了葡萄糖性质检验的相关方法，证明了葡萄糖中有醛基结构。这道题目从葡萄糖性质的检验向蔗糖的水解反应有效延伸，主要考查学生规范的步骤意识及实验中一些基本注意事项。其主要知识点有两个：一个是蔗糖水解生成葡萄糖，检验产物中的醛基时溶液需要保证弱碱性，否则水解过程中使用的催化剂——稀硫酸，将会和氢氧化铜反应，导致实验的失败。而在该题题干中，蔗糖水解之后直接就进行了下一步反应，既没有冷却也没有使溶液碱化，所以是一处非常明显的错误。但是对于该题的第二處错误，则需要学生用心分析。题干中提到了：打开盛有10%氢氧化钠溶液的试剂瓶，将玻璃瓶塞倒放。该处有一个非常明显的纰漏，就是氢氧化钠溶液具有强碱性，所以在盛放时不能用玻璃瓶塞，否则氢氧化钠就会与玻璃中的二氧化硅反应，生成具有黏性的硅酸钠，导致瓶盖无法打开。很多学生在答题的过程中会忽略这一点，只从蔗糖水解的实验原理的角度来考虑，造成遗漏失分。

在课堂教学落实的过程中，从经典高考题目入手，与学生有效分析，进行相应的知识梳理，不仅能够帮助学生进一步回顾一些基本的实验原理，还要引导学生审视和探究一些实验细节。为什么实验室中盛放碱溶液时用橡胶塞，而不用玻璃塞[2]。让学生们运用所学化学知识尝试有效解释，这样才能“知其然，并知其所以然”。此外，实验室中盛放其他一些溶液时，还有哪些注意事项，也可以让学生更好地回归实验过程有效分析，推动学生形成严谨认真的学习品质，学生实验探究的思维也能日趋完善。

（六）优化教学评价推动学生学习成长

评价是推动学生学习成长的重要一环。在高中化学教学落实的过程中，除了客观评价学生的实验成果，让学生形成相应的实验报告之外，立足教学评价，要更好地提升学生实验甄别意识，推动学生学习反思。

教学评价需要贯穿教学的始终，从预习环节入手，教师就要依托教学评价引领学生更好地关注实验细节，推动学生有效创新。围绕实验原理，教师可以让学生想一想，其中哪些环节需要进一步完善？哪些器材可以用一些新型器材来代替？更好地培养学生创新意识。在实验操作的过程中，教学评价的展开要更好地着眼于学生的器材使用熟练度和规范操作意识。如在添加溶液时，滴管使用方法是否正确，操作过程是否连贯，器材选择是否恰当。这些基础性环节都要有效关注。教学评价展开的过程中，除了纸笔测试之外，还要更好地推动学生综合意识有效发展。例如，教师可以让学生将自己课外实验的成果通过ppt的方式有效展示，教师和同学在下面给他们开展对话和交流，提升学生临场应变能力，让实验与学生学习成长融合在一起。

结束语

高中化学教学落实的过程中，实验探究和创新意识的养成是一个循序渐进的过程，在教学中教师要树立良好的教学引导意识，给予学生有效的实验空间，并从多个角度帮助学生有效观察、发现问题、积极探究，使学生化学学习过程可以更加全面且丰富。

参考文献

[1]唐明富.高中化学教学中创新思维和创新能力培养的途径探究[J].考试周刊，2019（97）：151-152.

[2]张志娟.试谈高中化学教学中如何实施创新教育[J].学周刊，2021（9）：109.

作者简介：吴桂英（1981— ）女，汉族，江苏苏州人，江苏省苏州市吴县中学，高级教师，学士。研究方向：高中化学教学。