化学核心素养“科学探究和创新意识”的培养

(哈尔滨师范大学，哈尔滨 150025)

2016年9月发布的《中国学生发展核心素养》，标志着以核心素养为导向的新一轮基础教育改革序幕的拉开。高中化学核心素养作为发展学生核心素养的组成部分，是用来衡量高中化学教学效果的重要标准之一[1]。“科学探究与创新意识”是高中化学核心素养的五个方面之一，处于中心位置，是学生通过化学学科的学习而养成的基本素养。培养科学探究能力和创新意识，对学生化学的学习十分重要。

一、研究背景

20世纪中后期，为提高全民素质，提升国家的综合国力，世界各国都风靡于核心素养方面的研究，并把研究结果和课堂实际教学很好地融合在一起，实现了课堂教学由重知识、轻过程向促进学生全面发展的转变。

化学学科的基本特点就是实验性，其学习内容很多都离不开人们的生产生活，化学和人类的日常生活息息相关。人类在不断进化的过程中用自己的智慧发现和创造了许多化学物质，这些化学物质在推动人类发展的过程中也起到了重要的作用。化学课程改革的目的就是要让学生掌握化学学科的核心素养，通过学习化学领会其在人们生活中的重要意义。

综合分析世界各国在教育改革与发展中对核心素养的研究，得出核心素养这一概念是在经济全球化背景下，为适应时代的进步与发展而提出的。1997年OECD首次提出了核心素养的建构模型，明确了核心素养确定的依据，综合考虑了各个学科领域的概念核心问题，对人才培养提出了一定的指向性目标。

二、科学探究与创新意识概念的界定

素养，在某种程度上与素质同义，从广义上讲，包括一个人的知识能力水平、外在形象、道德品质与社会交往能力等各个方面的表现。人们往往习惯于综合一个人的种种表现来评价其素养高低，同时用一个人的素养高低对一个人的整体进行评价。

核心素养和传统意义上的素养并非同一概念。“核心素养”指学生应具备的适应终身发展和社会发展的必备品格和关键能力。在我国，社会主义核心价值观中包括“国家、社会、公民”三个层次的要求，核心素养属于公民这一层面的要求。

为培养有思想、有担当、有学识的当代青年，针对不同的学科提出了不同的学科核心素养要求。化学学科当中基本知识的学习是化学校本课程的主体。2017版《普通高中化学课程标准》依据受教育者的学习能力与水平以及学生个性化发展的课程需要，把立德树人的根本要求落到了实处，进一步推进了高中课程与高考综合改革的衔接，重新确定了课程的内容、布局与实施过程，在实施课程的过程中，逐步提高受教育者的化学核心素养。

“科学探究与创新意识”处于化学核心素养五个维度的中心位置。科学探究是指为研究物质某种性质而进行的一系列操作方法与步骤。创新意识是创新型人才所必备的素养，指学生能依据各种实验现象和已学知识，进行大胆、合理的猜测，经过理论验证，最终得出结论。在此过程中，学生的创新意识会得到极大提高。

三、培养学生科学探究与创新意识核心素养的意义

高中阶段，学生的个性品格发展较为迅速，学校教育也面临着更大的挑战，不仅学科种类和内容有所增加，而且其难度和深度也有所增加，这就需要学生在学习理论知识的同时能够培养自己的科学探究和创新意识[2]。在课堂教学中，可以针对教学内容提出化学问题，经过思考辨析，作出猜想和合理假设，获取和处理信息，并基于证据，经过推理得出结论，作出解释，对科学探究结果和过程进行交流，培养学生评估和反思的能力[3]。

高中阶段可以在实践中培养学生崇尚科学和严谨求实的科学态度[4]。科学探究和创新意识的培养可以激发学生的想象力和创造力，使其能够针对课堂上的不同问题提出不同的见解，通过师生之间的交流，共同探讨，共同进步。

四、培养学生科学探究与创新意识的策略

化学学科核心素养的建构，体现在学生能主动运用化学学科的思想方法，多角度、全方位地认识事物，并形成切实可行的思维意识、思维习惯，构建完整的知识体系，引导学生形成学科知识、认知习惯与方式，从而去解决问题[5]。培养学生的科学探究与创新意识，要落实到具体的课堂教学中，针对不同的教学内容采用不同的教学策略。

(一)强化实验探究意识，培养学生的创新思维

化学学科的内容主要有理论性知识和实验探究类知识两种，在学习实验探究类知识时往往需要学生具有较强的科学探究意识，在教师的引导下能够自主地通过探究实验发现问题并解决问题，得出相关物质的性质。学生具有了一定的创新意识，能够对教材实验提出创新观点，敢于提出个人见解，能够对实验装置提出改进方法以验证理论知识，加深对理论内容的理解。实验是化学教学过程中的基础和灵魂，而创新是实验教学发展的不竭动力。需要注意的是，创新实验在化学实验教学中的运用要因时、因地制宜[6]。

比如在人教版高中化学必修一第三章的讲解过程中，第一节金属的化学性质钠与水的反应实验现象使学生过目不忘，从反应现象中可以判断反应有碱性物质和气体产生，教师在讲解时会直接告诉学生，碱性物质是氢氧化钠，气体是氢气，让学生记住就可以了，而不告诉学生为什么。这节课可以这样设计：提出猜想—设计实验、验证猜想—得出结论，这样的探究，会大大提高学生的科学探究能力，同时他们的创新意识也会得到增强。

1.提出猜想

从原子守恒的角度，学生容易进行如下猜想：碱性物质可能是Na2O、Na2O2、NaOH;气体可能是H2或O2。

2.设计实验、验证猜想

关于碱性物质的猜想很容易进行排除，首先Na2O作为一种碱性氧化物能与水发生反应生成NaOH，而Na2O2这种过氧化物也具有和Na2O类似的性质即与水反应，所以该反应最终所生成的碱性物质只能是NaOH。

对于气体物质的猜想则可以通过氧化还原反应的知识来解释，已知碱性物质是NaOH，则另一种气体产物应为还原产物，由化合价升降价变化规律可知，气体产物只能是H2而不是O2；由于H2和O2的验证实验现象相对较为明显，因此设计实验也可以帮助我们来验证气体，但教材上关于钠和水的反应是在烧杯中做的，无法收集所得到的气体，所以要想验证气体，首先要设计一个新的实验装置来收集所得气体，然后加以验证，如图1装置所示[7]:

该改进装置中，直型玻璃管作为反应容器，按图组装仪器后，在玻璃管中加入约4/5容积的水，并滴加几滴酚酞。将已擦去煤油的一小块儿金属钠放入其中并迅速塞紧胶塞。

【现象】可观察到钠与水反应的实验现象，并看到玻璃管中的水被生成的气体挤出到烧杯内。

【检验】待钠反应完全后，打开胶塞迅速把点燃的火柴接近管口，可听到气体燃烧的爆鸣声。

【结论】钠和水反应生成的气体是氢气。

3.得出结论

碱性物质是NaOH，气体产物为H2。

通过以上探究，学生可以对该反应的产物进行理解记忆，并且在整个探究过程中，学生经过思考、讨论、验证，最终得出结论，培养了学生的科学探究意识。改进实验的提出，又给学生增添了新的创新思维。

(二)提高合作学习能力，培养学生探究意识

在教学中合理组织学生开展以小组为单位的交流讨论，进行合作学习，可以让学生畅所欲言，及时交流学习心得。实践证明，讨论式合作学习可以改变以往枯燥乏味的以讲授法为主的传统教学模式，让学生拥有更多自主学习的机会与空间，同时还可以让学生在交流中相互启发、相互帮助、相互评价，从而学会合作与交流[8]。

在高中化学学习过程中，有很多知识需要学生经过讨论得出结论，而不是对现成的结论进行死记硬背。比如在设计人教版高中化学必修一第二章第三节“氧化还原反应”这节课时，在学过氧化还原反应的概念之后，学生需要根据已有知识即四大基本反应类型的概念，结合具体反应实例总结出氧化还原反应与四大基本反应类型之间的关系，并能够用相应的图解表示出来。在这一过程中需要学生在头脑中快速搜索有关四大基本反应类型的具体化学方程式实例，并且从化合价的角度重新归纳出这些化学方程式的特点。在这一教学环节中开展小组合作交流探究学习，可以让学生集思广益，在讨论中互相听取对方意见，交流想法，最终得出理想的答案。

五、结论

核心素养旨在培养有思想、有知识、有道德的新青年。培养学生的学科核心素养是学科教育的灵魂，科学探究和创新意识作为化学核心素养的核心，对如何进行有效的课堂教学提出了要求。作为教师，要把核心素养中所提出的各项要求落实到教学设计中的细节深处，才能实现传统课堂教学的变革与转型，才能实现学生的终身发展。