高中生化学创新能力培养策略研究 - 曲阜师范大学

1、高中生化学创新能力培养策略研究化学与化工学院化学专业 史方舒指导教师 韩庆奎摘要：高中化学新课程强调学生创新能力的构建，培养学生的创新能力是实施素质教育的根本目标，而高中生化学创新能力的培养又是高中生创新能力培养的一项重要内容。通过对高中生化学创新能力培养策略的研究，本文提出了一些培养高中生化学创新能力的新思考、新途径、新方法。主要通过激发学生的兴趣和问题意识来培养学生形成创新意识，指导学生阅读、思考和讨论来训练学生的发散思维以及鼓励学生多进行探究活动等方面来培养学生的化学创新能力。关键词：化学创新能力 创新意识 发散思维 Study on training strategy of chemi

2、cal innovation ability of high school students Student majoring in Chemistry Fangshu Shi Tutor Qingkui HanAbstract：New high school chemistry curriculum emphasizes creative ability of students to build, cultivate creativity in our students is the fundamental goal of quality education, and innovative

3、ability of high school students is high school innovation an important part of training. Through the innovative ability of high school students study strategies, this paper presents a number of innovative ability of high school students cultivate new thinking, new ways and new methods. Mainly throug

4、h the interest and questions to stimulate students to develop awareness of students to form creative consciousness, guiding students to read, think, and to train students to discuss divergent thinking and encourage students to carry out exploration activities to train students such as the chemical i

5、nnovationKeywords: Chemistry Innovation; Creative Consciousness; Divergent Thinking2003年4月，教育部正式颁布了普通高中化学课程标准（实验）。它既是我国新一轮高中化学课程改革的重要标志，又是此次高中化学课程改革的重要成果。高中化学新课程，是在基础教育化学课程改革中构建的，以进一步提高学生的化学科学素养为主旨的高中化学课程体系，新课程突出强调学生创新能力的构建。一、概念的界定创新，包含的最主要的意思是“新”。既可以是前所未有的新，也可以是在原有基础上发展改进的新。即包含创造、改造和重组等意思。因此我们可以把创新

6、能力理解为运用人类已有的知识进行创造、重新改造或组合开发新的东西的能力。创新在基础教育中的运用，我们认为应该可以有三个层次的理解，一是对社会而言具有现实意义的创新，是前所未有的；二是相对于全体学生而言的创新，指学生在解决某些问题时采用了同年龄的、或者同一教育阶段的其它学生从未采用过的方法、途径。三是相对于学生自己本人的创新，指学生在解决问题时采用自己从未采用过的方法、途径，而这种方法和途径是他人早已采用过的。在这三个层次中，我们倡导的主要是第二和第三层次，至于第一层次不宜大力提倡，否则就会出现本末倒置。据此，我们认为，就中小学学生而言，创新能力应该是指学生能够独立地、综合地运用已有的知识，发现

7、新的知识、观点和方法，掌握其中的规律并运用于解决问题的能力。高中生化学创新能力即指高中生在对化学的学习过程中，所体现出来的创新能力。主要包括对化学实验的创新和化学学习方法的创新。对化学实验的创新主要体现在对原有化学实验的改进。而对化学学习方法的创新则包括了预习、做题、思考问题、阅读、复习等方面的创新。二、培养学生形成创新意识 创新意识是创新能力的基础，只有培养学生形成创新意识，养成良好的创新思维习惯，才能更好的促进学生的发展。高中阶段化学创新意识培养可以从以下几个方面进行：1.激发学生对化学学习的兴趣（1）介绍化学知识在日常生活中的应用。如：“化学与油条”。油条是我国传统的大众化食品之一，它不

8、仅价格低廉，而且香脆可口，老少皆宜。油条的历史非常悠久。我国古代的油条叫做“寒具”。唐朝诗人刘禹锡在一首关于寒具的诗中是这样描写油条的形状和制作过程的：“纤手搓来玉数寻，碧油煎出嫩黄深；夜来春睡无轻重，压扁佳人缠臂金”。这首诗把油条描绘得何等形象化啊！可当你们吃到香脆可口的油条时，是否想到油条制作过程中的化学知识呢？先来看看油条的制作过程：首先是发面，即用鲜酵母或老面与面粉一起加水揉和，使面团发酵到一定程度后，再加入适量纯碱、食盐和明矾进行揉和，然后切成厚1厘米，长10厘米左右的条状物，把每两条上下叠好，用窄木条在中间压一下，旋转后拉长放入热油锅里去炸，使膨胀成一根又松、又脆、又黄、又香的油条

9、。在发酵过程中，由于酵母菌在面团里繁殖分泌酵素（主要是分泌糖化酶和酒化酶），使一小部分淀粉变成葡萄糖，又由葡萄糖变成乙醇，并产生二氧化碳气体，同时，还会产生一些有机酸类，这些有机酸与乙醇作用生成有香味的酯类。反应产生的二氧化碳气体使面团产生许多小孔并且膨胀起来。有机酸的存在，就会使面团有酸味，加入纯碱，就是要把多余的有机酸中和掉，并能产生二氧化碳气体，使面团进一步膨胀起来；同时，纯碱溶于水发生水解；后经热油锅一炸；由于有二氧化碳生成，使炸出的油条更加疏松。从上面的反应中，我们也许会担心，在油条时不是剩下了氢氧化钠吗？含有如此强碱的油条，吃起来怎能可口呢？然而其巧妙之处也就在这里。当面团里出现游

10、离的氢氧化钠时，原料中的明矾就立即跟它发生了反应，使游离的氢氧化钠形成了氢氧化铝。氢氧化铝的凝胶液或干燥凝胶，在医疗上用作抗酸药，能中和胃酸、保护溃疡面，用于治疗胃酸过多、胃溃疡和十二指肠溃疡等。常见的治胃病药“胃舒平”的主要成分就是氢氧化铝，因此，有的中医处方中谈到：油条对胃酸有抑制作用，并且对某些胃病的一定的疗效。（2）在课堂上穿插一些有趣的化学实验。如在讲解浓硫酸的性质时可以插入“白糖变黑雪”。白糖，是大家经常食用的一种物质，它是白色的小颗粒或粉末状，像冬天的白雪。然而，我却能将它立刻变成“黑雪”。如果你不信，那就请看下面的实验吧。在一个200毫升的烧杯中投入5克左右的白糖，再滴入几滴经

11、过加热的浓硫酸，顿时白糖就变成一堆蓬松的“黑雪”，在嗤嗤地发热冒气声中，“黑雪”的体积逐渐增大，甚至满出烧杯。白糖顿时变成了“黑雪”，真有意思，谁知道这里的奥妙在什么地方？ 原来白糖和浓硫酸发生了一种叫做“脱水”的化学反应。浓硫酸有个特别古怪的爱好，就是它与水结合的欲望特别强烈，它充分利用空气中的水分，就是其他物质中的水分它也不放过，只要一相遇，它就非得把水夺过来不可。白糖是一种碳水化合物（C12H22O11），当它遇到浓硫酸时，白糖分子中的水，立刻被其夺走，可怜的白糖就剩下炭了，变成了黑色。浓硫酸夺过水为己有之后，并不满足，它又施展另外一个本领氧化，它又把白糖中剩下来的炭的一部分氧化了，生成

12、了二氧化碳气体跑出来。 C+2H2SO4=2H2O+2SO2+CO2 由于反应后所生成的二氧化碳和二氧化硫气体的跑出，所以体积越来越大，最后变成蓬松的“黑雪”。在浓硫酸夺水的“战斗”中，是个放热过程，所以发出嗤嗤的响声，并为浓硫酸继续氧化碳的过程提供热量。（3）让学生在课外亲自动手做一些既简单又有趣的化学实验。如制作“酸碱花”和“晴雨花”。做一些纸花，把它们分别浸在如下的化学药品中：石蕊、酚酞、甲基红、甲基橙、刚果红。然后取出晾，就成为五颜六色的酸碱花了。浸刚果红的纸花是大红色，浸过甲基红的是浅橙色，浸过石蕊的是浅蓝色，浸过甲基橙的是黄色，而浸过酚酞的是白色。将浓度为0.2的稀盐酸溶液装入喷雾

13、器中，拿着喷雾器，向花束喷去，当喷出的雾落到花上时，花的颜色全变了：大红色的变成深蓝色的，浅橙色变成粉红色的，浅蓝色变成淡红色。当用装有0.6的烧碱溶液的喷雾器喷向花束时，洁白的花变成了鲜艳的玫瑰红，粉红色的花则变成了闪闪发亮的黄色，棕蓝色的花又恢复了其艳丽的鲜红，淡红色变成淡蓝色，棕红色变成浅蓝。这种随着溶液酸碱性而变色的画即为“酸碱花”。而制作晴雨花所用的试剂为二氯化钴。制作晴雨花所用的纸事先用二氯化钴溶液浸泡，二氯化钴这种物质有个非奇怪的脾气对水特别敏感，常温下，无水的二氯化钴是蓝色的，但它容易吸收空气中的水分，一旦吸了水，就变成了粉红色钻的络合物了。天气晴朗时，空气中的水分少，二氯化钴

14、难以吸水，呈蓝色的：在下雨前，空气中的水分有所增加，吸收了一小部分水，其中一部分二氯化钴变成了钴的络合物，此时蓝红两色混合而呈紫色：当下雨时，空气中水分急剧增加，使花中的二氯化钴全部变成钻的络合物，而呈现出粉红色。根据这瓶晴雨花颜色变化就可以知道了天气是晴还是阴了。2.激发学生的问题意识教师在教学中要善于设“障”、立“疑”，从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活场景中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切联系，使学生对所学的内容时时处于有疑难问题可思，有各种矛盾待解的境地，从而促使他们联想比较，运用已学知识去探求和解决遇到的各种新的问题，教师也应该从积极的方面加以鼓励。三、训练学生的发散

15、思维1.指导学生多阅读、多观察阅读是学生获取书本知识的重要途径，也是一种重要的自学能力。首先，教师应指导学生阅读化学课本，因为课本是教学的依据，也是学生获取知识的主源泉。学生只有读懂，读好化学课本，才能将课本知识转化为自己的知识。同时还要指导学生阅读一些化学课外读物开阔学生的视野。要尽可能在观察自然或化学实验现象的感知基础上阅读课文，通过分析、对比、综合形成概念。对容易混淆的要领用对比方法找出差别，同时要给学生拟定启发性、指导性的具体化的阅读提纲，可以是问题式或纲要式。这样不断帮助学生消除阅读中的困难，提高阅读速度。阅读可安排在课前、课内和课后，这要视阅读的目的和内容而定。指导学生阅读教材要抓

16、好课前阅读、课上阅读和课后阅读三个环节。2.启发学生思考设疑启发，激起学生思维活动的波澜直观启发：直观启发，激起学生思维活动的主动性；对比启发,推动学生思维活动的深入；比较启发，促进学生思维活动的活跃；想象启发，开辟学生思维活动的新天地。3.组织学生讨论 讨论是在教师的指导下，让学生围绕一个或若干个问题发表意见，相互启发、质疑、辩论和补充，共同求得比较深刻、全面的正确结论的一种学生集体活动。它可以活跃课堂气氛，提高学生学习积极性。在具体的教学实践中，可以这样组织学生讨论。围绕教学目标，精心而巧妙地设计好讨论题。讨论题要有思考性、争议性，容易产生不同的理解或者不容易做出全面、完整、本质的回答。难

17、度要适中，太简单或太复杂都不能使学生产生兴趣。讨论前，教师应简要地说明讨论题及意义，要求学生在认真思考的基础上，各抒己见，积极地参加讨论，相互切磋，求得正确答案。讨论时，引导学生围绕主题深入思考，不得放任自流。在学生碰到力不能及的疑难问题时，教师要进行提示，帮助排除障碍。对于讨论中出现的错误，要让学生通过讨论来分辨是非，自己纠正，不要轻易表态，简单地当裁判员。发言不宜过多，既要以学生讨论为主，又不当“袖手旁观”者。在学生得出正确结论、结束讨论时，教师应作好总结和评价，进行学习指导，可以提出巩固、提高所学内容的要求。四、鼓励学生多做一些探究实验“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研

18、究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的改变，培养学生的创新精神和实践能力”是新课程的基本理念，也充分体现了化学学科的特点。在教师的指导下，让学生设计比较详尽的课外探究活动步骤，准备活动所需资料和材料，鼓励学生在课外思考和研究，引导和鼓励学生通过多种途径获取信息，构建创新能力。实验是科学探究的基础，探究性实验既重视规律的验证、实验技能的培训，又强调让学生通过实验在科学的学习和研究方法上获得感性体会和理性认识；简单的说，探究性实验更加关注学生的学习过程和对结论的解释。探究性实验给学生提供一个通过亲自探究来学习化学知识的途径，是把学生看作是天生的探究者，类似科学家那样的学习

19、方式去学习科学知识，从而培养学生科学的学习方法、创新意识及创新技能等。下面从探究性实验实施模式的三个方面谈谈培养学生创新能力：1.创设探索情境，提出探究问题。教学论认为“任何教学内容都可以用一个个问题呈现出来”“学习的发生起源于情境变化的刺激或叫做问题”。教师在教学中应尽量创设困惑（问题）情境，由学生自行提出问题，敢于设想，敢于怀疑前人的结论，激发好奇心和求新求知的欲望，产生亲身探究的强烈意念，增强了学生的创新意识。比如，在学生学习燃烧条件的活动与探究实验中，教师可在活动前关上门窗、拉上窗帘，创设黑暗的情境，学生产生较强的好奇心，教师将一小块白磷用棉花和纸张包紧，在上面加一些废纸，过一会白磷在

20、学生们的议论声中突然起火燃烧，创设了“鬼火”的景光，激化了学生强烈探索意念。由此而来有很多问题在学生之间讨论开来：“不点火就能燃烧，真奇怪？”“火是怎样来的？”“物质为什么可以着火燃烧呢？”等。从而在学生中间出现了寻找问题根源的创新思维，提高了学生发现问题的能力。2.开放实验室，让学生亲临探究。教科书中编排有约31个“活动与探究”实验，在这些实验中有些是让学生“照本宣科”去论证已学过的化学知识的正确性的验证性实验。在验证性实验中，学生处于被动接受知识的状态。因此,在教学时,教师可抓住知识重点改验证性实验为探索性实验,变被动为主动,让学生处于一种主动探索知识的状态，提出新问题、设计新方案，对培养

21、学生的创新能力非常有利。比如，在学习酸与指示剂作用的性质时，教科书中编排有稀盐酸或稀硫酸和指示剂进行简单混合的验证性实验。假如教师或学生先设疑：水能否使石蕊试液变红色？氯化钠溶液是否也能使石蕊试液变红色？氯化氢气体能使石蕊试液变红色吗？然后，让学生认真分析问题设计探索问题的方案。在学生探索上述问题的基础上，再进行稀盐酸或稀硫酸和石蕊试液作用的实验，学生很容易得出稀酸溶液中实际对石蕊试液起作用的成分，最后产生了所有的酸都有这种性质的总论。整个过程学生都处在探索和摸索的状态，活跃了学生的思维，激发了主动积极探索的热情，激活了创新能力。教科书中也有些活动与探究实验是要求学生认真分析问题，处理相关信息

22、和材料，然后自行设计探索实验方案。一开始学生设计实验方案还有点困难，教师应做适当的引导，从设计实验方案的科学性、可行性、安全性、创造性及实验的趣味性培养学生设计实验方案的方法，使学生养成良好的设计习惯，深化了学生创新思维。学生按自己设计方案进行实验时，教师应大胆开放实验室，让学生亲自寻找药品和仪器，避免了传统的“填鸭式”实验和教师准备学生只管“照方抓药”式实验，又让学生自由组合成小组方式，充分体现了师生互动、生生互动的特点。既拓展了学生独立思考的思维，又能激发学生探究的热情。比如，在学习实验室制取二氧化碳的实验中，在教师提供或学生自己查找有关鸡蛋壳、贝壳、碳酸钠、大理石与稀盐酸、浓盐酸、稀硫酸

23、等资料的基础上，学生通过分析，处理有关的资料，设计出探索制取二氧化碳的所需药品的实验方案。通过实验学生结合已学过的制取氧气的知识，不仅发现了实验中不同药品产生气体的速度不同，还发现了二氧化碳能使燃着木条熄灭的性质，而且产生了对制取二氧化碳所用药品的一些看法：大理石便宜比较经济、鸡蛋壳是资源再利用等不同的具有新鲜性的看法。这不仅使学生尝试到探索的的乐趣，而且提高了学生发现问题的能力，从而出现了继续探索的强烈意念。活跃了学生的思维，拓开了学生创新的思路。3.集体讨论归纳，书写实验报告。集体讨论、归纳，书写实验报告是探究性实验的重要组成部分，是分析问题、解决问题的过程，也是综合运用知识的过程。从初中生认识过程来看，学生亲身实验所观察到的实验现象和提供的数据只是为学生形成理性认识打下的感性认识的基础，必须通过抽象和逻辑思维，集体讨论，自己概括、归纳得出结论，上升为理性认识。探究性实验是实验在前，化学概念的形成、规律性的认识在后，前者是后者在认识上的感性基础，后者是前者发展的必然结果。这样无疑会使学生尝试到