科学探究和创新意识素养下高中化学实验教学探究

摘要：本文聚焦高中化学实验教学，深入探讨在科学探究和创新意识素养培养目标下的教学策略与实践。通过剖析当前教学现状，阐述相关素养的重要性，并结合人教版教材提出具体教学方法与实施案例，旨在提升教学质量，培育学生综合素养。

关键词：科学探究；创新意识；高中化学；实验教学

一、引言

化学作为一门以实验为根基的学科，实验教学在高中化学教育里扮演着极为关键的角色。随着教育改革的持续推进，将培养学生的科学探究和创新意识素养设定为高中化学教学的重要目标。科学探究素养助力学生运用科学方法去解决问题，创新意识素养则激发学生的创造力，为其后续的学习与研究奠定基石。人教版高中化学教材中实验内容丰富多样，如何充分利用这些资源来提升学生的相关素养，是化学教育工作者必须深入思考的问题。

二、高中化学实验教学现状分析

2.1 教学方式传统

当下，部分高中化学实验教学仍采用传统模式，教师在讲台上演示实验步骤，学生依照教师的指导进行操作。这种方式虽能保障实验顺利开展，但学生处于被动接受状态，缺乏自主思考与探究的机会。以 “金属钠与水的反应” 实验为例，教师演示后学生模仿操作，学生对实验现象背后的原理缺乏深入思考。

2.2 实验资源不足

受资金、设备等因素制约，一些学校实验资源匮乏。仪器和试剂短缺使得部分实验无法正常开展，或者只能由教师演示，学生无法亲身体验实验过程。比如在 “化学平衡” 实验中，需要特定仪器和试剂来观察平衡移动现象，若实验资源不足，学生就难以直观理解这一抽象概念。

2.3 对科学探究和创新意识培养重视不够

在高中化学实验教学中，部分教师过于注重实验结果和知识传授，却忽视了对学生科学探究和创新意识的培养。在教学过程中，缺乏对学生提出问题、设计实验方案等能力的引导，导致学生的创新思维难以充分发挥。

三、科学探究和创新意识素养在高中化学实验教学中的重要性

3.1 符合教育改革的要求

随着教育改革的推进，培养学生的核心素养成为教育的重要任务。科学探究和创新意识素养是化学学科核心素养的重要组成部分。通过化学实验教学培养这些素养，符合教育改革的方向，有助于学生的全面发展。

3.2 激发学生的学习兴趣

化学实验本身具有趣味性和直观性，科学探究和创新实验能进一步激发学生的学习兴趣。例如在 “自制化学电池” 实验中，学生自行设计方案、选择材料制作电池，这种亲身体验能极大地激发学生对化学的兴趣。

3.3 培养学生的综合能力

培养科学探究和创新意识素养，能够锻炼学生的观察、思维、动手和创新能力。在实验探究过程中，学生需要观察现象、分析问题、提出假设并进行验证，这些过程有助于培养学生的综合能力，为其未来的学习和工作奠定基础。

四、科学探究和创新意识素养下高中化学实验教学策略

4.1 优化实验教学设计

教师应根据教学目标和学生实际情况，优化实验教学设计。在设计实验时，要注重问题引导，让学生在实验中发现并解决问题。比如在 “探究影响化学反应速率的因素” 实验中，教师可提问：“如何通过实验探究温度、浓度、催化剂等因素对化学反应速率的影响？” 引导学生设计方案、选择仪器试剂并开展探究。

4.2 开展探究式实验教学

探究式实验教学是培养学生科学探究和创新意识素养的重要途径。教师可将实验设计成探究性课题，让学生分组进行探究。在探究过程中，学生自主提问、设计方案、操作实验、分析数据并得出结论。例如在 “探究二氧化硫的性质” 实验中，教师让学生自主探究二氧化硫的氧化性、还原性、漂白性等性质，学生通过实验不仅能掌握知识，还能提升科学探究能力。

4.3 利用现代教育技术辅助实验教学

现代教育技术如多媒体、虚拟实验室等，可为化学实验教学提供丰富资源。教师利用多媒体展示实验原理、过程和现象，帮助学生理解实验内容。虚拟实验室让学生在虚拟环境中操作，避免实验风险且节省成本。例如在 “有机化学实验” 中，一些实验涉及有毒有害试剂，学生可通过虚拟实验室模拟操作，既保证安全又能实现教学目的。

五、科学探究和创新意识素养下高中化学实验教学实施案例

5.1 基于 NOBOOK 虚拟实验探究神秘二氧化硫实验教学

1.提出问题：教师开场提问：“二氧化硫具有怎样独特的化学性质？其氧化性和还原性方面有何表现？” 以此激发学生的好奇心与探索欲。

1.设计实验方案：学生分组讨论设计方案。可选用酸性高锰酸钾溶液检验二氧化硫的还原性，因为高锰酸钾具有强氧化性；用硫化氢气体验证二氧化硫的氧化性，利用二者可能的氧化还原反应；还可用品红溶液探究二氧化硫的漂白性。通过在 NOBOOK 虚拟实验平台模拟反应，观察现象判断二氧化硫的性质。

1.实验操作：学生依照设计方案在 NOBOOK 虚拟环境中操作。添加试剂时严格控制用量，按正确步骤将二氧化硫通入不同反应容器，观察溶液颜色变化、沉淀生成、气体逸出等现象，并记录在实验数据表格中。

1.分析与讨论：实验结束后，学生分析讨论记录的数据和现象。如二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液中溶液褪色，表明其有还原性；与硫化氢混合产生淡黄色固体，证明有氧化性。教师适时引导，帮助学生总结二氧化硫在不同反应中的性质特点。

1.拓展与创新：教师鼓励学生思考利用二氧化硫的性质设计有实际应用价值的实验。如模拟工业上用二氧化硫制备硫酸的流程，或设计检测空气中二氧化硫含量是否超标的简易装置。学生在 NOBOOK 虚拟实验平台尝试创新探究，深化对二氧化硫性质的理解与应用。

5.2 “设计原电池” 实验教学

原电池是高中化学的重要知识点，教师可通过 “设计原电池” 实验教学培养学生科学探究和创新意识素养。

1.知识回顾：教师回顾原电池的工作原理和构成条件，为学生的实验设计奠定基础。

1.提出任务：教师提出任务：“利用给定材料，设计一个原电池，并比较不同原电池的性能。” 给定材料包括锌片、铜片、石墨棒、不同电解质溶液等。

1.设计与实验：学生分组设计并实验。选择合适电极材料和电解质溶液，组装原电池，测量电压、电流等参数。

1.创新改进：实验中，学生可尝试创新改进原电池，如改变电极形状、使用不同电解质组合等，观察对原电池性能的影响。

1.交流与总结：各小组展示设计的原电池和实验结果，进行交流讨论。教师引导学生总结影响原电池性能的因素，以及在实验设计和创新中的收获体会。

六、结论

培养科学探究和创新意识素养是高中化学实验教学的重要任务。通过优化实验教学设计、开展探究式实验教学、鼓励学生创新实验以及利用现代教育技术辅助教学等策略，可有效提升教学质量，培养学生的科学探究和创新意识素养。在教学实践中，教师应结合人教版教材的特点，设计多样的实验教学活动，让学生在实验探究中提升综合素养，为未来的学习和发展做好准备。同时，学校应加大对实验教学的投入，改善实验条件。未来，高中化学实验教学还需不断探索创新，以适应教育发展的需求，培养更多具有创新精神和实践能力的高素质人才。

参考文献：

[1] 高中化学必做实验的实验体系及教育价值探析 —— 以 “配制一定物质的量浓度的溶液” 实验为例 [J]. 汪阿恋；吴新建；张贤金；叶燕珠。化学教学，2021 （10）

[2] 基于模型认知与建构的高中化学深度教学策略 —— 以选择性必修课程 “走进电池的内部世界” 为例 [J]. 王方波。化学教学，2021 （05）