高中化学实验设计中的创新思维培养策略研究

随着新高考对学生综合能力评价体系的完善，化学实验教学已从“知识验证”转向“素养培育”。当前课堂中，部分教师仍沿用“教师演示-学生模仿”的传统模式，学生在实验中被动执行步骤，缺乏自主思考与创新尝试的空间。这种教学现状与新课标“倡导探究式学习”的要求存在显著差距。基于此，本文结合人教版高中化学教材的具体课时，从一线教学实践出发，探索如何通过实验设计的创新调整，引导学生突破思维定式，在动手实践中发展创新意识与解决复杂问题的能力。

一、高中化学实验设计中培养创新思维的意义

创新思维是学生化学核心素养的最重要的组成部分，其实质是以批判、探究、重构的方式对知识的质疑、重组与再生。在实验教学中，创新思维的培养能够使学生从“被动接受”转变成“主动建构”，通过设计实验方案、分析实验异常、改进实验步骤，从而形成类似于科学家的思维习惯，不仅有利于提高学生的实验操作能力，更有利于学生的终身学习和未来发展。

实验方案的创新符合新高考改革方向。在新高考改革浪潮下，化学学科的命题有“情境复杂化、问题开放化”的趋势，注重在化学问题情境中运用实验手段解决或解释真实世界的化学问题。学生通过实验方案的创新，将课本知识与真实世界(如生活、科技等)联系起来，可以有效提高知识迁移能力和问题解决能力，为学生日后遇到陌生情境和未知问题时的灵活应对和创造性解决提供良好的思维品质保障。实验方案的创新能培养学生的抗挫折能力。实验方案的创新往往伴随着失败，学生在经历失败后的改进尝试中，可以培养良好的抗挫折能力，这也是新时代人才培养的要求。

二、高中化学实验设计中创新思维培养的实践策略

（一）优化实验设计，激发创新思维主动性

传统实验教学中，固定的步骤清单和预设的实验结果限制了学生的思维空间。优化实验设计需打破“标准答案”的束缚，通过增设探究性任务、开放实验条件等方式，引导学生自主思考实验原理与操作逻辑。

例如，人教版高中化学必修一“化学实验基本方法”中的“粗盐提纯”实验，传统教学通常直接给出“溶解-过滤-蒸发”的固定流程。在创新设计中，可改为“问题驱动式探究”：提供含有泥沙、氯化钙、硫酸镁等杂质的粗盐样品，要求学生自主设计提纯方案。学生需要先分析杂质成分，选择合适的除杂试剂，并思考试剂添加的顺序（如先加氯化钡后加碳酸钠以除去过量钡离子）。教师在学生设计过程中不直接评判方案对错，而是通过“为何有的小组滤液仍浑浊？”“蒸发时为何出现飞溅？”等问题引导反思。当学生发现不同过滤顺序（先过滤后蒸发与先蒸发后过滤）会导致产率差异时，自然会深入思考操作顺序对实验结果的影响，这种基于实践的认知重构，远比单纯记忆步骤更能培养创新思维。

（二）整合多元资源，拓宽创新思维实践路径

实验资源的单一化是制约创新思维发展的重要因素。将生活素材、信息技术等多元资源融入实验教学，能够降低创新门槛，让学生在熟悉的情境中感受化学原理的应用价值，从而更主动地参与创新实践。

具体而言，人教版高中化学必修二“原电池”实验可进行生活化改造。传统演示实验使用烧杯、硫酸溶液等实验室器材，学生难以直观感受其应用价值。创新设计中，可让学生利用柠檬、铜片、锌片、导线和发光二极管制作“水果电池”：将铜片和锌片间隔插入柠檬中作为电极，用导线连接电极与二极管形成闭合回路，观察二极管是否发光。在此基础上，引导学生自主选择生活材料进行对比实验，测试不同水果电池的电流强度。学生在操作中会发现，用土豆制作的电池电流稳定性优于柠檬，而苹果因汁水丰富导致电极接触不良。这种基于生活材料的探究，让学生自然思考“电极材料性质”“电解质浓度”“接触面积”等变量对电池性能的影响，在趣味实践中培养变量控制的创新思维。

（三）创设互动情境，强化创新思维深度延伸

创新思维的深化离不开思维的碰撞与交流。通过创设问题链、组织小组合作互评等互动情境，能够引导学生多角度思考实验方案的合理性，在质疑与辩论中完善创新思路。

以人教版高中化学必修一“氨硝酸硫酸”中“氨气制取”实验为例，传统教学直接给出“氯化铵与氢氧化钙固体混合加热”的实验装置，学生机械记忆装置组成与操作要点。创新设计可采用“问题链驱动 +. 小组互评”模式：首先创设核心问题情境——“实验室如何高效制取干燥的氨气？”，引导学生从反应原理、装置选择、除杂方法、收集方式四个维度展开讨论。学生分组设计方案时，会出现多种思路：有的小组选择浓氨水加热法，认为该方法操作简单；有的小组坚持固固加热法，理由是氨气纯度更高；还有小组忽略了尾气处理装置，未考虑氨气的刺激性。教师组织各小组展示设计方案，通过“哪种方案更节省药品？”“如何防止氨气泄漏污染环境？”“干燥装置中的碱石灰能否用浓硫酸代替？”等问题引导互评。

三、结语

高中化学实验设计中的创新思维，应该怎样培养？对于教师而言，应该思考如何在教学中体现“创新”，应该从哪些方面着手？在我看来，改变教学设计，由“做不出”到“能做会做”；巧用多种资源，由“无处下手”到“信手拈来”；设置互动环节，由“独角戏”到“交响乐”应该是应该思考的方面之一. 而在具体的教学过程中，要将这些体现“创新”的方面融入进去，不是一蹴而就的，应该引导学生在一次次的尝试中，体会成功的喜悦，逐步建立学习的自信心。在今后的教学中，还应该不断地挖掘可以供学生探究的实验，真正体现化学实验课是培养学生创新精神和实践能力的主阵地。

参考文献：

[1]孙涛. 新高考改革下高中化学实验教学创新策略[J]. 高考, 2025,(11): 113-115.

[2]周丹红. 高中化学实验教学中学生创新能力的培养策略[J]. 智力,2025, (04): 133-135.