“科学探究与创新意识”在高中化学教学中的渗透
摘 要：“科学探究与创新意识”是高中化学学科核心素养的重要内容。在高中化学教学中，教师应基于对该核心素养内涵的深刻认识，积极寻找相关的教学策略，将其有效渗透至各教学内容及教学环节。文章以“溶液组成的定量研究”的教学为例，探讨科学探究与创新意识的具体渗透思路，以供参考。
关键词：科学探究与创新意识;高中化学;溶液;定量研究
中图分类号：G427 文献标识码：A 文章编号：2095-9192（2022）16-0064-03
引 言
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）对“科学探究与创新意识”进行了详细的论述[1]。为确保该意识在“溶液组成的定量研究”教学中得到有效渗透，教师应认真学习其内容，理解其内涵，寻找其与教学内容的契合点，尤其要认真回顾与总结相关教学经验，综合运用多种方法进行授课，争取在顺利完成教学任务的同时，促使学生“科学探究与创新意识”的有效提升。
一、“科学探究与创新意识”的解读
《课程标准》从四个方面对“科学探究与创新意识”进行概述：正确认识科学探究、发现和提出有价值的问题、开展实验探究活动、具备实践以及创新意识。这四个方面符合学生的认知规律，其中正确认识科学探究是开展探究活动的基础，教师可引导学生认识到科学探究在利用高中化学知识解决实际问题方面的重要作用。发现和提出有价值的问题是开展科学探究活动的重要切入点。学生只有牢固掌握化学基础知识，从化学视角分析问题，才能确保提出的探究问题具有较高价值。基于提出的问题，学生需要开展相关的实验探究活动。而开展实验探究活动需要确定探究假设、探究目的，认真设计探究方案，并运用所学实验知识完成实验，分析实验结果。不仅如此，学生在探究的过程中还应具备良好的合作意识，通过相互之间的合作确保探究活动的高效开展。当然，在完成探究活动后，学生还应认真分析探究过程，分析探究过程中存在的不足，通过优化相关细节，创新相关环节，进一步完善探究活动，提升探究质量[2]。
二、“溶液组成的定量研究”内容分析
“溶液组成的定量研究”单元主要包括“物质的量浓度”和“化学反应的计算”两节内容。其中，在“物质的量浓度”一节中，教师不仅要讲解相关概念，还要重点讲解“配制一定物质的量浓度的溶液”实验，并紧跟实验讲解“化学反应的计算”内容。
其中，“物质的量浓度”是高中化学中常用的计量单位，是进行化学计算的重要基礎。“配制一定物质的量浓度的溶液”是高中化学的重要实验，和科学探究与创新意识有着密切的联系。在高中化学教学实践中，教师应对教学活动进行合理设计，通过给予学生引导与启发，使学生参与实验的各个环节，鼓励其积极动手操作，在深化其对实验原理认识的同时，有针对性地培养学生的科学探究与创新意识[3]。
三、“溶液组成的定量研究”教学的实施
（一）教学设计
教师在教学“溶液组成的定量研究”前应做好充分的课前准备，认真设计教学方案，提高课堂教学效率[4]。考虑到“物质的量浓度”和“物质的量”有着密切关系，为了更好地引入新课，教师应注重联系学生的知识储备，从“物质的量”切入设计问题，促使学生主动进行“物质的量浓度”概念的学习，理解并掌握“物质的量浓度”计算公式。同时，为了确保学生成功地完成“配制一定物质的量浓度的溶液”实验，学生需要认识相关实验器材，掌握相关器材的使用方法。基于此，教师可在课堂上使用多媒体设备展示不同规格的容量瓶图片，向学生认真介绍容量瓶的构成、规格、使用方法及使用注意事项等，以此为基础，抛出实验问题，并组织学生以小组为单位，参考课本内容开展实验探究活动。与此同时，教师应在课堂上了解学生的实验情况并给予引导，让学生交流实验心得，做好实验优化。当完成实验内容后，学生自然也就理解了“化学反应的计算”所依据的原理。此时，教师就可以在课堂上讲解相关例题并及时组织学生开展有针对性的训练，锻炼学生学以致用的能力。
综合来看，教师可以使用的教学方法主要有问题教学法、自主学习教学法、多媒体教学法、实验教学法、小组合作教学法等。同时，教师可将课堂分成“物质的量浓度”“配制一定物质的量浓度的溶液”“化学反应的计算”三部分。在教学活动中，为确保各教学法优势的充分发挥，“科学探究与创新意识”培养工作的顺利完成，教师应确保相关细节考虑到位，落实到位[5]。
（二）课堂展开
1.“物质的量浓度”的教学
在课堂上，教师使用多媒体设备向学生展示以下问题，要求学生思考作答，为新知识的引入做好铺垫。什么是溶液的浓度，怎样计算溶液浓度？什么是物质的量？这两个问题，一个是学生在初中阶段学习过的，另一个是在高中阶段刚刚学习过的，两个问题都不难回答。以学生熟悉的问题切入，能在激发学生思考热情的同时，降低学生的学习陌生感，增强其学习的自信心。当学生回答完上述两个问题后，教师继续抛出新的问题：在溶液中如何表示单位体积内物质的量？而后要求学生完成对课本中“物质的量浓度”概念的自主学习。
2.“配制一定物质的量浓度的溶液”的教学
讲解“配制一定物质的量浓度的溶液”实验前，教师应引导学生理解实验原理。根据上述内容，不难计算出溶液中溶质的物质的量。接着，教师要求学生思考：物质的量和物质的质量有什么关系？学生联系所学，认真思考，得出m=nM，其中M为物质的摩尔质量，最终可得出c=m/MV，对于某一确定的物质根据化学式可得出M，而质量m可通过称量工具得出（为保证称量精度实验中使用分析天平、电子天平），但是体积则需要使用容量瓶定容。教师可在课堂上使用多媒体设备为学生展示不同规格的容量瓶图片。学生认真观察可以看到容量瓶由瓶体和瓶塞两部分构成，而且各种规格的容量瓶上均明确地标出了规格及温度，同时，在瓶颈上有刻度线，以标示体积。那么容量瓶究竟该怎样使用呢？教师在课堂上使用多媒体设备为学生播放对应的微课视频，使学生更好地把握容量瓶的使用要点，认识到在定容时需要使用胶头滴管，以保证定容的精度。在此基础上抛出以下问题：怎样配制100mL0.1mol/L的Na2CO3溶液？
教师要求学生认真学习课本内容，而后将班级学生两人分为一组设计实验步骤，并提供器材，让其进行实验操作。学生通过认真阅读课本，从课本中获得启发，顺利设计出实验步骤。设计的实验步骤为：计算、称量Na2CO3固体→溶解固体→转移→定容。实验选用的器材：100mL容量瓶、电子天平、玻璃棒、100mL烧杯、玻璃棒、胶头滴管，使用的实验试剂：Na2CO3固体、蒸馏水。
教师要在课堂上给学生预留动手操作的时间，同时，要了解学生的实验进度。尤其是当学生完成实验操作后，教师要引导学生认真回顾实验过程，交流实验心得，思考在实验过程中遇到了哪些问题，其对实验结果精度造成了哪些影响，该如何进行优化及创新，以提高实验精度。学生通过认真讨论，总结出了以下不当的实验操作：实验过程中没有洗涤烧杯和玻璃棒;转移溶液时有少量溶液撒到容量瓶外面;定容时俯视刻度线;未冷却到室温便转移溶液至容量瓶并定容。
结合实验原理，学生认真讨论并得出了上述操作会导致最终配制的溶液浓度出现偏差的结论，因此，在实验过程中应严格按照实验要求进行。不仅如此，通过讨论，学生认为完成溶液的配制后应贴上标签，以便他人使用。
3.“化学反应的计算”的教学
在“化学反应的计算”教学中，教师为学生讲解课本中的例题。同时，展示以下课堂习题，对学生进行训练，帮助其更好地巩固所学：将500mL的BaCl2和KCl溶液分成两等份，向其中一份加入amolNa2SO4溶液，Ba2+刚好完全沉淀;向另一份中加入bmol硝酸银溶液，Cl-刚好完全沉淀，则原溶液中K+的物质的量浓度为多少？
学生结合所学及化学反应过程，正确地计算出该题的结果。计算过程如下：amolBaSO4沉淀中含有amol的Ba2+，对应溶液中含有2amol的Cl-;bmolAgCl沉淀，对应bmolCl-，则KCl中含有的Cl-的物质的量为（b-2a）mol，其对应的体积为250mL，则可得c=n/V=（b-2a）mol/0.25L=4（b-2a）mol/L。
（三）教学小结
完成该部分内容教学后，为进一步加深学生的印象，教师在下课前几分钟与学生一起回顾讲解的知识点。同时，教师运用多媒体设备展示该部分的思维导图，做好该部分内容的总结，帮助学生牢固夯实所学。
四、“科学探究与创新意识”渗透策略
（一）做好合理教学规划
合理的教学规划是“科学探究与创新意识”有效渗透的保障。在教学实践中，教师进行教学规划时应注重考虑以下内容。其一，分析“科学探究与创新意识”核心素养内容与教学内容是如何联系的，制订目标时将该核心素养内容融入其中。其二，关注学生的学习感受及学习体验，以更好地调动学生学习的主动性[6]。教师可通过联系学生已学的旧知识，帮助学生构建新旧知识之间的桥梁，实现新旧知识的自然过渡，给学生带来“似曾相识的感觉”，让学生充滿信心地完成新知识的学习。其三，结合自身的教学实践及所教内容的特点，明确授课中所用的教学方法，做好各种教学资源的准备，包括图片收集、课件制作、微课视频的收集与下载等。
（二）注重提供实践机会
“科学探究与创新意识”的渗透应符合学生的认知特点，做好各内容之间的相互衔接[7]。教师可结合具体教学内容为学生讲解科学探究的概念，结合具体案例进行剖析，加深学生对科学探究重要性的认识。同时，教师要做好科学探究理论知识的系统讲解，尤其要给学生提供自主学习、讨论的时间，使学生了解基础知识的来龙去脉，为科学探究活动的开展夯实基础。另外，在“科学探究与创新意识”的指引下，教师应以合理的形式组织学生进行实验、探究，使学生亲身体会探究过程，认真分析探究活动中遇到的问题，并相互合作，交流想法，尽可能创造性地解决问题，在无形中提升学生的创新意识。
（三）重视教学效果评估
在渗透“科学探究与创新意识”时，教师应做好教学效果的评估，及时发现教学活动中的不足，采取有针对性的改进方法[8]。一方面，教师要围绕教学内容设计相关问题，检验学生能否灵活运用所学知识解决问题，结合学生暴露出的问题，在做好教学优化的同时，给予学生有针对性的学习指导。另一方面，教师要评估学生“科学探究与创新意识”的提升情况，分析是否还存在提升的空间。此外，教师应多与其他教师沟通交流，多请教经验丰富的教师，注重将他人成功的经验、优秀的做法应用到自身的教学活动中，获得更好的渗透效果。
结 语
综上所述，基于对“科学探究与创新意识”核心素养内容及“溶液组成的定量研究”教学内容的认真分析以及对教学活动的认真设计，再结合以往经验明确实践中应用的教学方法，并在课堂上给予学生有针对性的指导，不仅能有效激发高中化学课堂的活力，而且能高效地达成授课目标，既能让学生掌握所学知识，又能使他们的“科学探究与创新意识”得到锻炼与提升。
[参考文献]
芦昱锦，陈迪妹.科学探究与创新意识在化学教学中的应用：以二氧化硫性质教学为例[J].当代化工研究，2022（03）：129-131.
张胜洁.基于“科学探究与创新意识”的课堂教学探究[J].基础教育论坛，2021（30）：35.
高国盛.运用“问题探源”教学法培养学生科学探究与创新意识[J].中学化学教学参考，2021（20）：20-21.
雷周.基于“科学探究与创新意识”核心素养的化学课堂教学：以“配制一定物质的量浓度的溶液”教学为例[J].中学教学参考，2021（17）：68-69.
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张丽萍.助力“科学探究与创新意识”素养提升的探究性实验教学设计[J].中学化学教学参考，2020（21）：38-41.
唐劲军，梁舒敏.基于“科学探究与创新意识”素养视角的高考化学试题分析[J].化学教学，2020（11）：85-90.
作者简介：黄志煌（1983.2-），男，福建莆田人，
任教于福建省莆田第二中学，中学一级教师，本科学历。
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