一、引言

高中化学课程标准明确提出，化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个方面。其中，科学探究与创新意识是学生化学核心素养的重要组成部分。科学探究是指学生在化学学习中，通过发现问题、提出假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论等一系列活动，获取知识和技能，发展思维能力。创新意识则是在探究过程中，鼓励学生突破传统思维，提出新颖的观点、方法和解决方案。在高中化学课堂教学中落实科学探究与创新意识，不仅有助于提高学生的化学成绩，更能培养学生的综合能力，为其未来的学习和工作奠定坚实基础。

二、高中化学课堂教学中落实科学探究与创新意识的重要性

2.1 激发学生学习兴趣

高中化学知识较为抽象、复杂，传统的“满堂灌”教学方式容易使学生感到枯燥乏味。而通过落实科学探究与创新意识，教师可以将化学知识以探究实验、问题情境等形式呈现给学生，让学生在动手操作、思考探究的过程中，感受到化学的魅力。兴趣是开启学生主动学习大门的钥匙，趣味性实验能够瞬间抓住学生的目光，点燃他们内心的探究热情。例如，在“金属钠的性质”教学时，“钠与水反应的喷泉实验”极具吸引力。准备一个充满氢气的圆底烧瓶，向其中投入少量金属钠后，迅速用带有玻璃管的橡胶塞塞紧，玻璃管的另一端插入滴有酚酞的水中。金属钠一旦与水接触，马上剧烈反应，产生的氢气将水压入烧瓶，瞬间形成壮观的红色喷泉。这个实验现象新奇独特，能极大地激发学生对金属钠性质的探索欲，促使他们主动去思考钠与水反应背后的原理。再比如，讲解“焰色试验”时，教师可以用金属盐溶液制作“化学烟花”。将沾有不同金属盐溶液（如氯化钠、硫酸铜、氯化钡等）的棉棒在酒精灯上点燃，瞬间呈现出黄、蓝、绿等不同颜色的火焰，宛如绚丽的烟花绽放，学生们会被这五彩斑斓的火焰现象所吸引，迫不及待地想知道为什么不同金属盐会产生不同颜色的火焰，从而主动投入到对焰色试验原理的探究中。在学习“金属的腐蚀与防护”时，教师可以设计探究实验，让学生观察不同条件下金属生锈的情况，学生在实验过程中会对金属腐蚀的原因和影响因素产生浓厚兴趣，从而主动去探究相关知识。这种基于探究和创新的教学方式能够有效激发学生的学习兴趣，使学生从被动接受知识转变为主动探索知识。

2.2 培养学生的创新思维和实践能力

科学探究与创新意识的培养过程，实际上就是学生创新思维和实践能力锻炼的过程。在探究活动中，学生需要根据已有的知识和经验，对问题提出假设，并设计实验方案来验证假设。这一过程要求学生打破常规思维，从不同角度思考问题，尝试新的方法和思路。例如，在探究“化学反应速率的影响因素”时，学生可能会提出一些独特的实验方案，如改变反应物的接触面积、使用不同的催化剂等；在学习酸碱中和反应时，先演示传统的酸碱中和实验，即向氢氧化钠溶液中滴加酚酞，再逐滴加入稀盐酸，观察溶液颜色变化。演示结束后，鼓励学生思考能否设计出更有趣、更直观的实验来展示酸碱中和过程。学生们分组讨论，提出各种创新方案。有的小组利用 pH 传感器与电脑连接，实时监测中和反应过程中溶液pH值的变化，并生成曲线，让抽象的反应过程以可视化的数据曲线呈现。还有小组将实验设计成 “变色喷泉”，在一个密闭容器中进行酸碱中和反应，反应产生的气体推动带有酸碱指示剂的溶液形成彩色喷泉，既体现了中和反应的产物，又极具观赏性。通过这种方式，激发学生从不同角度思考实验设计，培养创新思维。通过实施这些方案，学生不仅能够深入理解化学反应速率的影响因素，还能在实践中锻炼自己的动手能力和创新思维。长期坚持这样的教学，有助于培养学生的创新能力和实践能力，使学生能够更好地适应未来社会对创新型人才的需求。

2.3 提高学生的化学学科核心素养

科学探究与创新意识是化学学科核心素养的重要维度。通过落实科学探究与创新意识，学生能够在探究过程中学会运用化学知识解决实际问题，提高证据推理和模型认知能力。在探究活动中，学生需要严谨认真地对待实验操作和数据记录，培养科学态度和社会责任。例如，在进行“环境保护与化学”相关的探究活动时，学生通过调查和实验，了解化学在环境保护中的作用和面临的挑战，从而增强环保意识和社会责任感。因此，在高中化学课堂教学中落实科学探究与创新意识，是提高学生化学学科核心素养的有效途径。实验探究中培养科学探究与创新意识：在进行“金属与酸的反应”实验教学时，教师可以先提出问题：不同金属与相同浓度的酸反应速率是否相同？为什么？让学生自主设计实验方案，选择合适的金属（如镁、锌、铁）和酸（如稀盐酸、稀硫酸），并确定实验步骤和需要测量的数据（如反应时间、产生氢气的体积等）。在实验过程中，学生亲身体验科学探究的过程，学会控制变量、观察现象、记录数据。当他们发现镁与酸反应剧烈，产生氢气的速率最快，而铁与酸反应相对较慢时，会思考背后的原因，这就促使他们从微观角度去分析金属原子的结构、金属活动性顺序等知识，从而提升宏观辨识与微观探析的素养。同时，学生在实验中可能会对实验装置进行改进，如设计更便于收集氢气和测量体积的装置，这就是创新意识的体现；利用生活实例渗透社会责任：在讲解“酸碱中和反应”时，教师可以引入生活中的例子，如胃酸过多的人可以服用含氢氧化铝的药物来缓解症状。通过这个实例，引导学生分析胃酸（主要成分是盐酸）与氢氧化铝发生中和反应的化学原理，让学生明白化学知识在解决生活实际问题中的应用。同时，教师可以进一步拓展，介绍工业废水处理中如何利用酸碱中和原理来调节废水的pH值，防止污染环境。这不仅加深了学生对化学知识的理解，还让他们认识到化学对社会发展和环境保护的重要意义，增强了学生的社会责任意识；化学反应分析强化变化观念与平衡思想：在讲解“化学平衡”内容时，以合成氨反应为例：N₂+3H₂2NH₃。教师引导学生分析在一定条件下，当反应开始时，反应物浓度较大，正反应速率大于逆反应速率，随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，最终达到正逆反应速率相等的平衡状态。通过对这个过程的详细分析，让学生认识到化学反应是动态变化的，存在平衡状态，并且外界条件（如温度、压强、浓度等）的改变会影响化学平衡的移动。学生在面对其他化学反应时，也能运用这种变化观念与平衡思想去分析反应的进行情况，提升对化学反应本质的理解。

三、高中化学课堂教学中落实科学探究与创新意识的策略

3.1 巧妙设计探究实验

实验是化学教学的重要手段，也是培养学生科学探究与创新意识的重要载体。教师应根据教学内容，巧妙设计探究实验，引导学生主动参与探究过程。例如，在学习“乙醇的性质”时，教师可以设计以下探究实验：首先，让学生观察乙醇的颜色、状态、气味等物理性质。然后，提出问题：乙醇能否与金属钠发生反应？如果能反应，产物是什么？让学生分组讨论并设计实验方案。在学生设计方案的基础上，教师引导学生优化方案，并进行实验操作。学生通过观察实验现象，如钠在乙醇中缓慢反应，产生气泡等，推测反应产物，并通过进一步的实验验证推测。在这个过程中，学生不仅掌握了乙醇与金属钠反应的化学性质，还学会了通过实验探究获取知识的方法，培养了科学探究能力和创新意识。

3.2 创设问题情境

问题是科学探究的起点。教师通过创设富有启发性的问题情境，能够激发学生的探究欲望，培养学生的创新思维。在创设问题情境时，教师要紧密联系生活实际和化学学科前沿知识，使问题具有趣味性和挑战性。例如，在学习“原电池”时，教师可以创设这样的问题情境：我们日常生活中使用的手机、电脑等电子设备都离不开电池，那么电池是如何产生电流的呢？通过展示一些常见电池的图片和工作原理示意图，引导学生思考电池内部的化学反应过程。学生在这样的问题情境中，会积极主动地思考和探究，尝试从化学角度解释电池产生电流的原理。在探究过程中，学生可能会提出一些创新性的想法和假设，教师要给予鼓励和引导，帮助学生进一步完善自己的观点。

3.3 鼓励合作探究

合作探究是培养学生科学探究与创新意识的有效方式。在合作探究过程中，学生可以相互交流、相互启发，共同解决问题。教师可以根据学生的学习情况和性格特点，将学生分成若干小组，每个小组明确分工，共同完成探究任务。例如，在进行“探究影响化学反应平衡的因素”的实验时，教师可以将学生分为实验组和对照组，实验组负责改变温度、压强、浓度等实验条件，对照组则保持实验条件不变；

在进行探究影响过氧化氢分解速率的因素实验时：提供过氧化氢溶液、二氧化锰、氧化铜、氧化铁、热水、冷水等实验材料，小组内分别设计实验方案，研究催化剂种类（二氧化锰、氧化铜、氧化铁对比）、温度（热水、冷水条件下对比）对过氧化氢分解速率的影响。有的同学负责搭建实验装置，如连接带导管的锥形瓶和水槽用于收集氧气；有的同学负责控制变量添加药品，如在不同锥形瓶中加入等量但不同种类的催化剂，再加入相同浓度和体积的过氧化氢溶液；有的同学负责记录相同时间内收集到氧气的体积或者观察产生气泡的剧烈程度。最后，小组共同分析实验数据，总结出影响过氧化氢分解速率的因素。比如，某小组通过实验发现，加入二氧化锰的过氧化氢溶液产生气泡速率最快，在热水中过氧化氢分解速率比冷水中快，从而得出二氧化锰催化效果较好且升高温度能加快过氧化氢分解速率的结论。每个小组内又可以进一步分工，如有的学生负责实验操作，有的学生负责观察记录实验现象，有的学生负责分析数据。在小组合作探究过程中，学生们通过讨论和交流，能够发现不同的思考角度和解决问题的方法，从而培养创新意识。同时，在合作过程中，学生还能学会团队协作，提高沟通能力和组织能力。

3.4 借助现代信息技术

现代信息技术为高中化学课堂教学提供了丰富的教学资源和手段，有助于落实科学探究与创新意识。教师可以利用多媒体课件、虚拟实验室、化学模拟软件等信息技术工具，将抽象的化学知识直观化、形象化，帮助学生更好地理解和探究。例如，在讲解 “分子的立体结构” 时，教师可以通过多媒体课件展示不同分子的三维结构模型，让学生从不同角度观察分子的形状和原子的排列方式；利用虚拟实验室，学生可以在虚拟环境中进行各种化学实验，不受时间和空间的限制，大胆尝试新的实验方案，培养创新能力；借助多媒体演示复杂微观过程，在讲解化学反应的本质，如氯化钠的形成过程时，教师可以利用动画模拟展示钠原子失去电子变成钠离子，氯原子得到电子变成氯离子，然后钠离子和氯离子通过静电作用结合形成氯化钠的过程。通过这种直观的动画演示，学生能更清楚地理解离子键的形成原理，而这是仅通过教师口头讲解和学生想象难以达到的效果；利用传感器进行定量实验，在“酸碱中和滴定”实验中，传统方法是通过指示剂变色来判断终点，存在一定的误差且不够直观；借助pH传感器，学生可以实时观察到溶液PH值随滴定剂加入量的变化曲线，能更准确地确定滴定终点，还能从曲线的变化趋势中深入理解酸碱中和反应的过程和原理；借助虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，对于一些危险或难以在实验室实际操作的实验，如金属钠与水在不同条件下的剧烈反应，利用VR技术，学生可以戴上VR设备，身临其境地观察钠与水反应的现象，感受反应的剧烈程度，同时还能安全地进行各种条件的虚拟操作，观察不同条件下反应的差异；AR技术可以将虚拟的化学实验步骤和提示信息叠加到真实的实验场景中。比如在进行银镜反应实验时，学生可以通过手机或平板电脑上的 AR 应用，看到实验器材上显示出的操作步骤、注意事项以及关键反应现象的预测等信息，帮助学生更准确地进行实验操作。

此外，教师还可以利用YouTube、哔哩哔哩等视频平台上的优质化学实验视频资源辅助教学。例如，在讲解电解池原理时，播放专业制作的电解饱和食盐水的实验视频，视频中可以通过特写镜头清晰地展示电极上产生的气体、溶液颜色的变化等现象，同时配合详细的讲解，帮助学生更好地理解电解池的工作原理。教师引导学生利用网络资源，查阅化学相关的文献资料，了解学科前沿动态，拓宽学生的视野，激发学生的创新思维。

3.5 开展多样化课外实践

课外实践活动是课堂教学的延伸和补充，对于培养学生的科学探究与创新意识具有重要意义。教师可以组织学生开展化学实验竞赛、化学科技小制作、化学调研等多样化的课外实践活动。例如，举办化学实验竞赛，要求学生设计并完成一个具有创新性的化学实验项目。学生在准备竞赛的过程中，需要自主查阅资料、设计实验方案、选择实验仪器和试剂，通过不断地尝试和改进，完成实验项目。在这个过程中，学生的创新能力和实践能力得到了充分锻炼。又如，组织学生开展化学调研活动，让学生选择一个与化学相关的社会热点问题，如 “废旧电池的回收与利用”“大气污染的化学成因及防治措施”等，通过实地调查、问卷调查、数据分析等方式，深入了解问题的本质，并提出自己的解决方案。这样的课外实践活动能够培养学生关注社会、学以致用的意识，同时提高学生的科学探究能力和创新意识。

四、结论

在高中化学课堂教学中落实科学探究与创新意识，是培养学生化学学科核心素养的必然要求。通过巧妙设计探究实验、创设问题情境、鼓励合作探究、借助现代信息技术以及开展多样化课外实践等策略，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和实践能力，提高学生的化学学科核心素养。同时开展评价与反馈，评价学生的实验方案设计、实验操作技能、实验数据处理、实验报告撰写以及创新思维等方面能力，促进实验科学探究与创新意识的发展；及时给予学生反馈，针对学生在实验过程中出现的问题，提出具体的改进建议，让学生能够明确自己的努力方向，不断提高实验科学探究与创新意识。总之，教师应不断探索和创新教学方法，将科学探究与创新意识的培养贯穿于化学教学的全过程，为学生的未来发展奠定坚实的基础。

参考文献

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