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拔尖创新人才需求背景下基于真实情境的高中化学探究式问题链构建与实践研究

林奕彤
  
大通媒体号
2025年102期
广东省惠州市泰雅实验高中 516211

摘要:国家在新一轮科技革命和产业变革时代,拔尖创新人才是国家核心竞争力提升的决定性因素。高中化学作为基础性学科,传统教学存 在重识记、轻探究的问题,难以适应拔尖创新人才培养需求。本文基于真实情境,先梳理高中化学探究式问题链构建的理论路径,再在梳理结果 的基础上优化该路径,进而渗透化学学科思想,提高学生创新素养,培养科学探究能力,为拔尖创新人才的早期培养奠定坚实的化学学科基础。关键词:拔尖创新人才;真实情境;高中化学;探究式问题链

引言

《中国教育现代化 2035》明确提出“培养拔尖创新人才”的战略目标,《普通高中化学课程标准(2017 年版2020 年修订)》也强调“以真实情境为载体,开展探究式学习”。当前高中化学教学中,问题设计常脱离实际场景,缺乏递进性与探究性,导致学生难以将化学知识与现实问题关联,创新思维培养受限。基于此,立足真实情境构建探究式问题链,成为衔接化学学科教学与拔尖创新人才早期培养的重要突破口,对提升化学教学质量具有现实意义。

一、拔尖创新人才需求对高中化学教学的核心要求

(一)强化化学学科核心素养的深度培养

拔尖创新人才必须具备扎实的化学功底,高中化学教学不能局限于对知识的记诵,需要从“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”等重要内容抓起,引导学生理解化学知识的内在逻辑,构建知识结构,也只有学生掌握了化学学科思想,才能为创新实践提供基础,否则将因为知识的支离破碎而导致创新力不足。

(二)注重问题意识与科学探究能力的激发

发现问题、提出问题、解决问题是拔尖创新人才的一个关键特征,高中化学教学需要跳出“我问你答式”的传统教学模式,引导学生带着问题学习。教师要创造条件让学生从化学中发现问题,从问题探究中培养对化学现象与化学问题的敏锐感知力,从规范的探究活动中,指导学生掌握实验方案设计、实验数据整理与分析、实验结论论证的方法,帮助学生学会自主性学习[1]。

(三)建立化学知识与现实应用的紧密关联

拔尖创新人才具有将所学知识应用于解决实际问题的能力。高中化学教学若远离化学真实情境,会导致学生“知”“用”分裂,难以形成创新实践思维。高中化学教学应创设化学在能源、环境、材料、医药等领域的真实情境,引导学生了解化学的社会应用价值,学会从实际需求思考化学问题,建立将化学学习用于解决实际问题的创新实践思维。

二、基于真实情境的高中化学探究式问题链构建原则

(一)情境真实性与学科关联性统一

问题链情境应来自真实的生产生活、科学研究,不凭空捏造;同时,要与高中化学课程内容紧密联系,所提炼的问题要贴合学生思维,指向学生运用化学知识来探究,做到“情境—问题—知识”相衔接。

(二)问题递进性与探究开放性结合

问题链必须遵循“基础型——进阶型——创新型”的设计逻辑递进,为学生预留探索空间;问题需保持开放性,不预设标准答案,为学生预留独立思考空间,进而引导其发散创新思维,养成全方位思考问题的习惯 [2]。

(三)目标导向性与学生主体性兼顾

问题链的设计必须以培养拔尖创新人才为着眼点,紧扣化学学科核心素养与科学探究能力培养目标;同时要以尊重学生为前提,依据学生认知水平设计适配难度的问题,并以问题为载体,将探究主体归还给学生。

三、基于真实情境的高中化学探究式问题链实践策略

(一)围绕“社会热点情境”构建问题链,强化知识应用与创新意识

社会热点中蕴含着丰富的化学问题,围绕社会热点设计问题链,让学生认识到化学与社会发展息息相关,激发学生运用化学知识解决社会问题的热情。从社会热点中筛选与高中化学知识匹配的内容,再从热点中挖掘核心化学问题,围绕“认识现象—分析原理—设计方案—评价效果”设计进阶问题,让学生学会用化学视角分析热点、解决热点中的化学问题,培养学生的知识关联能力与创新思维[3]。

以新型锂离子电池的开发与利用为情境设计问题链,首先提出基础型问题:锂离子电池为手机、电动汽车提供能量时,正极材料LiCoO₂、负极材料石墨放电过程中 Li+ 迁移的规律是什么?(涉及知识:原电池原理、离子迁移);提出进阶型问题:从化学知识视角分析,传统锂离子电池容量低、安全性差的原因是什么?(涉及知识:氧化还原反应、物质稳定性);提出创新型问题:请结合化学知识,从正负极材料及电解质选择角度,提出研发更高容量、更安全的改进型锂离子电池的方案,并解释设计原因。(涉及知识:元素化合物性质及化学反应原理)。教学过程中引入新闻视频,依次提出问题并组织小组讨论:基础型问题引导学生回忆教材内容,进阶型问题引导学生观察电池失效相关资料,创新型问题引导学生结合元素周期表及化学键知识进行设计;最后由小组展示成果,教师总结点评,在强化知识掌握的同时,培养学生创新思维。

(二)依托“实验探究情境”构建问题链,培养科学探究与实验能力

化学是一门以实验为基础的学科,创设具有问题导向的实验探究情境,构建问题链,引导学生在动手操作中学习并探究化学变化的规律。在探究过程中,需选择具有探究价值的实验,以实验“异常现象(未出现预期实验结果)”为问题链的设计起点,教师依据“发现异常—提出假设—设计实验—检验假设—得出结论”的实验探究逻辑设置问题链,引导学生逐步探究,帮助学生形成规范操作习惯与科学探究意识。

以影响乙酸乙酯制备产率为情境设计问题链:基础型问题问制取的化学反应方程式、浓硫酸作用、饱和碳酸钠溶液作用,关联酯化反应原理等知识;深化问题探究实验中乙酸乙酯产量低与反应速率及限度的关联,关联相关平衡知识;创新问题要求设计对比实验方案,明确变量并预测结果,关联实验设计方法。教学中,先让学生按教材实验记录产量,针对低产量提问题,教师引导分析原因;再分组设计对比实验验证猜测,记录数据并分析结论,通过自主实验提升学生科学探究能力。

(三)结合“生活实际情境”构建问题链,提升知识迁移与实践能力

生活类化学问题贴近学生生活,结合生活现象,构建“生活现象—化学知识—化学实际应用”的链条化问题链,可降低学生探究难度,激发学生学习热情。在实践中,筛选生活中的化学问题,围绕“生活现象—化学知识—化学实际运用”构建链条化问题链,引导学生将生活现象与化学知识建立关联,学会用化学知识解释生活现象、解决生活中的化学问题,锻炼学生的知识迁移能力与实践应用能力。

以家庭水壶、热水器水垢及家用除垢原理为情境设计问题链:基本问题探究水垢主要成分及形成原因,关联离子反应、难溶电解质知识;深入问题追问“食品级”除垢剂主要成分及相关反应方程式,关联化学反应式书写任务;创新问题要求用厨房常见物质自制除垢剂并设计实验检测效果、分析原理,关联化学知识与实验操作。教学中,先让学生观察家庭水垢、收集除垢剂信息,再围绕问题链探究原理;后以小组为单位,用水垢样本和厨房物质自制除垢剂,在模拟样本上实验,记录时间、除垢效果等数据并分析,融合实验与化学知识,增强知识生活应用性。

结语

拔尖创新人才的培养是新时代对教育的期望,高中化学作为基础学科,应顺应时代要求,革新教学模式。在今后的教育教学过程中,还需结合教学实际情况,科学选择情境与探究式问题链,并依据学生的思维特点持续优化调整,不断提升教育教学效果,从而培养并选拔出更多具备化学学科优势的拔尖创新人才。

参考文献

[1] 胡珺晶 . 基于真实情境的高中化学问题导向式教学实践——以“ 铁及其化合物” 为例 [J]. 化学教与学 ,2025,(04):48- 52.

[2] 陈玉艳 . 基于真实情境问题促进高中化学深度学习的实践探索[J]. 中学课程资源 ,2023,19(10):6- 8.

[3] 应崇恩 , 孔琴飞 . 高中化学基于真实情境的问题设计策略 [J]. 中学化学教学参考 ,2023,(07):24- 28.

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