化学课堂“微创新”：内涵、培育与策略*

危 赢 王世存** 周 竹，2

（1.华中师范大学化学教育研究所 湖北 武汉 430079；2.河南省信阳高中 河南 信阳 464000）

创新对于国家的发展至关重要，创新型人才是支撑中国创造的重要力量。习近平总书记在2020 年科学家座谈会上强调“要加强创新人才教育培养，国家科技创新力的根本源泉在于人，要把教育摆在更加重要的位置，全面提高教育质量，注重培养学生创新意识和创新能力，要加强化学等基础学科建设”［1］。因此培育具有高水平的创新性的人才是深化教育改革的重要目标之一。“科学探究与创新意识”也是《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中列出的化学核心素养之一。课堂是教育的“主战场”，化学课堂是学生学习、接触化学最主要的地方，可是教师如何在教学中利用好课堂切切实实培养学生的创新意识、提升学生的核心素养还存在着一定的难度与挑战。“微创新”自从被提出便受到了企业家们的广泛关注，但是在教育领域有关“微创新”的研究与实践却并不多，本研究旨在对“微创新”在中学化学课堂教学中的应用进行探析，为中学教师利用化学课堂培育学生创新意识、突破创新难点、提升学生核心素养提供新的思路与方法。

一、化学课堂“微创新”的内涵

美国经济学家熊彼特在其著作《经济发展概论》中首次提出“创新”的概念，即“创新是把新的生产要素与生产条件的‘新结合’引入生产体系”。完全创新是极为艰难的，因此，提及创新人们都下意识认为那些影响人类发展的大创新与他们无关。苹果的创始人乔布斯曾经提出“微小的创新也具有改变世界的力量”。我国企业家周鸿祎在一次业内论坛上为了鼓励草根创业者、小公司创新提出了“微创新”的概念，其重点在于从小处着手给予改进［2］。“创新”到“微创新”的观念转变，使得创新这件事变得更“接地气”也更简单了一些。教育领域的“微创新”是一种创新思维外显化的活动过程，其聚焦于教育学中某一需求单点，在相应的范围内进行创新活动，旨在通过渐进发展的活动方式，持续推动教育教学的质量提升和转型发展［3］。这是一种强调以学生为中心，从小处着眼寻找改进突破口的创新［4］。

当“微创新”聚焦于化学课堂教学时，也引申出了新的内涵，即学生在化学课堂中通过思维活动或者实践活动发现他们尚未知晓的知识或生成新“产物”，从而提升学生核心素养的活动。可以从以下几个方面来理解：第一，“微创新”的“新”只是相对于其行为主体学生来说，只要学生从前并不知道，由自己思考、实践得来即可。第二，“微创新”的“产物”可以是多种形式的。它是学生在化学课堂活动中对某一单点进行微小创新而得来的，比如推理得到的某种定理，通过总结构建的新模型，运用化学知识解决问题的办法，对实验的设计与改进等。第三，“微创新”具有“生长性”。随着思考的深入、知识的增长、现实条件的不断改进等，“微创新”也会经历优化升级的过程，甚至可能在发展中引起大的突破性的变化，转变为宏创新。

二、化学课堂“微创新”的培育

化学课堂中的“微创新”包括创生和演化两个过程。“微创新”的创生是指逐步形成最小的创新形态，是从无到有、持续迭代的样态，包括“微创新”演化的初始雏形和后期演化过程中产生的新型“微创新”［3］。而“微创新”的演化在此借用“核聚变”和“核裂变”的概念来形象地说明。化学课堂中“微创新”的裂变是指由一个“微创新”的初始雏形激发灵感，引发新的问题，产生一系列的连锁反应，从而诱发更多的“微创新”。“微创新”的聚变则是指学生在对同一点进行“微创新”时会有不同的“微创新”结果产生，在讨论的过程中，不同的“微创新”碰撞结合，从而促进初始“微创新”的“生长”。众多的“微创新”可形成走向创新的阶梯［5］。

下面以“硫酸亚铁晶体的制备”来说明化学课堂“微创新”的培育过程：

1.“微创新”创生：硫酸亚铁制备方案的设计

在人教版高中化学必修一学习完第三章之后，教师可以提出这样的探究问题“如何制备硫酸亚铁晶体”，此前学生并没有学习过硫酸亚铁晶体的制备，学生以小组为单位进行讨论探究，不同学生有不同的思考侧重点，提出不一样的看法，在互相讨论之中，学生的思维相互碰撞，灵感也可能由此激发，最后得出多种制备硫酸亚铁晶体的方法。例如，有学生提出可以利用铁或氧化亚铁和稀硫酸反应制得硫酸亚铁再通过结晶等操作即可得到产品等。显然，对于学生来说，思考讨论、设计实验方案制备硫酸亚铁晶体等过程可以看作是一次“微创新”实践。

2.“微创新”聚变：最佳制备方案的遴选

小组各自通过讨论得出实验设计方案之后，不同的小组之间又可以进行探讨交流，引发了“微创新”的聚变。有的小组提出可以利用回收的废铁屑与稀硫酸反应得到硫酸亚铁溶液之后，再结晶可得到硫酸亚铁；有的小组认为可以用铁与硫酸铜溶液通过置换反应得到硫酸亚铁和铜，再经过滤结晶等制得硫酸亚铁晶体；还有的小组认为可以先用赤铁矿与硫酸反应，制得硫酸铁后，再加入足量铁单质得到硫酸亚铁，最后结晶得到产品……不同的“微创新”“聚合”到一起，学生们从原料获取来源、实验操作步骤、反应条件选择与控制、经济环保等多方面进行对比考虑，最终选定了以铁屑和稀硫酸为原料制备硫酸亚铁晶体的方案。

3.“微创新”裂变：实验制备方案的优化

在利用选定方案进行制备得到硫酸亚铁晶体后，有学生对其检验，发现制得的产品不纯，其中还含有三价铁离子，由此引发新的问题“为什么制备得到的硫酸亚铁晶体中会含有三价铁离子呢”。学生们就此问题展开讨论，这便引发了一次“微创新”裂变。在思考讨论后，学生们认为是因为硫酸亚铁还原性强，在制备过程中很容易被氧化，所以提出在实验时应注意确保铁过量。还有的小组发现制得的硫酸亚铁晶体产率较低，经过分析查阅资料后提出可以用无水乙醇代替水洗涤产品，减少洗涤时产品的损失等。对实验结果进行反思与分析引发了多次“微创新”的裂变，学生解决这些问题后由此得出更优的实验制备方案。

4.裂变聚变融合：物质制备实验模型的构建

实验结束后，继续引导学生提出“制备物质都是按这样的思路吗？设计制备物质的一般思路是怎样？”等问题，继续升华研究的内容。通过自己进行实验设计、制备硫酸亚铁晶体的过程，学生对物质制备实验的思路印象更深刻，也有着更深的体会和更全面的思考，学生们根据此次学习活动经历和之前所学知识展开小组讨论，不同的小组得出不同的制备物质实验设计的模型，由此“微创新”裂变的同时引起“微创新”的聚变。

三、化学课堂“微创新”的应用策略

教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的摇篮，课堂正是教育的主战场，提高课堂教学质量需要“微创新”，为了使“微创新”在化学课堂中得到更好的应用，突破创新难点，使用时需注意以下策略的应用。

1.利用化学史实，激发创意灵感

俗话说，“巧妇难为无米之炊”。创新思维是学生进行“微创新”的前提和条件，而灵感是创新思维的重要表现形式，在创新思维中起着重要的作用［6］。那么灵感又如何而来呢？在化学课堂中，教师结合化学史实和化学学科前沿的发展情况选择教学内容，学生不仅要作为旁观者听科学家的故事，了解科学家的发现，更要代入其中，想科学家之所想，做科学家之所做，在他们的经验与智慧中学习知识是如何被发现与应用的，感受他们上下求索的艰苦的探究过程，从而形成科学精神与科学思维。随着对相关知识横向和纵向的积淀，加上反复推敲与不断思考，某一时刻，再想对某一单点进行突破创新时，就能激发出顿悟的火花。

2.创设真实情境，激活问题意识

问题意识是培养创造力的基础［7］，创造力的培养从某种意义上来说就是对问题意识的培养［8］。显然问题的产生对于课堂上“微创新”的创生和演化至关重要，其也会激发学生的探索兴趣。因此，为了激活学生的问题意识，教师可以在化学课堂中创设真实、具体的问题情境，为学生化学学科核心素养的形成和发展提供真实的表现机会［9］，同时促进“微创新”的产生。要创设这样一个具有启发性的情境，教师可以从生活出发结合相应的化学知识，也可以利用一些探究性实验、趣味性实验，最重要的是由此引发学生去积极思考，从而提出问题或寻找创造性的问题［10］。例如，在学习碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应时，人教版教材的实验只能说明盐酸与碳酸钠、碳酸氢钠的反应在速率上有差异，却无法说明碳酸钠与盐酸的反应是分步进行的，那么如何能够设计实验改进呢？利用此情境，可以以小组合作的方式设计方案进行交流与讨论，从而引发一次“微创新”的聚变。在交流讨论的过程中，不同的小组对其他小组的方案进行探讨与评价，从而优化得出一个最终方案，由此发生“微创新”的裂变。

3.改进教学方式，提供创新机会

传统课堂教学是“灌输—接受”的基本模式，学生处于被动状态，给予学生发挥的机会并不多，由此“微创新”的创生也很难。而如何在课堂中使学生能够更加主动地参与、乐于去探究，教师不仅应该转变教学观念，以学生为主体，同时也可以改进教学方式，将课堂活动的主动权交还于学生，强化学生的主动参与［11］。例如，教师可以采取项目式教学法。项目式教学是一种以学生为中心的教学方法，是在教师的指导下，学生相对独立地完成整个学习项目，让学生在真实的问题情境中实践，其理念和目标都与当前基础教育教学改革相一致，是促进核心素养融合发展的有效教学方式［12］。项目式教学法的应用能为中学课堂中“微创新”的创生与演化提供机会。

4.种下“强国”信念，燃起创新使命

当前，我国某些精密仪器还必须依靠国外进口，华为的任正非也曾就解决芯片问题提出必须重视化学产业的发展，我国目前离成为化工强国还存在着一定的距离。在化学课堂的教学中，教师更应该传递给学生一种“国家兴亡我有责”的意识。国家发展需要科学技术的创新，学生应该有为国家强盛而读书的坚定信念，带着这样的使命感学习，相信化学课堂也会出现更多的“微创新”，也会更加精彩。在一定的角度来看，“微创新”能够为我国培养出社会更需要的人才，也能够推动化学产业的发展。培育学生“微创新”的意识，种下“微创新”的观念，这些“微创新”以后也很可能发展成为影响社会发展的“大创新”。