高中化学培养学生创新能力的路径探析一以 “有机合成为例”
侯娜娜
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侯娜娜,. 高中化学培养学生创新能力的路径探析一以 “有机合成为例”[J]. 中国教育学报,20242. DOI:10.12721/ccn.2024.157015.
摘要: 创造力是一个非常重要的核心素养,文章对如何在化学教学中进行创造性思维的训练进行了探讨:选择情境材料,走进现实的生活,用冲突的揭露来提高学生的创造力;建立协作教学的平台,建立学习的社区,激发学生的创造性思维;利用主题思想,通过深度学习,提高学生的创造力;以学科德育教育培塑科学人才培养高中生创造力。
关键词: 学科实践 ;核心素养 ;创新能力
DOI:10.12721/ccn.2024.157015
基金资助:

培养高中生的创造力,既是时代要求,又是教育教学的重要内容。学科实践是一种带有学科内涵的典型的实践,也就是学科职业群体抱着一个共同的理想和价值观,利用这一学科的理念和工具,将思维过程和操作技巧相结合,从而在现实生活中找到一种有效的方法。课程实践使学生由“知识本位”迈向“素养本位”,并在应用高阶思考如分析、归纳和论证中培养创造力。

一、精选情境素材, 进入真实生活情境, 通过揭示矛盾激发学生创新意识

在选择教学情境材料时,要充分注意兴趣。创设真实动人的情境,是进行课程教学的一个很好的媒介,能使学生产生浓厚的兴趣。

目前,在课堂里,所学到的知识与实际的生活相脱离,课堂上的学习被简单化成了一种象征式的传达,这使得它变得枯燥无味,难以引起学生的兴趣,无法激发他们的求知欲。没有了学生的积极性,就谈不上培养创造力。

通过对紫杉醇的发现、研究和合成,引导学生走进现实的生活情境,在“课堂知识”与“生活知识”的关系中架起桥梁。由美国国家肿瘤研究院和美国农业部共同开发的一种新型的抗肿瘤药物——红豆杉醇,经过20年的努力,从超过30,000份样品中筛选出了目前最好的一种天然抗肿瘤药。任何知识,都有一种独特的魅力,会让人对它产生浓厚的兴趣。为了更好地调动同学们的学习积极性,老师们在课堂上通过材料的综合运用,设置了三个冲突:第一,紫杉醇的抗肿瘤作用与其高昂的成本之间的冲突。天然的紫杉醇具有很好的抗肿瘤活性,它可以拯救很多人的性命,然而获取困难,30吨干燥的树干中只能提取100 g左右的紫杉醇,价格高达150多万美金。二是存在步骤繁琐(39个步骤)、效率低(0.07%)难以实现产业化的问题。然而,目前采用的全合成路线无法达到工业应用的要求。三是教材中所讲的理论与现实工业中的化学反应规律相冲突。书本上的知识通常是一个完美的模式,但在现实中,必须从现实出发,全面考虑问题。在应用知识的过程中,会出现矛盾与冲突。这三个对立能够激起学生强烈的研究兴趣,引导学生进一步一步地深入、积极地进行探索,将自己所学的知识和目前的经验结合起来,用专业的思路来进行思考,从而促使学生们的创造力得到提升,从而为培养学生的创造力奠定坚实的基础。

二、创造合作的空间,建立合作的学习社区,激发学生的创造性思考能力

学习共同体是在一个共同的学习任务的基础上进行的,它的目标是促进成员的整体发展,它注重在互动式的学习理念的引导下,通过人际交流、交流与共享各类学习资源,从而形成一个基层的学习群体。以“合作学习”为中心的“合作学习”理念,以“以人为本”的教学理念为指导,以培养学生的集体智力与个人的全面能力为目标,以协同的方式实现教学目标。合作以平等与尊重为先决条件,而合作的特征则是各方面的长处得以充分地利用,在一个融洽的气氛中进行思想的碰撞,在相互交流、相互质疑中开悟智慧,产生智慧。

目前,有些同学面临着交流不能的实际困境,目前的课堂里,“老师讲,学生听”“老师问,学生回答”的单一方式,没有建立起一个学习社区,或者只是停留在表层,在课堂上,学生们的思想并不积极,他们的协作学习无法真正地进行,他们的创造力也很难得到有效地成长。

在这一节中,老师根据建立一个学习社区,将同学分成几个小队,分配各自的职责和职责,在此基础上,进行协作学习:(1)对紫杉醇的全合成进行解析,经过探讨、反思,总结出一套通用的、求解的思想与方法。(2)对紫杉醇的逆合成途径进行剖析,体会其思想的逻辑性,并对其进行最基础的解析。(3)研究从微观层面(化学键的断裂与生成)与宏观层面(组分的改变)之间的关系,为研究有机合成中的难题提供思路。在进行了协作学习之后,每个团队都可以提出自己的学习经验,然后再向其他的团队提出疑问和提问,让每个同学都能对自己提出的问题进行解答,使整个班级都能得到最大程度的发挥,从而使整个班级的学习环境得到最大程度的扩展。整个课堂气氛活跃,同学们的学习积极性很高,同学们在提问和回答中迸发出了创造性的思想火花。

在“合作学习”中,通过建立学习社区,实现了思考深度、主动交流、自由表达、相互启发,从而使创造性思想的产生与发展得以启动。

三、运用科学方法, 解决复杂问题, 在深度学习中提升学生创新能力

“深度学习”指的是“学生积极主动地参加教授课程”。在深层学习过程中,学习者通过对问题的探索,产生各种思路和解答。创造力要求学生通过深入学习,在实际问题中培养出专业的思考,培养和提高创造力。

通过对无锡紫杉制药企业的访问,获得了大量的制造机理及图像数据,并将其进行集成与设计,使之具有现实意义的实际问题具有一定的研究意义。

演示一:无锡紫杉制药公司紫杉提取物的作用机理.

在实验过程中,学生要回答如下几个问题:(1)有什么功能基团参与了物质的改变?(2)为什么对氢的选择是存在的?(3)怎样处理官能团化反应中的选择性与目的性之间的冲突?在调查与探讨过程中,同学们根据实际情况,给出了超出中学课程范围的推测。比如,在各种条件下,活性的差异,反应条件的选择性,周围基团的位阻效应,以及有针对性的保护基等。

四、渗透学科德育教育,培塑科技人才,引导高中生创造潜能

“心怀祖国、服务人民的爱国精神,勇攀高峰、敢为人先的创新精神,追求真理、严谨治学的求实精神,淡泊名利、潜心研究的奉献精神,集智攻关、团结协作的协作精神,甘于为人梯、奖掖后学的育人精神”方面的精神内涵,是中国精神的结晶,是中国精神的集中表现,是一种具有深远教育意义的精神。而改革,则不可避免地要步入“深水区”与“无人区”,需要不断地突破,勇于开拓。如果没有坚强的精神动力,没有正确的引导,革新是不可能取得成功的。从钱学森到袁隆平,再到黄大年,从他们的重大发明创造中,我们可以看到他们身上闪耀着的灿烂光芒。

在这一节中,我们以一个小故事的方式介绍了科学家们对紫杉醇化的研究。20世纪80年代,世界20余名科研人员开始对其进行全合成,历经十余年,5个课题组相继完成了其全合成,为临床应用提供了新思路,彰显了“人类命运共同体”理念。法国人皮埃尔·波蒂埃发明了10-二甲基四氢嘧啶,并用它作为基础,合成了泰素,经过一段时间的研究,他又找到了一种更有效的抗肿瘤药物“多西他赛”,使成千上万的病人受益。在创造性地发现之后,往往都是经过长时间钻研之后的灵感。借助这样的小故事,让他们自然而然地去进行思维,让他们经过一系列的价值观的升华、价值观的抉择,并将科学的思想根植于他们的心灵之中。

参考文献

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[2]成尚荣.用“第一”的理念撬动拔尖创新人才的培养[J].中国教师,2021(5):22-26.

[3]徐鸿.实践“合作学习”的五要素[J].江苏教育,2021(3):67-68.

[4]钟启泉.深度学习:课堂转型的标识[J].全球教育展望,2021,50(1):14-33.