摘要：笔者根据化学学科的特点，在高中化学课堂中开展科创和STEM教育，很好地培养了学生的创新意识、创新思维和实践能力，同时提高了实践动手能力。本文以利用创新实验教学为例，阐述高中化学课堂如何开展科创和STEM教育，从而培养学生创新能力以及保证学生的创新实践。
关键词：高中化学 开展 科创和STEM教育 策略
一、利用创新实验创设情境，培养学生创新意识
心理学原理告诉我们，兴趣是最好的老师，而情境教学是激发学生学习兴趣的最好手段，在课堂中恰当地利用创新实验创设情境，造成问题悬念、矛盾冲突，能够激发学生学习欲望，培养创新意识和思维，提高动手操作能力。
如在“化学能转化为电能”的教学中，我先利用桔子水果电池，让学生体会化学的奥妙。实验时，我将水果电池的两极导线放在学生舌尖上，尽管电流很小，但这个敏感的部位还是有“麻麻的感觉”。这个奇妙的化学实验引起了学生的极大兴趣，大家都在“七嘴八舌”地议论起来。显然，学生们的探究欲望被激发了。我“趁热打铁”，接着让学生在一瓣橘子上分别插一小段铜片和锌片（相隔0.5cm），把铜片和锌片的另一端通过导线接触耳机的两极，这时耳机“嘎嘎”响起来。能够听到“嘎嘎”声，这说明了什么？我向全班学生提出了问题，并引导学生选择其他金属、水果、溶液自己动手试一试。学生摩拳擦掌，纷纷动起手来：有的用番茄、铝片和铜片；有的用橙子、铁片和铜片……学生结合我的引导，充分发挥创造性思维，不断地实验、探索、创新，不知不觉间就落实了教学的三维目标：既让学生在动手间掌握了知识与技能，又明确了过程与方法，并且很好地培养了学生协作、求实的精神。
又如课本中氨气和滴有酚酞的水形成红色的喷泉实验，颜色单一，令学生感到乏味。于是我重新设计了一个实验：烧杯中由盛一种溶液改盛几种互不反应的溶液：酚酞试液、石蕊试液、FeCl3溶液,而烧瓶中只盛满NH3。NH3与上述几种溶液反应生成不同颜色的产物而形成彩色喷泉（红、蓝、红褐），美丽的景色令学生们惊叫不已。我抓住机会，让学生思考并选择，还可用什么气体和溶液做此实验，会呈现什么颜色等。学生兴致勃勃，互相配合着做起了实验……。
利用创新实验创设新奇而又充满情趣的情境，能够诱导学生自己去思考、探究、并逐步解决问题。这不仅让老师摆脱了说教式教学的困境，而且能最大限度地调动学生的积极性、主动性、激发学生的学习兴趣，培养创新意识，为学生形成创新思维和创新实践能力奠定基础。
二、创新实验演示，培养学生创新思维
化学教材中的常规演示实验和学生实验都是经过验证的，属于经典实验。但有些实验在实际操作中亦存在着这样那样的不足。为了更好地发挥实验教学的创新教育功能和适应教学改革的潮流，在教学过程中，教师可引导学生创新改进实验，使操作更简单，现象更明显，从而把学生活跃性思维转化为创新思维，进而形成科技创新能力。
如在“铁与水蒸气反应”的实验中，棉花易燃不宜高温加热，我引导学生思考，能否寻找一种载体，既可以高温加热，又能使现象明显？学生议论纷纷：有的提出用小石块；有的说用粉笔头作载体；有的说应该采用颗粒状的粉笔为载体；有的提出干脆不用棉花直接进行实验……学生的思维在你一言，我一语中不断碰撞出火花。实践是检验真理的唯一标准。我先让学生分析、筛选出几个载体，并引导学生逐个进行实验，进行比较。
最终学生得出采用颗粒状的粉笔为载体进行实验，效果最好。此过程是：①将粉笔研成颗粒状，用热水浸润；②将湿润后的粉笔颗粒与还原铁粉充分混合；③加热粉笔颗粒。几分钟后就可以观察到氢气肥皂泡不断冒出。显然该改进实验融入了学生的创新思维：采用粉笔颗粒为载体，能够高温加热；粉笔颗粒蓄水量多，表面积大，能使铁粉与水充分接触，产生氢气量足，反应速率快，现象明显。
实验的成功改进，给学生们带来很大的“成就感”，大大地激发了学习兴趣和创新精神，而且也使他们进一步了解了原有实验的设计意图、原理、实验步骤及仪器使用方法等，很好地达到了教学目标。因此，我们在教学过程中，应创造更多的机会让学生参与实验的演示和创新，充分发挥他们的聪明才智，培养他们的创新意识和思维。
三、创新实验装置，整合学科知识，培养学生创新能力
学生的创新意识和创新能力需要不断的强化和肯定，才能使课改实践持续发展，真正实现课改的终极目标——培养出创新型人才。创新能力源于创新实践，而自制教具活动，正是一种理论与实践，知识与能力相结合的活动。在教学过程中，我积极开展科创和STEM教育，通过引导学生结合所学知识，整合各学科及科学、工程等知识自制教具，将创新意识和创新思维转化为创新能力。
如为了更好地让学生理解和掌握电化学中的两个重要知识点——原电池和电解池的相关知识和规律，我引导学生根据原电池和电解池的原理和结构进行自制教具。我先根据实验室的原有装置，引导学生找出不足。“两个实验装置是分立的，如果能把它们做到一块去就能更好理解他们的区别和联系”，在学生们“七嘴八舌”议论中，一个创新点子就这样诞生了。接着我鼓励学生查阅资料、设计方案、综合运用知识……。学生们兴致盎然找来一大堆“零部件”：丢弃的PVC管、废弃塑料饮料瓶、水龙头、摩托车蓄电池、导线等。怎样才能把“两池”之间联系展现出来呢？它们之间如何转换呢？学生在设计、制作过程中不断涌现出新的问题，面对这种情况，我及时进行启发和引导，如基于化学原理和知识，怎样用工程学、科学原理进行设计，怎样用数学方法进行测量和固定，怎样用物理知识进行电路连接和制作等等。经过学生的努力，一个创新的实验装置便呈现在眼前：容器部分由PVC管、废弃塑料饮料瓶、水龙头等构成，电解液由漏斗进入，通过水龙头回收。水阀可控制电流的通断（切断电解液中阴阳离子的移动）；电路部分由蓄电池、G表、导线等组成。其原理是通过双刀双掷开关控制，先让电解液发生电解，然后用产生的氢气、氧气和电解液形成氢氧燃料电池。
该实验装置所取材料，都是生活中一些常见的物品或废弃物，这让学生自然而然的受到了节能环保教育。同时该装置把原电池和电解池创新地“做”到一块去了，操作简便、现象明显，有利于学生区分和理解电化学“两池”的基础知识，更为重要的是学生在制作过程中整合了化学、物理、数学、工程学、科学等知识，不断地积累了直接经验，激发了创造性思维，提高了创新能力。
综上所述，创新化学实验在落实课程目标，培养学生创新思维和实践能力方面，有其得天独厚的条件。因此在高中化学课堂要充分借助创新化学实验，运用创造性思维，整合各学科知识，积极主动地进行化学实验开发、设计和创新，使实验教学趣味化、生活化，做到现象明显、环保高效，同时在其它化学知识中积极开展科创和STEM教育，从而让学生思维得到启发，能力得到发展，情感得到升华，核心素养得到培养，真正实现新课程的三维目标。