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普通高中《化学课程标准》（2017年版）素养4科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，運用化学实验、调查等方法进行实验探究;勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新。如何利用化学课堂，培养学生的科学探究与创新意识？应该首先从科学认识过程与探究教学法说起。
一、化学课堂问题探究教学的理论基础
1.科学认识过程
（1）基于事实提出一个研究问题;
（2）基于问题建构一个假设，该假设用于解释提出的问题;
（3）根据假设预测新的事实;
（4）实验验证，新事实如果支持假设，成为新的理论;如果不支持假设，意味着假设要进行修改或者放弃。
探究教学法
20世纪50年代，著名生物学家、课程专家施教授在“教育现代化运动”中提出了“探究式学习”并逐步推广应用，施教授的“生物科学探究模式”和萨教授的“探究训练模式”影响至今。
萨教授将探究式教学分成五个阶段：（1）面对问题阶段;（2）搜集资料—确认阶段;（3）搜集资料—实验阶段;（4）组织并提出解释阶段;（5）分析探究过程。
3.科学认识过程与探究教学法共同点
（1）都起源于问题
（2）注重实验事实和证据
由此，我们发现探究教学法符合科学的认识过程，更适用于自然科学学科的教学，尤其适用于化学学科教学，因为化学是以实验为基础的一门科学，而化学实验又是为研究提供事实与证据的最佳途径。但是探究教学法中的学生学习的过程与真正的科学认识过程又有所不同，探究教学法更注重交流过程（师生、生生）。
新课程倡导教师为主导与学生为主体的教学，即还学生主体地位。探究教学法中提倡教师为学生的学习提供情境素材，主张教师为学生的学习提供引导和帮助，主张学生是新知识学习和建构的主体。
二、化学课堂问题探究教学的基本环节
问题探究教学是指在教师的指导下，学生以小组合作的形式，模拟科学认识过程，按照科学的思维方式和研究方法，对相关问题自主进行研究以达成学习目标的课堂教学组织方式。该模式强调研究的过程就是学习的过程，研究的成果就是学习的结果。目的是让学生按照科学的研究方法，小组合作自主构建化学知识，实现在研究、交流中学习化学的目的，使学生不仅掌握化学知识，同时能够体悟到化学学科的内在规律和研究方法。问题探究教学以建构主义学习观和探究法教学为理论基础，设计了六个环节：（1）提出探究问题（2）设计探究方案（3）科学论证方案（4）合作探究实践（5）分享交流成果（6）总结提升成果。
很显然，六个环节中高质量的问题是决定问题探究教学成败的关键。由于该方法是一种模拟科学认识过程的学习行为，不同于真正的科学研究，也不同于研究性学习，因此，“问题”要体现以下特点：
1.教学内容中的核心问题。学生经过对核心问题的探究（推理、实验、交流······）不仅能获得本节知识，还能掌握一定的化学规律或原理，习得同类知识研究方法。
2.有探究的价值。缺乏思维含量的探究不是真正的探究，是为了探究而进行的虚假探究，激不起学生的探究欲望，更谈不上培养学生的科学探究和创新意识了。所以“问题”一定要有一定深度，有深度才有探究的价值。
3.源于学生原有认知。“问题”源于学生的原有认知，才有探究的起点;但是“问题”又要高于学生的原有认知，因为这样才有探究的必要和价值。
三、化学课堂问题探究教学的“问题设计”
化学课堂问题探究教学中的“问题”是学生进行自主建构的有效学习的关键。用于组织探究的核心问题首先要体现探究的价值，能突出学习内容;其次还要有探究的必要;同时还要照顾学生的已有能力和水平。
1.源于真实的情境，引导学生提出
例如，山西省某中学姜山老师在进行《金属的化学性质》教学设计时，采用了一则真实的新闻信息引入新课，促使学生提出问题。姜老师引用了《中国石油报》上刊登的“热化学及其压力脉冲新工艺”，原文如下：科学家开发了一种油井热化学处理工艺，就是将包覆有铅皮的钠棒放置于井底产油井段，然后使铅皮破裂，从而降低原油层的含水率，并将原油中固体成分：如胶质、沥青质和石蜡等熔化。有效提高油井产量，成为油井增产“利器”。
2.去情境化，从旧知识中引导学生提出
例如，天津市某中学的赵老师在设计《金属化学性质》一课时，赵老师的引入没有设置任何情境，他采用了将新知识被旧知识“包装”起来的做法，让学生在拆包装的过程中发现并提出问题。设计如下：学生回忆初中化学学习的金属通性，与氧气反应、与酸反应、与盐的置换;引导提出，钠是一种金属，是不是应该具备以上三个通性呢？学生合作进行实验，发现钠与氧气、盐酸、硫酸铜溶液反应情况与铁都有所不同，尤其是钠与硫酸铜溶液的反应现象更是颠覆学生的原有认知。于是学生顺理成章提出“钠与水反应？”“钠与氧气反应条件？”等探究问题。
以上两种方法中探究问题都源于学生，这样的设计让探究出于必然。源于学生可以是如赵老师巧妙的设计使“问题”从学生已有经验中来。可以是如姜老师精心选取和设计的真实的情境中学生发现中产生。因为学生自己发现了问题，心中有了疑问，所以探究便成为一种渴求，实验成为必要的一种手段。在这样的课堂里，学生旧有经验和新的发现得到了充分的尊重，为探索新知提供了基础和动力;而学习的结果又大大充实了其原有的认知，满足了其新的发现。
一、化学课堂问题探究教学的理论基础
1.科学认识过程
（1）基于事实提出一个研究问题;
（2）基于问题建构一个假设，该假设用于解释提出的问题;
（3）根据假设预测新的事实;
（4）实验验证，新事实如果支持假设，成为新的理论;如果不支持假设，意味着假设要进行修改或者放弃。
探究教学法
20世纪50年代，著名生物学家、课程专家施教授在“教育现代化运动”中提出了“探究式学习”并逐步推广应用，施教授的“生物科学探究模式”和萨教授的“探究训练模式”影响至今。
萨教授将探究式教学分成五个阶段：（1）面对问题阶段;（2）搜集资料—确认阶段;（3）搜集资料—实验阶段;（4）组织并提出解释阶段;（5）分析探究过程。
3.科学认识过程与探究教学法共同点
（1）都起源于问题
（2）注重实验事实和证据
由此，我们发现探究教学法符合科学的认识过程，更适用于自然科学学科的教学，尤其适用于化学学科教学，因为化学是以实验为基础的一门科学，而化学实验又是为研究提供事实与证据的最佳途径。但是探究教学法中的学生学习的过程与真正的科学认识过程又有所不同，探究教学法更注重交流过程（师生、生生）。
新课程倡导教师为主导与学生为主体的教学，即还学生主体地位。探究教学法中提倡教师为学生的学习提供情境素材，主张教师为学生的学习提供引导和帮助，主张学生是新知识学习和建构的主体。
二、化学课堂问题探究教学的基本环节
问题探究教学是指在教师的指导下，学生以小组合作的形式，模拟科学认识过程，按照科学的思维方式和研究方法，对相关问题自主进行研究以达成学习目标的课堂教学组织方式。该模式强调研究的过程就是学习的过程，研究的成果就是学习的结果。目的是让学生按照科学的研究方法，小组合作自主构建化学知识，实现在研究、交流中学习化学的目的，使学生不仅掌握化学知识，同时能够体悟到化学学科的内在规律和研究方法。问题探究教学以建构主义学习观和探究法教学为理论基础，设计了六个环节：（1）提出探究问题（2）设计探究方案（3）科学论证方案（4）合作探究实践（5）分享交流成果（6）总结提升成果。
很显然，六个环节中高质量的问题是决定问题探究教学成败的关键。由于该方法是一种模拟科学认识过程的学习行为，不同于真正的科学研究，也不同于研究性学习，因此，“问题”要体现以下特点：
1.教学内容中的核心问题。学生经过对核心问题的探究（推理、实验、交流······）不仅能获得本节知识，还能掌握一定的化学规律或原理，习得同类知识研究方法。
2.有探究的价值。缺乏思维含量的探究不是真正的探究，是为了探究而进行的虚假探究，激不起学生的探究欲望，更谈不上培养学生的科学探究和创新意识了。所以“问题”一定要有一定深度，有深度才有探究的价值。
3.源于学生原有认知。“问题”源于学生的原有认知，才有探究的起点;但是“问题”又要高于学生的原有认知，因为这样才有探究的必要和价值。
三、化学课堂问题探究教学的“问题设计”
化学课堂问题探究教学中的“问题”是学生进行自主建构的有效学习的关键。用于组织探究的核心问题首先要体现探究的价值，能突出学习内容;其次还要有探究的必要;同时还要照顾学生的已有能力和水平。
1.源于真实的情境，引导学生提出
例如，山西省某中学姜山老师在进行《金属的化学性质》教学设计时，采用了一则真实的新闻信息引入新课，促使学生提出问题。姜老师引用了《中国石油报》上刊登的“热化学及其压力脉冲新工艺”，原文如下：科学家开发了一种油井热化学处理工艺，就是将包覆有铅皮的钠棒放置于井底产油井段，然后使铅皮破裂，从而降低原油层的含水率，并将原油中固体成分：如胶质、沥青质和石蜡等熔化。有效提高油井产量，成为油井增产“利器”。
2.去情境化，从旧知识中引导学生提出
例如，天津市某中学的赵老师在设计《金属化学性质》一课时，赵老师的引入没有设置任何情境，他采用了将新知识被旧知识“包装”起来的做法，让学生在拆包装的过程中发现并提出问题。设计如下：学生回忆初中化学学习的金属通性，与氧气反应、与酸反应、与盐的置换;引导提出，钠是一种金属，是不是应该具备以上三个通性呢？学生合作进行实验，发现钠与氧气、盐酸、硫酸铜溶液反应情况与铁都有所不同，尤其是钠与硫酸铜溶液的反应现象更是颠覆学生的原有认知。于是学生顺理成章提出“钠与水反应？”“钠与氧气反应条件？”等探究问题。
以上两种方法中探究问题都源于学生，这样的设计让探究出于必然。源于学生可以是如赵老师巧妙的设计使“问题”从学生已有经验中来。可以是如姜老师精心选取和设计的真实的情境中学生发现中产生。因为学生自己发现了问题，心中有了疑问，所以探究便成为一种渴求，实验成为必要的一种手段。在这样的课堂里，学生旧有经验和新的发现得到了充分的尊重，为探索新知提供了基础和动力;而学习的结果又大大充实了其原有的认知，满足了其新的发现。