培养学生科学素养的化学实验教学研究

何翔

摘要：文章阐述了培养学生科学素养的化学实验教学研究的背景、科学素养的定义及内涵、国内化学教学中科学素养的研究现状，介绍了在化学实验中培养学生基本科学素养的教学实践。

关键词：科学素养；实验教学；科学探究

文章编号：1008-0546（2014）06-0008-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.003

一、研究背景

提高公民的科学素养是近几十年来世界各国科学教育工作者关注和研究的热点问题。化学教育作为科学教育的一个分支，应该把培养和提高学生的科学素养作为中心任务和目标。世界发达国家美国、日本等在相应课程中规定了具体的教学目标和内容，提高学生的科学素养，如《美国国家科学教育标准》设置了一个以培养所有学生科学素养为目标的国家科学课程，并对科学素养进行了定义。进入新世纪以来，我国新的初、高中化学课程标准中，都明确指出了对培养和提高学生科学素养的重视，《全日制义务教育化学课程标准》指明“化学课程应以提高学生的科学素养为主旨，科学探究对发展学生的科学素养具有不可替代的作用”，而《高中化学课程标准》则指出“高中化学课程以进一步提高学生的科学素养为宗旨”。由此可以说明中学化学教学中培养学生科学素养的重要性。

如何在中学化学教学中培养学生的科学素养？化学是一门以实验为基础的学科，实验在化学教学中起到非常重要的作用，被称为“感性认识的源泉、理性认识的支架、求证假设的手段、科学探究的方法、发展能力的途径、激发兴趣的武器以及培育情感的土壤”[1]。它能够激发学生学习化学的兴趣，帮助学生认识和解决问题，进行科学探究和化学研究。在化学学习和实验过程中培养起来的化学实验素养是化学科学素养的重要组成部分，使学生在学习研究和生活实践中不断受益[2]。因此化学实验教学是培养和提高学生科学素养的途径之一。然而在一线教学中，由于受教学评价体制、学校客观实验条件等原因的影响，化学实验在实际教学过程中陷入了困境。如过分重视实验目标而不重视过程，存在以“讲”代“做”的实验教学现象，不适当地过分要求化学基本操作的熟练性[3]等。在这种情况下，通过化学实验教学培养和提高学生科学素养就显得更为迫切和重要了。

二、科学素养及其内涵

1. 科学素养的定义

什么是科学素养？不同的研究者有不同的认识和看法，对这一概念的认识还未达成共识。1996年出版的《美国国家科学教育标准》提出：科学素养是指个人选择和决策、参与社会、文化事业和经济生产活动所需要的对科学概念和过程的知识理解。《面向全体美国人的科学》将“科学素养”定义为：“应理解科学核心概念和原理；熟悉自然界，认识自然界的多样性和统一性；能够按个人和社会目的运用科学知识和科学的思维方法。”中国科学技术协会发布的全民科学素质《2049计划》中，对中国公民的科学素质作了如下的描述：科学素质是国民素质的组成部分，是指公民了解必要的科学知识，具备科学精神和科学的世界观，以及用科学态度和科学方法判断和处理各种事物的能力。

2. 科学素养的内涵[4]

1966年，美国一批学者根据文献调查，揭示了科学素养的六个范畴。①概念性知识- 构成科学的主要概念、概念体系或观念；② 科学的理智-科学研究的方法论；③ 科学的伦理-科学所具有的价值标准，亦即科学研究中科学家们的行为规范，也称为科学态度或科学精神；④ 科学与人文-科学与哲学、文学、艺术、宗教等文化要素的关系；⑤科学与社会-科学与政治、经济、产业等社会诸侧面的关系；⑥ 科学与技术-科学与技术之间的关系及差异。这六个范畴含括了现代科学素养的基本内涵，值得注意的是，科学素养的内涵不是永恒不变的。

三、国内化学教学中科学素养的研究现状

1. 教材文本研究

王磊、魏锐等从基于促进学生科学素养发展的角度，对高中化学新课程教材进行了研究，分析了新世纪（鲁科版）高中化学教材的编写思路和特点，从理论层面对教材实验体系架构、教材呈现形式进行探讨[2]。刘一兵、石晓波运用内容分析法对高中化学新、旧教科书中的科学素养主题进行分析，得出科学素养主题内容发生了较大的变化，传统高中化学教科书的编写注重知识与技能，对科学过程与方法的关注不够，新高中化学教科书的编写突出了科学过程方法，拓展了科学、技术与社会的相互关系[5]。

2. 培养途径研究

胡雪梅指出以培养学生化学科学方法和实验能力作为提高学生科学素养的突破口，在化学教学中进行了实践探索，指出基本途径包括：以问题解决法、讨论法进行教学，介绍有关化学发展史，充分运用实验手段，加强习题训练等[6]。谭宗俊等指出可以组织学生在课外实验探究活动中培养学生自身的科学素养[7]。

3. 科学素养测量研究

胡久华、李阳等通过具体的实践，对高中生化学科学素养的测查进行了初步探索，界定了高中生化学科学素养的基本维度和具体内容，总结了测查的基本程序和注意问题，取得了可信的初步结论[8]。陆真、沈书君等利用相关PISA原题对我国230名学生进行了化学科学素养的测试，做了一致性判断与解析[9]。

四、利用化学实验培养学生基本科学素养的教学实践

研究表明，化学学习需要较强的抽象思维能力、空间想象能力、实验操作能力及思维的灵活性和理解力。因此，唯有对化学实验教学开展有效性研究，方可通过以化学实验为主的多种探究活动，使中学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，才能全方位提升他们的基本科学素养。

1. 借助兴趣实验，激发学习兴趣，培养学生的科学素养

对每一届初三新生的调查表明：学生都很期待上化学课，究其原因，几乎都无法说清楚，但都会说化学好玩儿，化学可以做实验。可见丰富多彩的化学实验，对于学习紧张的初三学生来讲，是极具诱惑力的。因此，在上化学课时特别重视课堂实验的演示以及课外实验的开发，激发学习欲望，培养学习兴趣，把学生带进奇妙的化学世界。例如在上《燃烧》一节课时，教师就可以补充“吹燃蜡烛”的小魔术：手拿一只蜡烛并且故意让学生看看，让他们相信这是一只普通蜡烛，然后把蜡烛插到蜡台上，请一位同学起来对准蜡心长吹一口气，蜡烛便燃烧起来了。学生对此发出了惊讶的声音，教师进而简单介绍实验原理，将蜡烛芯松散开，滴进了些溶有白磷的二硫化碳溶液。因为二硫化碳液体是极易挥发的物质，当学生吹口长气时其挥发速度进一步加快，当二硫化碳挥发完了，烛芯上留下极为细小的白磷颗粒，白磷与空气中的氧气发生氧化反应并产生热量，当温度升高到35℃时，白磷便自行燃烧，随之就把原来熄灭的烛芯又引着了。这种由于白磷在空气中氧化而引起的燃烧现象，在大自然中是经常发生的，这就是人们所说的“天火”或“鬼火”。endprint

2. 立足演示实验，形成化学概念，提高学生的科学素养

化学概念是反映物质物理属性和化学变化的一般本质属性，学生要形成化学概念，感知是第一要素。概念内容的具体化又是学生形成化学概念的第一个起点，教师必须紧紧依托实验教学，引导学生从直观的实验现象中，获得感性认识，进而形成化学概念[10]。生动鲜明、真实直观的化学演示实验可刺激学生大脑兴奋中心，有助于学生形成深刻的化学概念，使具有物质特性的化学概念在学生大脑中打上深深烙印。化学演示实验可通过学生视觉、听觉、嗅觉来形成感性认识，只有提供直接作用于感官的真实实验，才能有助于学生形成思维，加深对反映物质特性的化学概念的理解。演示实验反应过程中生成的沉淀、物质的溶解、颜色的变化、有气味或有颜色气体的逸出，都是帮助学生直接观察物质发生变化的直接感知，使学生信服地形成物质特性的概念，提高他们的科学素养。

人教版九年级化学教材中是通过演示实验室加热氯酸钾和二氧化锰固体混合物及过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气来引出“催化剂”这个概念，但往往在学生思想中会留下“催化剂就是二氧化锰、二氧化锰就是催化剂”这样的错误概念。为了使学生理解“催化剂”这个抽象概念，教学中可以增做两个演示实验：“分别用氧化铁和氧化铜代替二氧化锰”来做对比实验。通过直观的实验现象使学生获得感性认识，然后引导学生通过分析、判断、推理和抽象概括，以达到对“催化剂”这一学习对象的本质和规律的认识，从而形成化学概念。再如“离子反应”是高中化学的核心概念，它研究的是水溶液中物质微粒间的相互作用及其规律[11]。教师在教学过程中可以恰当地运用对比实验，引导学生由现象到本质地思考化学变化，帮助学生理解离子反应的概念。教师可以通过演示实验CuSO4与BaCl2和NaOH反应的实验，初步帮助学生分析反应过程中微粒的变化形成情况，初步建立离子反应的概念，进而借助于导电率传感器测定向Ba（OH）2中滴加H2SO4过程中导电率变化，与酚酞指示剂的变色情况对比，让学生明白离子反应间量的关系，最后学生分组实验大理石、碳酸钠与盐酸的反应，观察气体产生的位置和现象，让学生明白离子方程式是表示反应真实过程的最直接、最简洁的化学语言，进而理解离子反应的概念。

3. 通过实验设计，培养创新精神，发展学生的科学素养

化学实验设计是指根据化学实验的目的、要求，运用有关的化学知识和基本的实验操作技能，对实验的仪器、药品、装置、步骤等进行的一种设想和规划。它要求设计者具有灵活地应用化学基础知识和基本技能的能力，具有严肃认真、敢于创新的科学精神，因而培养了学生的创造能力。通过实验教学，使学生既掌握了知识，又学会了运用全面的运动观点去观察、分析、认识问题，使学生在实验教学中形成正确的世界观和方法论。所以，化学实验教学在完善学生学科素质，培养学生的创新意识和训练学生创造性思维能力方面所蕴含的功效是值得努力发掘和深入探索的[12]。

例如在用如图1装置测定空气中氧气含量的实验中，教材中物质R选用的是红磷，对于能否用木炭或者硫粉来代替的问题，教师给出的解释为由于碳和硫分别与氧气反应生成物二氧化碳和二氧化硫为气体，在瓶中无法形成压强差，不会引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉来代替红磷。但在学习了酸、碱、盐的知识后，我带领学生重新来讨论这个问题：①如果实验室没有红磷，我们能否用木炭或者硫粉来完成这个实验？②烧杯中盛水不可以成功，能否用其他物质来替换？③装置还可以做哪些改进更加有利于实验成功？经过同学们热烈的讨论和思考

再如喷泉实验是高中化学比较经典、学生印象非常深刻的实验之一。教师在讲解完基本的实验原理和完成氨喷泉实验之后，引导学生对实验试剂和实验装置重新进行选择和设计，讨论相关问题：①除了氨气和水的组合外，还可以选择什么样的气体和试剂的组合形成喷泉②要想形成喷泉，瓶外压强与瓶内压强差必须大于水柱的压强，而增大压强差除了减小瓶内的压强还可以采取什么样的途径？③怎样来设计实验增大瓶外压强？通过上述的讨论

4. 开展实验探究，提升探究能力，培养化学实验素养

化学课程中的科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发化学学习的兴趣，增进的科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

在实验室制取二氧化碳的教学中，学生在进行以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳实验后，教师可进一步深入引导：那么以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳时为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸呢？为什么不能用碳酸钠代替大理石或石灰石呢？为了让学生理解并掌握这部分知识，教学中可补充下面的实验：①用大理石和稀硫酸反应，观察实验现象：刚开始时反应进行很快，但反应一段时间以后，由于微溶于水的硫酸钙不断生成，附着在大理石的表面，使大理石无法接触到稀硫酸，反应就逐渐停止，没有气泡产生。②用碳酸钠与稀盐酸反应，观察实验现象：反应速度过快，产生的气体来不及收集。通过教师有效的启发引导，让学生自己动手做实验，观察现象，进行讨论反思，不仅有助于学生更容易地记住结论，巩固所学的知识，而且有效培养了学生的探究能力。

“化学能转化为电能”是高中化学苏教版《化学2》的相关内容，教学过程中教师可以安排以下实验让学生观察实验现象，形成原电池的概念，探究原电池的工作原理：①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯；②用导线把实验中的锌片和铜片连接起来插入盛有稀硫酸的烧杯；③在导线中间连接一个电流计或发光二极管；④用导线互换连接电流表。通过上述实验，学生对原电池的工作原理有了清晰的认识。

培养学生的科学素养是社会发展的需要，是时代赋予我们的责任，我们要抓住机遇，迎接挑战。学校教育是培养学生科学素养的主阵地，在教学中，我们一定要利用化学学科的特点，积极探索、不断创新，采取各种有效措施，有效培养和提高学生的科学素养。

参考文献

[1] 王磊，魏锐等.传感技术—化学实验探究手册[M].北京：北京师范大学出版社，2007.1

[2] 魏锐，王磊.基于促进学生科学素养发展的高中化学新课程教材研究化学实验素养视角下的《实验化学》教材分析[J].中学化学教学参考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有关化学实验改革的想法与建议[J].化学教学，2001，（3）：36-38

[4] 钟启泉.国外“科学素养”说与理科课程改革[J]. 比较教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 刘一兵，石晓波.高中化学教科书中科学素养主题的定量分析[J].化学教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化学教学中科学素养的培养途径及评价研究[D].南京师范大学，2001

[7] 谭宗俊，向雪皑.让学生在课外实验探究中培养自身的科学素养[J].化学教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久华，李阳.高中生化学科学素养测查的初步探索[J].化学教育，2007，（7）：28-30

[9] 陆真，沈书君.科学素养培养中男女生表现差异性的分析―基于PISA科学素养测评的研究与思考[J].外国中小学教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用实验教学形成化学概念[J].中学生数理化（教与学），2012，（5）

[11] 何彩霞，杨艳红.恰当运用对比实验帮助学生理解化学概念——以“离子反应”教学为例[J].教学仪器与实验，2011，（4）：9-11

[12] 覃德凤.谈谈初中化学实验教学与学生科学素养培养.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.喷泉实验教学三步曲[J].化学教学，2002，（7）：6-8endprint

2. 立足演示实验，形成化学概念，提高学生的科学素养

化学概念是反映物质物理属性和化学变化的一般本质属性，学生要形成化学概念，感知是第一要素。概念内容的具体化又是学生形成化学概念的第一个起点，教师必须紧紧依托实验教学，引导学生从直观的实验现象中，获得感性认识，进而形成化学概念[10]。生动鲜明、真实直观的化学演示实验可刺激学生大脑兴奋中心，有助于学生形成深刻的化学概念，使具有物质特性的化学概念在学生大脑中打上深深烙印。化学演示实验可通过学生视觉、听觉、嗅觉来形成感性认识，只有提供直接作用于感官的真实实验，才能有助于学生形成思维，加深对反映物质特性的化学概念的理解。演示实验反应过程中生成的沉淀、物质的溶解、颜色的变化、有气味或有颜色气体的逸出，都是帮助学生直接观察物质发生变化的直接感知，使学生信服地形成物质特性的概念，提高他们的科学素养。

人教版九年级化学教材中是通过演示实验室加热氯酸钾和二氧化锰固体混合物及过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气来引出“催化剂”这个概念，但往往在学生思想中会留下“催化剂就是二氧化锰、二氧化锰就是催化剂”这样的错误概念。为了使学生理解“催化剂”这个抽象概念，教学中可以增做两个演示实验：“分别用氧化铁和氧化铜代替二氧化锰”来做对比实验。通过直观的实验现象使学生获得感性认识，然后引导学生通过分析、判断、推理和抽象概括，以达到对“催化剂”这一学习对象的本质和规律的认识，从而形成化学概念。再如“离子反应”是高中化学的核心概念，它研究的是水溶液中物质微粒间的相互作用及其规律[11]。教师在教学过程中可以恰当地运用对比实验，引导学生由现象到本质地思考化学变化，帮助学生理解离子反应的概念。教师可以通过演示实验CuSO4与BaCl2和NaOH反应的实验，初步帮助学生分析反应过程中微粒的变化形成情况，初步建立离子反应的概念，进而借助于导电率传感器测定向Ba（OH）2中滴加H2SO4过程中导电率变化，与酚酞指示剂的变色情况对比，让学生明白离子反应间量的关系，最后学生分组实验大理石、碳酸钠与盐酸的反应，观察气体产生的位置和现象，让学生明白离子方程式是表示反应真实过程的最直接、最简洁的化学语言，进而理解离子反应的概念。

3. 通过实验设计，培养创新精神，发展学生的科学素养

化学实验设计是指根据化学实验的目的、要求，运用有关的化学知识和基本的实验操作技能，对实验的仪器、药品、装置、步骤等进行的一种设想和规划。它要求设计者具有灵活地应用化学基础知识和基本技能的能力，具有严肃认真、敢于创新的科学精神，因而培养了学生的创造能力。通过实验教学，使学生既掌握了知识，又学会了运用全面的运动观点去观察、分析、认识问题，使学生在实验教学中形成正确的世界观和方法论。所以，化学实验教学在完善学生学科素质，培养学生的创新意识和训练学生创造性思维能力方面所蕴含的功效是值得努力发掘和深入探索的[12]。

例如在用如图1装置测定空气中氧气含量的实验中，教材中物质R选用的是红磷，对于能否用木炭或者硫粉来代替的问题，教师给出的解释为由于碳和硫分别与氧气反应生成物二氧化碳和二氧化硫为气体，在瓶中无法形成压强差，不会引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉来代替红磷。但在学习了酸、碱、盐的知识后，我带领学生重新来讨论这个问题：①如果实验室没有红磷，我们能否用木炭或者硫粉来完成这个实验？②烧杯中盛水不可以成功，能否用其他物质来替换？③装置还可以做哪些改进更加有利于实验成功？经过同学们热烈的讨论和思考

再如喷泉实验是高中化学比较经典、学生印象非常深刻的实验之一。教师在讲解完基本的实验原理和完成氨喷泉实验之后，引导学生对实验试剂和实验装置重新进行选择和设计，讨论相关问题：①除了氨气和水的组合外，还可以选择什么样的气体和试剂的组合形成喷泉②要想形成喷泉，瓶外压强与瓶内压强差必须大于水柱的压强，而增大压强差除了减小瓶内的压强还可以采取什么样的途径？③怎样来设计实验增大瓶外压强？通过上述的讨论

4. 开展实验探究，提升探究能力，培养化学实验素养

化学课程中的科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发化学学习的兴趣，增进的科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

在实验室制取二氧化碳的教学中，学生在进行以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳实验后，教师可进一步深入引导：那么以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳时为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸呢？为什么不能用碳酸钠代替大理石或石灰石呢？为了让学生理解并掌握这部分知识，教学中可补充下面的实验：①用大理石和稀硫酸反应，观察实验现象：刚开始时反应进行很快，但反应一段时间以后，由于微溶于水的硫酸钙不断生成，附着在大理石的表面，使大理石无法接触到稀硫酸，反应就逐渐停止，没有气泡产生。②用碳酸钠与稀盐酸反应，观察实验现象：反应速度过快，产生的气体来不及收集。通过教师有效的启发引导，让学生自己动手做实验，观察现象，进行讨论反思，不仅有助于学生更容易地记住结论，巩固所学的知识，而且有效培养了学生的探究能力。

“化学能转化为电能”是高中化学苏教版《化学2》的相关内容，教学过程中教师可以安排以下实验让学生观察实验现象，形成原电池的概念，探究原电池的工作原理：①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯；②用导线把实验中的锌片和铜片连接起来插入盛有稀硫酸的烧杯；③在导线中间连接一个电流计或发光二极管；④用导线互换连接电流表。通过上述实验，学生对原电池的工作原理有了清晰的认识。

培养学生的科学素养是社会发展的需要，是时代赋予我们的责任，我们要抓住机遇，迎接挑战。学校教育是培养学生科学素养的主阵地，在教学中，我们一定要利用化学学科的特点，积极探索、不断创新，采取各种有效措施，有效培养和提高学生的科学素养。

参考文献

[1] 王磊，魏锐等.传感技术—化学实验探究手册[M].北京：北京师范大学出版社，2007.1

[2] 魏锐，王磊.基于促进学生科学素养发展的高中化学新课程教材研究化学实验素养视角下的《实验化学》教材分析[J].中学化学教学参考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有关化学实验改革的想法与建议[J].化学教学，2001，（3）：36-38

[4] 钟启泉.国外“科学素养”说与理科课程改革[J]. 比较教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 刘一兵，石晓波.高中化学教科书中科学素养主题的定量分析[J].化学教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化学教学中科学素养的培养途径及评价研究[D].南京师范大学，2001

[7] 谭宗俊，向雪皑.让学生在课外实验探究中培养自身的科学素养[J].化学教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久华，李阳.高中生化学科学素养测查的初步探索[J].化学教育，2007，（7）：28-30

[9] 陆真，沈书君.科学素养培养中男女生表现差异性的分析―基于PISA科学素养测评的研究与思考[J].外国中小学教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用实验教学形成化学概念[J].中学生数理化（教与学），2012，（5）

[11] 何彩霞，杨艳红.恰当运用对比实验帮助学生理解化学概念——以“离子反应”教学为例[J].教学仪器与实验，2011，（4）：9-11

[12] 覃德凤.谈谈初中化学实验教学与学生科学素养培养.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.喷泉实验教学三步曲[J].化学教学，2002，（7）：6-8endprint

2. 立足演示实验，形成化学概念，提高学生的科学素养

化学概念是反映物质物理属性和化学变化的一般本质属性，学生要形成化学概念，感知是第一要素。概念内容的具体化又是学生形成化学概念的第一个起点，教师必须紧紧依托实验教学，引导学生从直观的实验现象中，获得感性认识，进而形成化学概念[10]。生动鲜明、真实直观的化学演示实验可刺激学生大脑兴奋中心，有助于学生形成深刻的化学概念，使具有物质特性的化学概念在学生大脑中打上深深烙印。化学演示实验可通过学生视觉、听觉、嗅觉来形成感性认识，只有提供直接作用于感官的真实实验，才能有助于学生形成思维，加深对反映物质特性的化学概念的理解。演示实验反应过程中生成的沉淀、物质的溶解、颜色的变化、有气味或有颜色气体的逸出，都是帮助学生直接观察物质发生变化的直接感知，使学生信服地形成物质特性的概念，提高他们的科学素养。

人教版九年级化学教材中是通过演示实验室加热氯酸钾和二氧化锰固体混合物及过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气来引出“催化剂”这个概念，但往往在学生思想中会留下“催化剂就是二氧化锰、二氧化锰就是催化剂”这样的错误概念。为了使学生理解“催化剂”这个抽象概念，教学中可以增做两个演示实验：“分别用氧化铁和氧化铜代替二氧化锰”来做对比实验。通过直观的实验现象使学生获得感性认识，然后引导学生通过分析、判断、推理和抽象概括，以达到对“催化剂”这一学习对象的本质和规律的认识，从而形成化学概念。再如“离子反应”是高中化学的核心概念，它研究的是水溶液中物质微粒间的相互作用及其规律[11]。教师在教学过程中可以恰当地运用对比实验，引导学生由现象到本质地思考化学变化，帮助学生理解离子反应的概念。教师可以通过演示实验CuSO4与BaCl2和NaOH反应的实验，初步帮助学生分析反应过程中微粒的变化形成情况，初步建立离子反应的概念，进而借助于导电率传感器测定向Ba（OH）2中滴加H2SO4过程中导电率变化，与酚酞指示剂的变色情况对比，让学生明白离子反应间量的关系，最后学生分组实验大理石、碳酸钠与盐酸的反应，观察气体产生的位置和现象，让学生明白离子方程式是表示反应真实过程的最直接、最简洁的化学语言，进而理解离子反应的概念。

3. 通过实验设计，培养创新精神，发展学生的科学素养

化学实验设计是指根据化学实验的目的、要求，运用有关的化学知识和基本的实验操作技能，对实验的仪器、药品、装置、步骤等进行的一种设想和规划。它要求设计者具有灵活地应用化学基础知识和基本技能的能力，具有严肃认真、敢于创新的科学精神，因而培养了学生的创造能力。通过实验教学，使学生既掌握了知识，又学会了运用全面的运动观点去观察、分析、认识问题，使学生在实验教学中形成正确的世界观和方法论。所以，化学实验教学在完善学生学科素质，培养学生的创新意识和训练学生创造性思维能力方面所蕴含的功效是值得努力发掘和深入探索的[12]。

例如在用如图1装置测定空气中氧气含量的实验中，教材中物质R选用的是红磷，对于能否用木炭或者硫粉来代替的问题，教师给出的解释为由于碳和硫分别与氧气反应生成物二氧化碳和二氧化硫为气体，在瓶中无法形成压强差，不会引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉来代替红磷。但在学习了酸、碱、盐的知识后，我带领学生重新来讨论这个问题：①如果实验室没有红磷，我们能否用木炭或者硫粉来完成这个实验？②烧杯中盛水不可以成功，能否用其他物质来替换？③装置还可以做哪些改进更加有利于实验成功？经过同学们热烈的讨论和思考

再如喷泉实验是高中化学比较经典、学生印象非常深刻的实验之一。教师在讲解完基本的实验原理和完成氨喷泉实验之后，引导学生对实验试剂和实验装置重新进行选择和设计，讨论相关问题：①除了氨气和水的组合外，还可以选择什么样的气体和试剂的组合形成喷泉②要想形成喷泉，瓶外压强与瓶内压强差必须大于水柱的压强，而增大压强差除了减小瓶内的压强还可以采取什么样的途径？③怎样来设计实验增大瓶外压强？通过上述的讨论

4. 开展实验探究，提升探究能力，培养化学实验素养

化学课程中的科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发化学学习的兴趣，增进的科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

在实验室制取二氧化碳的教学中，学生在进行以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳实验后，教师可进一步深入引导：那么以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取二氧化碳时为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸呢？为什么不能用碳酸钠代替大理石或石灰石呢？为了让学生理解并掌握这部分知识，教学中可补充下面的实验：①用大理石和稀硫酸反应，观察实验现象：刚开始时反应进行很快，但反应一段时间以后，由于微溶于水的硫酸钙不断生成，附着在大理石的表面，使大理石无法接触到稀硫酸，反应就逐渐停止，没有气泡产生。②用碳酸钠与稀盐酸反应，观察实验现象：反应速度过快，产生的气体来不及收集。通过教师有效的启发引导，让学生自己动手做实验，观察现象，进行讨论反思，不仅有助于学生更容易地记住结论，巩固所学的知识，而且有效培养了学生的探究能力。

“化学能转化为电能”是高中化学苏教版《化学2》的相关内容，教学过程中教师可以安排以下实验让学生观察实验现象，形成原电池的概念，探究原电池的工作原理：①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯；②用导线把实验中的锌片和铜片连接起来插入盛有稀硫酸的烧杯；③在导线中间连接一个电流计或发光二极管；④用导线互换连接电流表。通过上述实验，学生对原电池的工作原理有了清晰的认识。

培养学生的科学素养是社会发展的需要，是时代赋予我们的责任，我们要抓住机遇，迎接挑战。学校教育是培养学生科学素养的主阵地，在教学中，我们一定要利用化学学科的特点，积极探索、不断创新，采取各种有效措施，有效培养和提高学生的科学素养。

参考文献

[1] 王磊，魏锐等.传感技术—化学实验探究手册[M].北京：北京师范大学出版社，2007.1

[2] 魏锐，王磊.基于促进学生科学素养发展的高中化学新课程教材研究化学实验素养视角下的《实验化学》教材分析[J].中学化学教学参考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有关化学实验改革的想法与建议[J].化学教学，2001，（3）：36-38

[4] 钟启泉.国外“科学素养”说与理科课程改革[J]. 比较教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 刘一兵，石晓波.高中化学教科书中科学素养主题的定量分析[J].化学教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化学教学中科学素养的培养途径及评价研究[D].南京师范大学，2001

[7] 谭宗俊，向雪皑.让学生在课外实验探究中培养自身的科学素养[J].化学教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久华，李阳.高中生化学科学素养测查的初步探索[J].化学教育，2007，（7）：28-30

[9] 陆真，沈书君.科学素养培养中男女生表现差异性的分析―基于PISA科学素养测评的研究与思考[J].外国中小学教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用实验教学形成化学概念[J].中学生数理化（教与学），2012，（5）

[11] 何彩霞，杨艳红.恰当运用对比实验帮助学生理解化学概念——以“离子反应”教学为例[J].教学仪器与实验，2011，（4）：9-11

[12] 覃德凤.谈谈初中化学实验教学与学生科学素养培养.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.喷泉实验教学三步曲[J].化学教学，2002，（7）：6-8endprint