善用化学实验培养中学生科学素养的几个实例

宋洁

摘要：创新精神、理性的怀疑和批判是科学素养的核心要素。化学实验以其主动性、探究性和创新性等特点在提高中学生科学素养方面有着重要作用。本文通过在化学实验中善用好奇心、重视“异常”、巧设陷阱、质疑经典等探讨了培养中学生科学素养的几个途径。

关键词：化学实验；科学精神；创新能力；批判性思维

中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）47-0155-02

科学素养是衡量一个国家公民素质的重要指标，也是新课程改革中理科课程的主要目标。《普通高中化学课程标准》[1]要求着眼于提高二十一世纪公民的科学素养。国际上普遍将科学素养概括为三个组成部分，对于科学知识达到基本了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本了解程度[2]。化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验具有主动性、探究性和创造性等特点，化学实验让学生在科学探究的过程中掌握科学知识、科学研究的方法，提高对科学的认知程度，并逐步学会应用这些科学方法解决生活中的实际问题。所以化学实验是提高学生科学素养的重要载体。

一、科学精神的内涵

科学素养的内涵与我国中学科学课程标准的教育目标是相对应的，科学精神的养成既是科学教育的核心，也是科学素养的要旨[3]。而科学精神有多方面的内涵，其中创新、理性的怀疑和批判是科学精神的主要内容。其中创新能力最重要的因素不是知识与经验的多少，创新的核心是善不善于产生新思想。衡量是否具备创新能力最重要的一个要素是批判精神。

二、化学实验的独特功能

科学素养是在对问题的不断探索中逐步习得的。化学实验是科学探究的过程，易于创设激疑、质疑的学习情境[4]。化学实验在培养学生学习兴趣、探究能力、创新能力、科学方法以及非智力品质等方面有特殊作用。通过实验可以激起学生的疑问，刺激学习的热情；通过实验可以验证化学假说、理论，不迷信权威书本；通过实验可以获得知识和实验技能，培养学生的科学探究能力，培养学生实事求是、严谨认真的科学态度。所以实验科学在促进学生科学素养养成方面有独特功能。

三、几个通过化学实验培养学生科学精神的实例

1.善用好奇心，抓住疑问不放手。初中学习二氧化碳的化学性质中有一个现象：过量的二氧化碳通入澄清石灰水，先变浑浊后变澄清。初接触化学的同学们对于这个现象感到很神奇，此时抓住学生的好奇心，为什么会变浑浊？怎么又变澄清？多少才是“过量的”二氧化碳呢？对于前两个问题学生可能会设想出很多种可能的答案，发散思维得以很好训练。关于第三个问题可能学生就有一些难理解。定性概念对于掌握现象有一定帮助，但是对于理解现象背后的本质若仅仅只用定性概念，学生的接受程度会受到影响。在初中阶段适时引入定量概念，让学生构建定量概念并了解定量研究对化学科学发展的重要作用，可以避免今后很多学生容易出现缺乏定量的思维方式这一问题。

2.重视异常现象或数据，培养科学探究精神。让“异常”现象合理、恰当地发挥应有的教育作用[5]。把化学实验中的“意外”变成教学资源，是提高学生思维分析能力的捷径。在实验中由于受各种因素的影响，会出现与学生现有的认知相矛盾的现象或数据。案例：学生们已经掌握“酸遇酚酞不变色，碱遇酚酞变红色”，但是，在一次实验中氢氧化钠溶液遇酚酞先变红后褪成无色了。这种“异常”情况的出现，正是教师为学生的思维留有一定空间，培养学生求知欲和进行科学探索的良好时机。是书本知识有问题吗？是哪种试剂出了问题吗？还是……？此时教师要鼓励学生积极分析和思考，查找资料寻找原因，帮助他们认真分析。学生提出种种假设，再一一验证推翻假设，最终发现碱的浓度与颜色变化的关系，同样用定量概念也可以很容易地解释这个问题。当理论与事实发生矛盾时正是实现理论创新和实践创新的良好契机，科学实验中的“异常”往往是重大科学发现的源泉，这种“异常”是学生创新和发展的源泉和动力。

3.故意犯错，巧设陷阱。老师是权威的化身，是真理的代言人，学生对老师是怀着无比崇拜的心情的。那么老师是不是不能犯错呢？犯错是否就有损于老师的光辉形象呢？案例：人教版九年级化学2012年6月第1版92页用红磷燃烧验证质量守恒定律这个实验，先用连接橡胶塞的玻璃管取黄豆粒大的红磷，安装回锥形瓶后调节天平平衡；然后取下玻璃管，将红磷燃着后迅速插回锥形瓶，红磷燃烧结束后，天平仍保持平衡。这时细心的同学就有问题了：“这个实验有问题！这个反应前后质量不守恒！”师问：“怎么会呢？天平仍然保持平衡啊！”细心的同学：“红磷在锥形瓶外被点燃，虽然迅速被放回了锥形瓶，但是肯定會有少量的损失，而且开始还与瓶外的氧气发生了反应，所以早已破坏了反应前后的反应体系；而天平仍保持平衡可能是误差太小，天平不能分辨。”接下来的一番讨论大家又分析了天平仍然平衡可能的原因。老师这样的小失误换来同学们积极的思考与精彩的辩论值不值得呢？长此以往，精心地设计实验的每一个可以激发学生思考的小环节，那么我们的学生一定会被造就成有思想、有见地、不人云亦云的智者。

4.培养批判性精神，敢于向经典挑战。心理学研究表明，技能的形成过程是一个由初级阶段到熟练掌握的过程。学生质疑能力也是一种技能，其培养也要遵循这一规律。因此，教师在日常教学中要有意识地培养学生的质疑能力。化学实验是需要学生仔细观察和分析的过程，是手脑并用的过程，教师要善于引导学生学会观察，积极思考，大胆质疑，加强批判性思维能力训练。案例：在人教版九年级化学（上册）2006年4月第2版中有关氧气化学性质的【实验2-4】铁与氧气发生的剧烈反应，同学们做这个实验成功率都不高，他们掌握不好待火柴燃尽的时机，插进氧气瓶时很多都是已完全燃尽。有同学就此提出意见：“为什么不在火柴燃烧得正旺时把细铁丝插入氧气瓶中呢？”教师积极肯定其想法，并鼓励大家尝试，实验结果既避免了“待火柴快燃尽时”的手忙脚乱，又大大提高了该实验的成功率。同时，还有同学提出铁丝与氧气的反应比与空气更剧烈，书中是用“我们都知道”来理所当然认为大家都知道细铁丝在空气不能燃烧只能红热，为什么不能做个对比实验呢？且对比实验简单明了、现象对比强烈，更加直观。结果在人教版九年级化学（上册）2012年6月第1版的教材中【实验2-4】就增加了细铁丝在空气中的对比实验。批判性思维是创新能力的核心，学生敢于质疑老师，质疑书本，不一味迷信权威，这是教师应该积极保护的珍贵品质。

善用化学实验的独特功能促进中学生科学精神的养成，其中还有一个关键因素——教师。只有教师充分认识到了科学素养的重要性，才能积极保护学生对科学的热情，善于发现和培养学生的创新精神，鼓励学生的质疑精神，才能为国家加速培养新一代的高素质人才。

参考文献：

[1]普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]束乾春.培养学生科学素养任重道远[J].小学科学：教师，2011，（6）：1.

[3]蔡铁权，蔡秋华.“科学素养说”和中学科学教育改革[J].课程·教材·教法，2004，10（10）：48-52.

[4]郑长龙.义务教育化学新课程实施中的几个问题及思考[J].课程·教材·教法，2012，32（3）：70-78.