培养学生科学素养的高校化学实验改革

王彬彬，毕淑云，刘春悦，田 利，陆 娟

(1. 长春师范大学化学学院，吉林长春 130032；2. 四川师范大学化学学院，四川成都 610068)

培养学生科学素养的高校化学实验改革

王彬彬1，毕淑云1，刘春悦2，田 利1，陆 娟1

(1. 长春师范大学化学学院，吉林长春 130032；2. 四川师范大学化学学院，四川成都 610068)

化学实验是高校化学教学的一个重要组成部分，是培养化学专业学生科学素养的必经之路。时代在进步，社会在发展，高校大学生应具备适应和改造社会的能力。因此，改革高校化学实验，激发学生自主探究学习培养其科学素养是一个重要的课题。本文以改革化学实验的最终目的作为指引，探讨如何培养学生对科学探究的兴趣，养成良好的科学学习态度，建构思维逻辑，并最终培养其科学素养。

实验改革；科学素养；探究式学习

科学素养(Scientific Literacy)，不同时期、不同国家甚至不同的地区对其有不同的理解。目前关于科学素的养定义，较普遍的是指系统地、完整地接受科学知识的学习，包括自然科学知识，人文社科知识等，同时强调培养人的综合能力(认识世界、认识社会、认识自然、认识自我以及处理和驾驭各种事物关系的能力)和获得更多的社会教养和文化教养[1]。它的主要内容包括：科学知识；技能；科学方法和思维方法；解决社会及日常问题的决策；创新精神；科学精神；科学态度；科学、技术、社会(STS)；科学伦理和情感；人生观、价值观等[2]。

在科技迅猛发展的21世纪，为适应社会发展的需要，对高校学生来说，提高自身的全方面素质是一个必须认真思虑的问题。当大学生离开高校步入社会的大门时，不仅仅要有扎实的理论基础，各种技能也显得尤为重要。而对于毕业后继续从事科研的学生来说，科学知识、科学探究精神以及科学态度等将更加突显出它们的重要性。那么，对于高校来说，就必须要把培养大学生的科学素养作为首要任务。

1 传统的高校化学实验存在的弊端

高校化学实验是化学教学中重要的组成部分，其主要目的是通过实验巩固和理解所学的化学理论课上的知识，同时，通过化学实验的训练，掌握正确的化学实验操作方法和基本技能技巧，培养学生思考、分析和解决处理问题的能力，养成严谨的科学态度和科学思维习惯，为后续课程理论知识学习打下扎实的基础[3]。高校化学实验的预期目的或者说期望目的往往是好的，也就是说设想是好的，是有价值的，但是传统的高校化学实验出发点仍然处于一个没有创新的平台，仍旧停留在针对理论学习的视角上，而没有把眼光放在更高的视野去培养他们科学探究的精神，即科学素养问题。在实际的实验课程之后所反馈的结果也并不是我们预想的那样，在传统的高校化学实验中，教师处于中心的地位，而教师本身可能是一个不积极的授课者，为了完成学校交给的教学任务而单纯地完成教学任务。同时，学生处于一个被动的学习状态中，是一个懒惰的学习者，态度是不积极的。大多时候实验课上是认真听老师话，按部就班地做实验，往往不会去思考为什么会有这样的现象、导致这样现象的原因是什么、为什么不选择其他的试剂药品、等一系列问题。而到了要操作考试的时候，可能也是处于一个应付考试的状态。因此，导致高校化学实验目的不成功的原因是多方面的。下面作一简单介绍。传统的高校化学实验内容主要是实验教科书上的，其中大多数为“经典”的实验，数年不变，与当今化学学科中最新的研究成果相关的系列实验少之又少。同时，许多高校由于发展的需要，仪器在不断地更新，导致实验课本中所讲述的实验仪器与实验室现有仪器并不匹配，有的实验仪器已经被淘汰，但是使用的课本并没有更新；有时实验室的仪器也体现不足，实验中需要的仪器实验室中并没有。传统的高校化学实验学习方式也是古板的，多为教师演示，然后学生分组实验，人数较多，表现为有些学生会按照教师的要求进行试验，而有一些学生无所事事，不主动参与实验。针对整个高校化学实验的管理也是欠缺的，主要表现为没有专门的实验管理人员或不足，实验室的设施、仪器药品等摆放位置不当等等。这一系列问题都没有为完成实验目的而做好充分的准备，这就是需要实验教师、学生、实验管理人员以及学校共同努力。因此，有必要为高校化学实验注入适量新鲜的血液，为完成高效的实验教学做准备。

2 高校化学实验改革的必要性

当前新一轮的教育改革将理科课程改革的核心目标定为“提高学生的科学素养”，大力倡导“科学学习要以科学探究为核心”的崭新理念。科学探究作为一种新的学习理念，对发展学生的科学素养、提高学生的综合能力具有无可替代的作用。因此，如何培养当代大学生的科学探究精神成为一个值得深思熟虑的话题。

借鉴当代科学的研究成果，反思教育中的科学探究是必要过程。卡尔·波普尔(Karl.Popper，1902-1994年)提出了“任何科学理论都是试探性的，暂时的，猜测的”科学知识观[4]。在此基础上，他不把科学看作知识的静态积累，而是把科学看作是知识增长的动态过程，提出了著名的科学知识增长论：

P1→ TT→EE→P2……

其中，“P1”代表发现的问题。科学始于问题，那么为了解决这个问题，就需要提出试探性的理论“TT”。既然是试探性的理论，就是一种猜想的过程，它可能清晰地向我们展示事物的缘由，指引我们解决问题；但它也可能把我们引向错误的方向。因此，就需要去排除错误“EE”，对猜想的试探性理论进行检验、修改甚至放弃。当然此过程要求检验者本人处于一个客观的态度，避免个人主观和教条主义。旧的问题解决了，就会产生新的问题“P2”。实际上，真正的科学知识就是这样一个动态循环发展、解决问题的过程。因此，高校学生在进行科学知识学习时要依据这个猜想、探究的过程去理解理论知识，同时在探究学习的过程中建构自己的学习模式，培养个人的科学素养。

高校是培养高质量人才的地方，高校毕业生要能够适应时代的进步、社会的发展，因此培养高校学生的科学素养刻不容缓。学生在实验学习的过程中，心中要始终铭记“科学是不怕失败的”，以此来激励自己在实验中遇到困难挫折应该勇敢地面对。因为科学实际上是一个试错的过程。当你失败的时候，要静下心来去找问题、找原因，然后以问题的理解为中心继续进行探究学习，在此过程中提升自己的科学探究精神。最终，把已学的知识应用到实际生活中，培养学生创造性思维的能力。

如2012届研究生考试中，我院有一名学生顺利通过了浙江大学的初试，这无疑使我们老师也为之高兴，可是在参加复试过程中，不幸没通过。得知这个结果，所有人都为之惋惜，可是原因到底是什么呢？这成了同学与老师最关心的问题。原因就是这名学生的实验操作和设计上出了问题。这样的结果让我们反思，一个理论课成绩很优异的学生，居然实验没有通过，结果是他个人的遗憾，也是学院及教师的遗憾。分析原因应该有很多，其中有学院和老师的原因，但更多的应该是他个人在做化学实验中的不足，他是否认真地做每次实验？是否有对实验不懂的地方进行探究学习和向老师询问？是否认真的完成每次实验报告？值得反思。本校的化学实验一般分为无机实验、有机实验、分析实验等，另外还开设了综合实验，其目的就是培养学生的综合素质，包括亲自动手实践能力、团结合作能力、探究精神等。综合实验课程的开设，为以后继续科研的同学带来了很大帮助，但同时也存在一些不足。另外，为更好地给喜爱科研的学生一个展示自我的平台，现已将实验室进行开放，对学生的兴趣激发、探索精神的培养起到了一定的作用。学院对一些实验室实施开放，并在学生中设置科研部去管理实验室，锻炼学生的组织管理能力，同时鼓励学生进行科研，并能够主动地去对不解的问题进行实验探索、研究，培养其科学素养。

高校的实验教学是否是科学教学的根本属性：看其是否以培养具有科学素养的人为宗旨；是否以培养学生认识科学的社会价值为目标；是否以培养学生学习运用科学知识解决问题为出发点。我国的教育方针：“教育必须为社会主义现代化建设服务，培养社会主义事业的建设者和接班人”。教育方针道出了我国教育工作的总方向和总的培养目标。因此高校学生提高素质才能肩负起建设祖国，做一个优秀的社会主义事业接班人。

3 高校化学实验改革措施

化学是一门以实验为基础的科学，本身也是一门实践性、应用性很强的学科。科学探究式化学实验是培养高校学生科学素养内容的新思路。科学探究式学习指教师在指导学生学习基本概念和原理时，只提出一些事例和问题，让学生通过阅读、观察、思考、讨论、实验等途径进行探究，进而发现并掌握相应的原理和结论[5]。下面就本研究指出的现象和问题，提出高校化学实验改革措施及建议：

首先，学院领导有必要调整实验课的设置。第一，实验课程的安排。高校课程并非很多，可以适当地增加化学实验课。将学生分为不同的小组，不同的小组可在不同的时间进行不同的化学实验。培养学生动手实践能力，让学生在实验活动中掌握理论知识。第二，化学实验室的开放。以往的高校化学实验室在没有课程的时候大多是紧闭的，学生没有机会自己探究问题。因此，有必要对化学实验室进行合理安排之后对学生开放。可以设置学生科研部，使其落到实处，并在规定的时间安排教师值班。这样，既激发了学生解决问题的意志，又培养了学生科学探究精神。第三，实验室设备、仪器的更替、增加问题等。时代在不断进步，社会在迅猛发展，化学实验室的设备和仪器已经跟不上科技发展的脚步。若想为21世纪的发展培养有用之才，有必要让高校学生体验科技发展的结果。因此，化学实验室有必要增加大型实验仪器，开阔学生视野，激发他们科研的热情、奋斗的激情。同时，实验室陈旧破损的仪器、药品需要更换，以免在实验过程中造成安全事故。高校化学实验室全方面改进，可为高校学生提供一个可操作性强的平台，全面培养学生的科学素养，为社会培养科研人才做准备。

其次，实验教师的重要性。实际上，实验教师具有对培养高校学生科学素养必不可少的重要性。实验教师的职责不光是传递一个实验，传递的更是实验方法、思维和探究精神。实验授课过程中，他们需要引导学生勇于提出问题、设计实验、观察现象、分析数据、推理判断、得出结论，并反思实验过程等探究活动。既达到了让学生理解、掌握和应用知识的目的，又获取新知识，提升了分析解决问题的能力，特别是培养了学生思考问题的思维方式和动手实践的能力。

4 结语

不同的时代对实验目的的观念想法不同。21世纪，科学素养成为一个热门话题，培养学生的科学素养成为高校化学实验的重点及目标。高校学生不仅要有扎实的知识基础，也要有全方面的素质能力，知识和能力相辅相成，同等重要。本文试着对高校化学实验目的的改革进行探讨，将科学探究的实验学习方式作为培养学生科学素养的主要方法，以培养高校学生的综合能力。以科学研究过程为范式的探究学习模式延续至今，成为认知学习的一个主要方法途径，应用于实践当中，说明探究式学习是一个获得、理解知识的有效途径。知识得以理解，便会更好地应用到实际问题当中。现在的高校探究学习仍然做得不好，处于一个比较模糊的状态，但是，我们要将这个有效的学习方式延续下去，鼓励学生自主学习，以探究式的方式解决问题。针对化学专业的学生，势必要重视科学探究的实验，以培养学生的科学素养。

[1]李永威.关于科普、科学和科学素养[J].清华大学学报:哲学社会科学版,2004,19(1):88-93.

[2]梁英豪.科学素养初探[J].课程教材教法,2001(12):59-63.

[3]张红梅,王彦卿,周秋华.基础化学实验绿色化的研究[J].广东化工,2010,37(2):174,182.

[4]刘瑞,郑长龙.展现科学探究个人的一面——波普尔科学知识增长论的一面[J].化学教育,2008(5):9-11,19.

[5]彭署晋.探究教学论析[J].化学教育,2002(4):4-10,16.

2015-01-19

吉林省高等教育教学改革立项课题(吉教高字[2012] 45号)。

王彬彬(1981- )，男，吉林双辽人，长春师范大学化学学院讲师，从事卟啉功能材料研究。

毕淑云(1970- )，女，吉林延吉人，教授，从事光谱分析化学研究。

G642

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2095-7602(2015)04-0125-03