物理化学实验教学中贯穿科学素养的培养

刘迎春+杨涛

摘要：具备良好的科学素养是高素质大学生必备的条件之一，也是提升大学竞争力的重要途径，而实验教学在全面培养学生科学素养中发挥特有优势。面对新教育对象，以构建先进的教学体系和科学的评价体系为依托，以建设安全环保的教学环境为保障，探索培养学生科学素养的有效途径，为其职业发展储备能力。

关键词：物理化学实验；科学素养；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）32-0275-02

一、培養目标的转变

大学教育在经历了少数人的精英教育，相对多数人的大众化教育后，发展到今天已经是一般人的普及化教育。为了保证教学质量，各国大学纷纷调整培养目标，确定了能力培养的三个方面：能力不仅包括基础知识和理解，还涵盖基本能力。能力由专业能力（subject-specific competences）和通用能力（generic competences）组成。科学素养是此能力培养目标下的重要体现。科学素养的内容包括科学知识、科学精神和科学意识。其中核心部分是科学精神，即人们对科学的态度与价值观；中间部分是科学知识，即人们在学校、在社会生活中所学习并掌握的知识、技能、方法与能力；最外围部分是科学意识，即人们在科学素养教育中所形成的、在追求科学的过程中所表现出来的科学热情、激情以及自觉运用科学的行为与习惯[1]。目前大学教育存在的问题是：注重科学知识的传授，而忽视科学精神和科学意识方面的培养。国家教育部颁布的化学类专业的培养目标中明确规定：培养具有良好的科学、文化素养和高度的社会责任感，较系统地掌握化学基础知识、基本理论和基本技能，富有创新意识和实践能力，能够在化学及相关领域从事教育、科研、技术研发等工作的人才。可见，具备良好的科学素养是高素质大学生必备的条件之一，也是提升大学竞争力的重要途径。

二、实验教学的优势

实验教学较理论教学的优势在于更容易开展讨论组、实践练习的指导方法，为培养学生主动学习提供了必然条件。同时，实验教学可以近距离地观察学生实验操作及行为习惯，能淋漓尽致地将科学意识贯穿整个课堂，是形成积极的科学精神不可或缺的重要环节，因而实验教学的特殊性在于不仅传授科学知识，更为培养学生的科学意识、科学精神提供了可操作的空间和机会。物理化学实验是面向全校非化理工科和化学专业大三学生开设的化学实验的一个重要分支，是从基础实验到专业实验的过渡，在化学实验教学中处于枢纽的地位，成为全面培养学生科学素养的主阵地[2]。

三、实施科学素养教育的实践

1.建立科学的教学理念，提高课堂驾驭力，用爱心教学，倡导打响第一堂课、构思各次课堂教学、精练最后一堂课的教学过程，提高教学艺术。建立有效的教学反思。教学反思是一种最有效让教师快速成长的措施。反思内容即可是教学中自己感觉特别好的部分，也可是教学机智处理的人和事，还可以是自己的失败和挫伤，也可以是教学中的困惑，可以是对试题或教材处理……反思得与失、利与弊、拙与巧，这是优秀老师成长的最好的策略和模式。定期开展教研活动，集体备课，系统性提炼知识点，诠释重点和难点，适当扩充知识点。落实听课环节，夯实基本功；浏览课程网站、参加会议交流等方式向同行学习。以科研支撑，反哺教学。通过“课内与课外结合、教学与科研结合、个性化培养”的机制来全面实施自主性实验教学。在教师的引导下，学生自主阅读前沿性文献和提出问题，自主实验，自主分析错误，自主总结结论，促使学生在知识、能力、思维和素质方面的全面协调发展。

2.换位思考，因材施教，培养学生良好的科学素养“知己知彼，百战不殆”。教师应当做学生的良师益友，充分了解90后学生的心理特点和性格特征。数字世代下成长的新一代，获取信息的途径更加广泛，有一定的见识，比较自信。他们学习能力和创新能力强，有一定的追求目标，但他们难以接受单纯的说教，缺乏毅力。教师用自己的人格魅力影响学生，用专业魅力感染学生，培养学生学习知识的自主性、韧性和自信心，形成坐而论道的良好氛围。正确定位，因材施教。对心理素质较好的学生，他们实验主动意识强，动手能力强，实验时间短，实验效果好。对这类学生应提高要求，扩充知识的深度与广度。心理素质不佳的学生大致分为两类：一类是缺乏自信、动手能力差。实验过程中对这类学生不要苛求完美的实验结果，要多一些耐心、多一些鼓励，使学生经过多次实验后，能够增强自信心，把自己所掌握理解的与老师的讲解结合起来，掌握正确的实验方法，独立达到较好的实验效果。第二类学生是不认真做实验、敷衍了事。对这类学生要充分肯定其优点，调动其学习积极性，激发学习兴趣，鼓励其认真做事。教师在传授知识的同时，一定要注重学生心理素质的培养，应针对不同类型的学生，因材施教。大学课堂教学体现的学习的三个维度包括面向对象世界、面向他人及面向自己的学习。各种教学方法都是把重心放在对象世界、他人及自己三者中的其中一个上，从而促进学习的生成。面向对象世界的基于项目的学习（PBL）、基于问题的学习（PBL）、深度学习（Deep Learning）等教学方法有助于增强学生的专业能力；面向自己的自我调节型学习（self-regulated learning）、学生主体型学习（student-centered learning）等教学方法有助于增强学生开发主动求知意识；而面向他人的合作学习（Cooperate Learning）、协作学习（Collaborative Learning）、同伴教学法（Peer Instruction）则有助于学生提高沟通及团队协作的通用能力，有利于今后的事业发展。因此在多种教学方法融会贯通的前提下，还应加大合作学习、协作学习和同伴教学法的力度，提升学生职业的竞争力。规范学生实验操作、数据记录、数据处理和图表绘制环节，引导学生们根据自己的实验情况分析和讨论实验结果，并采用计算机软件处理数据和绘制图表，培养学生实事求是的科学态度、规范的实验操作、数据处理和绘制图表的能力。分析误差原因，总结经验教训，对实验提出改进的意见和设想，及时反馈，树立榜样，鼓励进步，培养学生良好的科学意识。

3.构建先进的教学体系和评价体系，优化现有教学体系，借鉴国内外大学的先进经验。整合后的物理化学实验教学大纲包括热力学、化学平衡、相行为、电化学、化学动力学、表面现象和大分子七个相对传统的模块。在保持现有模块优势的基础上，增设计算化学模块，培养学生应用理论计算的方法解决化学问题的能力。其次，对现有经典的实验样品和装置进行改进，如在燃烧热实验中，将用固体醇替换萘减少污染。电导测定实验中用电压表代替示波器提高实验精度。表面张力测定实验中将大试管下端改装为支管以提高装置的气密性等。完善注重过程、弱化结果、深化提问反馈环节，实现教学过程全程互动，结果过程互融的科学评价体系。

4.建设安全环保化学实验环境，建设环保安全实验室，提供操作简便、安全的仪器设备，增设通风设备、为每位学生配备护目镜和安全手套。本着低毒、污染较小且后处理容易的原则对现有实验进行改进，如燃烧热实验中，用固体十八醇替换固体萘，寻找离子迁移数测定实验中镉的替代品，高效液相色谱实验室中每台仪器均配备高性能通风橱，以减少溶剂挥发对环境的污染，有效改善实验环境。

当今的大学不仅仅培养专业知识，还应该为学生职业做准备。纽约时报报道：在雇主重视的各种技能中，其中的沟通能力、积极主动性、团队合作精神、学习能力、专业技术、分析问题和解决问题的能力都可以通过在化学实验教学中渗透科学素养教育培养和训练的。因此，以培养学生科学素养为导向的实验教学为培养化学专业人才发挥越来越重要的作用！

参考文献：

[1]张祥沛，王运贵.科研探索，2010，170（2）：7-9.

[2]杨喜平，张玉军.化学教育，2015，（16）：15-17.