基于科学精神培养的高中化学教学实践研究

摘 要：科学精神是高中化学教学实践中的重要依据，学生要不断在学习过程中掌握科学依据、科学文化理念以及科学价值取向。科学精神具有探究、创新、实事求是的特点。高中生只有具备一定的科学精神，才能提高学习兴趣，從而达到事半功倍的学习效果。文章以化学发展史为依托，以“元素周期律”的历史渊源为切入点，对提高高中生化学学习效率、培养高中生勇于探索的科学精神的策略进行了探究。

关键词：高中化学；科学精神；元素周期律

科学精神讲求在事实的基础上发现事物的内在规律，即科学是合理、自然、规范的。因此科学精神也是化学家发现化学规律的必备条件。科学精神是人类发展创新的重要保证，是推动历史前进的重要驱动力。坚持不懈、追求真理是当前高中生必须具备的学习素养，学生只有具备科学精神，才能更深入地体会化学知识的特点，进而提高化学探究能力。因此，教师应在讲授化学知识内容的同时，引领学生追求科学精神[1]。

一、科学精神概述

（一）科学精神的历史渊源

德国化学家德贝莱纳与迈耶尔、法国化学家尚古多、英国化学家纽兰兹、俄国化学家门捷列夫等人经过终身探究，发现并完善了化学元素周期表，这既是科学精神在化学学科发展中的重要体现，也是科学推动历史发展的重要证明。科学精神高于科学知识，它是人们在探索未知事物时所依赖的方式。科学是一种积极的意识和向上的态度。在新时期，科学精神作为高中生需要发展的六大核心素养之一，也越来越受到教师及家长的重视。科学精神的培养已成为高中化学教学的重要目标[2]。

（二）科学精神的特点

科学精神是人们在探索科学知识的过程中逐步形成的精神品质，同时科学精神也给科学的进一步发展提供了重要的支撑。学生只有具备一定的科学精神，才能学会在实验中质疑，在听课时思考，在验证时合理推理、分析。“探索”“质疑”“执着”“求是”“创新”

是科学精神的显著特点。

化学知识的探索从质疑开始，学生可以通过质疑、假想、实验验证、分析推理、求证总结等一系列探究过程得出相关的结论。卢瑟福通过质疑自己设计的粒子轰击实验修正了前人的理论，促进了原子结构研究理论的快速发展。“质疑”是一种严谨的学习态度，而

“求是”则是科学精神的着力点。严谨真实，不刻意夸大与掩盖事实才能正确地求知问学。高中生在学习化学知识的过程中，应认真对待化学实验，认识化学基本规律。而持之以恒则是科学精神的核心，高中生在学习的过程中会遇到不同的困难，而如何坚守本心、消除自身情绪带来的影响，从而实现自己的学习目标，是十分重要的。创新是科学精神的源泉，创新源自敢于挑战权威，创新需要学生以纯粹的思维去考虑问题。总之，科学精神是一种态度与价值观[3]。

二、培养学生科学精神的教学案例

（一）化学元素周期律的发展历史

化学元素周期律的发现直接促进了化学学科的跨越式发展。门捷列夫综合前人的研究结果，积极探索已经被发现的化学元素之间的内在规律。因此，虽然当时德国化学家德贝莱纳与迈耶尔、法国化学家尚古多、英国化学家纽兰兹已经分别绘制出了化学元素周期表，但门捷列夫依然坚持根据自己的研究，对已经被发现的化学元素进行验证，这才促使化学元素周期律被广泛认同。从元素周期律的发现过程可以看出，化学家门捷列夫正是因为始终秉持着科学精神进行研究才最终完成了化学元素周期表。

（二）新课标对“元素周期律”章节的教学要求

教师应引导学生认识并掌握物质的原子结构、学习不同元素的性质特点、准确记忆不同元素在元素周期表中的位置，并让学生能结合元素的性质来理解其不同位置化学元素之间的内在联系。同时，学生应掌握原子核外电子的分布情况，并能结合相关的化学数据以及化学实验结果正确认识原子的结构、各个元素的不同性质以及元素所呈现出来的周期性变化的特点，从而能够自主构建化学元素周期表。通过课堂学习，学生能够认识到化学元素周期表的排列规律，并经过对钠、镁、铝等元素以及卤素化学元素的研究，掌握同周期元素之间的内在规律，通过实际学习深切体会元素周期律对学习化学元素、化合物特性的重要性。课时的教学目标为：可以通过原子结构描述出不同化学元素的递变规律，同时可以根据化学实验进行深入理解；可以根据化学元素在元素周期表中的具体位置来预测该元素的物理和化学特性，并能比较其化合物的特点。以化学模型认知以及实验推理验证为主的科学精神在元素周期律的学习中得到了有效体现[4]。

（三）教材与实际学情分析

“元素周期律”在人教版高中化学教材中属于单独的教学专题，教材主要从化学元素的原子结构、有机属性、能量特点等内容出发，介绍了其相关的化学原理与性质。教材在介绍化学基本知识的基础上，希望学生通过学习元素周期律来掌握化学元素的结构与相关属性，掌握化学学科的学习特点。教师应通过梳理教材中的“元素核电分布”“元素周期律”“电子核间作用力”“不同化合物的多样性”等教学内容，系统培养学生的化学逻辑思维。

教材指导高中生通过化学实验、分析推理、互动沟通得出相关的结论：核电荷数增加能让元素外层电子数、原子直径随之发生一定的变化。教师可以引导学生思考化学元素的性质是否也同样随着核电荷数的增加出现相应的变化规律。学生学习元素周期律相关内容时，已经在初中阶段接触了化学元素周期表，并已经学习了一些化合物的知识，加之学生又了解了原子结构与荷电分布知识，因而对化学元素周期律也有了一定的认识。但很多高中生对化学知识的学习兴趣不足，这就需要教师及时转变教学理念，设计多元化教学方式，帮助学生逐步培养科学精神，提高学习效率。

（四）教学目标与教学方案规划

让学生客观地了解化学元素的结构、位置与性质三者之间的内在关系，可以运用化学元素在周期表中的具体位置来判断其化合物及相关性质。学生可以通过学习钠、镁、铝等元素的相关内容，了解化学元素周期表中同周期元素性质变化的特点。教师可以把元素周期律的教学分为两个课时，第一课时按照俄国化学家门捷列夫的出生、化学探索经历、化学元素周期律的递变规律展开教学；第二课时可以从化学元素的结构、位置与性质的层面出发，引导学生构建化学元素周期表[5]。

（五）教学过程与教学反思

模块一：元素周期律的发现

教师向学生介绍化学学科发展史，并简要介绍门捷列夫对化学元素周期律的探究过程。

探究活动：把历史上化学家對元素周期律的重要研究事件按照时间顺序逐一排列，让学生体会化学家为追求真知所践行的科学理念。同时，把门捷列夫的“纸牌游戏”放到课堂教学中，让学生通过游戏互动感受门捷列夫为研究化学元素周期律所付出的努力。同时，教师可让学生根据三种不同化学元素的化学和物理属性，结合所学进行自主定位，并说出自己定位的理由，了解门捷列夫在没有化学元素周期表的情况下，如何只依据元素原子量及相似性质科学归类化学元素，并预测一些未发现的新化学元素的事迹，从而体会门捷列夫的创新精神和科学精神。本课时之初，学生并没有了解同周期以及主族的概念，教师可以引导学生大胆进行元素定位，仿照特定时期化学家探究化学元素周期律的过程，这样学生才能切实体会到化学元素的排序与归类方式，以及探索未知知识的困难，在树立学生的化学学习自信心的同时，培养其执着与探索的科学精神。

模块二：意义非凡的元素周期律

化学元素性质所体现出的周期性变化规律是化学元素周期律的关键内容。门捷列夫在编制化学元素周期表时，归纳总结了前人所发现的元素周期律，但他并没有确定引起元素性质周期性变化的原因，直至化学家莫斯莱发现核电荷数的增加引起元素性质的改变这一规律。

探究活动：让学生自主标出11～21号化学元素的最外层电子数、原子半径以及元素的主要化合价，并把其连接成平滑的曲线，从而直观地感受化学元素的周期性变化特点。同时，教师应让学生掌握金属、非金属元素的化学性质及变化规律。教师引导学生探究钠、镁、铝的金属性，硅、磷、硫的非金属性的强弱及化合价变化规律。之后，教师可以向学生介绍化学元素周期律的历史性意义：促使化学进入科学的探究阶段，让化学学科的发展更加系统，展示了自然规律的伟大，并证明了“量变引起质变”的哲学规律。

（六）教学思考

门捷列夫在总结和编制化学元素周期表的过程中，提炼出化学元素周期律。周期表与周期律之间存在密切的联系。教师可以打乱教材中的内容顺序，把教学内容进行二次加工，并进行创新教学，把元素周期表与周期律融合在一起，让学生遵循化学家的探究过程去学习新知识。把元素周期表与周期律融合教学的方式，能让学生在掌握元素周期律的同时，了解化学家为追求真理而孜孜不倦地进行探索的科学精神，能够营造浓厚的化学课堂教学气氛，让学生根据元素的基本性质来确定其在周期表中的位置，并经过小组合作实验探究了解元素周期性变化的基本规律。在这一学习过程中，教师把科学精神内化于化学实验，延伸于课外活动，能培养学生交流探索、敢于质疑、大胆创新的科学精神。

三、如何在教学中培养高中生的科学精神

（一）转变教学模式，提升师生素养

在高中化学教学中培养学生的科学精神是一个长期而系统的教学工程，科学精神是一种文化认同，是一种精神寄托。培养学生的科学精神需要教师在教学过程中对学生的学习态度、求学意识以及化学学科素养进行长期、系统的指导与培养，教师应转变教学理念，持续学习化学专业知识，以不断提升自身的化学专业素养。教师应将化学知识点讲解与化学史相结合，引导学生通过坚持不懈的探索、敢于质疑的发问以及合理准确的验证分析，最终得到相关的结论。此外，教师还应把信息化教学与线下教学相结合，积极运用信息技术，拓宽高中生的学习渠道，及时化解学生内心的疑虑，如运用互联网云平台为学生归纳整理出相关的化学学习资源，让学生能够通过师生互动、课内外资源学习来提高学科核心素养。

（二）增强化学课堂教学效果，打造实践性教学课堂

在高中化学课堂教学过程中，教师应结合教材内容与自己的教学经验，通过不断创新，实践探索，引导学生建立以实验为依据、以推理分析为着力点的学习模式。这样学生通过大量的科学实验能够逐步强化自身的实验数据分析能力，并能通过相关联的证据进行严谨的思考。学生自主完成一整套实验流程之后，能认识到科学精神所包含的探索、质疑精神，逐步认识到科学精神需要建立在大量化学实验与数据分析的基础之上，并在学习的过程中培养实事求是的精神。以对“元素周期律”的教学为例，教师应把化学思想、化学家的探索经历融入教学中，让学生真正感受“实践是检验真理的唯一标准”，并让学生在自主学习的过程中，坚持严谨、勤奋、细致、务实的求学态度，从而逐步提高自身的科学素养。

（三）从学生的角度进行教学设计

教师在培养学生科学精神的过程中，不应仅仅以应试的角度去设计教学方案，而应充分考虑学生在学习新知识时可能遇到的情绪、心理问题。这样教师才能站在学生的角度去思考问题，并以柔性的教学方式来指导学生坚持实践探索，从而激发学生内心创新创造的欲望。学生只有在和谐、融洽的学习状态下，才能培养出积极探索、坚守本心、敢于质疑的科学精神。

四、结束语

总之，基于科学精神培养的高中化学教学实践意义重大，而探索精神是培养学生科学精神的重要基础。对学生的探索精神的培养突破了传统的应试教育思维，有助于培养学生的化学学科核心素养。而质疑则是科学精神的起点，更是创新的重要源泉。教师应通过培养学生的科学精神，来帮助学生养成自主学习、深入思考的习惯。

参考文献

吴秀泉.基于发展学科核心素养的高中化学教学实践与思考[J].家长，2022（27）：45-47.

潘昌明.信息技术与高中化学教学深度融合的教学实践[J].试题与研究，2022（27）：96-97.

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田明利.信息技术与高中化学教学深度融合的教学实践[J].新课程，2022（25）：176-177.

曲洪瑞，刘春玲.核心素养视域下导学案在高中化学教学中的应用研究[J].科技风，2024（7）：55-57.

作者简介：徐兆胜（1966.11-），男，甘肃武威人，

任教于甘肃省武威第六中学，正高级教师，本科学历。