培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的高校化學(xué)實驗改革

王彬彬，畢淑云，劉春悅，田 利，陸 娟

(1. 長春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林長春 130032；2. 四川師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，四川成都 610068)

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的高校化學(xué)實驗改革

王彬彬1，畢淑云1，劉春悅2，田 利1，陸 娟1

(1. 長春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林長春 130032；2. 四川師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，四川成都 610068)

化學(xué)實驗是高校化學(xué)教學(xué)的一個重要組成部分，是培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必經(jīng)之路。時代在進步，社會在發(fā)展，高校大學(xué)生應(yīng)具備適應(yīng)和改造社會的能力。因此，改革高?；瘜W(xué)實驗，激發(fā)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)是一個重要的課題。本文以改革化學(xué)實驗的最終目的作為指引，探討如何培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣，養(yǎng)成良好的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度，建構(gòu)思維邏輯，并最終培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。

實驗改革；科學(xué)素養(yǎng)；探究式學(xué)習(xí)

科學(xué)素養(yǎng)(Scientific Literacy)，不同時期、不同國家甚至不同的地區(qū)對其有不同的理解。目前關(guān)于科學(xué)素的養(yǎng)定義，較普遍的是指系統(tǒng)地、完整地接受科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，包括自然科學(xué)知識，人文社科知識等，同時強調(diào)培養(yǎng)人的綜合能力(認識世界、認識社會、認識自然、認識自我以及處理和駕馭各種事物關(guān)系的能力)和獲得更多的社會教養(yǎng)和文化教養(yǎng)[1]。它的主要內(nèi)容包括：科學(xué)知識；技能；科學(xué)方法和思維方法；解決社會及日常問題的決策；創(chuàng)新精神；科學(xué)精神；科學(xué)態(tài)度；科學(xué)、技術(shù)、社會(STS)；科學(xué)倫理和情感；人生觀、價值觀等[2]。

在科技迅猛發(fā)展的21世紀，為適應(yīng)社會發(fā)展的需要，對高校學(xué)生來說，提高自身的全方面素質(zhì)是一個必須認真思慮的問題。當大學(xué)生離開高校步入社會的大門時，不僅僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，各種技能也顯得尤為重要。而對于畢業(yè)后繼續(xù)從事科研的學(xué)生來說，科學(xué)知識、科學(xué)探究精神以及科學(xué)態(tài)度等將更加突顯出它們的重要性。那么，對于高校來說，就必須要把培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為首要任務(wù)。

1 傳統(tǒng)的高?；瘜W(xué)實驗存在的弊端

高?；瘜W(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)中重要的組成部分，其主要目的是通過實驗鞏固和理解所學(xué)的化學(xué)理論課上的知識，同時，通過化學(xué)實驗的訓(xùn)練，掌握正確的化學(xué)實驗操作方法和基本技能技巧，培養(yǎng)學(xué)生思考、分析和解決處理問題的能力，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)思維習(xí)慣，為后續(xù)課程理論知識學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ)[3]。高?；瘜W(xué)實驗的預(yù)期目的或者說期望目的往往是好的，也就是說設(shè)想是好的，是有價值的，但是傳統(tǒng)的高校化學(xué)實驗出發(fā)點仍然處于一個沒有創(chuàng)新的平臺，仍舊停留在針對理論學(xué)習(xí)的視角上，而沒有把眼光放在更高的視野去培養(yǎng)他們科學(xué)探究的精神，即科學(xué)素養(yǎng)問題。在實際的實驗課程之后所反饋的結(jié)果也并不是我們預(yù)想的那樣，在傳統(tǒng)的高?；瘜W(xué)實驗中，教師處于中心的地位，而教師本身可能是一個不積極的授課者，為了完成學(xué)校交給的教學(xué)任務(wù)而單純地完成教學(xué)任務(wù)。同時，學(xué)生處于一個被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)中，是一個懶惰的學(xué)習(xí)者，態(tài)度是不積極的。大多時候?qū)嶒炚n上是認真聽老師話，按部就班地做實驗，往往不會去思考為什么會有這樣的現(xiàn)象、導(dǎo)致這樣現(xiàn)象的原因是什么、為什么不選擇其他的試劑藥品、等一系列問題。而到了要操作考試的時候，可能也是處于一個應(yīng)付考試的狀態(tài)。因此，導(dǎo)致高校化學(xué)實驗?zāi)康牟怀晒Φ脑蚴嵌喾矫娴?。下面作一簡單介紹。傳統(tǒng)的高?；瘜W(xué)實驗內(nèi)容主要是實驗教科書上的，其中大多數(shù)為“經(jīng)典”的實驗，數(shù)年不變，與當今化學(xué)學(xué)科中最新的研究成果相關(guān)的系列實驗少之又少。同時，許多高校由于發(fā)展的需要，儀器在不斷地更新，導(dǎo)致實驗課本中所講述的實驗儀器與實驗室現(xiàn)有儀器并不匹配，有的實驗儀器已經(jīng)被淘汰，但是使用的課本并沒有更新；有時實驗室的儀器也體現(xiàn)不足，實驗中需要的儀器實驗室中并沒有。傳統(tǒng)的高?；瘜W(xué)實驗學(xué)習(xí)方式也是古板的，多為教師演示，然后學(xué)生分組實驗，人數(shù)較多，表現(xiàn)為有些學(xué)生會按照教師的要求進行試驗，而有一些學(xué)生無所事事，不主動參與實驗。針對整個高?；瘜W(xué)實驗的管理也是欠缺的，主要表現(xiàn)為沒有專門的實驗管理人員或不足，實驗室的設(shè)施、儀器藥品等擺放位置不當?shù)鹊取＿@一系列問題都沒有為完成實驗?zāi)康亩龊贸浞值臏蕚?，這就是需要實驗教師、學(xué)生、實驗管理人員以及學(xué)校共同努力。因此，有必要為高?；瘜W(xué)實驗注入適量新鮮的血液，為完成高效的實驗教學(xué)做準備。

2 高校化學(xué)實驗改革的必要性

當前新一輪的教育改革將理科課程改革的核心目標定為“提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”，大力倡導(dǎo)“科學(xué)學(xué)習(xí)要以科學(xué)探究為核心”的嶄新理念?？茖W(xué)探究作為一種新的學(xué)習(xí)理念，對發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、提高學(xué)生的綜合能力具有無可替代的作用。因此，如何培養(yǎng)當代大學(xué)生的科學(xué)探究精神成為一個值得深思熟慮的話題。

借鑒當代科學(xué)的研究成果，反思教育中的科學(xué)探究是必要過程?？枴げㄆ諣?Karl.Popper，1902-1994年)提出了“任何科學(xué)理論都是試探性的，暫時的，猜測的”科學(xué)知識觀[4]。在此基礎(chǔ)上，他不把科學(xué)看作知識的靜態(tài)積累，而是把科學(xué)看作是知識增長的動態(tài)過程，提出了著名的科學(xué)知識增長論：

P1→ TT→EE→P2……

其中，“P1”代表發(fā)現(xiàn)的問題?？茖W(xué)始于問題，那么為了解決這個問題，就需要提出試探性的理論“TT”。既然是試探性的理論，就是一種猜想的過程，它可能清晰地向我們展示事物的緣由，指引我們解決問題；但它也可能把我們引向錯誤的方向。因此，就需要去排除錯誤“EE”，對猜想的試探性理論進行檢驗、修改甚至放棄。當然此過程要求檢驗者本人處于一個客觀的態(tài)度，避免個人主觀和教條主義。舊的問題解決了，就會產(chǎn)生新的問題“P2”。實際上，真正的科學(xué)知識就是這樣一個動態(tài)循環(huán)發(fā)展、解決問題的過程。因此，高校學(xué)生在進行科學(xué)知識學(xué)習(xí)時要依據(jù)這個猜想、探究的過程去理解理論知識，同時在探究學(xué)習(xí)的過程中建構(gòu)自己的學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)個人的科學(xué)素養(yǎng)。

高校是培養(yǎng)高質(zhì)量人才的地方，高校畢業(yè)生要能夠適應(yīng)時代的進步、社會的發(fā)展，因此培養(yǎng)高校學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)刻不容緩。學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)的過程中，心中要始終銘記“科學(xué)是不怕失敗的”，以此來激勵自己在實驗中遇到困難挫折應(yīng)該勇敢地面對。因為科學(xué)實際上是一個試錯的過程。當你失敗的時候，要靜下心來去找問題、找原因，然后以問題的理解為中心繼續(xù)進行探究學(xué)習(xí)，在此過程中提升自己的科學(xué)探究精神。最終，把已學(xué)的知識應(yīng)用到實際生活中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的能力。

如2012屆研究生考試中，我院有一名學(xué)生順利通過了浙江大學(xué)的初試，這無疑使我們老師也為之高興，可是在參加復(fù)試過程中，不幸沒通過。得知這個結(jié)果，所有人都為之惋惜，可是原因到底是什么呢？這成了同學(xué)與老師最關(guān)心的問題。原因就是這名學(xué)生的實驗操作和設(shè)計上出了問題。這樣的結(jié)果讓我們反思，一個理論課成績很優(yōu)異的學(xué)生，居然實驗沒有通過，結(jié)果是他個人的遺憾，也是學(xué)院及教師的遺憾。分析原因應(yīng)該有很多，其中有學(xué)院和老師的原因，但更多的應(yīng)該是他個人在做化學(xué)實驗中的不足，他是否認真地做每次實驗？是否有對實驗不懂的地方進行探究學(xué)習(xí)和向老師詢問？是否認真的完成每次實驗報告？值得反思。本校的化學(xué)實驗一般分為無機實驗、有機實驗、分析實驗等，另外還開設(shè)了綜合實驗，其目的就是培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，包括親自動手實踐能力、團結(jié)合作能力、探究精神等。綜合實驗課程的開設(shè)，為以后繼續(xù)科研的同學(xué)帶來了很大幫助，但同時也存在一些不足。另外，為更好地給喜愛科研的學(xué)生一個展示自我的平臺，現(xiàn)已將實驗室進行開放，對學(xué)生的興趣激發(fā)、探索精神的培養(yǎng)起到了一定的作用。學(xué)院對一些實驗室實施開放，并在學(xué)生中設(shè)置科研部去管理實驗室，鍛煉學(xué)生的組織管理能力，同時鼓勵學(xué)生進行科研，并能夠主動地去對不解的問題進行實驗探索、研究，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。

高校的實驗教學(xué)是否是科學(xué)教學(xué)的根本屬性：看其是否以培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的人為宗旨；是否以培養(yǎng)學(xué)生認識科學(xué)的社會價值為目標；是否以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)運用科學(xué)知識解決問題為出發(fā)點。我國的教育方針：“教育必須為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，培養(yǎng)社會主義事業(yè)的建設(shè)者和接班人”。教育方針道出了我國教育工作的總方向和總的培養(yǎng)目標。因此高校學(xué)生提高素質(zhì)才能肩負起建設(shè)祖國，做一個優(yōu)秀的社會主義事業(yè)接班人。

3 高?；瘜W(xué)實驗改革措施

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，本身也是一門實踐性、應(yīng)用性很強的學(xué)科。科學(xué)探究式化學(xué)實驗是培養(yǎng)高校學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)容的新思路?？茖W(xué)探究式學(xué)習(xí)指教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基本概念和原理時，只提出一些事例和問題，讓學(xué)生通過閱讀、觀察、思考、討論、實驗等途徑進行探究，進而發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論[5]。下面就本研究指出的現(xiàn)象和問題，提出高?；瘜W(xué)實驗改革措施及建議：

首先，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)有必要調(diào)整實驗課的設(shè)置。第一，實驗課程的安排。高校課程并非很多，可以適當?shù)卦黾踊瘜W(xué)實驗課。將學(xué)生分為不同的小組，不同的小組可在不同的時間進行不同的化學(xué)實驗。培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力，讓學(xué)生在實驗活動中掌握理論知識。第二，化學(xué)實驗室的開放。以往的高校化學(xué)實驗室在沒有課程的時候大多是緊閉的，學(xué)生沒有機會自己探究問題。因此，有必要對化學(xué)實驗室進行合理安排之后對學(xué)生開放?？梢栽O(shè)置學(xué)生科研部，使其落到實處，并在規(guī)定的時間安排教師值班。這樣，既激發(fā)了學(xué)生解決問題的意志，又培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究精神。第三，實驗室設(shè)備、儀器的更替、增加問題等。時代在不斷進步，社會在迅猛發(fā)展，化學(xué)實驗室的設(shè)備和儀器已經(jīng)跟不上科技發(fā)展的腳步。若想為21世紀的發(fā)展培養(yǎng)有用之才，有必要讓高校學(xué)生體驗科技發(fā)展的結(jié)果。因此，化學(xué)實驗室有必要增加大型實驗儀器，開闊學(xué)生視野，激發(fā)他們科研的熱情、奮斗的激情。同時，實驗室陳舊破損的儀器、藥品需要更換，以免在實驗過程中造成安全事故。高?；瘜W(xué)實驗室全方面改進，可為高校學(xué)生提供一個可操作性強的平臺，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為社會培養(yǎng)科研人才做準備。

其次，實驗教師的重要性。實際上，實驗教師具有對培養(yǎng)高校學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)必不可少的重要性。實驗教師的職責(zé)不光是傳遞一個實驗，傳遞的更是實驗方法、思維和探究精神。實驗授課過程中，他們需要引導(dǎo)學(xué)生勇于提出問題、設(shè)計實驗、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、推理判斷、得出結(jié)論，并反思實驗過程等探究活動。既達到了讓學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用知識的目的，又獲取新知識，提升了分析解決問題的能力，特別是培養(yǎng)了學(xué)生思考問題的思維方式和動手實踐的能力。

4 結(jié)語

不同的時代對實驗?zāi)康牡挠^念想法不同。21世紀，科學(xué)素養(yǎng)成為一個熱門話題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成為高?；瘜W(xué)實驗的重點及目標。高校學(xué)生不僅要有扎實的知識基礎(chǔ)，也要有全方面的素質(zhì)能力，知識和能力相輔相成，同等重要。本文試著對高?；瘜W(xué)實驗?zāi)康牡母母镞M行探討，將科學(xué)探究的實驗學(xué)習(xí)方式作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要方法，以培養(yǎng)高校學(xué)生的綜合能力。以科學(xué)研究過程為范式的探究學(xué)習(xí)模式延續(xù)至今，成為認知學(xué)習(xí)的一個主要方法途徑，應(yīng)用于實踐當中，說明探究式學(xué)習(xí)是一個獲得、理解知識的有效途徑。知識得以理解，便會更好地應(yīng)用到實際問題當中?，F(xiàn)在的高校探究學(xué)習(xí)仍然做得不好，處于一個比較模糊的狀態(tài)，但是，我們要將這個有效的學(xué)習(xí)方式延續(xù)下去，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以探究式的方式解決問題。針對化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，勢必要重視科學(xué)探究的實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[1]李永威.關(guān)于科普、科學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)[J].清華大學(xué)學(xué)報:哲學(xué)社會科學(xué)版,2004,19(1):88-93.

[2]梁英豪.科學(xué)素養(yǎng)初探[J].課程教材教法,2001(12):59-63.

[3]張紅梅,王彥卿,周秋華.基礎(chǔ)化學(xué)實驗綠色化的研究[J].廣東化工,2010,37(2):174,182.

[4]劉瑞,鄭長龍.展現(xiàn)科學(xué)探究個人的一面——波普爾科學(xué)知識增長論的一面[J].化學(xué)教育,2008(5):9-11,19.

[5]彭署晉.探究教學(xué)論析[J].化學(xué)教育,2002(4):4-10,16.

2015-01-19

吉林省高等教育教學(xué)改革立項課題(吉教高字[2012] 45號)。

王彬彬(1981- )，男，吉林雙遼人，長春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院講師，從事卟啉功能材料研究。

畢淑云(1970- )，女，吉林延吉人，教授，從事光譜分析化學(xué)研究。

G642

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2095-7602(2015)04-0125-03