物理化學實驗教學中貫穿科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

劉迎春+楊濤

摘要：具備良好的科學素養(yǎng)是高素質(zhì)大學生必備的條件之一，也是提升大學競爭力的重要途徑，而實驗教學在全面培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)中發(fā)揮特有優(yōu)勢。面對新教育對象，以構(gòu)建先進的教學體系和科學的評價體系為依托，以建設(shè)安全環(huán)保的教學環(huán)境為保障，探索培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的有效途徑，為其職業(yè)發(fā)展儲備能力。

關(guān)鍵詞：物理化學實驗；科學素養(yǎng)；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）32-0275-02

一、培養(yǎng)目標的轉(zhuǎn)變

大學教育在經(jīng)歷了少數(shù)人的精英教育，相對多數(shù)人的大眾化教育后，發(fā)展到今天已經(jīng)是一般人的普及化教育。為了保證教學質(zhì)量，各國大學紛紛調(diào)整培養(yǎng)目標，確定了能力培養(yǎng)的三個方面：能力不僅包括基礎(chǔ)知識和理解，還涵蓋基本能力。能力由專業(yè)能力（subject-specific competences）和通用能力（generic competences）組成?？茖W素養(yǎng)是此能力培養(yǎng)目標下的重要體現(xiàn)?？茖W素養(yǎng)的內(nèi)容包括科學知識、科學精神和科學意識。其中核心部分是科學精神，即人們對科學的態(tài)度與價值觀；中間部分是科學知識，即人們在學校、在社會生活中所學習并掌握的知識、技能、方法與能力；最外圍部分是科學意識，即人們在科學素養(yǎng)教育中所形成的、在追求科學的過程中所表現(xiàn)出來的科學熱情、激情以及自覺運用科學的行為與習慣[1]。目前大學教育存在的問題是：注重科學知識的傳授，而忽視科學精神和科學意識方面的培養(yǎng)。國家教育部頒布的化學類專業(yè)的培養(yǎng)目標中明確規(guī)定：培養(yǎng)具有良好的科學、文化素養(yǎng)和高度的社會責任感，較系統(tǒng)地掌握化學基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能，富有創(chuàng)新意識和實踐能力，能夠在化學及相關(guān)領(lǐng)域從事教育、科研、技術(shù)研發(fā)等工作的人才?？梢姡邆淞己玫目茖W素養(yǎng)是高素質(zhì)大學生必備的條件之一，也是提升大學競爭力的重要途徑。

二、實驗教學的優(yōu)勢

實驗教學較理論教學的優(yōu)勢在于更容易開展討論組、實踐練習的指導方法，為培養(yǎng)學生主動學習提供了必然條件。同時，實驗教學可以近距離地觀察學生實驗操作及行為習慣，能淋漓盡致地將科學意識貫穿整個課堂，是形成積極的科學精神不可或缺的重要環(huán)節(jié)，因而實驗教學的特殊性在于不僅傳授科學知識，更為培養(yǎng)學生的科學意識、科學精神提供了可操作的空間和機會。物理化學實驗是面向全校非化理工科和化學專業(yè)大三學生開設(shè)的化學實驗的一個重要分支，是從基礎(chǔ)實驗到專業(yè)實驗的過渡，在化學實驗教學中處于樞紐的地位，成為全面培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的主陣地[2]。

三、實施科學素養(yǎng)教育的實踐

1.建立科學的教學理念，提高課堂駕馭力，用愛心教學，倡導打響第一堂課、構(gòu)思各次課堂教學、精練最后一堂課的教學過程，提高教學藝術(shù)。建立有效的教學反思。教學反思是一種最有效讓教師快速成長的措施。反思內(nèi)容即可是教學中自己感覺特別好的部分，也可是教學機智處理的人和事，還可以是自己的失敗和挫傷，也可以是教學中的困惑，可以是對試題或教材處理……反思得與失、利與弊、拙與巧，這是優(yōu)秀老師成長的最好的策略和模式。定期開展教研活動，集體備課，系統(tǒng)性提煉知識點，詮釋重點和難點，適當擴充知識點。落實聽課環(huán)節(jié)，夯實基本功；瀏覽課程網(wǎng)站、參加會議交流等方式向同行學習。以科研支撐，反哺教學。通過“課內(nèi)與課外結(jié)合、教學與科研結(jié)合、個性化培養(yǎng)”的機制來全面實施自主性實驗教學。在教師的引導下，學生自主閱讀前沿性文獻和提出問題，自主實驗，自主分析錯誤，自主總結(jié)結(jié)論，促使學生在知識、能力、思維和素質(zhì)方面的全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.換位思考，因材施教，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。教師應(yīng)當做學生的良師益友，充分了解90后學生的心理特點和性格特征。數(shù)字世代下成長的新一代，獲取信息的途徑更加廣泛，有一定的見識，比較自信。他們學習能力和創(chuàng)新能力強，有一定的追求目標，但他們難以接受單純的說教，缺乏毅力。教師用自己的人格魅力影響學生，用專業(yè)魅力感染學生，培養(yǎng)學生學習知識的自主性、韌性和自信心，形成坐而論道的良好氛圍。正確定位，因材施教。對心理素質(zhì)較好的學生，他們實驗主動意識強，動手能力強，實驗時間短，實驗效果好。對這類學生應(yīng)提高要求，擴充知識的深度與廣度。心理素質(zhì)不佳的學生大致分為兩類：一類是缺乏自信、動手能力差。實驗過程中對這類學生不要苛求完美的實驗結(jié)果，要多一些耐心、多一些鼓勵，使學生經(jīng)過多次實驗后，能夠增強自信心，把自己所掌握理解的與老師的講解結(jié)合起來，掌握正確的實驗方法，獨立達到較好的實驗效果。第二類學生是不認真做實驗、敷衍了事。對這類學生要充分肯定其優(yōu)點，調(diào)動其學習積極性，激發(fā)學習興趣，鼓勵其認真做事。教師在傳授知識的同時，一定要注重學生心理素質(zhì)的培養(yǎng)，應(yīng)針對不同類型的學生，因材施教。大學課堂教學體現(xiàn)的學習的三個維度包括面向?qū)ο笫澜纭⒚嫦蛩思懊嫦蜃约旱膶W習。各種教學方法都是把重心放在對象世界、他人及自己三者中的其中一個上，從而促進學習的生成。面向?qū)ο笫澜绲幕陧椖康膶W習（PBL）、基于問題的學習（PBL）、深度學習（Deep Learning）等教學方法有助于增強學生的專業(yè)能力；面向自己的自我調(diào)節(jié)型學習（self-regulated learning）、學生主體型學習（student-centered learning）等教學方法有助于增強學生開發(fā)主動求知意識；而面向他人的合作學習（Cooperate Learning）、協(xié)作學習（Collaborative Learning）、同伴教學法（Peer Instruction）則有助于學生提高溝通及團隊協(xié)作的通用能力，有利于今后的事業(yè)發(fā)展。因此在多種教學方法融會貫通的前提下，還應(yīng)加大合作學習、協(xié)作學習和同伴教學法的力度，提升學生職業(yè)的競爭力。規(guī)范學生實驗操作、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理和圖表繪制環(huán)節(jié)，引導學生們根據(jù)自己的實驗情況分析和討論實驗結(jié)果，并采用計算機軟件處理數(shù)據(jù)和繪制圖表，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、規(guī)范的實驗操作、數(shù)據(jù)處理和繪制圖表的能力。分析誤差原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓，對實驗提出改進的意見和設(shè)想，及時反饋，樹立榜樣，鼓勵進步，培養(yǎng)學生良好的科學意識。

3.構(gòu)建先進的教學體系和評價體系，優(yōu)化現(xiàn)有教學體系，借鑒國內(nèi)外大學的先進經(jīng)驗。整合后的物理化學實驗教學大綱包括熱力學、化學平衡、相行為、電化學、化學動力學、表面現(xiàn)象和大分子七個相對傳統(tǒng)的模塊。在保持現(xiàn)有模塊優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，增設(shè)計算化學模塊，培養(yǎng)學生應(yīng)用理論計算的方法解決化學問題的能力。其次，對現(xiàn)有經(jīng)典的實驗樣品和裝置進行改進，如在燃燒熱實驗中，將用固體醇替換萘減少污染。電導測定實驗中用電壓表代替示波器提高實驗精度。表面張力測定實驗中將大試管下端改裝為支管以提高裝置的氣密性等。完善注重過程、弱化結(jié)果、深化提問反饋環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學過程全程互動，結(jié)果過程互融的科學評價體系。

4.建設(shè)安全環(huán)?；瘜W實驗環(huán)境，建設(shè)環(huán)保安全實驗室，提供操作簡便、安全的儀器設(shè)備，增設(shè)通風設(shè)備、為每位學生配備護目鏡和安全手套。本著低毒、污染較小且后處理容易的原則對現(xiàn)有實驗進行改進，如燃燒熱實驗中，用固體十八醇替換固體萘，尋找離子遷移數(shù)測定實驗中鎘的替代品，高效液相色譜實驗室中每臺儀器均配備高性能通風櫥，以減少溶劑揮發(fā)對環(huán)境的污染，有效改善實驗環(huán)境。

當今的大學不僅僅培養(yǎng)專業(yè)知識，還應(yīng)該為學生職業(yè)做準備。紐約時報報道：在雇主重視的各種技能中，其中的溝通能力、積極主動性、團隊合作精神、學習能力、專業(yè)技術(shù)、分析問題和解決問題的能力都可以通過在化學實驗教學中滲透科學素養(yǎng)教育培養(yǎng)和訓練的。因此，以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為導向的實驗教學為培養(yǎng)化學專業(yè)人才發(fā)揮越來越重要的作用！

參考文獻：

[1]張祥沛，王運貴.科研探索，2010，170（2）：7-9.

[2]楊喜平，張玉軍.化學教育，2015，（16）：15-17.