研究潛科學思想,著眼學生化學科學素養培養

【摘要】本文就何謂潛科學及潛科學思想的特點作了具體的闡述以及如何著力培養學生的科學素養等方面作了論述。

【關鍵詞】新課改;化學;潛科學思想;科學素養

在新課程改革中，著眼學生科學素養的培養。即“激發學生學習科學的興趣，學會探究與應用科學知識，掌握科學研究的科學方法，培養他們形成科學的思想等這四大方面的科學素養的培養。”而加強對潛科學思想的研究，對培養學生科學素養有著積極的影響和深遠的童義。本文就這方面闡述個人的愚見，望同行不吝指教。

1.何謂潛科學與潛科學思想

自然科學的發展史告訴我們，任何一種科學學說的誕生，都必須要經過不斷的探索和實驗;任何—種科學觀念，在其最初的表現形式上，只能是—些閃光的思想、假說、想像、猜想、直覺、頓悟與靈感，正是這種新思想的潛流與舊觀念、舊理論的碰撞、沖突與重組才能產生定向的新思維。可以說，潛科學指的是那些尚處孕育中的、屬于“科學幼芽”的內容，而潛科學思想則是指科學結論與原理產生之前所隱含的科學思維與科學方法論的總和。

2.潛科學思想的五大特點

科學的作用在于克服意識形態對意識的支配作用，科學思想來自于同它的意識形態的“史前史”在“認識論”上的決裂，意識形態是“潛科學”的思維模式，潛科學思想具有以下五大特點:

2.1 探究性

探究性是潛科學思想的顯著特點。“一些新的思想、新的理論，在開始的時候往往得不到多數人的承認，只能在斗爭中曲折地發展。”科學的發展也往往如此。從古至今，縱觀無數科學家的人生軌跡，他們對事物保持有極大的好奇心，凡事都有追根究底的精神，勇于探索，樂此不彼。在新課改教學中運用潛科學思想，就是要把課本中的有關元素、定律、理論等的發現過程以及科學家對其探索的種種曲折歷程展現給學生，使學生受到科學探究方法的熏陶，進而形成了良好的科學素養品質。如新課程中的人教版選修(一)中的第7l頁，就闡述了戴維發現氯氣的艱辛的探究過程。又如19世紀80年代，瑞典青年化學家阿累尼烏斯提出電離學說的過程就是一個典型的例子。1883年，24歲的青年學者阿累尼烏斯，根據對各種電解質稀溶液導電性的實驗，在他的博士論文中提出—個大膽的概念:電解質在水溶液中，能自動離解成游離的帶電荷的離子。當他拜訪瑞典著名的教授克里夫尋求支持時，沒想到教授認為他的觀點純粹是胡說八道。教授認為電解質只有在電流作用下才能發生電離。甚至連大名鼎鼎的門捷列夫也認為，電離學說是一種奇談怪論。面對“權威”的偏見，阿累尼烏斯并沒有灰心，他堅信自己是正確的，此后，在具有崇高威望的科學家奧斯特瓦爾德利范特霍夫的熱情支持下，他們先后發表論文，以確鑿的實驗事實，最新的研究成果。向陳舊的觀點公開宣戰，終于使電離學說聞名遐邇，實驗證明，象電離學說這樣一種卓有成效的概括性理論，在化學中是罕見的。甚至當初激烈反對過電離學說的克里夫教授也認為:“這一新的理論是在困難中成長起來的……，在化學與物理學之間架起了一座新的橋梁。”由于阿累尼烏斯的杰出貢獻，他于1903年榮獲諾貝爾化學獎。偉大的天文學家哥白尼說:“人的天職在勇于探索真理”。

2.2 創新性

創新性是潛科學思想的一個最本質的特點。創新可以使社會得到進步，有人把21世紀稱為“創新的世紀”，預示著未來國際間的競爭將是國家、人群間創新能力的競爭，未來的社會需要的是創新型的人才。創新工作的科學程序是:對舊觀念、舊理論的懷疑→新假說的提出→新假說的證實和形成→新理論的建立。在新課改教學中，根據教學內容滲透這一研究程序，鼓勵學生思維敢于打破陳規。克服思雄的“動力原型”，大膽猜想，用新視角、新觀點重新去認識事物，表現出超乎尋常的見解，這對培養學生的創造性思維是大有稗益的，對形成科學素養的創新品質，具有非常積極的意義。如18世紀末到19世紀初，在化學界和生物界一直流傳著一種“生命力論”，該理論認為:動植物有機體內存在著—種生命力，有機物只能在動植物的有機體內產生，而絕不能由物理、化學方法合成，特別是不能從無機物質合成有機物質。1824年的一天，24歲的德國青年化學家維勒正在做實驗，當他把氰酸與氨水混合加熱時，得到一種白色的結晶物質，經過初步的研究，維勒發現這種結構具有有機化合物的性質，為了驗證新的發現和檢驗白色物質是有機物，維勒進行了長達四年的艱苦研究，他將白色物質與從尿中提煉出的尿素相比較，最后發現它們是同—種物質，1845年，德國化學家柯爾柏利用木炭、硫磺、氯氣和水為原料，合成了醋酸這個典型有機物，隨后，人們又合成了葡萄酸，檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸、酒石酸等一系列有機酸，從而徹底動搖了“生命力論”的基礎，開創了有機合成的道路。

2.3 模糊性

模糊性是潛科學思想的一個基本特點。科學發展的規律總是由“潛”到“顯”的過程，任何一種新的科學假設的提出，開始階段并不是一目了然，總是朦朧不清的，不易揭示其中的奧秘。在化學教學中注意向學生介紹某些元素、物質結構以及有些科學規律、原理的探索過程，可以克服學生平常生活中由于自發“內化”形成的錯誤概念對形成正確的干擾。如對于燃燒現象的認識上，1703年，德國的醫學和化學家斯塔爾提出了“燃素”的概念，他認為“燃素”是一切可燃物的根本要素，燃燒過程就是“燃素”從可燃物中逸出的過程，人們對于這一錯誤的概念的認織，在化學史上長達百年之久，然而，拉瓦錫在實驗的基礎上堅持唯物主義觀點。尤其重視定量的研究，對實驗作出科學的分析和判斷，終于找到了“燃素說”的錯誤根源，提出了燃燒的氧化學說，為化學在拉瓦錫之后的迅速發展掃除了障礙。

2.4 不尋常性

不尋常性是潛科學思想的—個重要特點。不尋常性就是要求思維不落俗套，敢于打破傳統觀念和習慣思維的束縛，用逾常規的方法去思考問題和認識事物。正是一代代科學家們的反常規思考和探索，才有無數的科學奧秘不斷被揭示出來，從而造就今天科技的進步。在新課改教學中了解這些，可以培養學生的創造思維，讓學生從廣闊的背景上來理解有關科學發明創造的靈感之源，從而形成良好的科學素養的品質。如歐文·米蘭爾有—個偉大的理想就是實現人工降雨，使人類擺脫靠天吃飯的命運，可是當時在人們中流行著一種觀點:雨點是以塵埃的微粒為中心，若要下雨，空氣中除有水蒸氣外還必須有法埃的微粒。要想在陰云密布、濕度很大的時候揚起滿天灰塵，談何容易。蘭米爾敢于打破這一舊有觀點的束縛，不斷進行實驗和研究，1946年7月中的一天，驕陽當空，天氣炎熱異常。忽然不知實驗裝置哪一部分出了故障，電冰箱停止制冷，蘭米爾決定臨時用干冰降溫，當他剛把一塊干冰放進電冰箱的冰室里，一幅奇妙的圖景出現了，小冰粒在冰箱內飛舞盤旋，霏霏雪花從上落下，整個冰箱內寒氣逼人，人工云變成了冰和雪。蘭米爾根據實驗事實，認識到塵埃對降雨并不是絕對必要的，溫度降低也能使水蒸氣變為雨。他不斷調整加入干冰的量和測試的溫度，發現只要溫度降到零下400C以下，人工降雨就有成功的可能。蘭米爾精心設計實驗方案，在云海上空飛行的飛機上的試驗人員將2.7公斤的干冰撒在云海里，30分鐘后，一場大雨灑向人間，第一次人工降雨試驗成功了，蘭米爾開創了人工降雨的時代。

2.5 合作性

合作性是潛科學思想的—個內在特點。許多重大理論的誕生無不體現科學家合作精神，因為科學的研究、發現是一種極其艱辛的復雜勞動，有的不是單靠一個人所能完成，有的也不是單靠一代人所能完成，有的可能需要幾個人甚至幾代人的共同努力，如每年的諾貝爾獲得者，經常是幾個同時得獎，原因就是因為他們共同完成某—領域的重大發現。能夠傾聽別人意見，尊重與欣賞合作人的建設性看法，在交往中交流問題，探索問題，這也是潛科學思想所隱含的重大內在特點之一。

3.著眼科學素養培養

3.l 滲透潛科學思想，激發學習動機，培養良好的科學興趣

滲透潛科學思想，能激發學生正確的學習動機和求知欲。實踐證明，教學水平高的教師，善于研究學生的學，和具有廣闊的知識面和潛科學的思想，在教學中不自覺地應用潛科學思想和滲透潛科學思想與教學中，來激發學生的學習興趣。學習興趣是學習動機的重要心理成份，它是推動學生探求知識的動力，它會使學生產生學習的需要，樂于學習的情緒體驗，對學習充滿熱情，就能取得較好的學習效果，進而可以盡快地形成良好的科學素養品質。如，在講苯分子的結構時，介紹凱庫勒研究苯分子結時花了大量時間，并且已測出苯分子是由6個碳原子和氫原子組成的，但這些原子以什么方式組合成苯分子的呢?他百思不解。有一天，凱庫勒一邊苦思冥想，一邊用筆在紙上畫，畫著畫著，他感到頭痛，就擱下筆，把安樂椅移近壁爐，半躺在安樂椅上。壁爐旁暖洋洋的，他便朦朦朧朧地睡了。他在夢中看見6個碳原子連接成鏈，就像一條形狀古怪的蛇，當凱庫勒睜開眼時，原來是南柯一夢。由此他受到啟發，提出了苯分子環狀結構的理論。凱庫勒的成功，是他勇于探索，刻苦鉆研的結果，他既有廣博而精深的化學知識，也有對建筑學有很深的造詣，因而對空間結構有很強的想象力，凱庫勒夢中還在工作，夢中還在思考。

3.2 利用潛科學思想培養學生創新能力的科學素養

潛科學思想前四大特征實際是蘊含著創新精神，滲透潛科學思想有利于培養學生:“當仁不讓于師”，學生不惟書，不惟師，敢于和善于質疑，批判和超越書本和教師，這是創新內在的突破;學生不惟己，不守舊，敢于和善于打破已有的知識經驗的制約和思維定勢的束縛，不斷否定自我，更新自我，超越自我，另辟蹊徑，獨樹一幟，這是創新素養的內在突破。許多在科學上有所建樹的專家、學者都是敢于懷疑排除偏見，不迷信“永恒的真理”，不相信有絕對的權威，不滿足現狀，有執著的追求，這也是潛科學思想本質所在，因此，在培養學生對科學知識的探究方面應該教育學生以下幾個方面:不滿足于現成的答案和說明，敢于對權威的教材，對教師提出質問和懷疑，培養學生懷疑批判精神，要特別注意克服理性霸權和教師權威的消極作用。要給學生留下發散思維的空間，留給學生求異思維余地，讓他們遵守科學研究的基本思路:發現問題、打破問題、構建模塊、重組理論、驗證理論。從而形成實事求是的科學精神，無論從解構理論到構建理論都是科學素養的創新活動體現。

3.3 滲透潛科學思想，培養合作的科學素養

從潛科學思想的第五個特點可以看出，我們應該注意到:在自主學習、探究、創新基礎上，應學會合作，允許競爭這也是科學素養的必要品質。培養學生正確價值觀與科學觀，讓學生在學習中懂得處理競爭與合作的關系，因為競爭與合作是涉及人與人關系的一對基本范疇。而有效合作應該做到:開展積極互賴，強化個人責任，培養社交能力，學會彼此認識和相互信任，學會交流與表達，學會彼此接納和支持，學會建設性解決問題，學會有效的溝通，學會共同活動，學會相互信任與寬容能力等等都是科學素養所必備素質之一。

總之，培養科學素養中運用與滲透潛科學思想，讓他們對科學研究的過程有基本的了解，及科學技術對個人和社會影響有基本的了解，對科學術語和基本概念有基本的了解，形成科學的價值觀和實事求是的科學態度，也可以讓學生盡快形成良好的科學素養風格，讓他們懂得開展創新活動，懂得科學創造發明并不神秘，從而鼓勵他們勇于探索，敢于質疑，學會合作，形成正確的科學價值觀與科學人文精神。這也是新課程改革所要達到的重要目的之一。

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