在物理化學(xué)教學(xué)中提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)*

張明波, 李　莉, 張　旭, 欒澤柱

(遼寧中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，遼寧　大連　116600)

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在物理化學(xué)教學(xué)中提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)*

張明波, 李莉, 張旭, 欒澤柱

(遼寧中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，遼寧大連116600)

科學(xué)素養(yǎng)是衡量一個國家國民科學(xué)素質(zhì)的一個重要指標。調(diào)查表明我國公民的科學(xué)素質(zhì)與發(fā)達國家相比還有很大差距。因此，在教學(xué)工作中我們要加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，以縮小和發(fā)達國家的差距。物理化學(xué)教學(xué)在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面具有獨特優(yōu)勢。結(jié)合我們的具體工作實踐，本論文從科學(xué)知識、科學(xué)方法以及科學(xué)精神的培養(yǎng)三個方面闡述了如何在物理化學(xué)教學(xué)中提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

科學(xué)素養(yǎng)；物理化學(xué)；教學(xué)

科學(xué)素養(yǎng)是人們在認識自然和應(yīng)用科學(xué)知識的過程中所表現(xiàn)出來的基本素質(zhì)，是科學(xué)知識、科學(xué)能力、科學(xué)方法和科學(xué)精神四個要素的綜合反映。它是衡量一個國家國民素質(zhì)和科技水平的重要指標。然而第八次中國公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，2010年我國具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民比例僅為3.27%，相當于日本、加拿大和歐盟等主要發(fā)達國家在20世紀80年代末的水平，尤其是在科學(xué)知識和方法的掌握上和國外差距巨大[1]。近幾年，中國高等教育規(guī)模持續(xù)擴大，在一定程度上推動了全民族科學(xué)素養(yǎng)的提升。但是，許多大學(xué)生“唯分是求”，以拿到學(xué)分為目的，求知欲低下，學(xué)習(xí)能動性差，知識面狹窄。這樣導(dǎo)致一些學(xué)生盡管具有較高的學(xué)歷，但是科學(xué)素養(yǎng)低下。因此，在高等教育教學(xué)中，應(yīng)該把提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為主要教學(xué)導(dǎo)向，為提高全民族科學(xué)素養(yǎng)做出應(yīng)有的貢獻[2]。

物理化學(xué)是以化學(xué)體系為研究對象，大量采納物理學(xué)的理論成就與實驗技術(shù)，探索、歸納和研究化學(xué)的基本規(guī)律和理論的一門科學(xué)。物理化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理聯(lián)系緊密，具有結(jié)構(gòu)嚴謹、邏輯性強的特點。物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)和發(fā)展的推動力。縱觀近百年化學(xué)發(fā)展史，化學(xué)科學(xué)中絕大多數(shù)突破性進展都是在物理化學(xué)領(lǐng)域取得的。物理化學(xué)的學(xué)科特點決定了物理化學(xué)教學(xué)在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)方面具有獨特優(yōu)勢。本文結(jié)合我們自身教學(xué)實踐，談一下如何在物理化學(xué)教學(xué)中有效地融合學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1　科學(xué)知識的教育

掌握必要的科學(xué)知識是提高國民科學(xué)素養(yǎng)的起點和基石。讓學(xué)生掌握必要的專業(yè)知識，是任何學(xué)科教育的基本要求。因此，在物理化學(xué)教學(xué)中，我們首先要設(shè)法使學(xué)生掌握本學(xué)科的基本內(nèi)容。但是，由于物理化學(xué)融合了一定的數(shù)學(xué)、物理知識，知識內(nèi)容具有高度抽象性。 許多學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性普遍不高。面對這一現(xiàn)狀，我們采取了一些針對性教學(xué)措施。

1.1做好知識鋪墊，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自信心

根據(jù)教學(xué)反饋，學(xué)生認為物理化學(xué)難學(xué)的主要原因是物理化學(xué)中公式多，涉及到大量的微積分運算，而很多學(xué)生數(shù)學(xué)功底較差，看到公式就頭疼。因此，在教學(xué)的緒論課上，我們單獨拿出兩學(xué)時，和學(xué)生重溫一下微積分運算的基礎(chǔ)知識，使學(xué)生熟悉微積分運算的意義及教材中所用到運算公式。經(jīng)過我們的歸納總結(jié)，學(xué)生如釋重負：原來教材中那么復(fù)雜的公式，無非是幾個公式的反復(fù)運用而已。同時，我們對教學(xué)內(nèi)容作了調(diào)整，對于理論性內(nèi)容只要求學(xué)生了解來龍去脈，重點放在知識的運用上。這樣化繁為簡，一方面消除了學(xué)生學(xué)習(xí)的畏難情緒，另一方面提高了課程的教學(xué)效率。

1.2聯(lián)系生活實際，化抽象為具體

物理化學(xué)知識盡管抽象深奧，但在日常生活中存在廣泛的應(yīng)用。因此在物理化學(xué)教學(xué)中，我們盡量把抽象的基礎(chǔ)理論與日常生活的實踐相結(jié)合，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和運用知識的能力。例如，在講解克拉貝龍方程的時候，我們會讓學(xué)生思考為什么高壓鍋可以更快的煮熟食物？引導(dǎo)學(xué)生從“水在達到氣液平衡時，溫度會隨壓強升高而增大”這一原理出發(fā)，得出高壓鍋是通過高壓來提高溫度的結(jié)論。在講解膠體的丁達爾效應(yīng)時，涉及到散射光強度與入射波長之間的關(guān)系，即入射光的波長越長越不容易被散射。我們讓學(xué)生了解由于紅光的波長較長，在煙霧中不易被散射，具有很好的通透性，所以信號燈、航標燈等警示性信號都采用紅色光源。在講稀溶液的依數(shù)性的時候，讓學(xué)生知道，撒鹽除雪就是利用溶質(zhì)使溶液凝固點降低的原理，通過撒鹽來降低雪的熔點促進雪的融化。通過把基礎(chǔ)知識與日常生活中的應(yīng)用實例相結(jié)合，一方面加強了學(xué)生對抽象的基礎(chǔ)理論的理解，另一方面從科學(xué)知識積累的角度提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2　科學(xué)方法的培養(yǎng)

科學(xué)方法是獲得知識的手段和工具，科學(xué)方法的掌握有助于學(xué)生獲取新知識，提高學(xué)生收集處理信息的能力[3]。“授之以魚，莫若授之以漁”, 要提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，就必須在傳授知識的同時，加強對學(xué)生科學(xué)方法的培養(yǎng)。

2.1在知識教學(xué)中滲透科學(xué)方法的培養(yǎng)

物理化學(xué)和其它化學(xué)學(xué)科相比，理科的色彩更為濃厚。一些基本定律或公式的導(dǎo)出，往往滲透著科學(xué)方法的運用。比如，熱力學(xué)中的變量替換法、理想模型法、特性函數(shù)法以及熱力學(xué)中的穩(wěn)態(tài)近似法[4]。為此，在教學(xué)中在講授物理化學(xué)專業(yè)知識的同時，我們把其中所包含的方法學(xué)內(nèi)容加以凸顯，在授之以“魚”的同時，授之以“漁”。比如，在講實際氣體狀態(tài)方程的時候，先從理想氣體模型入手，抽象出實際氣體在理想條件下的共性，得到理想氣體的狀態(tài)方程。在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)實際氣體與理想氣體偏差，對理想氣體的狀態(tài)方程加以修正，得到適用于不同實際氣體的具體方程。這種理想模型法，在計算液體成分化學(xué)勢的時候，再次得到應(yīng)用。也是先得到理想溶液中某一成分的化學(xué)勢，然后進行必要修正，得到適用于實際液體的化學(xué)勢表達式。在講授這兩個知識點的時候，我們向?qū)W生強調(diào)運用理想化模型方法，在處理一個多因素問題的時候，可以先忽略具體的次要的因素，抓住主要的、共性的因素，然后再根據(jù)具體條件的不同加以修正。這種方法學(xué)的內(nèi)容有別于物理化學(xué)的專業(yè)知識，屬于自然科學(xué)所共有的，學(xué)生可以遷移運用到其它領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.2窮本溯源，采用發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)方法

物理化學(xué)具有結(jié)構(gòu)嚴謹、邏輯性強的特點。一些重要定理的得出需要反復(fù)用到觀察、歸納、演繹等方法。在講授這樣知識點的時候，我們通常采用發(fā)現(xiàn)式教學(xué)方法，和學(xué)生一起探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程。比如，在講授變化過程的自發(fā)性時候，我們先給出了一系列過程，包括氣體的擴散、熱的傳導(dǎo)等，讓學(xué)生歸納出這些過程的特點。然后，通過可逆熱機引入熵的概念，又運用演繹的方法，引導(dǎo)學(xué)生得出了自發(fā)過程的熵判據(jù)，即“孤立系統(tǒng)的熵永不減少”。這樣通過重現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，把知識的傳授和科學(xué)方法的培養(yǎng)結(jié)合起來，從而加強了對學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練。

3　科學(xué)精神的培養(yǎng)

科學(xué)精神主要是指科學(xué)主體在長期的科學(xué)活動中所陶冶和積淀的價值觀念、思維方式和行為準則等的總和。科學(xué)精神是科學(xué)的本質(zhì)和靈魂。科學(xué)精神的內(nèi)涵至少包括四方面內(nèi)容，分別是：自由探索的精神；勇于批判的精神；大膽創(chuàng)新的精神；嚴謹求實的精神[5]。在物理化學(xué)教學(xué)中，我們充分利用學(xué)科特點，加強對學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)。

3.1開展討論式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維能力

受應(yīng)試教育的影響，很多學(xué)生習(xí)慣于被動接受知識，而缺少質(zhì)疑精神和批判思維能力。為了培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和質(zhì)疑能力，我們鼓勵學(xué)生積極參入到教學(xué)過程中。例如，對于化學(xué)變化過程的自發(fā)性，歷史上人們曾一度認為“只有放熱反應(yīng)才有可能是自發(fā)”。在教學(xué)中，我們先拋出這一論點，讓學(xué)生針對這一觀點進行分組討論，然后提出自己的觀點及論據(jù)。這種討論式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造性和批判性思考能力。

3.2改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，老師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生只需亦步亦趨的，按照預(yù)期去重現(xiàn)實驗即可。這種實驗雖然可以培養(yǎng)學(xué)生一定的操作技能，但是由于基本上屬于驗證性過程，往往不能激發(fā)學(xué)生的興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。為此，我們對實驗教學(xué)內(nèi)容進行了重新設(shè)計，僅保留幾個必要的基礎(chǔ)實驗，用以培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，補充了創(chuàng)新性實驗內(nèi)容。讓學(xué)生自己通過查閱文獻，選擇課題，完成實驗設(shè)計，撰寫實驗報告。這些課題本身雖然不一定具有很重要的科學(xué)意義。但是，通過這樣的微型課題式實驗，使學(xué)生對于科研創(chuàng)新過程有一個親身體驗，有利于提高學(xué)生綜合運用知識的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

4　結(jié)　語

公民的科學(xué)素養(yǎng)是一個民族科學(xué)素質(zhì)的重要標志，也是決定一個國家競爭力的重要因素之一。高等教育的日益普及，為提高我國國民科學(xué)素養(yǎng)提供了一個歷史契機。這要求我們在高等教育中，有意識的加強學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。為此，我們在物理化學(xué)教學(xué)中，首先設(shè)法保證學(xué)生對于基礎(chǔ)知識的掌握。在此基礎(chǔ)上，我們會根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，通過發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)有意識的加強對學(xué)生的科學(xué)方法學(xué)教育，并通過討論式教學(xué)和必要的實驗教學(xué)改革塑造學(xué)生批判和創(chuàng)新的科學(xué)精神，以達到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

[1]王以芳,房瑞標.中國科協(xié)發(fā)布—第八次中國公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果[J].科協(xié)論壇, 2010(12): 30.

[2]徐書克,許勝.科學(xué)訓(xùn)練課程對工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高研究[J].教育教學(xué)論壇,2015(8): 61-62.

[3]吳俊明.對科學(xué)方法和科學(xué)方法教育的再認識[J].2010,31(2):1-5.

[4]高盤良.科學(xué)方法教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(3):7-8,24.

[5]王曉勇.科學(xué)精神與諾貝爾獎[J].自然辯證法,2001,17(9):60-64.

Improve the Scientific Literacy of Students in Teaching Physical Chemistry*

ZHANGMing-bo,LILi,ZHANGXu,LUANZe-zhu

(Pharmacy School, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Liaoning Dalian 116600, China)

Scientific literacy is an important factor of measuring the public science capacity of a country. Recent survey showed that the people’s scientific literacy of our country was far behind the developed country. This requires us to strengthen the culture of scientific literacy of students in the course of teaching practice to narrow the gap with developed country. Teaching practice of physical chemistry is very effective in developing scientific literacy of students. How to improve the scientific literacy of students in teaching of Physical Chemistry was illustrated from three aspects, including scientific knowledge, scientific method and scientific spirit.

scientific literacy; Physical Chemistry; teaching

遼寧中醫(yī)藥大學(xué)教學(xué)改革項目(No: LNZYJG2014049)。

張明波(1976-)，副教授，博士，研究方向：中藥物質(zhì)基礎(chǔ)。

G642.0

B

1001-9677(2016)012-0204-02