物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫穿科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

劉迎春+楊濤

摘要：具備良好的科學(xué)素養(yǎng)是高素質(zhì)大學(xué)生必備的條件之一，也是提升大學(xué)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)在全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中發(fā)揮特有優(yōu)勢(shì)。面對(duì)新教育對(duì)象，以構(gòu)建先進(jìn)的教學(xué)體系和科學(xué)的評(píng)價(jià)體系為依托，以建設(shè)安全環(huán)保的教學(xué)環(huán)境為保障，探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑，為其職業(yè)發(fā)展儲(chǔ)備能力。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；科學(xué)素養(yǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）32-0275-02

一、培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變

大學(xué)教育在經(jīng)歷了少數(shù)人的精英教育，相對(duì)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(xué)質(zhì)量，各國(guó)大學(xué)紛紛調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)，確定了能力培養(yǎng)的三個(gè)方面：能力不僅包括基礎(chǔ)知識(shí)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。科學(xué)素養(yǎng)是此能力培養(yǎng)目標(biāo)下的重要體現(xiàn)。科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神和科學(xué)意識(shí)。其中核心部分是科學(xué)精神，即人們對(duì)科學(xué)的態(tài)度與價(jià)值觀；中間部分是科學(xué)知識(shí)，即人們?cè)趯W(xué)校、在社會(huì)生活中所學(xué)習(xí)并掌握的知識(shí)、技能、方法與能力；最外圍部分是科學(xué)意識(shí)，即人們?cè)诳茖W(xué)素養(yǎng)教育中所形成的、在追求科學(xué)的過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的科學(xué)熱情、激情以及自覺(jué)運(yùn)用科學(xué)的行為與習(xí)慣[1]。目前大學(xué)教育存在的問(wèn)題是：注重科學(xué)知識(shí)的傳授，而忽視科學(xué)精神和科學(xué)意識(shí)方面的培養(yǎng)。國(guó)家教育部頒布的化學(xué)類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)中明確規(guī)定：培養(yǎng)具有良好的科學(xué)、文化素養(yǎng)和高度的社會(huì)責(zé)任感，較系統(tǒng)地掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，富有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，能夠在化學(xué)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。可見(jiàn)，具備良好的科學(xué)素養(yǎng)是高素質(zhì)大學(xué)生必備的條件之一，也是提升大學(xué)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)較理論教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于更容易開(kāi)展討論組、實(shí)踐練習(xí)的指導(dǎo)方法，為培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)提供了必然條件。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以近距離地觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作及行為習(xí)慣，能淋漓盡致地將科學(xué)意識(shí)貫穿整個(gè)課堂，是形成積極的科學(xué)精神不可或缺的重要環(huán)節(jié)，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊性在于不僅傳授科學(xué)知識(shí)，更為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)、科學(xué)精神提供了可操作的空間和機(jī)會(huì)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是面向全校非化理工科和化學(xué)專業(yè)大三學(xué)生開(kāi)設(shè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要分支，是從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到專業(yè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)渡，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中處于樞紐的地位，成為全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主陣地[2]。

三、實(shí)施科學(xué)素養(yǎng)教育的實(shí)踐

1.建立科學(xué)的教學(xué)理念，提高課堂駕馭力，用愛(ài)心教學(xué)，倡導(dǎo)打響第一堂課、構(gòu)思各次課堂教學(xué)、精練最后一堂課的教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)藝術(shù)。建立有效的教學(xué)反思。教學(xué)反思是一種最有效讓教師快速成長(zhǎng)的措施。反思內(nèi)容即可是教學(xué)中自己感覺(jué)特別好的部分，也可是教學(xué)機(jī)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(xué)中的困惑，可以是對(duì)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(zhǎng)的最好的策略和模式。定期開(kāi)展教研活動(dòng)，集體備課，系統(tǒng)性提煉知識(shí)點(diǎn)，詮釋重點(diǎn)和難點(diǎn)，適當(dāng)擴(kuò)充知識(shí)點(diǎn)。落實(shí)聽(tīng)課環(huán)節(jié)，夯實(shí)基本功；瀏覽課程網(wǎng)站、參加會(huì)議交流等方式向同行學(xué)習(xí)。以科研支撐，反哺教學(xué)。通過(guò)“課內(nèi)與課外結(jié)合、教學(xué)與科研結(jié)合、個(gè)性化培養(yǎng)”的機(jī)制來(lái)全面實(shí)施自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自主閱讀前沿性文獻(xiàn)和提出問(wèn)題，自主實(shí)驗(yàn)，自主分析錯(cuò)誤，自主總結(jié)結(jié)論，促使學(xué)生在知識(shí)、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(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。教師應(yīng)當(dāng)做學(xué)生的良師益友，充分了解90后學(xué)生的心理特點(diǎn)和性格特征。數(shù)字世代下成長(zhǎng)的新一代，獲取信息的途徑更加廣泛，有一定的見(jiàn)識(shí)，比較自信。他們學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)，有一定的追求目標(biāo)，但他們難以接受單純的說(shuō)教，缺乏毅力。教師用自己的人格魅力影響學(xué)生，用專業(yè)魅力感染學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)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(duì)心理素質(zhì)較好的學(xué)生，他們實(shí)驗(yàn)主動(dòng)意識(shí)強(qiáng)，動(dòng)手能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)效果好。對(duì)這類學(xué)生應(yīng)提高要求，擴(kuò)充知識(shí)的深度與廣度。心理素質(zhì)不佳的學(xué)生大致分為兩類：一類是缺乏自信、動(dòng)手能力差。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)這類學(xué)生不要苛求完美的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要多一些耐心、多一些鼓勵(lì)，使學(xué)生經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)后，能夠增強(qiáng)自信心，把自己所掌握理解的與老師的講解結(jié)合起來(lái)，掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法，獨(dú)立達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。第二類學(xué)生是不認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)、敷衍了事。對(duì)這類學(xué)生要充分肯定其優(yōu)點(diǎn)，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)其認(rèn)真做事。教師在傳授知識(shí)的同時(shí)，一定要注重學(xué)生心理素質(zhì)的培養(yǎng)，應(yīng)針對(duì)不同類型的學(xué)生，因材施教。大學(xué)課堂教學(xué)體現(xiàn)的學(xué)習(xí)的三個(gè)維度包括面向?qū)ο笫澜纭⒚嫦蛩思懊嫦蜃约旱膶W(xué)習(xí)。各種教學(xué)方法都是把重心放在對(duì)象世界、他人及自己三者中的其中一個(gè)上，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)的生成。面向?qū)ο笫澜绲幕陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL）、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)（PBL）、深度學(xué)習(xí)（Deep Learning）等教學(xué)方法有助于增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)能力；面向自己的自我調(diào)節(jié)型學(xué)習(xí)（self-regulated learning）、學(xué)生主體型學(xué)習(xí)（student-centered learning）等教學(xué)方法有助于增強(qiáng)學(xué)生開(kāi)發(fā)主動(dòng)求知意識(shí)；而面向他人的合作學(xué)習(xí)（Cooperate Learning）、協(xié)作學(xué)習(xí)（Collaborative Learning）、同伴教學(xué)法（Peer Instruction）則有助于學(xué)生提高溝通及團(tuán)隊(duì)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(xué)方法融會(huì)貫通的前提下，還應(yīng)加大合作學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和同伴教學(xué)法的力度，提升學(xué)生職業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生們根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)情況分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并采用計(jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)和繪制圖表，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)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(yàn)教訓(xùn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)提出改進(jìn)的意見(jiàn)和設(shè)想，及時(shí)反饋，樹立榜樣，鼓勵(lì)進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)意識(shí)。

3.構(gòu)建先進(jìn)的教學(xué)體系和評(píng)價(jià)體系，優(yōu)化現(xiàn)有教學(xué)體系，借鑒國(guó)內(nèi)外大學(xué)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。整合后的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱包括熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相行為、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面現(xiàn)象和大分子七個(gè)相對(duì)傳統(tǒng)的模塊。在保持現(xiàn)有模塊優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，增設(shè)計(jì)算化學(xué)模塊，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論計(jì)算的方法解決化學(xué)問(wèn)題的能力。其次，對(duì)現(xiàn)有經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)樣品和裝置進(jìn)行改進(jìn)，如在燃燒熱實(shí)驗(yàn)中，將用固體醇替換萘減少污染。電導(dǎo)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中用電壓表代替示波器提高實(shí)驗(yàn)精度。表面張力測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(guò)程、弱化結(jié)果、深化提問(wèn)反饋環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程全程互動(dòng)，結(jié)果過(guò)程互融的科學(xué)評(píng)價(jià)體系。

4.建設(shè)安全環(huán)保化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，建設(shè)環(huán)保安全實(shí)驗(yàn)室，提供操作簡(jiǎn)便、安全的儀器設(shè)備，增設(shè)通風(fēng)設(shè)備、為每位學(xué)生配備護(hù)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(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，如燃燒熱實(shí)驗(yàn)中，用固體十八醇替換固體萘，尋找離子遷移數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中鎘的替代品，高效液相色譜實(shí)驗(yàn)室中每臺(tái)儀器均配備高性能通風(fēng)櫥，以減少溶劑揮發(fā)對(duì)環(huán)境的污染，有效改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

當(dāng)今的大學(xué)不僅僅培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)該為學(xué)生職業(yè)做準(zhǔn)備。紐約時(shí)報(bào)報(bào)道：在雇主重視的各種技能中，其中的溝通能力、積極主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)合作精神、學(xué)習(xí)能力、專業(yè)技術(shù)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力都可以通過(guò)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)素養(yǎng)教育培養(yǎng)和訓(xùn)練的。因此，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)人才發(fā)揮越來(lái)越重要的作用！

參考文獻(xiàn)：

[1]張祥沛，王運(yùn)貴.科研探索，2010，170（2）：7-9.

[2]楊喜平，張玉軍.化學(xué)教育，2015，（16）：15-17.