中学化学实验教学中培养学生科学品质的理论与实践，本文主要内容关键词为：培养学生论文,化学实验论文,品质论文,理论论文,中学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、科学素养和科学品质的界定
1.科学素养的涵义
科学素养一词源自英文“Scientific Literary”它是科学文化素质中的一个重要组成部分。关于科学素养的涵义，国内外学者由于文化、教育、社会及宗教的背景不同所强调的因素同而有多种表述：如美国著名学者米勒(Jon D.Miler)认为：“科学素养是指对于科学技术具有读写的能力。”国际经济合作组织(OECD)认为：“科学素养是运用科学知识，确定问题和做出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和做出决定的能力。”而我国多数学者认为：“科学素养是以正规教育为基础，通过日常学习和媒体等各种渠道所提供的信息而逐步积累形成的对科学技术的理解能力”华东师范大学高剑南教授认为，科学素养的内涵不是永恒不变的，而是可以变化的，随社会的发展，人们对科学素养的理解也会逐步扩充。
2.什么是科学品质
科学品质是科学教育中的非智力因素，主要包括兴趣、情感、意志、科学态度、科学精神等。它起着增强学习过程中驱动力的作用，又对人们学习科学具有控制调解作用。培养学生良好的科学品质，能促进他们乐于参与科学学习及实践活动，并从中得到乐趣和满足；还能使他们表现出意志坚定，有高度的自觉性、顽强性和自制性，能坚持实事求是的作风，谦虚谨慎、勤奋努力的科学精神；又能使学生在学习中得到全面发展，成为一个完整的人，健全的人，高分高能高素养的人。
3.科学素养的构成及科学素养与科学品质的关系
华南师范大学“中学生科学素养的发展研究”课题组认为，可把科学素养分为四个方面来阐述：一是科学知识、技能和科学方法，二是科学能力，三是科学观，四是科学品质。中国科普研究所袁正光先生把科学素养的结构分为知识结构，智力结构和非智力结构，这里的非智力结构即前者关于科学素养的阐述中的科学品质。高剑南教授结合国内外专家、学者对科学素养的看法，联系我国教育教学的实际认为：科学素养由科学知识、科学方法、科学能力、科学思想和科学品质五大要素构成。由此可见，科学品质是科学素养的重要组成部分。
二、培养学生科学品质的时代背景
1.国内
1999年6月15日召开的第三次全国教育工作会议，提出了全国推进素质教育的号召，强调教育要以提高国民素质为根本宗旨。2001年，中国科技协会公布的最新中国公民科学素养调查报告显示每千人中只有十四人具有基本的科学素养，不及美国十年前的六分之一，但这已是五年前本国调查的五倍。可见，中国公民的科学素养急需提高。
在教育训的《基础教育课程改革的理念与策略》中讲到，要倡导全面、和谐发展教育，改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程，关注学生的学习兴趣和经验。强调制定国家课程标准时要倡导科学精神、科学态度和科学方法。《基础教育课程改革纲要（试行）》在新课程的培养目标中指出要努力使学生具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识。
2003年4月，教育部制定的《普通高中化学课程标准》（实验）出版，新课程标准中认为高中化学课程以进一步提高学生的科学素养为宗旨，着眼于学生的未来发展，体现时代性、基础性和选择性。由此可见，无论是新课程的培养目标，还是基础教育课程改革的理念与策略，无论是国家课程标准的制定，还是国家教育工作会议精神，都非常关注学生的全面发展，注重提高学生的科学素养。因此，我认为，在中学化学实验教学中拓展科学实验的科学教育功能，培养学生的科学品质，健全学生的科学素养，是符合国家基础教育课程改革理念、策略与培养目标的，也符合当前基础教育课程改革中大力推进素质教育的要求，对提高国民的科学素养具有极其深远的意义。
2.国外
提高公众的科学素养已越来越被世界各国所重视，并被认为是当今社会一个国家兴旺与发展的根本因素之一。1995年日本15岁以上的文盲占总人口比例为0！美国人心目中的教育历来占有极为突出的地位，对提高公众科学素养一贯给予极大重视。以色列认为，科学教育的目的就是提高人口的素质，人口素质高了，国家自然强大了。按人均计算诺贝尔奖获得者最多的国家——英国，在1996年“展望”中明确表明科技发展的五项重要指标，其第三项为：“增强公众对科学、工程、技术的意识，以更好地适应现代社会对一个合格公民科学素养的要求，进而更好地促进科技进步和社会发展”。发达国家对提高国民科学素养的重视程度令人叹服。
在新世纪的教育改革中，各国都普遍强调学生价值观、态度、品质和道德教育，关注学生的全面发展，注重健全学生的科学素养。例如，德国的课程改革在致力于向学生传授基础知识的同时，也强调学生终身学习能力和科学素养的培养。美国在《2000年目标：美国教育法》中提出了到2000年要实现的“八项教育目标”，其中有四项直接与学生的基本知识或认知素养有关。“科学、技术、社会”是美国设置的综合性和实践性课程，目的是增强学生的探究能力、科学精神，以及社会责任感和综合的社会实践能力。英国新课程改革方案提出的国家课程目标，第一个就是促进精神、道德、社会和文化的发展。方案指出，全部国家课程的科目都旨在为学生提供促进其精神、道德、社会和文化发展的机会。1999年日本的新课程改革方案中设置“综合活动时间”的主要目标是从学生的关注、兴趣及爱好出发，培养学生的自主学习能力和自动的、创造性地探究问题和解决问题的学习态度，引导学生掌握科学的学习方法和思考方法。
由此可见，世界各国的课程改革都注重学生科学素养的提高，注重学生的全面发展。也进一步看出，科学素养对一个国家和民族的重要意义。因此，通过培养学生的科学品质来健全学生的科学素养，是符合当今时代背景的。
三、中学化学实验教学在培养学生科学品质上的现状
1.教学现状
我国的化学实验教学历来强调和重视化学知识的传授，化学知识成为课程教学目标认知领域或技能领域中的重要内容。师生们重视的是实验的结果或结论，实验教学的目的也在于获得并记住这些结论。而对实验的探索过程，反而不太引起注意，至于素质教育所提倡的科学品质、科学态度等的培养，在实验中则更少涉及。
2.教育科研现状
从80年代初起，化学实验研究作为一项重要的教学科研活动，一直受到广大中学化学教师的重视。尽管目前我国中学化学实验教学研究活动较受重视也较普遍，但其科学水平总的看来仍不够高，在研究的方法、观念、角度等方面还存不少问题。目前绝大部分的实验研究者研究的主要内容是：设计或改进教材上的实验仪器、装置，以提高实验的演示效果；根据教学要求设计新的实验，以强化课堂教学效果；探索反应机理，使实验的设计或改进能做到有的放矢……。而对更广义的实验研究课题却少有人问津，如化学实验如何更好地实施素质教育、如何设计和开展探究型课程中的实验教学活动、如何在实验教学中实施科学方法、科学态度的教育、怎样使化学实验更好的培养学生的创新意识和创造能力等等。这些课题的研究在目前我国教学改革的大气候下应该显得更重要一些。
四、中学化学实验教学中培养学生科学品质的实践
1.实践背景
我校是一所县级高级中学，学校现有33个教学班，两千多名学生，规模较大。但尽管是县级高级中学，由于地处落后的少数民族地区，所以学校条件较差，设备落后。学生一半以上来自贫困落后的农村，许多学生在初中时根据没有做过化学实验，学生整体素养较差。因此培养他们的科学品质是十分有现实意义及历史意义的，同时也是较困难的，近两年在撰写论文阶段，我共带三个平行班的化学课，其中两个班的任课教师完全相同，且学生人数、男女比例、成绩水平近似一致。因此这两个班在各方面都可以认为是无显著差异的，所以我把这两个班分别作为实验班和对照班，目的是为控制无关变量对本课题因变量的影响。下面仅我近两年来培养学生科学品质的几个实践案例做一介绍。
2.实践案例
案例1 激发学生学习兴趣的案例
我讲胶体时，上课铃响后，学生竟然发现我叼着烟卷走向讲台，并大胆的吞云吐雾。从不吸烟而且有点拘谨的我做出这些行为，让全体学生感到非常惊讶，注意力立刻集中起来。随后我拿出激光教棒，使激光束通过我吐出的烟，让学生观察光亮的通路。这时学生才明白我在做气溶胶的丁达尔现象实验，而不是故意违反课堂规则。随后我告知学生，这一现象的原因将在本课中涉及，讲完课后将请学生解释形成这一现象的原因，从而引起学生探究谜底的好奇心，最后使本课达到非常好的效果。再如我讲燃料电池时，我补允如下实验，在两根碳棒电极上裹上一层塑料窗纱，然后接通电源，在电解槽里电解蒸馏水（加入少量的硝酸钠，有利于电荷的移动），这样，电解出的氢气和氧气一部分被塑料窗纱吸附。随后用导线将石墨电极与发光二极管的两极以及音乐盒的两极接触，即可观察到奇妙的发光现象，聆听到美妙的音乐。这些奇特的效果，引起了学生的极大兴趣，从而使学生以饱满的情绪听完了本次课，从第二天的作业反馈情况来看，学生对本节课的知识掌握得非常好。
案例2 让实验结果去说话
有一次做习题，遇到这样几个问题，其一是用惰性电极电解氯化铜水溶液时溶液pH值的变化情况。有的同学认为，铜离子在阴极上被还原成单质铜，铜离子的浓度减小，从而使铜离子的水解平衡逆向移动，又因为铜离子水解显酸性，水解平衡逆向移动导致酸性减弱碱性增强，pH值所以增大；有的同学认为，氯离子在阳极上被氧化成氯气，氯气溶于水后生成盐酸强酸，从而使溶液酸性增强，pH值减小。其二是将钠（密度为0.97克／立方厘米）放入盛有水（密度为1克／立方厘米）和少量煤油（密度为0.8克／立方厘米）的试管中，将会有什么现象发生？有的同学认为，钠和水剧烈反应产生的热将会引燃煤油；有的同学认为，钠的密度介于水和煤油之间，钠将在水和煤油的分界面上四处游动最后消失。其三是相等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液中，醋酸的浓度与钠离子的浓度的大小关系。针对以上三个问题，同学们各抒已见，争论不休。我没有急于告知答案，而是带学生到实验室通过实验来验证自己的观点。在实验室我将学生分成三组，各组分别设计实验来验证自己的观点。其中一组学生组装用惰性电极电解氯化铜溶液的装置，然后开始电解不同浓度的氯化铜溶液，并随时用pH试纸检验溶液的pH值，实验证明无论是浓氯化铜溶液还是稀氯化铜溶液，电解时溶液的pH值都减小。这说明氯气溶于水对pH值的影响超过了铜离子水解平衡逆向移动对pH值的影响。第二组同学将钠放入盛有水和少量煤油的试管中，发现煤油并没有燃烧，也没有发现钠在水和煤油的分界面上四处游动最后消失，而是观察到钠在水和煤油中上下跳动的奇妙现象，这一现象引起学生的极大兴趣，随后我引导学生正确地分析产生这一现象的原因。第三组学生经过讨论分析后认为，要比较醋酸和钠离子浓度的大小，必须知道醋酸电离程度和醋酸根离子的水解程度谁大谁小，如果醋酸电离程度大，那么电离消耗的醋酸将比醋酸根离子水解得到的醋酸多，醋酸最终将减少，从而使钠离子的浓度大于醋酸的浓度；反之，如果醋酸根离子的水解程度比醋酸电离程度大，那么醋酸根离子水解得到的醋酸将比电离消耗的醋酸多，醋酸最终增多，从而使钠离子的浓度小于醋酸的浓度。而要比较醋酸电离程度和醋酸根离子的水解程度谁大谁小，只要测定等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液的酸碱性即可，因为如果电离程度大，混合液将显酸性，如果水解程度大，混合液将显碱性。随后该组同学配制了等物质的量浓度的醋酸溶液和醋酸钠溶液，并测得二者混合后的溶液显酸性，从而得出了正确的结论。这样，通过设计实验让学生们验证了自己观点的正误，充分地让学生体验了实践是检验真理的唯一标准这句至理名言。
同学们对储存在大脑中根深蒂固的知识竟然是错误的感到惊叹不已。通过本次活动课，深刻地锻炼了学生不唯上、不唯书、不唯经验的求真求实的科学精神，为许多同学今后敢于质疑权威奠定了基础。……
3.对上述案例的反思与评论
通过这几个案例，给予我不少启示与经验；化学实验教学的确能培养学生的科学品质，因为实验班的学生经过培养和训练，在各方面比对照班的学生善于发现问题，设计实验能力和动手能力也显著增强，并能积极响应我的提示自主地去展开研究，表面应付老师的现象也比较少。后通过调查问卷看出，这些案例不仅让学生学习了化学知识，还激发了学生学习化学的兴趣，并让学生学习了科学的研究方法，训练了学生的思维。同时使他们从真理本身及真理的发现中受到启迪，教会他们如何在学习中去求真、求实、去创新，去质疑。还使他们学会如何进行初步的科学研究。