培養學生科學素養的化學實驗教學研究

何翔

摘要：文章闡述了培養學生科學素養的化學實驗教學研究的背景、科學素養的定義及內涵、國內化學教學中科學素養的研究現狀，介紹了在化學實驗中培養學生基本科學素養的教學實踐。

關鍵詞：科學素養；實驗教學；科學探究

文章編號：1008-0546（2014）06-0008-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.003

一、研究背景

提高公民的科學素養是近幾十年來世界各國科學教育工作者關注和研究的熱點問題。化學教育作為科學教育的一個分支，應該把培養和提高學生的科學素養作為中心任務和目標。世界發達國家美國、日本等在相應課程中規定了具體的教學目標和內容，提高學生的科學素養，如《美國國家科學教育標準》設置了一個以培養所有學生科學素養為目標的國家科學課程，并對科學素養進行了定義。進入新世紀以來，我國新的初、高中化學課程標準中，都明確指出了對培養和提高學生科學素養的重視，《全日制義務教育化學課程標準》指明“化學課程應以提高學生的科學素養為主旨，科學探究對發展學生的科學素養具有不可替代的作用”，而《高中化學課程標準》則指出“高中化學課程以進一步提高學生的科學素養為宗旨”。由此可以說明中學化學教學中培養學生科學素養的重要性。

如何在中學化學教學中培養學生的科學素養？化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗在化學教學中起到非常重要的作用，被稱為“感性認識的源泉、理性認識的支架、求證假設的手段、科學探究的方法、發展能力的途徑、激發興趣的武器以及培育情感的土壤”[1]。它能夠激發學生學習化學的興趣，幫助學生認識和解決問題，進行科學探究和化學研究。在化學學習和實驗過程中培養起來的化學實驗素養是化學科學素養的重要組成部分，使學生在學習研究和生活實踐中不斷受益[2]。因此化學實驗教學是培養和提高學生科學素養的途徑之一。然而在一線教學中，由于受教學評價體制、學校客觀實驗條件等原因的影響，化學實驗在實際教學過程中陷入了困境。如過分重視實驗目標而不重視過程，存在以“講”代“做”的實驗教學現象，不適當地過分要求化學基本操作的熟練性[3]等。在這種情況下，通過化學實驗教學培養和提高學生科學素養就顯得更為迫切和重要了。

二、科學素養及其內涵

1. 科學素養的定義

什么是科學素養？不同的研究者有不同的認識和看法，對這一概念的認識還未達成共識。1996年出版的《美國國家科學教育標準》提出：科學素養是指個人選擇和決策、參與社會、文化事業和經濟生產活動所需要的對科學概念和過程的知識理解。《面向全體美國人的科學》將“科學素養”定義為：“應理解科學核心概念和原理；熟悉自然界，認識自然界的多樣性和統一性；能夠按個人和社會目的運用科學知識和科學的思維方法。”中國科學技術協會發布的全民科學素質《2049計劃》中，對中國公民的科學素質作了如下的描述：科學素質是國民素質的組成部分，是指公民了解必要的科學知識，具備科學精神和科學的世界觀，以及用科學態度和科學方法判斷和處理各種事物的能力。

2. 科學素養的內涵[4]

1966年，美國一批學者根據文獻調查，揭示了科學素養的六個范疇。①概念性知識- 構成科學的主要概念、概念體系或觀念；② 科學的理智-科學研究的方法論；③ 科學的倫理-科學所具有的價值標準，亦即科學研究中科學家們的行為規范，也稱為科學態度或科學精神；④ 科學與人文-科學與哲學、文學、藝術、宗教等文化要素的關系；⑤科學與社會-科學與政治、經濟、產業等社會諸側面的關系；⑥ 科學與技術-科學與技術之間的關系及差異。這六個范疇含括了現代科學素養的基本內涵，值得注意的是，科學素養的內涵不是永恒不變的。

三、國內化學教學中科學素養的研究現狀

1. 教材文本研究

王磊、魏銳等從基于促進學生科學素養發展的角度，對高中化學新課程教材進行了研究，分析了新世紀（魯科版）高中化學教材的編寫思路和特點，從理論層面對教材實驗體系架構、教材呈現形式進行探討[2]。劉一兵、石曉波運用內容分析法對高中化學新、舊教科書中的科學素養主題進行分析，得出科學素養主題內容發生了較大的變化，傳統高中化學教科書的編寫注重知識與技能，對科學過程與方法的關注不夠，新高中化學教科書的編寫突出了科學過程方法，拓展了科學、技術與社會的相互關系[5]。

2. 培養途徑研究

胡雪梅指出以培養學生化學科學方法和實驗能力作為提高學生科學素養的突破口，在化學教學中進行了實踐探索，指出基本途徑包括：以問題解決法、討論法進行教學，介紹有關化學發展史，充分運用實驗手段，加強習題訓練等[6]。譚宗俊等指出可以組織學生在課外實驗探究活動中培養學生自身的科學素養[7]。

3. 科學素養測量研究

胡久華、李陽等通過具體的實踐，對高中生化學科學素養的測查進行了初步探索，界定了高中生化學科學素養的基本維度和具體內容，總結了測查的基本程序和注意問題，取得了可信的初步結論[8]。陸真、沈書君等利用相關PISA原題對我國230名學生進行了化學科學素養的測試，做了一致性判斷與解析[9]。

四、利用化學實驗培養學生基本科學素養的教學實踐

研究表明，化學學習需要較強的抽象思維能力、空間想象能力、實驗操作能力及思維的靈活性和理解力。因此，唯有對化學實驗教學開展有效性研究，方可通過以化學實驗為主的多種探究活動，使中學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，才能全方位提升他們的基本科學素養。

1. 借助興趣實驗，激發學習興趣，培養學生的科學素養

對每一屆初三新生的調查表明：學生都很期待上化學課，究其原因，幾乎都無法說清楚，但都會說化學好玩兒，化學可以做實驗。可見豐富多彩的化學實驗，對于學習緊張的初三學生來講，是極具誘惑力的。因此，在上化學課時特別重視課堂實驗的演示以及課外實驗的開發，激發學習欲望，培養學習興趣，把學生帶進奇妙的化學世界。例如在上《燃燒》一節課時，教師就可以補充“吹燃蠟燭”的小魔術：手拿一只蠟燭并且故意讓學生看看，讓他們相信這是一只普通蠟燭，然后把蠟燭插到蠟臺上，請一位同學起來對準蠟心長吹一口氣，蠟燭便燃燒起來了。學生對此發出了驚訝的聲音，教師進而簡單介紹實驗原理，將蠟燭芯松散開，滴進了些溶有白磷的二硫化碳溶液。因為二硫化碳液體是極易揮發的物質，當學生吹口長氣時其揮發速度進一步加快，當二硫化碳揮發完了，燭芯上留下極為細小的白磷顆粒，白磷與空氣中的氧氣發生氧化反應并產生熱量，當溫度升高到35℃時，白磷便自行燃燒，隨之就把原來熄滅的燭芯又引著了。這種由于白磷在空氣中氧化而引起的燃燒現象，在大自然中是經常發生的，這就是人們所說的“天火”或“鬼火”。endprint

2. 立足演示實驗，形成化學概念，提高學生的科學素養

化學概念是反映物質物理屬性和化學變化的一般本質屬性，學生要形成化學概念，感知是第一要素。概念內容的具體化又是學生形成化學概念的第一個起點，教師必須緊緊依托實驗教學，引導學生從直觀的實驗現象中，獲得感性認識，進而形成化學概念[10]。生動鮮明、真實直觀的化學演示實驗可刺激學生大腦興奮中心，有助于學生形成深刻的化學概念，使具有物質特性的化學概念在學生大腦中打上深深烙印。化學演示實驗可通過學生視覺、聽覺、嗅覺來形成感性認識，只有提供直接作用于感官的真實實驗，才能有助于學生形成思維，加深對反映物質特性的化學概念的理解。演示實驗反應過程中生成的沉淀、物質的溶解、顏色的變化、有氣味或有顏色氣體的逸出，都是幫助學生直接觀察物質發生變化的直接感知，使學生信服地形成物質特性的概念，提高他們的科學素養。

人教版九年級化學教材中是通過演示實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳固體混合物及過氧化氫溶液和二氧化錳混合來制取氧氣來引出“催化劑”這個概念，但往往在學生思想中會留下“催化劑就是二氧化錳、二氧化錳就是催化劑”這樣的錯誤概念。為了使學生理解“催化劑”這個抽象概念，教學中可以增做兩個演示實驗：“分別用氧化鐵和氧化銅代替二氧化錳”來做對比實驗。通過直觀的實驗現象使學生獲得感性認識，然后引導學生通過分析、判斷、推理和抽象概括，以達到對“催化劑”這一學習對象的本質和規律的認識，從而形成化學概念。再如“離子反應”是高中化學的核心概念，它研究的是水溶液中物質微粒間的相互作用及其規律[11]。教師在教學過程中可以恰當地運用對比實驗，引導學生由現象到本質地思考化學變化，幫助學生理解離子反應的概念。教師可以通過演示實驗CuSO4與BaCl2和NaOH反應的實驗，初步幫助學生分析反應過程中微粒的變化形成情況，初步建立離子反應的概念，進而借助于導電率傳感器測定向Ba（OH）2中滴加H2SO4過程中導電率變化，與酚酞指示劑的變色情況對比，讓學生明白離子反應間量的關系，最后學生分組實驗大理石、碳酸鈉與鹽酸的反應，觀察氣體產生的位置和現象，讓學生明白離子方程式是表示反應真實過程的最直接、最簡潔的化學語言，進而理解離子反應的概念。

3. 通過實驗設計，培養創新精神，發展學生的科學素養

化學實驗設計是指根據化學實驗的目的、要求，運用有關的化學知識和基本的實驗操作技能，對實驗的儀器、藥品、裝置、步驟等進行的一種設想和規劃。它要求設計者具有靈活地應用化學基礎知識和基本技能的能力，具有嚴肅認真、敢于創新的科學精神，因而培養了學生的創造能力。通過實驗教學，使學生既掌握了知識，又學會了運用全面的運動觀點去觀察、分析、認識問題，使學生在實驗教學中形成正確的世界觀和方法論。所以，化學實驗教學在完善學生學科素質，培養學生的創新意識和訓練學生創造性思維能力方面所蘊含的功效是值得努力發掘和深入探索的[12]。

例如在用如圖1裝置測定空氣中氧氣含量的實驗中，教材中物質R選用的是紅磷，對于能否用木炭或者硫粉來代替的問題，教師給出的解釋為由于碳和硫分別與氧氣反應生成物二氧化碳和二氧化硫為氣體，在瓶中無法形成壓強差，不會引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉來代替紅磷。但在學習了酸、堿、鹽的知識后，我帶領學生重新來討論這個問題：①如果實驗室沒有紅磷，我們能否用木炭或者硫粉來完成這個實驗？②燒杯中盛水不可以成功，能否用其他物質來替換？③裝置還可以做哪些改進更加有利于實驗成功？經過同學們熱烈的討論和思考

再如噴泉實驗是高中化學比較經典、學生印象非常深刻的實驗之一。教師在講解完基本的實驗原理和完成氨噴泉實驗之后，引導學生對實驗試劑和實驗裝置重新進行選擇和設計，討論相關問題：①除了氨氣和水的組合外，還可以選擇什么樣的氣體和試劑的組合形成噴泉②要想形成噴泉，瓶外壓強與瓶內壓強差必須大于水柱的壓強，而增大壓強差除了減小瓶內的壓強還可以采取什么樣的途徑？③怎樣來設計實驗增大瓶外壓強？通過上述的討論

4. 開展實驗探究，提升探究能力，培養化學實驗素養

化學課程中的科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經歷和體驗科學探究活動，激發化學學習的興趣，增進的科學的情感，理解科學的本質，學習科學探究的方法，初步形成科學探究能力。科學探究是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容，對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。

在實驗室制取二氧化碳的教學中，學生在進行以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳實驗后，教師可進一步深入引導：那么以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳時為什么不能用稀硫酸代替稀鹽酸呢？為什么不能用碳酸鈉代替大理石或石灰石呢？為了讓學生理解并掌握這部分知識，教學中可補充下面的實驗：①用大理石和稀硫酸反應，觀察實驗現象：剛開始時反應進行很快，但反應一段時間以后，由于微溶于水的硫酸鈣不斷生成，附著在大理石的表面，使大理石無法接觸到稀硫酸，反應就逐漸停止，沒有氣泡產生。②用碳酸鈉與稀鹽酸反應，觀察實驗現象：反應速度過快，產生的氣體來不及收集。通過教師有效的啟發引導，讓學生自己動手做實驗，觀察現象，進行討論反思，不僅有助于學生更容易地記住結論，鞏固所學的知識，而且有效培養了學生的探究能力。

“化學能轉化為電能”是高中化學蘇教版《化學2》的相關內容，教學過程中教師可以安排以下實驗讓學生觀察實驗現象，形成原電池的概念，探究原電池的工作原理：①將鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯；②用導線把實驗中的鋅片和銅片連接起來插入盛有稀硫酸的燒杯；③在導線中間連接一個電流計或發光二極管；④用導線互換連接電流表。通過上述實驗，學生對原電池的工作原理有了清晰的認識。

培養學生的科學素養是社會發展的需要，是時代賦予我們的責任，我們要抓住機遇，迎接挑戰。學校教育是培養學生科學素養的主陣地，在教學中，我們一定要利用化學學科的特點，積極探索、不斷創新，采取各種有效措施，有效培養和提高學生的科學素養。

參考文獻

[1] 王磊，魏銳等.傳感技術—化學實驗探究手冊[M].北京：北京師范大學出版社，2007.1

[2] 魏銳，王磊.基于促進學生科學素養發展的高中化學新課程教材研究化學實驗素養視角下的《實驗化學》教材分析[J].中學化學教學參考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有關化學實驗改革的想法與建議[J].化學教學，2001，（3）：36-38

[4] 鐘啟泉.國外“科學素養”說與理科課程改革[J]. 比較教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 劉一兵，石曉波.高中化學教科書中科學素養主題的定量分析[J].化學教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化學教學中科學素養的培養途徑及評價研究[D].南京師范大學，2001

[7] 譚宗俊，向雪皚.讓學生在課外實驗探究中培養自身的科學素養[J].化學教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久華，李陽.高中生化學科學素養測查的初步探索[J].化學教育，2007，（7）：28-30

[9] 陸真，沈書君.科學素養培養中男女生表現差異性的分析―基于PISA科學素養測評的研究與思考[J].外國中小學教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用實驗教學形成化學概念[J].中學生數理化（教與學），2012，（5）

[11] 何彩霞，楊艷紅.恰當運用對比實驗幫助學生理解化學概念——以“離子反應”教學為例[J].教學儀器與實驗，2011，（4）：9-11

[12] 覃德鳳.談談初中化學實驗教學與學生科學素養培養.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.噴泉實驗教學三步曲[J].化學教學，2002，（7）：6-8endprint

2. 立足演示實驗，形成化學概念，提高學生的科學素養

化學概念是反映物質物理屬性和化學變化的一般本質屬性，學生要形成化學概念，感知是第一要素。概念內容的具體化又是學生形成化學概念的第一個起點，教師必須緊緊依托實驗教學，引導學生從直觀的實驗現象中，獲得感性認識，進而形成化學概念[10]。生動鮮明、真實直觀的化學演示實驗可刺激學生大腦興奮中心，有助于學生形成深刻的化學概念，使具有物質特性的化學概念在學生大腦中打上深深烙印。化學演示實驗可通過學生視覺、聽覺、嗅覺來形成感性認識，只有提供直接作用于感官的真實實驗，才能有助于學生形成思維，加深對反映物質特性的化學概念的理解。演示實驗反應過程中生成的沉淀、物質的溶解、顏色的變化、有氣味或有顏色氣體的逸出，都是幫助學生直接觀察物質發生變化的直接感知，使學生信服地形成物質特性的概念，提高他們的科學素養。

人教版九年級化學教材中是通過演示實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳固體混合物及過氧化氫溶液和二氧化錳混合來制取氧氣來引出“催化劑”這個概念，但往往在學生思想中會留下“催化劑就是二氧化錳、二氧化錳就是催化劑”這樣的錯誤概念。為了使學生理解“催化劑”這個抽象概念，教學中可以增做兩個演示實驗：“分別用氧化鐵和氧化銅代替二氧化錳”來做對比實驗。通過直觀的實驗現象使學生獲得感性認識，然后引導學生通過分析、判斷、推理和抽象概括，以達到對“催化劑”這一學習對象的本質和規律的認識，從而形成化學概念。再如“離子反應”是高中化學的核心概念，它研究的是水溶液中物質微粒間的相互作用及其規律[11]。教師在教學過程中可以恰當地運用對比實驗，引導學生由現象到本質地思考化學變化，幫助學生理解離子反應的概念。教師可以通過演示實驗CuSO4與BaCl2和NaOH反應的實驗，初步幫助學生分析反應過程中微粒的變化形成情況，初步建立離子反應的概念，進而借助于導電率傳感器測定向Ba（OH）2中滴加H2SO4過程中導電率變化，與酚酞指示劑的變色情況對比，讓學生明白離子反應間量的關系，最后學生分組實驗大理石、碳酸鈉與鹽酸的反應，觀察氣體產生的位置和現象，讓學生明白離子方程式是表示反應真實過程的最直接、最簡潔的化學語言，進而理解離子反應的概念。

3. 通過實驗設計，培養創新精神，發展學生的科學素養

化學實驗設計是指根據化學實驗的目的、要求，運用有關的化學知識和基本的實驗操作技能，對實驗的儀器、藥品、裝置、步驟等進行的一種設想和規劃。它要求設計者具有靈活地應用化學基礎知識和基本技能的能力，具有嚴肅認真、敢于創新的科學精神，因而培養了學生的創造能力。通過實驗教學，使學生既掌握了知識，又學會了運用全面的運動觀點去觀察、分析、認識問題，使學生在實驗教學中形成正確的世界觀和方法論。所以，化學實驗教學在完善學生學科素質，培養學生的創新意識和訓練學生創造性思維能力方面所蘊含的功效是值得努力發掘和深入探索的[12]。

例如在用如圖1裝置測定空氣中氧氣含量的實驗中，教材中物質R選用的是紅磷，對于能否用木炭或者硫粉來代替的問題，教師給出的解釋為由于碳和硫分別與氧氣反應生成物二氧化碳和二氧化硫為氣體，在瓶中無法形成壓強差，不會引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉來代替紅磷。但在學習了酸、堿、鹽的知識后，我帶領學生重新來討論這個問題：①如果實驗室沒有紅磷，我們能否用木炭或者硫粉來完成這個實驗？②燒杯中盛水不可以成功，能否用其他物質來替換？③裝置還可以做哪些改進更加有利于實驗成功？經過同學們熱烈的討論和思考

再如噴泉實驗是高中化學比較經典、學生印象非常深刻的實驗之一。教師在講解完基本的實驗原理和完成氨噴泉實驗之后，引導學生對實驗試劑和實驗裝置重新進行選擇和設計，討論相關問題：①除了氨氣和水的組合外，還可以選擇什么樣的氣體和試劑的組合形成噴泉②要想形成噴泉，瓶外壓強與瓶內壓強差必須大于水柱的壓強，而增大壓強差除了減小瓶內的壓強還可以采取什么樣的途徑？③怎樣來設計實驗增大瓶外壓強？通過上述的討論

4. 開展實驗探究，提升探究能力，培養化學實驗素養

化學課程中的科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經歷和體驗科學探究活動，激發化學學習的興趣，增進的科學的情感，理解科學的本質，學習科學探究的方法，初步形成科學探究能力。科學探究是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容，對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。

在實驗室制取二氧化碳的教學中，學生在進行以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳實驗后，教師可進一步深入引導：那么以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳時為什么不能用稀硫酸代替稀鹽酸呢？為什么不能用碳酸鈉代替大理石或石灰石呢？為了讓學生理解并掌握這部分知識，教學中可補充下面的實驗：①用大理石和稀硫酸反應，觀察實驗現象：剛開始時反應進行很快，但反應一段時間以后，由于微溶于水的硫酸鈣不斷生成，附著在大理石的表面，使大理石無法接觸到稀硫酸，反應就逐漸停止，沒有氣泡產生。②用碳酸鈉與稀鹽酸反應，觀察實驗現象：反應速度過快，產生的氣體來不及收集。通過教師有效的啟發引導，讓學生自己動手做實驗，觀察現象，進行討論反思，不僅有助于學生更容易地記住結論，鞏固所學的知識，而且有效培養了學生的探究能力。

“化學能轉化為電能”是高中化學蘇教版《化學2》的相關內容，教學過程中教師可以安排以下實驗讓學生觀察實驗現象，形成原電池的概念，探究原電池的工作原理：①將鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯；②用導線把實驗中的鋅片和銅片連接起來插入盛有稀硫酸的燒杯；③在導線中間連接一個電流計或發光二極管；④用導線互換連接電流表。通過上述實驗，學生對原電池的工作原理有了清晰的認識。

培養學生的科學素養是社會發展的需要，是時代賦予我們的責任，我們要抓住機遇，迎接挑戰。學校教育是培養學生科學素養的主陣地，在教學中，我們一定要利用化學學科的特點，積極探索、不斷創新，采取各種有效措施，有效培養和提高學生的科學素養。

參考文獻

[1] 王磊，魏銳等.傳感技術—化學實驗探究手冊[M].北京：北京師范大學出版社，2007.1

[2] 魏銳，王磊.基于促進學生科學素養發展的高中化學新課程教材研究化學實驗素養視角下的《實驗化學》教材分析[J].中學化學教學參考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有關化學實驗改革的想法與建議[J].化學教學，2001，（3）：36-38

[4] 鐘啟泉.國外“科學素養”說與理科課程改革[J]. 比較教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 劉一兵，石曉波.高中化學教科書中科學素養主題的定量分析[J].化學教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化學教學中科學素養的培養途徑及評價研究[D].南京師范大學，2001

[7] 譚宗俊，向雪皚.讓學生在課外實驗探究中培養自身的科學素養[J].化學教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久華，李陽.高中生化學科學素養測查的初步探索[J].化學教育，2007，（7）：28-30

[9] 陸真，沈書君.科學素養培養中男女生表現差異性的分析―基于PISA科學素養測評的研究與思考[J].外國中小學教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用實驗教學形成化學概念[J].中學生數理化（教與學），2012，（5）

[11] 何彩霞，楊艷紅.恰當運用對比實驗幫助學生理解化學概念——以“離子反應”教學為例[J].教學儀器與實驗，2011，（4）：9-11

[12] 覃德鳳.談談初中化學實驗教學與學生科學素養培養.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.噴泉實驗教學三步曲[J].化學教學，2002，（7）：6-8endprint

2. 立足演示實驗，形成化學概念，提高學生的科學素養

化學概念是反映物質物理屬性和化學變化的一般本質屬性，學生要形成化學概念，感知是第一要素。概念內容的具體化又是學生形成化學概念的第一個起點，教師必須緊緊依托實驗教學，引導學生從直觀的實驗現象中，獲得感性認識，進而形成化學概念[10]。生動鮮明、真實直觀的化學演示實驗可刺激學生大腦興奮中心，有助于學生形成深刻的化學概念，使具有物質特性的化學概念在學生大腦中打上深深烙印。化學演示實驗可通過學生視覺、聽覺、嗅覺來形成感性認識，只有提供直接作用于感官的真實實驗，才能有助于學生形成思維，加深對反映物質特性的化學概念的理解。演示實驗反應過程中生成的沉淀、物質的溶解、顏色的變化、有氣味或有顏色氣體的逸出，都是幫助學生直接觀察物質發生變化的直接感知，使學生信服地形成物質特性的概念，提高他們的科學素養。

人教版九年級化學教材中是通過演示實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳固體混合物及過氧化氫溶液和二氧化錳混合來制取氧氣來引出“催化劑”這個概念，但往往在學生思想中會留下“催化劑就是二氧化錳、二氧化錳就是催化劑”這樣的錯誤概念。為了使學生理解“催化劑”這個抽象概念，教學中可以增做兩個演示實驗：“分別用氧化鐵和氧化銅代替二氧化錳”來做對比實驗。通過直觀的實驗現象使學生獲得感性認識，然后引導學生通過分析、判斷、推理和抽象概括，以達到對“催化劑”這一學習對象的本質和規律的認識，從而形成化學概念。再如“離子反應”是高中化學的核心概念，它研究的是水溶液中物質微粒間的相互作用及其規律[11]。教師在教學過程中可以恰當地運用對比實驗，引導學生由現象到本質地思考化學變化，幫助學生理解離子反應的概念。教師可以通過演示實驗CuSO4與BaCl2和NaOH反應的實驗，初步幫助學生分析反應過程中微粒的變化形成情況，初步建立離子反應的概念，進而借助于導電率傳感器測定向Ba（OH）2中滴加H2SO4過程中導電率變化，與酚酞指示劑的變色情況對比，讓學生明白離子反應間量的關系，最后學生分組實驗大理石、碳酸鈉與鹽酸的反應，觀察氣體產生的位置和現象，讓學生明白離子方程式是表示反應真實過程的最直接、最簡潔的化學語言，進而理解離子反應的概念。

3. 通過實驗設計，培養創新精神，發展學生的科學素養

化學實驗設計是指根據化學實驗的目的、要求，運用有關的化學知識和基本的實驗操作技能，對實驗的儀器、藥品、裝置、步驟等進行的一種設想和規劃。它要求設計者具有靈活地應用化學基礎知識和基本技能的能力，具有嚴肅認真、敢于創新的科學精神，因而培養了學生的創造能力。通過實驗教學，使學生既掌握了知識，又學會了運用全面的運動觀點去觀察、分析、認識問題，使學生在實驗教學中形成正確的世界觀和方法論。所以，化學實驗教學在完善學生學科素質，培養學生的創新意識和訓練學生創造性思維能力方面所蘊含的功效是值得努力發掘和深入探索的[12]。

例如在用如圖1裝置測定空氣中氧氣含量的實驗中，教材中物質R選用的是紅磷，對于能否用木炭或者硫粉來代替的問題，教師給出的解釋為由于碳和硫分別與氧氣反應生成物二氧化碳和二氧化硫為氣體，在瓶中無法形成壓強差，不會引起水倒流入瓶中，故不能用木炭和硫粉來代替紅磷。但在學習了酸、堿、鹽的知識后，我帶領學生重新來討論這個問題：①如果實驗室沒有紅磷，我們能否用木炭或者硫粉來完成這個實驗？②燒杯中盛水不可以成功，能否用其他物質來替換？③裝置還可以做哪些改進更加有利于實驗成功？經過同學們熱烈的討論和思考

再如噴泉實驗是高中化學比較經典、學生印象非常深刻的實驗之一。教師在講解完基本的實驗原理和完成氨噴泉實驗之后，引導學生對實驗試劑和實驗裝置重新進行選擇和設計，討論相關問題：①除了氨氣和水的組合外，還可以選擇什么樣的氣體和試劑的組合形成噴泉②要想形成噴泉，瓶外壓強與瓶內壓強差必須大于水柱的壓強，而增大壓強差除了減小瓶內的壓強還可以采取什么樣的途徑？③怎樣來設計實驗增大瓶外壓強？通過上述的討論

4. 開展實驗探究，提升探究能力，培養化學實驗素養

化學課程中的科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經歷和體驗科學探究活動，激發化學學習的興趣，增進的科學的情感，理解科學的本質，學習科學探究的方法，初步形成科學探究能力。科學探究是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容，對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。

在實驗室制取二氧化碳的教學中，學生在進行以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳實驗后，教師可進一步深入引導：那么以大理石或石灰石為原料與稀鹽酸反應制取二氧化碳時為什么不能用稀硫酸代替稀鹽酸呢？為什么不能用碳酸鈉代替大理石或石灰石呢？為了讓學生理解并掌握這部分知識，教學中可補充下面的實驗：①用大理石和稀硫酸反應，觀察實驗現象：剛開始時反應進行很快，但反應一段時間以后，由于微溶于水的硫酸鈣不斷生成，附著在大理石的表面，使大理石無法接觸到稀硫酸，反應就逐漸停止，沒有氣泡產生。②用碳酸鈉與稀鹽酸反應，觀察實驗現象：反應速度過快，產生的氣體來不及收集。通過教師有效的啟發引導，讓學生自己動手做實驗，觀察現象，進行討論反思，不僅有助于學生更容易地記住結論，鞏固所學的知識，而且有效培養了學生的探究能力。

“化學能轉化為電能”是高中化學蘇教版《化學2》的相關內容，教學過程中教師可以安排以下實驗讓學生觀察實驗現象，形成原電池的概念，探究原電池的工作原理：①將鋅片和銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯；②用導線把實驗中的鋅片和銅片連接起來插入盛有稀硫酸的燒杯；③在導線中間連接一個電流計或發光二極管；④用導線互換連接電流表。通過上述實驗，學生對原電池的工作原理有了清晰的認識。

培養學生的科學素養是社會發展的需要，是時代賦予我們的責任，我們要抓住機遇，迎接挑戰。學校教育是培養學生科學素養的主陣地，在教學中，我們一定要利用化學學科的特點，積極探索、不斷創新，采取各種有效措施，有效培養和提高學生的科學素養。

參考文獻

[1] 王磊，魏銳等.傳感技術—化學實驗探究手冊[M].北京：北京師范大學出版社，2007.1

[2] 魏銳，王磊.基于促進學生科學素養發展的高中化學新課程教材研究化學實驗素養視角下的《實驗化學》教材分析[J].中學化學教學參考，2010，（3）：3-5

[3] 宋心琦.有關化學實驗改革的想法與建議[J].化學教學，2001，（3）：36-38

[4] 鐘啟泉.國外“科學素養”說與理科課程改革[J]. 比較教育研究，1997，（1）：16-18

[5] 劉一兵，石曉波.高中化學教科書中科學素養主題的定量分析[J].化學教育，2010，（6）：23-24

[6] 胡雪梅.高中化學教學中科學素養的培養途徑及評價研究[D].南京師范大學，2001

[7] 譚宗俊，向雪皚.讓學生在課外實驗探究中培養自身的科學素養[J].化學教育，2007，（4）：54-56

[8] 胡久華，李陽.高中生化學科學素養測查的初步探索[J].化學教育，2007，（7）：28-30

[9] 陸真，沈書君.科學素養培養中男女生表現差異性的分析―基于PISA科學素養測評的研究與思考[J].外國中小學教育，2012，（3）：20-23

[10] 彭琴.如何利用實驗教學形成化學概念[J].中學生數理化（教與學），2012，（5）

[11] 何彩霞，楊艷紅.恰當運用對比實驗幫助學生理解化學概念——以“離子反應”教學為例[J].教學儀器與實驗，2011，（4）：9-11

[12] 覃德鳳.談談初中化學實驗教學與學生科學素養培養.

http：//gxpx.cersp.com/article/browse/122100.jspx

[13] 廖旭杲.噴泉實驗教學三步曲[J].化學教學，2002，（7）：6-8endprint