善用化學實驗培養中學生科學素養的幾個實例

宋潔

摘要：創新精神、理性的懷疑和批判是科學素養的核心要素。化學實驗以其主動性、探究性和創新性等特點在提高中學生科學素養方面有著重要作用。本文通過在化學實驗中善用好奇心、重視“異常”、巧設陷阱、質疑經典等探討了培養中學生科學素養的幾個途徑。

關鍵詞：化學實驗；科學精神；創新能力；批判性思維

中圖分類號：G633.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）47-0155-02

科學素養是衡量一個國家公民素質的重要指標，也是新課程改革中理科課程的主要目標。《普通高中化學課程標準》[1]要求著眼于提高二十一世紀公民的科學素養。國際上普遍將科學素養概括為三個組成部分，對于科學知識達到基本了解程度；對科學的研究過程和方法達到基本了解程度；對于科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本了解程度[2]。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗具有主動性、探究性和創造性等特點，化學實驗讓學生在科學探究的過程中掌握科學知識、科學研究的方法，提高對科學的認知程度，并逐步學會應用這些科學方法解決生活中的實際問題。所以化學實驗是提高學生科學素養的重要載體。

一、科學精神的內涵

科學素養的內涵與我國中學科學課程標準的教育目標是相對應的，科學精神的養成既是科學教育的核心，也是科學素養的要旨[3]。而科學精神有多方面的內涵，其中創新、理性的懷疑和批判是科學精神的主要內容。其中創新能力最重要的因素不是知識與經驗的多少，創新的核心是善不善于產生新思想。衡量是否具備創新能力最重要的一個要素是批判精神。

二、化學實驗的獨特功能

科學素養是在對問題的不斷探索中逐步習得的。化學實驗是科學探究的過程，易于創設激疑、質疑的學習情境[4]。化學實驗在培養學生學習興趣、探究能力、創新能力、科學方法以及非智力品質等方面有特殊作用。通過實驗可以激起學生的疑問，刺激學習的熱情；通過實驗可以驗證化學假說、理論，不迷信權威書本；通過實驗可以獲得知識和實驗技能，培養學生的科學探究能力，培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度。所以實驗科學在促進學生科學素養養成方面有獨特功能。

三、幾個通過化學實驗培養學生科學精神的實例

1.善用好奇心，抓住疑問不放手。初中學習二氧化碳的化學性質中有一個現象：過量的二氧化碳通入澄清石灰水，先變渾濁后變澄清。初接觸化學的同學們對于這個現象感到很神奇，此時抓住學生的好奇心，為什么會變渾濁？怎么又變澄清？多少才是“過量的”二氧化碳呢？對于前兩個問題學生可能會設想出很多種可能的答案，發散思維得以很好訓練。關于第三個問題可能學生就有一些難理解。定性概念對于掌握現象有一定幫助，但是對于理解現象背后的本質若僅僅只用定性概念，學生的接受程度會受到影響。在初中階段適時引入定量概念，讓學生構建定量概念并了解定量研究對化學科學發展的重要作用，可以避免今后很多學生容易出現缺乏定量的思維方式這一問題。

2.重視異常現象或數據，培養科學探究精神。讓“異常”現象合理、恰當地發揮應有的教育作用[5]。把化學實驗中的“意外”變成教學資源，是提高學生思維分析能力的捷徑。在實驗中由于受各種因素的影響，會出現與學生現有的認知相矛盾的現象或數據。案例：學生們已經掌握“酸遇酚酞不變色，堿遇酚酞變紅色”，但是，在一次實驗中氫氧化鈉溶液遇酚酞先變紅后褪成無色了。這種“異常”情況的出現，正是教師為學生的思維留有一定空間，培養學生求知欲和進行科學探索的良好時機。是書本知識有問題嗎？是哪種試劑出了問題嗎？還是……？此時教師要鼓勵學生積極分析和思考，查找資料尋找原因，幫助他們認真分析。學生提出種種假設，再一一驗證推翻假設，最終發現堿的濃度與顏色變化的關系，同樣用定量概念也可以很容易地解釋這個問題。當理論與事實發生矛盾時正是實現理論創新和實踐創新的良好契機，科學實驗中的“異常”往往是重大科學發現的源泉，這種“異常”是學生創新和發展的源泉和動力。

3.故意犯錯，巧設陷阱。老師是權威的化身，是真理的代言人，學生對老師是懷著無比崇拜的心情的。那么老師是不是不能犯錯呢？犯錯是否就有損于老師的光輝形象呢？案例：人教版九年級化學2012年6月第1版92頁用紅磷燃燒驗證質量守恒定律這個實驗，先用連接橡膠塞的玻璃管取黃豆粒大的紅磷，安裝回錐形瓶后調節天平平衡；然后取下玻璃管，將紅磷燃著后迅速插回錐形瓶，紅磷燃燒結束后，天平仍保持平衡。這時細心的同學就有問題了：“這個實驗有問題！這個反應前后質量不守恒！”師問：“怎么會呢？天平仍然保持平衡啊！”細心的同學：“紅磷在錐形瓶外被點燃，雖然迅速被放回了錐形瓶，但是肯定會有少量的損失，而且開始還與瓶外的氧氣發生了反應，所以早已破壞了反應前后的反應體系；而天平仍保持平衡可能是誤差太小，天平不能分辨。”接下來的一番討論大家又分析了天平仍然平衡可能的原因。老師這樣的小失誤換來同學們積極的思考與精彩的辯論值不值得呢？長此以往，精心地設計實驗的每一個可以激發學生思考的小環節，那么我們的學生一定會被造就成有思想、有見地、不人云亦云的智者。

4.培養批判性精神，敢于向經典挑戰。心理學研究表明，技能的形成過程是一個由初級階段到熟練掌握的過程。學生質疑能力也是一種技能，其培養也要遵循這一規律。因此，教師在日常教學中要有意識地培養學生的質疑能力。化學實驗是需要學生仔細觀察和分析的過程，是手腦并用的過程，教師要善于引導學生學會觀察，積極思考，大膽質疑，加強批判性思維能力訓練。案例：在人教版九年級化學（上冊）2006年4月第2版中有關氧氣化學性質的【實驗2-4】鐵與氧氣發生的劇烈反應，同學們做這個實驗成功率都不高，他們掌握不好待火柴燃盡的時機，插進氧氣瓶時很多都是已完全燃盡。有同學就此提出意見：“為什么不在火柴燃燒得正旺時把細鐵絲插入氧氣瓶中呢？”教師積極肯定其想法，并鼓勵大家嘗試，實驗結果既避免了“待火柴快燃盡時”的手忙腳亂，又大大提高了該實驗的成功率。同時，還有同學提出鐵絲與氧氣的反應比與空氣更劇烈，書中是用“我們都知道”來理所當然認為大家都知道細鐵絲在空氣不能燃燒只能紅熱，為什么不能做個對比實驗呢？且對比實驗簡單明了、現象對比強烈，更加直觀。結果在人教版九年級化學（上冊）2012年6月第1版的教材中【實驗2-4】就增加了細鐵絲在空氣中的對比實驗。批判性思維是創新能力的核心，學生敢于質疑老師，質疑書本，不一味迷信權威，這是教師應該積極保護的珍貴品質。

善用化學實驗的獨特功能促進中學生科學精神的養成，其中還有一個關鍵因素——教師。只有教師充分認識到了科學素養的重要性，才能積極保護學生對科學的熱情，善于發現和培養學生的創新精神，鼓勵學生的質疑精神，才能為國家加速培養新一代的高素質人才。

參考文獻：

[1]普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]束乾春.培養學生科學素養任重道遠[J].小學科學：教師，2011，（6）：1.

[3]蔡鐵權，蔡秋華.“科學素養說”和中學科學教育改革[J].課程·教材·教法，2004，10（10）：48-52.

[4]鄭長龍.義務教育化學新課程實施中的幾個問題及思考[J].課程·教材·教法，2012，32（3）：70-78.