在物理化學教學中提高大學生的科學素養*

張明波, 李　莉, 張　旭, 欒澤柱

(遼寧中醫藥大學藥學院，遼寧　大連　116600)

?

在物理化學教學中提高大學生的科學素養*

張明波, 李莉, 張旭, 欒澤柱

(遼寧中醫藥大學藥學院，遼寧大連116600)

科學素養是衡量一個國家國民科學素質的一個重要指標。調查表明我國公民的科學素質與發達國家相比還有很大差距。因此，在教學工作中我們要加強對學生科學素質的培養，以縮小和發達國家的差距。物理化學教學在學生科學素養方面具有獨特優勢。結合我們的具體工作實踐，本論文從科學知識、科學方法以及科學精神的培養三個方面闡述了如何在物理化學教學中提高大學生的科學素養。

科學素養；物理化學；教學

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

物理化學是以化學體系為研究對象，大量采納物理學的理論成就與實驗技術，探索、歸納和研究化學的基本規律和理論的一門科學。物理化學與數學、物理聯系緊密，具有結構嚴謹、邏輯性強的特點。物理化學是化學科學的理論基礎和發展的推動力。縱觀近百年化學發展史，化學科學中絕大多數突破性進展都是在物理化學領域取得的。物理化學的學科特點決定了物理化學教學在學生科學素養的培養方面具有獨特優勢。本文結合我們自身教學實踐，談一下如何在物理化學教學中有效地融合學生科學素養的培養。

1　科學知識的教育

掌握必要的科學知識是提高國民科學素養的起點和基石。讓學生掌握必要的專業知識，是任何學科教育的基本要求。因此，在物理化學教學中，我們首先要設法使學生掌握本學科的基本內容。但是，由于物理化學融合了一定的數學、物理知識，知識內容具有高度抽象性。 許多學生學習起來比較吃力，導致學生學習積極性普遍不高。面對這一現狀，我們采取了一些針對性教學措施。

1.1做好知識鋪墊，提高學生學習自信心

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

1.2聯系生活實際，化抽象為具體

物理化學知識盡管抽象深奧，但在日常生活中存在廣泛的應用。因此在物理化學教學中，我們盡量把抽象的基礎理論與日常生活的實踐相結合，以提高學生學習興趣和運用知識的能力。例如，在講解克拉貝龍方程的時候，我們會讓學生思考為什么高壓鍋可以更快的煮熟食物？引導學生從“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，得出高壓鍋是通過高壓來提高溫度的結論。在講解膠體的丁達爾效應時，涉及到散射光強度與入射波長之間的關系，即入射光的波長越長越不容易被散射。我們讓學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。在講稀溶液的依數性的時候，讓學生知道，撒鹽除雪就是利用溶質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。通過把基礎知識與日常生活中的應用實例相結合，一方面加強了學生對抽象的基礎理論的理解，另一方面從科學知識積累的角度提高了學生的科學素養。

2　科學方法的培養

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

2.1在知識教學中滲透科學方法的培養

物理化學和其它化學學科相比，理科的色彩更為濃厚。一些基本定律或公式的導出，往往滲透著科學方法的運用。比如，熱力學中的變量替換法、理想模型法、特性函數法以及熱力學中的穩態近似法[4]。為此，在教學中在講授物理化學專業知識的同時，我們把其中所包含的方法學內容加以凸顯，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方程。在此基礎上，再根據實際氣體與理想氣體偏差，對理想氣體的狀態方程加以修正，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勢的時候，再次得到應用。也是先得到理想溶液中某一成分的化學勢，然后進行必要修正，得到適用于實際液體的化學勢表達式。在講授這兩個知識點的時候，我們向學生強調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，然后再根據具體條件的不同加以修正。這種方法學的內容有別于物理化學的專業知識，屬于自然科學所共有的，學生可以遷移運用到其它領域的學習，有助于提高學生的科學素養。

2.2窮本溯源，采用發現式學習方法

物理化學具有結構嚴謹、邏輯性強的特點。一些重要定理的得出需要反復用到觀察、歸納、演繹等方法。在講授這樣知識點的時候，我們通常采用發現式教學方法，和學生一起探究科學發現的過程。比如，在講授變化過程的自發性時候，我們先給出了一系列過程，包括氣體的擴散、熱的傳導等，讓學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，引導學生得出了自發過程的熵判據，即“孤立系統的熵永不減少”。這樣通過重現科學發現的過程，把知識的傳授和科學方法的培養結合起來，從而加強了對學生科學方法的訓練。

3　科學精神的培養

科學精神主要是指科學主體在長期的科學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。科學精神是科學的本質和靈魂。科學精神的內涵至少包括四方面內容，分別是：自由探索的精神；勇于批判的精神；大膽創新的精神；嚴謹求實的精神[5]。在物理化學教學中，我們充分利用學科特點，加強對學生科學精神的培養。

3.1開展討論式教學，培養學生的批判思維能力

受應試教育的影響，很多學生習慣于被動接受知識，而缺少質疑精神和批判思維能力。為了培養學生獨立思考和質疑能力，我們鼓勵學生積極參入到教學過程中。例如，對于化學變化過程的自發性，歷史上人們曾一度認為“只有放熱反應才有可能是自發”。在教學中，我們先拋出這一論點，讓學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。這種討論式教學激發了學生創造性和批判性思考能力。

3.2改革實驗教學，培養學生的創新精神

在傳統的實驗教學中，老師處于主導地位，學生只需亦步亦趨的，按照預期去重現實驗即可。這種實驗雖然可以培養學生一定的操作技能，但是由于基本上屬于驗證性過程，往往不能激發學生的興趣，不利于培養學生創新精神。為此，我們對實驗教學內容進行了重新設計，僅保留幾個必要的基礎實驗，用以培養學生的基本實驗技能，補充了創新性實驗內容。讓學生自己通過查閱文獻，選擇課題，完成實驗設計，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意義。但是，通過這樣的微型課題式實驗，使學生對于科研創新過程有一個親身體驗，有利于提高學生綜合運用知識的能力，培養了學生的創新思維和創新能力。

4　結　語

公民的科學素養是一個民族科學素質的重要標志，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素養提供了一個歷史契機。這要求我們在高等教育中，有意識的加強學生科學素養的培養。為此，我們在物理化學教學中，首先設法保證學生對于基礎知識的掌握。在此基礎上，我們會根據教學內容的不同，通過發現式學習有意識的加強對學生的科學方法學教育，并通過討論式教學和必要的實驗教學改革塑造學生批判和創新的科學精神，以達到提高學生科學素養的目的。

[1]王以芳,房瑞標.中國科協發布—第八次中國公民科學素養調查結果[J].科協論壇, 2010(12): 30.

[2]徐書克,許勝.科學訓練課程對工科學生科學素養的提高研究[J].教育教學論壇,2015(8): 61-62.

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

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

[5]王曉勇.科學精神與諾貝爾獎[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

遼寧中醫藥大學教學改革項目(No: LNZYJG2014049)。

張明波(1976-)，副教授，博士，研究方向：中藥物質基礎。

G642.0

B

1001-9677(2016)012-0204-02