大學生科學素質培養初探

馬心英

(菏澤學院化學與化工系，山東菏澤 274015)

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大學生科學素質培養初探

馬心英

(菏澤學院化學與化工系，山東菏澤 274015)

摘要：大學生科學素質的培養對提高高校人才培養質量具有十分重要的意義。通過探討在分析化學教學和實踐中進行科學素質培養的基本途徑與方法，為其他學科培養學生科學素質提供基本的思路和參考依據，最終提高公民整體的科學素質。

關鍵詞：分析化學；教學；科學素質

科學素質是指能使人具有強烈的科學意識，能對科學產生強烈的熱情，以致使他的思維方式和行為決策都能達到習慣性地沿著科學道路的品質，使他的生存和活動與時代的發展和科學的進步取得和諧一致。科學素質的內涵應是科學知識、科學思想、科學方法、科學精神和科學態度等方面的綜合反映。[1,2]科學素質可以借助普通教育來培養，尤其是包括化學在內的理科教學對培育公民的科學素質具有重要作用。[3]

一、培養大學生科學素質具有重要意義

進入21世紀，國際間的競爭的關鍵在于科學技術、創新人才和國民科學素質的競爭。青年學生科學素質的高低，直接影響到我國公眾科學素質的整體提高，影響到我國未來的科技發展水平和實力。因此我們應該把提高青年學生的科學素質作為最終的教育目標，實現人的全面和諧發展。大學對學生的培養，其最終目的就是要提高人的科學素質?？茖W素質是創新人才的必需具備的基本素質，培養大學生科學素質是造就人才的根本途徑。 通過科學素質的培養，大學生能夠掌握一定的科技文化知識和科研成果前沿信息，激發進一步探索創新欲望，提高科學研究能力和創新能力，有利于使個體的潛能得到充分發揮，能夠使高等學校教育朝著健康的方向發展，推動社會生產力的發展，促進我國科技進步，提升綜合國力。新一輪課程改革把提高學生科學素質提高到落實“科教興國”基本國策的高度?？茖W方法的產生更新了人們的思維方式，為人們對復雜系統的分析、設計、研制、管理和控制提供了有效的手段，為研究跨學科的交叉問題提供了鑰匙，為解決一些綜合性較強的、關系到人類生存和發展的全球性問題(如人口問題、能源問題、環境問題等)提供了方法論。

二、目前大學生科學素質培養中存在的問題

據調查，我國的公眾科學素質與發達國家還存在著一定的差距，這與我國傳統教育只重視知識的傳授，而忽視科學過程、科學方法等科學素質的培養有關。因此，我們應該重新定位科學教育目標，從教學方法、教學模式入手，加快新課程改革。

(一)運用科學方法的意義沒有引起足夠重視

在我國當前教育中，科學方法教育的意義還沒有引起廣大教師足夠重視，在教學過程中隨意性較大，缺乏明確的科學方法培養目標，教育效果不是很好。我國著名無機化學家、化學教育家戴安邦先生曾經講過：“只傳授知識和技術的化學教育是片面的，全面的化學教育要求既傳授化學知識和技能，又訓練科學方法和思維，還培養科學精神和品德”。作為一名高校教師，在傳授知識的同時，更應該注重對學生科學思維及品德的培養，因為這將會影響他們的一生，這也是教學的靈魂所在。

(二)科學素質的培養沒有被作為教學的重點

大學教育應積極提高學生的科學素質，尤其是理工科教學對于提高學生的科學素質更是起到舉足輕重的作用。分析化學是化學化工類、生物、制藥、醫學等專業的基礎課程之一，也是一門綜合性課程，涉及無機、有機、物化、光學、電學等，是一門既重理論知識又重實驗操作的學科。分析化學是化學的一個重要分支，其主要任務是研究物質的化學組成、含量、 形態是什么，如何確定其結構等。分析化學發展日新月異， 其研究內容不斷豐富， 應用領域也得到相應拓展， 相鄰學科間互相促進、 滲透。分析化學教學內容中蘊含著較為豐富的科學素質培養素材，具有強大的教育功能，在學生科學素質培養方面有著重要意義和作用，學科優勢很獨特。為了培養更能適應社會發展需求的創新性、復合型人才，教師應該改變傳授經典理論知識的教學模式，把重點放在培養學生的科學素質和提高學生的能力上，我們在分析化學教學過程中，結合學生的知識水平和自身學習特點，充分利用分析化學教學內容，挖掘其科學素質培養內涵，在教學方法和教學手段上進行巧妙設計及安排，為培養大學生科學素質提供了一些途徑和方法。

三、培養大學生科學素質的途徑探討

(一)關注社會熱點問題，培養科研興趣

興趣是做科研最好的老師和原動力，可激發學生探求欲望，促使他們積極主動思考、學習和探索。因而，在教學設計過程中要注意培養學生科研興趣，結合分析化學學科特點，關注一些社會熱點問題，將要學習的理論知識同現實問題相聯系，從而認識本學科的重要性。在學習分析化學緒論這一章時，作為分析化學的第一課，一定要講得聲情并茂，帶著激情和責任去講，活躍課堂氣氛，感染學生，強烈激發他們學習分析化學興趣和進行科學研究的欲望。首先介紹分析化學在科學發展史上的重要貢獻和在現代科學研究中的重要地位，然后列舉目前人們所關心的、迫切需要解決的關系到國計民生的問題或現象，如水污染、大氣污染問題，食品、藥品安全問題，疾病的診斷，癌癥的早期發現，抗癌藥物的作用機理等研究熱點，最后向學生寄予厚望，希望他們敢于擔當，勇于探索，肩負起科學研究的的責任和使命。

(二)合理設計教學內容，培養科學思維方法

科學思維方法是解決問題的有效途徑，是通向成功的橋梁。學生如果要成功準確地解決實際問題，不但決定于學生對基礎知識的掌握的牢固程度，更決定于學生能夠運用科學思維方法解決實際問題的能力。 因此，在教學設計過程中，不但要授人以魚，更要授人以漁；不但要傳授知識，更重要的內涵是對學生科學思維方法的培養，這才是教學中真正的靈魂。

1.統籌方法的運用。統籌方法是一種安排工作進程的數學方法。統籌，即統一籌劃的意思，概括地說，就是“統籌兼顧，適當安排”。統籌方法是科學的工作方法，是用數學原理安排工作進程的方法，其目的是合理利用時間，優化各種資源，提高工作效率。該方法在各行各業均有廣泛的應用，并且具有顯著的效果[4]。對于分析化學實驗，可在開始前進行統籌方法設計，合理安排時間。例如在做銅鹽中銅含量測定這一實驗時，用重鉻酸鉀標定硫代硫酸鈉標準溶液過程中，須在暗處反應一定時間，那么就可利用這段時間去做其它工作，而不必在等待中把時間浪費掉；在定量分析實驗中，往往先標定標準溶液濃度，然后再測定樣品，在稱量樣品時學生會較多，甚至擁擠。實際上標定實驗和測定實驗先后順序對測定結果無影響，因此一部分同學先做標定實驗，而另一部分可先做測定實驗，避免了實驗室擁擠現象。

2.辯證科學思維方法的運用。辯證唯物主義認識論一般先由感性認識上升為理性認識，再由理論認識指導實踐，實踐和認識不斷依次交替，認識和實踐具體的辯證統一。例如在學習酸堿滴定曲線繪制及討論這部分內容時，通過講滴定過程中關于pH計算分為四個階段：滴定開始前、滴定開始至化學計量前、化學計量點時，化學計量點后，如何得到滴定曲線，通過對滴定曲線進行討論，怎樣得到滴定突躍范圍，其影響因素是什么，怎樣選擇指示劑，最后總結歸納關于滴定曲線繪制及討論方法，形成理性認識，然后以此指導絡合滴定、氧化還原滴定曲線的繪制及討論方法。除此以外，在以往的教學中，分析化學實驗往往是在學習了對應的理論知識之后再進行，但事實表明，學生在先完成實驗后，形成一定的感性認識，再去學習理論知識，更容易理解，效果更好。

3.科學假說的嘗試?？茖W假說是人們根據已知的科學事實和科學原理對所研究的自然現象及其規律提出的推測和說明。恩格斯曾經說，只要自然科學思維著，它的發展形勢就是假說。科學假說是通向真理的先導與橋梁，很多科學理論，在其探索和完全確立的過程中，都要先經過假說階段，通過假說達到真理。例如李四光提出的地質力學假說；物理學中關于原子結構的各種模型假說；生物學中關于遺傳變異的假說；化學中，關于元素周期性變化假說。在分析化學教學設計過程中，根據科學事實，可引導學生嘗試提出假說。例如在吸光光度法這章，有下面這樣一個圖[5]:

KMnO4溶液吸收曲線(KMnO4溶液濃度a

該圖主要為了說明某種物質的最大吸收波長與濃度無關。但利用該圖可對學生進一步深入引導，隨著KMnO4溶液濃度的增大，吸光度值增大，二者之間是否存在一定的規律？能否提出假說嗎？如何證實這一假說？

教學結果表明，絕大多數同學都能積極思考，興致很高，爭相發表自己的見解，課堂氣氛很活躍。在這樣的方式引導下，鼓勵他們勇于探索和創新，開拓了學生的思維。

4.對科研圖表的分析。分析化學數據處理方式有兩種，一種是列表，另一種是作圖。對圖或表進行觀察、思考，分析得出結論，是一項基本的科研能力。在分析化學教材中呈現了大量的圖表，這為訓練學生分析科研圖表的能力提供了較豐富的材料。例如，在酸堿滴定中，關于滴定曲線的繪制，先將隨不同體積滴定劑的加入溶液的pH變化數據列成表，引導學生觀察分析表中數據變化特點，得出滴定突躍范圍的定義；然后進一步引導學生，為使數據變化規律更直觀，將表中數據做成圖，得到滴定曲線，再觀察、分析滴定曲線的變化規律及影響因素。按照相似的方法，在絡合滴定法和氧化還原滴定法中，學生逐漸學會對滴定曲線的變化規律及其影響因素進行觀察，分析得出結論，提高了基本科研能力。

5.邏輯思維方法的訓練。邏輯思維方法是人的理性認識階段，人運用概念、判斷、推理等思維類型反映事物本質與規律的認識過程，是進行科學研究的方法，例如歸納法、演繹法、比較法等。

歸納是要從事實材料中找到事物的一般本質或規律，也就是由個別事例推出一般規律的思維方法。例如對于各類酸堿溶液pH計算這部分內容，公式較多，可引導學生分析各類公式的特點，歸納總結規律，加強記憶；在這些公式具體應用時，學生通過思考，總結了十二個字：“識別體系，根據條件，選用公式”，即首先判斷是哪一類酸堿體系，是一元弱酸還是多元弱酸，是兩性物質還是緩沖溶液，然后根據相應具體條件，選用相應的公式進行計算。

演繹法與歸納法思維過程相反，它是由一般道理指導個別事例的思維方法。例如在吸光光度法一章，在講物質顏色與光吸收關系這部分內容時，可先介紹原理：當白光通過某一有色溶液時，該溶液會選擇性地吸收某些波長的光而讓未被吸收的光透射通過，即溶液呈現透射光的顏色，亦即呈現的是它吸收光的互補光的顏色，然后請學生應用這一原理解釋“硫酸銅溶液為什么會呈藍色”。

比較法按照對象的不同，分為同類事物之間的比較和不同類事物之間的比較。按照形式，比較分為求同比較和求異比較。例如在誤差與數據處理這章，可啟發學生運用比較法學習準確度與精密度這兩個概念，首先找出二者的區別：定義及表示方法不同；然后找出二者之間聯系：“準確度高，要求精密度一定好；但精密度好，準確度不一定高”。在比較中學習，不易混淆概念，印象更深。

(三)結合實驗教學，培養科學精神和科學品德

科學精神是一種敢于不斷探求真理的意識和堅持科學思想的勇氣，具體可表現為求實精神、實證精神、探索精神、創新精神、獨立精神等?？茖W品德是一種非智力因素，其要素主要包括對科學研究興趣、情感、意志、作風等。

分析化學實驗蘊含著豐富的科學精神和科學品德培養內涵。例如分析化學實驗需要記錄一些數據，可建議學生提前設計好表格，按要求整齊有序的記錄，包括有效數字的保留，單位的表示方法，培養他們尊重實驗事實，嚴謹認真的科學態度，遵守科學職業道德，科學家最基本也是最寶貴的品質就是尊重客觀事實；在實驗過程中，保持實驗臺面整齊有序，養成良好的實驗習慣；有些同學實驗失敗了，引導他們分析原因，不要輕易放棄，不怕困難和挫折，培養他們鍥而不舍、忍受挫折、勇于探索的科研精神；有些實驗需要分組進行，同學之間要相互配合才能順利完成，使他們認識到團結協作在完成科研課題中的重要性。

(四)科研服務于教學，二者相輔相成

通過多年的教學經驗與科研實踐，發現教學與科研相互促進，在教學中滲透科學思維方法、科學品德與精神的教育，一方面豐富了教學內容，體現了教學精髓；另一方面提高了學生基本的科學素質及進行科學研究的基本能力。如果教師能將自己的研究內容適時適當與課堂教學內容相融合，將會使學生的專業知識面得到拓寬，教學質量也得以提高，也培養了學生科研素質；另一方面也更新了教學內容，充分體現教與學相互促進的作用。作為一名高校教師，不但要授予以“魚”，更要授予以“漁”；不但傳授給學生理論知識，更要培養學生解決實際問題的能力。學生思維活躍，好奇心強，對新鮮事物感興趣，是未來科研的新生力量。積極引導學生關注科學前沿，了解教師的科學研究方向，或是組織學生進行社會調查，了解目前與分析化學有關的、需要解決的問題，如食品中添加劑含量的測定，空氣中污染物的測定，蔬菜及水果中農藥殘留的檢測，然后根據實際設計實驗方案，分析測定方法的可行性，并進行實驗，逐漸培養學生解決實際問題的能力。

分析化學是一門與時俱進、發展日新月異的學科，在各個領域研究中具有重要地位和作用，分析化學專業類的人才在多個行業領域發揮著重要作用，其社會需求量較大。 因此在分析化學教學過程中，我們結合具體教學內容，對教學方法和手段進行改革，既使學生掌握分析化學的基本經典理論，又要融入科學素質的培養。分析化學研究內容豐富，涉及到的領域較多，在教學中培養學生科學素質的方法，除了上述幾方面外，還有很多內容值得我們去思考和嘗試。當然，對于學生科學素質的培養，并不僅僅局限于分析化學學科，其他各個學科領域有著更為豐富的內涵和作用，對于本文所涉及到的方法和途徑也起到借鑒作用。

參考文獻：

[1]江向東，黃艷華.百年諾貝爾物理學獎獲得者簡況[J].現代物理知識，2000(5)：2-30.

[2]母小勇，李代志.物理學教育新論[M].南京：江蘇教育出版社，2001：53- 80.

[3]畢華林，劉知新.論化學教學中科學素質與學習能力的培養[J].山東師大學報，2000,15(1)：107-110.

[4]陳蔚燕，師進生. 統籌安排在本科畢業設計中的應用探索[J]. 教育教學論壇，2014(37):168.

[5]華中師范大學.分析化學：第4版[M].北京：高等教育出版社，2011：334.

(責任編輯：王佩)

On Cultivation of University Students' Scientific Quality

MA Xin-ying

(Chemistry and Chemical Engineering Department, Heze University, Heze Shandong274015, China)

Abstract:The cultivation of students' scientific quality is of great significance to improve the quality of university talent training. The paper discusses the basic way and method of scientific quality training in analytical chemistry teaching and practice, aiming to provide the basic methods and references for that in other disciplines and ultimately for the overall scientific quality of citizens.

Key words:analytical chemistry; teaching; scientific quality

中圖分類號：G64

文獻標識碼：A

作者簡介：馬心英( 1971- )，女， 回族， 山東菏澤人， 副教授， 碩士， 研究方向：電化學分析；化學修飾電極。

基金項目：山東省高等學校科技計劃項目(J14LC55)；山東省自然科學基金資助項目(ZR2014BL020)

收稿日期：2015-10-03

文章編號：1673-2103(2016)01-0130-04