在物理化学教学中提高大学生的科学素养*

张明波, 李　莉, 张　旭, 栾泽柱

(辽宁中医药大学药学院，辽宁　大连　116600)



在物理化学教学中提高大学生的科学素养*

张明波, 李莉, 张旭, 栾泽柱

(辽宁中医药大学药学院，辽宁大连116600)

科学素养是衡量一个国家国民科学素质的一个重要指标。调查表明我国公民的科学素质与发达国家相比还有很大差距。因此，在教学工作中我们要加强对学生科学素质的培养，以缩小和发达国家的差距。物理化学教学在学生科学素养方面具有独特优势。结合我们的具体工作实践，本论文从科学知识、科学方法以及科学精神的培养三个方面阐述了如何在物理化学教学中提高大学生的科学素养。

科学素养；物理化学；教学

科学素养是人们在认识自然和应用科学知识的过程中所表现出来的基本素质，是科学知识、科学能力、科学方法和科学精神四个要素的综合反映。它是衡量一个国家国民素质和科技水平的重要指标。然而第八次中国公民科学素养调查结果显示，2010年我国具备基本科学素养的公民比例仅为3.27%，相当于日本、加拿大和欧盟等主要发达国家在20世纪80年代末的水平，尤其是在科学知识和方法的掌握上和国外差距巨大[1]。近几年，中国高等教育规模持续扩大，在一定程度上推动了全民族科学素养的提升。但是，许多大学生“唯分是求”，以拿到学分为目的，求知欲低下，学习能动性差，知识面狭窄。这样导致一些学生尽管具有较高的学历，但是科学素养低下。因此，在高等教育教学中，应该把提高学生的科学素养作为主要教学导向，为提高全民族科学素养做出应有的贡献[2]。

物理化学是以化学体系为研究对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论的一门科学。物理化学与数学、物理联系紧密，具有结构严谨、逻辑性强的特点。物理化学是化学科学的理论基础和发展的推动力。纵观近百年化学发展史，化学科学中绝大多数突破性进展都是在物理化学领域取得的。物理化学的学科特点决定了物理化学教学在学生科学素养的培养方面具有独特优势。本文结合我们自身教学实践，谈一下如何在物理化学教学中有效地融合学生科学素养的培养。

1　科学知识的教育

掌握必要的科学知识是提高国民科学素养的起点和基石。让学生掌握必要的专业知识，是任何学科教育的基本要求。因此，在物理化学教学中，我们首先要设法使学生掌握本学科的基本内容。但是，由于物理化学融合了一定的数学、物理知识，知识内容具有高度抽象性。 许多学生学习起来比较吃力，导致学生学习积极性普遍不高。面对这一现状，我们采取了一些针对性教学措施。

1.1做好知识铺垫，提高学生学习自信心

根据教学反馈，学生认为物理化学难学的主要原因是物理化学中公式多，涉及到大量的微积分运算，而很多学生数学功底较差，看到公式就头疼。因此，在教学的绪论课上，我们单独拿出两学时，和学生重温一下微积分运算的基础知识，使学生熟悉微积分运算的意义及教材中所用到运算公式。经过我们的归纳总结，学生如释重负：原来教材中那么复杂的公式，无非是几个公式的反复运用而已。同时，我们对教学内容作了调整，对于理论性内容只要求学生了解来龙去脉，重点放在知识的运用上。这样化繁为简，一方面消除了学生学习的畏难情绪，另一方面提高了课程的教学效率。

1.2联系生活实际，化抽象为具体

物理化学知识尽管抽象深奥，但在日常生活中存在广泛的应用。因此在物理化学教学中，我们尽量把抽象的基础理论与日常生活的实践相结合，以提高学生学习兴趣和运用知识的能力。例如，在讲解克拉贝龙方程的时候，我们会让学生思考为什么高压锅可以更快的煮熟食物？引导学生从“水在达到气液平衡时，温度会随压强升高而增大”这一原理出发，得出高压锅是通过高压来提高温度的结论。在讲解胶体的丁达尔效应时，涉及到散射光强度与入射波长之间的关系，即入射光的波长越长越不容易被散射。我们让学生了解由于红光的波长较长，在烟雾中不易被散射，具有很好的通透性，所以信号灯、航标灯等警示性信号都采用红色光源。在讲稀溶液的依数性的时候，让学生知道，撒盐除雪就是利用溶质使溶液凝固点降低的原理，通过撒盐来降低雪的熔点促进雪的融化。通过把基础知识与日常生活中的应用实例相结合，一方面加强了学生对抽象的基础理论的理解，另一方面从科学知识积累的角度提高了学生的科学素养。

2　科学方法的培养

科学方法是获得知识的手段和工具，科学方法的掌握有助于学生获取新知识，提高学生收集处理信息的能力[3]。“授之以鱼，莫若授之以渔”, 要提高学生的科学素养，就必须在传授知识的同时，加强对学生科学方法的培养。

2.1在知识教学中渗透科学方法的培养

物理化学和其它化学学科相比，理科的色彩更为浓厚。一些基本定律或公式的导出，往往渗透着科学方法的运用。比如，热力学中的变量替换法、理想模型法、特性函数法以及热力学中的稳态近似法[4]。为此，在教学中在讲授物理化学专业知识的同时，我们把其中所包含的方法学内容加以凸显，在授之以“鱼”的同时，授之以“渔”。比如，在讲实际气体状态方程的时候，先从理想气体模型入手，抽象出实际气体在理想条件下的共性，得到理想气体的状态方程。在此基础上，再根据实际气体与理想气体偏差，对理想气体的状态方程加以修正，得到适用于不同实际气体的具体方程。这种理想模型法，在计算液体成分化学势的时候，再次得到应用。也是先得到理想溶液中某一成分的化学势，然后进行必要修正，得到适用于实际液体的化学势表达式。在讲授这两个知识点的时候，我们向学生强调运用理想化模型方法，在处理一个多因素问题的时候，可以先忽略具体的次要的因素，抓住主要的、共性的因素，然后再根据具体条件的不同加以修正。这种方法学的内容有别于物理化学的专业知识，属于自然科学所共有的，学生可以迁移运用到其它领域的学习，有助于提高学生的科学素养。

2.2穷本溯源，采用发现式学习方法

物理化学具有结构严谨、逻辑性强的特点。一些重要定理的得出需要反复用到观察、归纳、演绎等方法。在讲授这样知识点的时候，我们通常采用发现式教学方法，和学生一起探究科学发现的过程。比如，在讲授变化过程的自发性时候，我们先给出了一系列过程，包括气体的扩散、热的传导等，让学生归纳出这些过程的特点。然后，通过可逆热机引入熵的概念，又运用演绎的方法，引导学生得出了自发过程的熵判据，即“孤立系统的熵永不减少”。这样通过重现科学发现的过程，把知识的传授和科学方法的培养结合起来，从而加强了对学生科学方法的训练。

3　科学精神的培养

科学精神主要是指科学主体在长期的科学活动中所陶冶和积淀的价值观念、思维方式和行为准则等的总和。科学精神是科学的本质和灵魂。科学精神的内涵至少包括四方面内容，分别是：自由探索的精神；勇于批判的精神；大胆创新的精神；严谨求实的精神[5]。在物理化学教学中，我们充分利用学科特点，加强对学生科学精神的培养。

3.1开展讨论式教学，培养学生的批判思维能力

受应试教育的影响，很多学生习惯于被动接受知识，而缺少质疑精神和批判思维能力。为了培养学生独立思考和质疑能力，我们鼓励学生积极参入到教学过程中。例如，对于化学变化过程的自发性，历史上人们曾一度认为“只有放热反应才有可能是自发”。在教学中，我们先抛出这一论点，让学生针对这一观点进行分组讨论，然后提出自己的观点及论据。这种讨论式教学激发了学生创造性和批判性思考能力。

3.2改革实验教学，培养学生的创新精神

在传统的实验教学中，老师处于主导地位，学生只需亦步亦趋的，按照预期去重现实验即可。这种实验虽然可以培养学生一定的操作技能，但是由于基本上属于验证性过程，往往不能激发学生的兴趣，不利于培养学生创新精神。为此，我们对实验教学内容进行了重新设计，仅保留几个必要的基础实验，用以培养学生的基本实验技能，补充了创新性实验内容。让学生自己通过查阅文献，选择课题，完成实验设计，撰写实验报告。这些课题本身虽然不一定具有很重要的科学意义。但是，通过这样的微型课题式实验，使学生对于科研创新过程有一个亲身体验，有利于提高学生综合运用知识的能力，培养了学生的创新思维和创新能力。

4　结　语

公民的科学素养是一个民族科学素质的重要标志，也是决定一个国家竞争力的重要因素之一。高等教育的日益普及，为提高我国国民科学素养提供了一个历史契机。这要求我们在高等教育中，有意识的加强学生科学素养的培养。为此，我们在物理化学教学中，首先设法保证学生对于基础知识的掌握。在此基础上，我们会根据教学内容的不同，通过发现式学习有意识的加强对学生的科学方法学教育，并通过讨论式教学和必要的实验教学改革塑造学生批判和创新的科学精神，以达到提高学生科学素养的目的。

[1]王以芳,房瑞标.中国科协发布—第八次中国公民科学素养调查结果[J].科协论坛, 2010(12): 30.

[2]徐书克,许胜.科学训练课程对工科学生科学素养的提高研究[J].教育教学论坛,2015(8): 61-62.

[3]吴俊明.对科学方法和科学方法教育的再认识[J].2010,31(2):1-5.

[4]高盘良.科学方法教育与创新能力培养[J].中国大学教学,2010(3):7-8,24.

[5]王晓勇.科学精神与诺贝尔奖[J].自然辩证法,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

辽宁中医药大学教学改革项目(No: LNZYJG2014049)。

张明波(1976-)，副教授，博士，研究方向：中药物质基础。

G642.0

B

1001-9677(2016)012-0204-02