大学生科学素质培养初探

马心英

(菏泽学院化学与化工系，山东菏泽 274015)



大学生科学素质培养初探

马心英

(菏泽学院化学与化工系，山东菏泽 274015)

摘要：大学生科学素质的培养对提高高校人才培养质量具有十分重要的意义。通过探讨在分析化学教学和实践中进行科学素质培养的基本途径与方法，为其他学科培养学生科学素质提供基本的思路和参考依据，最终提高公民整体的科学素质。

关键词：分析化学；教学；科学素质

科学素质是指能使人具有强烈的科学意识，能对科学产生强烈的热情，以致使他的思维方式和行为决策都能达到习惯性地沿着科学道路的品质，使他的生存和活动与时代的发展和科学的进步取得和谐一致。科学素质的内涵应是科学知识、科学思想、科学方法、科学精神和科学态度等方面的综合反映。[1,2]科学素质可以借助普通教育来培养，尤其是包括化学在内的理科教学对培育公民的科学素质具有重要作用。[3]

一、培养大学生科学素质具有重要意义

进入21世纪，国际间的竞争的关键在于科学技术、创新人才和国民科学素质的竞争。青年学生科学素质的高低，直接影响到我国公众科学素质的整体提高，影响到我国未来的科技发展水平和实力。因此我们应该把提高青年学生的科学素质作为最终的教育目标，实现人的全面和谐发展。大学对学生的培养，其最终目的就是要提高人的科学素质。科学素质是创新人才的必需具备的基本素质，培养大学生科学素质是造就人才的根本途径。 通过科学素质的培养，大学生能够掌握一定的科技文化知识和科研成果前沿信息，激发进一步探索创新欲望，提高科学研究能力和创新能力，有利于使个体的潜能得到充分发挥，能够使高等学校教育朝着健康的方向发展，推动社会生产力的发展，促进我国科技进步，提升综合国力。新一轮课程改革把提高学生科学素质提高到落实“科教兴国”基本国策的高度。科学方法的产生更新了人们的思维方式，为人们对复杂系统的分析、设计、研制、管理和控制提供了有效的手段，为研究跨学科的交叉问题提供了钥匙，为解决一些综合性较强的、关系到人类生存和发展的全球性问题(如人口问题、能源问题、环境问题等)提供了方法论。

二、目前大学生科学素质培养中存在的问题

据调查，我国的公众科学素质与发达国家还存在着一定的差距，这与我国传统教育只重视知识的传授，而忽视科学过程、科学方法等科学素质的培养有关。因此，我们应该重新定位科学教育目标，从教学方法、教学模式入手，加快新课程改革。

(一)运用科学方法的意义没有引起足够重视

在我国当前教育中，科学方法教育的意义还没有引起广大教师足够重视，在教学过程中随意性较大，缺乏明确的科学方法培养目标，教育效果不是很好。我国著名无机化学家、化学教育家戴安邦先生曾经讲过：“只传授知识和技术的化学教育是片面的，全面的化学教育要求既传授化学知识和技能，又训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德”。作为一名高校教师，在传授知识的同时，更应该注重对学生科学思维及品德的培养，因为这将会影响他们的一生，这也是教学的灵魂所在。

(二)科学素质的培养没有被作为教学的重点

大学教育应积极提高学生的科学素质，尤其是理工科教学对于提高学生的科学素质更是起到举足轻重的作用。分析化学是化学化工类、生物、制药、医学等专业的基础课程之一，也是一门综合性课程，涉及无机、有机、物化、光学、电学等，是一门既重理论知识又重实验操作的学科。分析化学是化学的一个重要分支，其主要任务是研究物质的化学组成、含量、 形态是什么，如何确定其结构等。分析化学发展日新月异， 其研究内容不断丰富， 应用领域也得到相应拓展， 相邻学科间互相促进、 渗透。分析化学教学内容中蕴含着较为丰富的科学素质培养素材，具有强大的教育功能，在学生科学素质培养方面有着重要意义和作用，学科优势很独特。为了培养更能适应社会发展需求的创新性、复合型人才，教师应该改变传授经典理论知识的教学模式，把重点放在培养学生的科学素质和提高学生的能力上，我们在分析化学教学过程中，结合学生的知识水平和自身学习特点，充分利用分析化学教学内容，挖掘其科学素质培养内涵，在教学方法和教学手段上进行巧妙设计及安排，为培养大学生科学素质提供了一些途径和方法。

三、培养大学生科学素质的途径探讨

(一)关注社会热点问题，培养科研兴趣

兴趣是做科研最好的老师和原动力，可激发学生探求欲望，促使他们积极主动思考、学习和探索。因而，在教学设计过程中要注意培养学生科研兴趣，结合分析化学学科特点，关注一些社会热点问题，将要学习的理论知识同现实问题相联系，从而认识本学科的重要性。在学习分析化学绪论这一章时，作为分析化学的第一课，一定要讲得声情并茂，带着激情和责任去讲，活跃课堂气氛，感染学生，强烈激发他们学习分析化学兴趣和进行科学研究的欲望。首先介绍分析化学在科学发展史上的重要贡献和在现代科学研究中的重要地位，然后列举目前人们所关心的、迫切需要解决的关系到国计民生的问题或现象，如水污染、大气污染问题，食品、药品安全问题，疾病的诊断，癌症的早期发现，抗癌药物的作用机理等研究热点，最后向学生寄予厚望，希望他们敢于担当，勇于探索，肩负起科学研究的的责任和使命。

(二)合理设计教学内容，培养科学思维方法

科学思维方法是解决问题的有效途径，是通向成功的桥梁。学生如果要成功准确地解决实际问题，不但决定于学生对基础知识的掌握的牢固程度，更决定于学生能够运用科学思维方法解决实际问题的能力。 因此，在教学设计过程中，不但要授人以鱼，更要授人以渔；不但要传授知识，更重要的内涵是对学生科学思维方法的培养，这才是教学中真正的灵魂。

1.统筹方法的运用。统筹方法是一种安排工作进程的数学方法。统筹，即统一筹划的意思，概括地说，就是“统筹兼顾，适当安排”。统筹方法是科学的工作方法，是用数学原理安排工作进程的方法，其目的是合理利用时间，优化各种资源，提高工作效率。该方法在各行各业均有广泛的应用，并且具有显著的效果[4]。对于分析化学实验，可在开始前进行统筹方法设计，合理安排时间。例如在做铜盐中铜含量测定这一实验时，用重铬酸钾标定硫代硫酸钠标准溶液过程中，须在暗处反应一定时间，那么就可利用这段时间去做其它工作，而不必在等待中把时间浪费掉；在定量分析实验中，往往先标定标准溶液浓度，然后再测定样品，在称量样品时学生会较多，甚至拥挤。实际上标定实验和测定实验先后顺序对测定结果无影响，因此一部分同学先做标定实验，而另一部分可先做测定实验，避免了实验室拥挤现象。

2.辩证科学思维方法的运用。辩证唯物主义认识论一般先由感性认识上升为理性认识，再由理论认识指导实践，实践和认识不断依次交替，认识和实践具体的辩证统一。例如在学习酸碱滴定曲线绘制及讨论这部分内容时，通过讲滴定过程中关于pH计算分为四个阶段：滴定开始前、滴定开始至化学计量前、化学计量点时，化学计量点后，如何得到滴定曲线，通过对滴定曲线进行讨论，怎样得到滴定突跃范围，其影响因素是什么，怎样选择指示剂，最后总结归纳关于滴定曲线绘制及讨论方法，形成理性认识，然后以此指导络合滴定、氧化还原滴定曲线的绘制及讨论方法。除此以外，在以往的教学中，分析化学实验往往是在学习了对应的理论知识之后再进行，但事实表明，学生在先完成实验后，形成一定的感性认识，再去学习理论知识，更容易理解，效果更好。

3.科学假说的尝试。科学假说是人们根据已知的科学事实和科学原理对所研究的自然现象及其规律提出的推测和说明。恩格斯曾经说，只要自然科学思维着，它的发展形势就是假说。科学假说是通向真理的先导与桥梁，很多科学理论，在其探索和完全确立的过程中，都要先经过假说阶段，通过假说达到真理。例如李四光提出的地质力学假说；物理学中关于原子结构的各种模型假说；生物学中关于遗传变异的假说；化学中，关于元素周期性变化假说。在分析化学教学设计过程中，根据科学事实，可引导学生尝试提出假说。例如在吸光光度法这章，有下面这样一个图[5]:

KMnO4溶液吸收曲线(KMnO4溶液浓度a

该图主要为了说明某种物质的最大吸收波长与浓度无关。但利用该图可对学生进一步深入引导，随着KMnO4溶液浓度的增大，吸光度值增大，二者之间是否存在一定的规律？能否提出假说吗？如何证实这一假说？

教学结果表明，绝大多数同学都能积极思考，兴致很高，争相发表自己的见解，课堂气氛很活跃。在这样的方式引导下，鼓励他们勇于探索和创新，开拓了学生的思维。

4.对科研图表的分析。分析化学数据处理方式有两种，一种是列表，另一种是作图。对图或表进行观察、思考，分析得出结论，是一项基本的科研能力。在分析化学教材中呈现了大量的图表，这为训练学生分析科研图表的能力提供了较丰富的材料。例如，在酸碱滴定中，关于滴定曲线的绘制，先将随不同体积滴定剂的加入溶液的pH变化数据列成表，引导学生观察分析表中数据变化特点，得出滴定突跃范围的定义；然后进一步引导学生，为使数据变化规律更直观，将表中数据做成图，得到滴定曲线，再观察、分析滴定曲线的变化规律及影响因素。按照相似的方法，在络合滴定法和氧化还原滴定法中，学生逐渐学会对滴定曲线的变化规律及其影响因素进行观察，分析得出结论，提高了基本科研能力。

5.逻辑思维方法的训练。逻辑思维方法是人的理性认识阶段，人运用概念、判断、推理等思维类型反映事物本质与规律的认识过程，是进行科学研究的方法，例如归纳法、演绎法、比较法等。

归纳是要从事实材料中找到事物的一般本质或规律，也就是由个别事例推出一般规律的思维方法。例如对于各类酸碱溶液pH计算这部分内容，公式较多，可引导学生分析各类公式的特点，归纳总结规律，加强记忆；在这些公式具体应用时，学生通过思考，总结了十二个字：“识别体系，根据条件，选用公式”，即首先判断是哪一类酸碱体系，是一元弱酸还是多元弱酸，是两性物质还是缓冲溶液，然后根据相应具体条件，选用相应的公式进行计算。

演绎法与归纳法思维过程相反，它是由一般道理指导个别事例的思维方法。例如在吸光光度法一章，在讲物质颜色与光吸收关系这部分内容时，可先介绍原理：当白光通过某一有色溶液时，该溶液会选择性地吸收某些波长的光而让未被吸收的光透射通过，即溶液呈现透射光的颜色，亦即呈现的是它吸收光的互补光的颜色，然后请学生应用这一原理解释“硫酸铜溶液为什么会呈蓝色”。

比较法按照对象的不同，分为同类事物之间的比较和不同类事物之间的比较。按照形式，比较分为求同比较和求异比较。例如在误差与数据处理这章，可启发学生运用比较法学习准确度与精密度这两个概念，首先找出二者的区别：定义及表示方法不同；然后找出二者之间联系：“准确度高，要求精密度一定好；但精密度好，准确度不一定高”。在比较中学习，不易混淆概念，印象更深。

(三)结合实验教学，培养科学精神和科学品德

科学精神是一种敢于不断探求真理的意识和坚持科学思想的勇气，具体可表现为求实精神、实证精神、探索精神、创新精神、独立精神等。科学品德是一种非智力因素，其要素主要包括对科学研究兴趣、情感、意志、作风等。

分析化学实验蕴含着丰富的科学精神和科学品德培养内涵。例如分析化学实验需要记录一些数据，可建议学生提前设计好表格，按要求整齐有序的记录，包括有效数字的保留，单位的表示方法，培养他们尊重实验事实，严谨认真的科学态度，遵守科学职业道德，科学家最基本也是最宝贵的品质就是尊重客观事实；在实验过程中，保持实验台面整齐有序，养成良好的实验习惯；有些同学实验失败了，引导他们分析原因，不要轻易放弃，不怕困难和挫折，培养他们锲而不舍、忍受挫折、勇于探索的科研精神；有些实验需要分组进行，同学之间要相互配合才能顺利完成，使他们认识到团结协作在完成科研课题中的重要性。

(四)科研服务于教学，二者相辅相成

通过多年的教学经验与科研实践，发现教学与科研相互促进，在教学中渗透科学思维方法、科学品德与精神的教育，一方面丰富了教学内容，体现了教学精髓；另一方面提高了学生基本的科学素质及进行科学研究的基本能力。如果教师能将自己的研究内容适时适当与课堂教学内容相融合，将会使学生的专业知识面得到拓宽，教学质量也得以提高，也培养了学生科研素质；另一方面也更新了教学内容，充分体现教与学相互促进的作用。作为一名高校教师，不但要授予以“鱼”，更要授予以“渔”；不但传授给学生理论知识，更要培养学生解决实际问题的能力。学生思维活跃，好奇心强，对新鲜事物感兴趣，是未来科研的新生力量。积极引导学生关注科学前沿，了解教师的科学研究方向，或是组织学生进行社会调查，了解目前与分析化学有关的、需要解决的问题，如食品中添加剂含量的测定，空气中污染物的测定，蔬菜及水果中农药残留的检测，然后根据实际设计实验方案，分析测定方法的可行性，并进行实验，逐渐培养学生解决实际问题的能力。

分析化学是一门与时俱进、发展日新月异的学科，在各个领域研究中具有重要地位和作用，分析化学专业类的人才在多个行业领域发挥着重要作用，其社会需求量较大。 因此在分析化学教学过程中，我们结合具体教学内容，对教学方法和手段进行改革，既使学生掌握分析化学的基本经典理论，又要融入科学素质的培养。分析化学研究内容丰富，涉及到的领域较多，在教学中培养学生科学素质的方法，除了上述几方面外，还有很多内容值得我们去思考和尝试。当然，对于学生科学素质的培养，并不仅仅局限于分析化学学科，其他各个学科领域有着更为丰富的内涵和作用，对于本文所涉及到的方法和途径也起到借鉴作用。

参考文献：

[1]江向东，黄艳华.百年诺贝尔物理学奖获得者简况[J].现代物理知识，2000(5)：2-30.

[2]母小勇，李代志.物理学教育新论[M].南京：江苏教育出版社，2001：53- 80.

[3]毕华林，刘知新.论化学教学中科学素质与学习能力的培养[J].山东师大学报，2000,15(1)：107-110.

[4]陈蔚燕，师进生. 统筹安排在本科毕业设计中的应用探索[J]. 教育教学论坛，2014(37):168.

[5]华中师范大学.分析化学：第4版[M].北京：高等教育出版社，2011：334.

(责任编辑：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

中图分类号：G64

文献标识码：A

作者简介：马心英( 1971- )，女， 回族， 山东菏泽人， 副教授， 硕士， 研究方向：电化学分析；化学修饰电极。

基金项目：山东省高等学校科技计划项目(J14LC55)；山东省自然科学基金资助项目(ZR2014BL020)

收稿日期：2015-10-03

文章编号：1673-2103(2016)01-0130-04