化学实验科学素养论文

2022-04-18

化学实验科学素养论文篇1：

论微型化学实验在培育民族预科学生科学素养中的应用

[摘要] 阐述了微型化学实验的产生、研究现状及其内涵，探讨了微型化学实验在增强学生的节能环保意识、实验安全意识和科学探究意识，培养学生的观察能力、创新思维能力和批判性思维能力等科学素养中的作用，分析了微型化学实验在实际应用中存在的问题，并提出了解决这些问题的基本策略。

[关键词] 微型化学实验；培育；科学素养

少数民族预科教育是我国高等教育体系的重要组成部分，是高等教育的特殊层次，也是我国民族高等教育的特色之一。它是指对参加全国高考统一招生、适当降分录取的各少数民族学生实施的预备性教育，是为少数民族地区培养各类人才而在高校设立的向本科教育过渡的适应性教育阶段[1]。

科学素养是指人们身上与科学活动有关的一种综合素质，包括科学知识与能力、科学过程与方法、科学行为与习惯、科学态度情感与精神、科学技术与社会的关系等方面[2]。科学素养的培育是普通高等院校少数民族预科教育教学工作的重要组成部分，科学素养的提升是民族预科学生学习发展以及直升本科进行专业学习的必然要求。微型化学实验因其自身固有的特点和优势，在培育少数民族预科学生科学素养的应用中，具有独特的教学功能和作用。

一微型化学实验的产生、研究现状及内涵

1 微型化学实验的产生

微型化学实验（Microscale chemical experiment）是20世纪80年代初首先从美国发展起来的一种化学实验技术和實验方法。1984年美国的Bowdoin学院、Merrimack学院和Bown大学等几所高等院校在基础有机化学实验中进行微型制备实验获得成功，随后许多高等院校纷纷效仿，并从有机化学逐渐被推广应用到无机化学、普通化学以及中学化学等实验领域的教学中。

2 微型化学实验在我国的研究现状

1989年，北京大学的周宁怀教授在国内率先开展微型化学实验课题研究，其课题被正式列入高等学校化学教育研究中心的科研计划，由此拉开了微型化学实验在我国进行理论和实践研究的序幕。近三十年来，微型化学实验在我国的普及发展和推广应用的速度很快。目前已有的研究和文献报道表明，也有许多高校和研究人员利用微型化学实验对有机物进行提取、合成所做的科学技术方面的研究，并取得了可喜的研究成果。

3 微型化学实验的基本内涵

微型化学实验是指用极少量的试剂在微型的仪器装置中进行的化学实验，它是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验技术方法[3]。微型化学实验的试剂用量仅仅是常规化学实验的1/1000～1/10，试剂用量比相应的常规实验少90%以上[4]。但微型化学实验并不是常规化学实验的简单缩微或减量，而是对化学实验方法的创新性变革与发展[5]，并能达到常规实验的实验效果和实验目的。微型化学实验因其实验仪器的微型化和实验药品的微量化特征，使得它具有节约实验成本、减少实验员课前工作量、降低实验危险性、减少实验“三废”、缩短实验时间等诸多优点。

二通过微型化学实验增强少数民族预科学生多方面意识

1 通过微型化学实验增强学生的节能环保意识

微型化学实验所用试剂的微量化能够让学生自觉地节约药品、试剂，有效防止实验药品和试剂的浪费，且微型仪器要比相应的常规仪器更廉价，从而可以节省大量的实验经费开支。微型化学实验自始至终都体现着节能环保、绿色化学及可持续发展的思想理念，对于建设资源节约型和环境友好型化学实验室具有重要的现实意义。

2 通过微型化学实验增强学生的实验安全意识

微型化学实验由于实验仪器的微型化，致使实验所需试剂微量化，随着反应物用量的大大减少，反应的剧烈程度与常规实验相比被大大降低，实验的危险性和危害性也随之降低，因此微型化学实验的安全性更好。因此，通过微型化学实验的开展，既可以消除学生对常规实验中一些腐蚀性或毒性较大的试剂的使用所产生的忧虑和畏惧心理，又可以让学生亲自体验微型实验所表现出的安全性能，有助于增强学生的实验安全意识。

3 通过微型化学实验增强学生的科学探究意识

化学实验对于培养学生的科学探究意识具有十分重要的作用，而微型化学实验作为一种新的化学实验方法，其特征及所表现出来的优点，既容易让学生产生通过开展微型实验进行科学探究的兴趣和欲望，也容易让学生产生“微型实验与常规实验有哪些不同？微型实验在仪器微型化以及试剂微量化之后，还能否保证实验现象和实验效果？”等疑问。科学探究的主要目的之一就是解决问题，而要解决问题就要先发现问题和提出问题，积极鼓励学生善于发现问题并勇于提出问题，提高学生的问题意识，有助于增强其科学探究意识。

微型化学实验还可以让学生直接感受和体验科学探究的过程，通过微型实验与常规实验的实践，学生能够真实感受到两种实验方法的差异，进一步让学生理性、客观地比较分析它们的优缺点，并能正确看待其优缺点，这有助于培养学生实事求是、严谨细微的科学态度和科学精神。

三利用微型化学实验培养少数民族预科学生多方面能力

1 利用微型化学实验培养学生的观察能力

观察能力是思维能力、实验能力和自学能力的基础，也是学习化学、学好化学必须具备的一种重要技能。

微型化学实验由于仪器体型小、试剂用量少，其反应速度相对更快，反应时间相对更短，实验现象持续的时间也相对更短，因此这提高了对学生观察能力的要求，要求学生在实验过程中务必认真操作、仔细观察，同时也进一步强化了学生主动集中注意力去观察的能力。

2 利用微型化学实验培养学生的创新思维

普通化学实验是培养少数民族预科学生创新思维和创新能力的重要途径。微型化学实验作为对化学实验方法的一次创新与变革[4]，相对于常规化学实验其蕴含着培养学生创新思维能力的更多因素，微型化学实验其设计、过程、方法本身就是一个创新的过程，包含着许多的创新思维和创新元素。微型化学实验各种仪器的设计、改进、革新为学生提供了创新的灵感。

微型化学实验教学平台让学生有机会将一些常规化学实验改进或设计为微型化学实验，也为学生提供了一个可以亲自动手制作实验器材的机会，这为培养学生的创新思维和创新能力创造了条件，通过对一些实际问题的思考和解决，进一步拓宽了学生认识和解决问题的思路，增强了学生对于创新的信心和动力，有助于学生创新能力和创新精神的培养。

3 利用微型化学实验培养学生的批判性思维能力

开展微型化学实验的过程就是学生不断发现问题、分析问题和解决问题的过程，也是锻炼和发展学生批判性思维的过程。面对零散、繁多的实验现象和实验数据以及错综复杂的各种实验信息，要完成好实验内容，实现实验目标要求，学生必须通过比较、分析、综合、评价、筛选等批判性思维技巧来形成实验的最优方案以及科学的实验结果和实验结论。

对常规化学实验长期的学习实践让学生对它的了解和认识形成了一定的思维定式，这种固化、僵化的思维模式会限制学生眼界和视野的拓展，会削弱学生思维的灵活性和创新性，阻碍了学生思维深度和维度的拓展和创新。常规化学实验存在的不足和微型化学实验的优点为学生的批判性思維的培养提供了素材，而微型化学实验存在的不足与常规化学实验的优点也为学生的批判性思维的培养提供了内容。将常规化学实验与微型化学实验的各自特点及优势相互补充和并存，既离不开学生的批判性思维，也需要发挥学生的批判性思维能力。

四微型化学实验在教学中面临的问题及应对策略

1 实验仪器的微型化导致实验操作不方便，容易忽视对学生基本操作和基本技能的训练。因此，须重视微型实验基本操作的规范化，教师应在学生进行实验之前尽可能多做演示实验，同时还应加强课中督查和指导。

2 实验试剂的微量化导致一些实验现象不够明显，实验效果不甚理想。因此，并不是所有的化学实验都适合以微型实验的方式进行，并不能用微型实验完全代替常规实验。教师应根据实验的要求和需要充分发挥主导作用，选择实验现象和效果不受微型条件影响或者影响不大的实验指导学生进行微型实验。

3 仪器的微型化和试剂的微量化导致反应条件较难控制，对实验操作的要求较高，增加了学生做好实验的难度[6]，这就要求教师在课上加强指导，而且不能一味强调仪器微型化和试剂微量化，须视情况而定。

4 仪器的微型化和试剂的微量化导致搅拌、分液、萃取、抽滤等一些实验基本操作难以通过微型实验得到训练[6]，因此只能依靠常规实验才能进行这些实验基本操作。

五结语

微型化学实验是对传统常规化学实验的有益补充，也是提升民族预科学生科学素养的有效途径。微型化学实验因其具有常规化学实验所不具备的诸多优点，在增强学生的环境保护意识、实验安全意识和科学探究意识以及培养学生的观察能力、批判性思维能力和创新思维能力等科学素养方面表现出了优势作用。微型化学实验优点固然很多，但微型实验同时也不完全具备常规实验的一些优势，因此必须客观地认识其不足之处，正确处理好微型化学实验与常规实验之间的关系。在开展民族预科普通化学实验的教学时，仍需坚持以常规化学实验为主，但在进行常规实验的同时，可以适当将微型化学实验与常规化学实验相结合，有选择性地开展一些微型化学实验，充分发挥微型实验在培育学生科学素养中的教育教学功能和作用，以提高少数民族预科学生的科学素养。

参考文献：

[1]林志杰，黄永彪，吴胜富.广西少数民族预科教育基地建设的理论研究与实践[M].北京：北京理工大学出版社，2013.

[2]胡久华. 化学课程与学生认识素养发展[M]. 北京：北京师范大学出版社，2011.

[3]周宁怀. 微型无机化学实验[M]. 北京：科学出版社， 2000.

[4]马荔，陈虹锦，谢少艾，等. 基础化学实验中常规实验与微型实验的比较[J].实验室研究与探索，2004， 23（9）： 66-67， 88.

[5]李晋国.微型化学实验教学资源开发利用的原则和策略[J].长治学院学报，2010（2）：63-65.

[6]范文秀. 微型实验在化学实验中的作用和地位[J]. 河南职技师院学报，1997，25（4）： 57-58.（责任编辑：张宏玉）

作者：容学德

化学实验科学素养论文篇2：

高中化学实验教学中科学素养的培养途径研究

摘要：实验是高中化学教学的重点，是高考的必考知识.在当前重视核心素养培养背景下，教学中既要注重实验知识的传授，又要做好科学素养的培养，使学生养成认真、严谨的实验习惯，能熟练运用所学的实验知识分析解答相关问题.结合自身教学经验，就如何在实验中培养学生的科学素养谈谈自己的感想，以供参考.

关键词：实验教学;科学素养;高中化学

当前的教育观念较以往有很大的改变，不仅使学生掌握扎实的化学实验知识，而且越来越注重学生科学素养的提升，使学生认识到实验在化学学科以及问题研究中重要作用，自觉的养成良好的实验习惯，促使其终身受益.

一、注重传授实验技巧

科学素养包括了解科学的研究方法.高中化学实验教学中，为使学生掌握科学的研究方法应注重实验技巧的传授.教师可以结合具体的实验，为学生讲解实验技巧，使其掌握高效的研究方法，给其以后作相关的化学实验带来良好启发.如实验教学中可为学生讲解以下习题.

回答以下问题：

（1）装置C中装有（填试剂名稱）其作用为.

（2）启动搅拌器，在约126℃条件下剧烈搅拌30min，物料变成黑色泥状.加热装置A最好选用;

A.酒精灯 B.水浴锅 C.电磁炉 D.油浴锅

（3）继续升温，在128～139℃条件下加热2h，混合物颜色逐渐变浅，黏度降低.在步骤中加热温度已经接近或超过氯苯沸点，但氯苯实际上却非常小，原因为.

（4）继续加热1h后冷却，在隔绝空气条件下过滤出固体，用洗涤剂多次洗涤所得固体，置于真空中干燥得到成品.若D中所得溶液恰好与25mL 2.0mol·L-1的NaOH溶液完全反应，则实验中FeCl2的产率约为（保留三位有效数字）.

解答该题需要明确实验原理，结合实验装置特点进行分析、解答.对于问题（1），由于FeCl2、FeCl3易水解，因此，实验中应加干燥装置，即，C中装无水氯化钙，以阻止水蒸气进入A中.（2）中为更好的控制温度应选D.（3）中认真观察实验装置可知，其含有球形冷凝管，具有冷凝回流液体的作用，会使氯苯冷凝、回流.（4）由化学方程式计算出FeCl2的产率约为97.0%.

二、讲解新颖实验例题

教学中应注重讲解新颖的实验例题，使学生亲身感受科学的研究过程，积累更多的经验与技巧.如教学中可讲解以下例题.

例2 为探究AgNO3溶液与Na2SO3溶液的反应设计实验进行探究，具体内容为：取4mL 0.1mol/L的AgNO3溶液，滴加5滴0.1mol/L的Na2SO3溶液，产生白色沉淀后，测得溶液的pH为5.继续滴加Na2SO3溶液，白色沉淀逐渐增多而后消失，测的混合溶液的pH为9.已知Ag2SO3为难溶于水的白色固体;Ag2SO4为微溶于水的白色固体;AgOH为白色固体，但常温下不稳定，容易分解产生棕褐色固体.

三、创设实验问题情境

在教学中教师需要注重创设相关的实验问题情境对学生进行训练，提高其运用所学实验知识解决实际问题的意识与能力.如训练时可设计如下问题.

例3 从含有少量铁的铜银合金废料中回收银和铜，实验工艺如图3：

下列说法正确的是（）.

A.粗铜溶于过量稀硝酸过滤、低温干燥得纯铜

B.电解时用粗铜作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液

C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应

D.从滤液B中可以提出绿矾（FeSO4·7H2O）

由已知条件可知A的描述并不能得到纯铜，错误.粗铜为阳极，纯银为阴极，B项错误.由实验工艺可知渣料的主要成分为氧化铜还含有少量的氧化铁.两种物质均能和稀硫酸反应，但化合价并未发生变化，C项错误.滤液B中的溶质为硫酸亚铁，经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥可得到绿矾，D项正确.

参考文献：

[1]苏翠萍，李江晓.浅析高中化学实验教学的有效开展[J].学周刊，2019（19）：86.

[2]张婧. 新课标下基于实验改进的高中化学实验教学探究[D].开封：河南大学，2019.

[责任编辑：季春阳]

作者：张跃晖

化学实验科学素养论文篇3：

动物生物化学实验教学中科学素养的培养

摘要：在自然科学本科教育中，理论知识、技术实践与科学素养缺一不可。以动物生物化学实验本科生教学为例，阐述本科阶段生物化学实验的特点及不足，提出实验教学中培养科学素养的思考，通过实践为生物化学教学实验改革提供借鉴。

关键词：动物生物化学;科学素养;实验教学;本科教育

中圖分类号：G642.4 文献标识码：A

生物化学是一门广泛开设于各高校的农学、生命科学等专业的专业基础课程，旨在从化学层面研究和解释生命现象、生命物质以及生命过程[1]。其中，动物生物化学着重于研究动物体内的代谢活动和化学变化规律[2]，从分子水平探究动物健康和营养[3]。对于动物科学专业学生来说，未来大多是从事畜牧养殖等相关工作或接受研究生教育，在具备理论知识与实验技能之外，还要求学生用科学方法应对科学问题。科学方法指的是在科研工作中所涉及的逻辑思维、行为方式以及工作准则，是科学素养的重要组成部分，而这些科学方法往往需要在科学实践中习得[4]。因此，在开展实验教学时，应把科学方法纳入课程当中，为培养创新型人才做好铺垫[5]。

一、动物生物化学实验课程的特点

（一）课时较少，教学模式简单

生物化学是一门复杂的学科，然而，32个实验课时相对于学科内容来说十分有限[6]。为了尽可能覆盖生物化学学科的各个模块，几乎所有材料预处理和试剂配制都由实验员和研究生助教提前完成。同时，授课老师着重讲解实验原理、操作要点等，对实验材料的特点、来源、预处理等缺少交代，因此，学生对实验缺乏完整性的认知，难以激发学生对实验的兴趣。

（二）实验内容以验证性实验为主

在32个学时中，包括涉及蛋白质、酶、血糖、血脂、维生素C、DNA等验证性实验8个，在这些经典的验证性实验中，学生只需按照实验指导进行操作，大部分能得到理想的结果，即使得到不理想的数据，也因知其然而不知所以然，不能激发学生进行主动思考[7]。

另外，每一个验证性实验都是孤立的内容[8]，学生完成实验后，对该实验在科研中的角色得不到清晰的认识，无法整合知识体系与实验技能[9]，长此以往，学生对实验内容感触不深，缺乏主动思考的动力。

（三）实验教学资源不充足

生物化学实验涉及许多分子实验，所用仪器和试剂均较为昂贵，对于实验室与实验课程的资金和技术投入要求比较高[10]，但是资金预算与其他实验课程是一致的，从而导致教学压力较大。我院设立了实验教学中心与科研实验仪器共享平台，可以借用科研实验室的高新仪器进行实验教学，不过，由于上课学生多达40人以上，仍旧不能让学生近距离接触这些仪器。

二、实验教学中的科学素养培养实践

（一）加强安全教育

良好的实验习惯和安全意识是实验过程中最重要的工作准则之一。在生化实验中，不可避免地要接触有毒有害试剂以及高温加热等。我们鼓励学生提前了解实验试剂和流程，对实验安全操作进行预习。在SDS-PAGE电泳实验中，在课堂讲解时强调SDS、丙烯酰胺和TEMED的毒性，并要求学生全程佩戴手套，避免交叉污染。同时，要求学生做好废弃物的收集和处理，了解危险化学品的回收、碎玻璃的处理等。此外，在课程第一次实验开始前便针对移液器、离心机等开展专门的培训，教导学生规范操作仪器，保持认真谨慎的态度。

（二）改变“验证性”思维模式

尽管许多实验教学改革的重点都放在增加综合性、创新性实验上[11]，但验证性实验基础性强，实验结果明确，学生能够更轻松地掌握实验技能。因此，改革重点应落在改进验证性实验的教学上，转变师生“唯实验结果”导向的定式思维[12]。例如，在唾液淀粉酶活性的影响因素的实验中验证温度对酶活性的影响时，水浴温度为0℃、37℃、100℃。2018年全国硕士研究生招生考试农学门类联考动物生物化学试卷中，出现实验题“设计实验测定某哺乳动物唾液淀粉酶的最适温度”，从卷面可看出，大部分考生能模仿书本写出大致的实验方案，但书本实验只证明了37℃时酶活性较高，并不能证明37℃是最适温度。许多考生默认最适温度为37℃，继而围绕“验证37℃”的实验目的设置实验条件，因此出现了温度区间设置过大、梯度不合理等情况。

由此可见，现有的验证性实验教学需要老师将“验证”引导为“探索”，将强调“结果”转换为强调“实验目的”，并且与学生探讨实验思路是如何从“目的”探索得到“结果”的，逐渐帮助学生建立一个科学的思维模式。

（三）教学与科研实验室接轨

动物生化实验面向的是大学二年级的学生，过早要求他们自主选题、自主创新并不现实，因此，在基础实验阶段，如在鸡血糖测定中要求学生在预习时查询文献，了解鸡空腹血糖的正常范围，学习血糖浓度单位换算，并在实验后自主分析血糖变化的影响因素。在课程中后期，我们给学生一定的自由度，在蛋白质测定实验中，对于几种经典测定方法（双缩脲法、福林—酚法、考马斯蓝法、紫外分光光度法），学生可以从中选择多种方法进行尝试，对比其中的差异。同时，我们也鼓励学生提出自己感兴趣的实验材料，培养学生对科学研究的兴趣[13]，提高学生探索科学的自信心，在探索中形成自己的科学思维方式[14]。

由于教学实验室设备更新滞后，在借用科研实验室的仪器设备时，授课老师和研究生助教通过QQ视频通话的方式，将实验场景同步放映在大屏幕上，用远程示教的方式让学生接触科研实验的一角，以此了解科研工作是如何开展的[15]。

三、结语

生物化学是一门实践性极强的学科，而科学素养的培养是一项长期而系统的工作。在实验教学中，明确教学目的，贴近科学研究方法组织实验教学，引导学生沿着科学研究的逻辑思维方式学习实验项目，方能培养本科生的基本科学素养。

参考文献：

[1]刘丽，孙际佳，汪元梅，等.《高级动物生物化学》教改浅谈[J].教育教学论坛，2015，（49）：116-117.

[2]黄小花，张弦，彭璐，等.基于慕课的医学生物化学实验教学方法探索[J].基础医学教育，2017，19（04）：314-317.

[3]习欠云，张永亮.简论动物生物化学对营养与饲料科学的科研教学启示[J].饲料工业，2015，36（06）：36-42.

[4]杨联河，赵焕东，申杰.面向科学素养培养的生物化学实验教学[J].生命的化学，2016，（03）：409-412.

[5]王国英，张军，徐志喜，等.寄生虫学实验教学考核改革及其效果[J].中国病原生物学杂志，2011，6（02）：157-158.

[6]李欣，赵玉红，周浩，等.基础生物化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2016，35（03）：161-164+185.

[7]王进波，齐莉莉.基于应用型创新人才培养的生物化学实验教学模式探索[J].生命的化学，2016，（03）：413-416.

[8]黄体冉，刘悦萍，张国庆，等.生物化学综合性实验的设计与实现—以亲和层析法纯化猪胰蛋白酶为例[J].实验室研究与探索，2017，36（04）：179-183.