科学素养中化学素养的探析与培养，本文主要内容关键词为：探析论文,素养论文,化学论文,科学素养论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、科学素养教育的由来与发展
早在1952年，美国著名教育家、化学家、哈佛大学校长科南特（Conant）在《科学中的普通教育》[1]一书中首次使用“科学素养”，并把科学素养定位于普通教育的层面。1958年，美国著名的科学教育家赫德（Hurd）出版了专著《科学素养：它对美国学校的意义》（Science Literacy:Its Meaning for American Schools），将科学素养解释为对科学的理解及其对社会经验的应用[2]，第一次使“科学素养”成为科学教育的主题。1966年佩拉（Pella）及其同事对1946-1964年间发表的科学素养相关主题论文进行了系统的分析，认为具有科学素养的人能够理解[3]：科学与社会的关系；控制科学家工作的伦理道德；科学的本质；科学与技术之间的区别；科学的基本概念以及科学与人类的关系。1974年，沙瓦尔特（Showalter）在佩拉的基础上对科学素养进一步提出，具有科学素养的人能够理解以下7个方面[4]：科学的本质；科学中的概念；科学过程；科学的价值；科学和社会的关系；对科学的兴趣；与科学有关的技能。
以上4位学者对科学素养的研究都属于经验性的总结，尚未有成型的理论出现[5，6]。
1975年，申（Shen）认为，科学素养在不同的层面上有不同的功能，从实践、公民和文化3个层面定义科学素养[7]：实践的科学素养主要用来解决人们在日常生活中所遇到的困难，如健康、安全等；公民的科学素养使人们能够更多地关心与科学有关的社会问题，积极参与社会决策；文化的科学素养则满足人们对科学事业、科学文化和科学精神的探求需要。
1983年，国际科学素养发展中心（芝加哥）主任米勒（Miller）提出了科学素养的3个维度[8]：对科学规范和科学方法的理解；对主要科学概念和科学术语的理解；认识并了解科学对生活的影响。由于米勒的界定简洁和概括程度高，设计的理念新，并提出了一套可操作的测量方法，因而，被广泛地应用到包括美国、中国、日本等各国公民科学素养的调查设计之中。
由此可见，科学素养的内涵是不断扩展和丰富的，理解的角度不同，其类型和特征也相应变化，其特征的多样性和变化性与当今世界各国对人才需求的多样化又紧密相连。同时我们看到，科学素养的特征已形成多项共识。例如：国际经济合作组织（简称OECD）统筹的国际学生评价项目（PISA2006）对科学素养的评估是从“个体能做什么”的角度来进行的，即有科学素养的个体能力，包括：（1）利用科学知识来识别问题、获取新知识、解释科学现象和基于有关科学问题的证据得出结论；（2）理解科学作为人类知识和探究的一种形式特征；（3）意识到科学技术如何影响我们的物质、智力和文化环境；（4）乐意用科学的观念参与解决科学问题、能成为反思性公民[9]。
又如美国科学教师协会（National Science Teacher's Association）课程委员会（Committee on Curriculum Studies）认为具有科学素养的人有11个特征[10]：（1）当与人或环境相处时，会运用科学概念、过程、技术和价值进行实际事物的决策；（2）了解到产生科学知识，必须依赖探究过程以及概念学说；（3）能分辨科学证据和不同个体的意见；（4）能证明事实和学说之间的关系；（5）了解科学与技术对促进人类福祉的限度和功能；（6）了解科学和社会的关系；（7）知道科学起源于人类，并了解科学知识的暂时性；（8）能因为拥有充分的知识和经验，而称赞别人的科学成就；（9）对世界充满乐观态度；（10）能够采用与科学相同的价值观念，使用科学和享受科学；（11）能够一生都持续探讨科学并增加其科学知识。
我国学者钟启泉认为，科学素养是借助普通教育中的重要组成部分——包括物理学、化学、生物学等在内的科学教学培养所应当的公民素质[11]。
综上所述，科学素养不仅包括知识与技能本身，而且包含了获得知识与技能的方法及其认知过程。在知识建构的过程中，更需要人的情感的调动和意志的坚持，清晰认识到科学、社会和技术是人类共同的事业，以及所赋予学习者的责任与价值。这些正是21世纪初我国基础教育课程改革划时代决策的必然选择：1999年6月《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》提出，要“调整和改革课程体系、结构、内容，建立新的基础教育课程体系”；2001年6月，《国务院关于基础教育改革与发展的决定》进一步明确，“加快构建符合素质教育要求的新的基础教育课程体系”。随后在国家颁布的各学科课程标准中，化学课程标准把“提高21世纪公民的科学素养”作为课程的基本理念。
二、化学素养概念的提出及发展
在化学课程中，应该如何体现和实施科学素养教育？2001年，英国纳菲尔德课程中心（Nuffield Curriculum Center）研究组，为了设计新的中学化学课程，征求了三十几位专家的意见后，提出了化学素养（Chemical Literacy）概念，具体包括化学语言、化学核心概念、化学工作者在做什么、化学基本技能、化学情境5个部分[12]。这5部分内容涵括了化学知识、获得化学知识的过程与方法以及学习化学知识后学习者情感态度价值观3个维度，不仅对化学课程的编制设计具有指导作用，而且对整个化学教学过程的实施都能产生积极的影响。
此后，以色列Shwartz等人对化学素养的水平及考查作了点评[13]。认为中学生的化学素养有2种水平：基本水平（Basic Level）是所有高中毕业生应达到的水平，高级水平（Advacned Level）则是将来选择从事化学专业学习的学生应达到的水平。因此，高中的化学教育目标相应地也有2个层次。这与我国当前高中学业水平考试、高等学校招生考试（高考）是一致的。
在我国，关于化学素养，不同的研究者也有不同的理解。
刘前树认为化学素养包括[14]：（1）对化学核心概念的正确表征；（2）有效地处理日常生活中的化学信息；（3）对化学学科特点和研究方法的认识；（4）对化学的价值与局限性的正确态度，建立科学的价值观。
也有学者[15]在高中化学课程标准（2003）的基础上，通过细化化学课程的三维目标的基本内容，解读和测查学生的科学素养，从而评价学生的化学素养。在我国《普通高中化学课程标准（实验）》中，也提到了化学素养这一概念：“立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，着眼于提高21世纪公民的科学素养，构建‘知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观’相融合的高中化学课程目标体系。”“鼓励学生尤其是对化学感兴趣的学生在修满6个学分后，选学更多的课程模块，以拓宽知识面，提高化学素养。”
通过以上分析可以看出，虽然对化学素养解读并不完全一致，但存在着一些共性。笔者认为，化学素养的构成具体体现在：（1）化学观念和化学思想方面；（2）化学知识和技能方面；（3）化学方法和实践能力方面；（4）科学精神和科学价值观方面；（5）科学态度和科学价值观方面。
三、化学素养的培养应注重化学观念的引领
学校课程是以课堂教学为中心，通过一个个学习单元与模块的方式展开进行的。其活动又是多种多样的，既有“师—生”的对话，又有“生—生”间的合作，既有实验、实践性操作，又有学习者的阅读与思考等。所有这些微观环节的教学，教师都必须围绕着“要教给学生什么？”而进行。是让学生识记、了解更多的化学知识量，还是以典型、核心知识为载体以获得认识物质世界和解释世界的思维方法和行为习惯？学习化学是期待知识量的累积还是以化学观念为本的能力提升？社会与科学发展史证明答案都是后者而不是前者。
美国课程专家艾里克森（Erickson H.L.）认为[16]：课程内容应该围绕各学科的核心观念，即对具有持久价值与迁移价值的关键性概念、原理和方法进行选择，具体事实、概念和原理应该作为工具来帮助学生发展深层次的理解力；教学重心应该从讲授事实转移到使用事实，以便教授并评价更深层的理解力；学习的重心应该从记忆事实转移到理解，即对可迁移的核心观念和更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。
德国著名物理学家、诺贝尔奖获得者冯·劳厄（von Laue M.）曾经说过：教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西。对于化学教育结果而言，忘记后所剩下来的就是学生通过化学知识的学习，所形成的从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法和观点，即植根于学生头脑中的化学基本观念。培养学生一定的化学观念，养成从化学视角认识物质世界的发展与变化的思维习惯，在未来社会生活中，当面对有关化学问题及其化学现象时，能合理地选择、运用信息作出科学的解释与决策，能分享化学科学文明的价值，为体现现代社会公民所享有的个人话语权、知情权奠定基础。
学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标[17]。中学化学课程基本观念源于课程标准，是化学素养的重要组成部分。提高学生的化学素养，其核心应注重化学观念的引领。
教师按照一定的顺序引导学生进行教与学，帮助学生理解基本的化学概念和原理，用化学实验、实践等手段，认识化学现象，理解化学变化的基本规律，综合运用知识与技能解决一些化学问题等。在这个过程中，课程目标达成程度和教学效率，取决于教师依据特定内容从哪种视角去设置教学情境，取决于是否为促进学生理解而搭建“脚手架”的设计思路，取决于能否运用各种方法引导学生实现对知识的理解，认识物质的组成、结构、变化、性质与用途之间的联系，以完成学习意义的建构，达成深层次理解。其主要目的在于引导和帮助学生去掌握、强化对事物的理性和本质性认识，并形成相应的化学观念。
教师的作用在于促进学生对课程内容的意义建构，对新知识的分析、检验与批判，而不只是让学生记忆和认识。这样，学生在求知探索活动中，能折射出对未知世界的探索热情和求知欲望，充满思索与追求，运用方法，经历发现、批判和反思过程，以理解科学本质，领悟蕴含的科学精神与科学思想观念。
化学观念引领教学，不是向学生头脑中灌输既定的事实和程序，而是创造一定的环境让学生积极建构自己的经验，重视问题的驱动。化学学科基本观念在学习者头脑中一经逐步形成，就能有效地迁移运用到新的情境中去，吸收加工新信息，并进行知识的关联和拓展，从而促进化学素养的有效提升。化学基本观念也隐含在初、高中课程内容标准及其相关课程标准实验教科书之中，并具有以下层次关系：
初中：认识常见物质的组成（元素观）；初步建立科学的物质观；形成一些最基本的化学概念，初步认识物质的微观构成（微粒观）；认识物质是变化的，了解化学变化的基本特征（变化观）；树立珍惜资源、爱护环境、合理使用物质的观念（情感价值观）；初步学会运用比较、分析、归纳、演绎，及实验目的与实验设计的关联等思维方法获取、加工、运用信息；获得科学探究的能力与方法（实验观）。
高中：了解化学科学发展的主要线索，理解基本的化学概念和原理，认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学学科的基本观念。这些观念主要包括：分类观、化学反应与能量观、氧化还原反应观、微粒间相互作用及其方式；物质结构的层次性；物质结构与性质关系；物质组成决定性质，性质决定用途的观念；化学反应的方向与限度观念；化学与社会的相互作用的科学价值观念等。
因此，教师在教学中要充分挖掘隐藏于知识与技能中的化学观念，并以具体知识和技能为载体，设计体现观念建构的教学过程与方法，引导学生深入理解知识的本质和规律，加工提炼出对指导教学过程及处理化学问题具有广泛适应性和强烈导向性的化学观念和方法，这既是提高学生化学素养的必然选择，也是培养所应当的公民素质的基本要求。