中学化学中的科学方法教育与课程教材改革，本文主要内容关键词为：教材论文,课程论文,中学化学论文,科学论文,方法论文，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。
在当前正在进行的新的一轮课程教材改革中，科学方法教育受到了很大的重视。究竟什么是科学方法？为什么要重视科学方法教育？中学化学中应该着重进行哪些科学方法教育？怎样才能有效地进行科学方法教育？……要加强科学方法教育，搞好这次课程教材改革，就必须认真地思考和回答这些问题。为此，本文试就这些问题做一些初步的讨论。
1 科学方法的内涵和要素
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中形成的有效的规则、方式和手段，是人的活动经验程序化、规范化的结果，是进行科学研究的有力工具。
科学方法起源于科学实践活动，应该适应对象的客观规律，它既具有实践性又具有理性内涵。科学方法具有客观性和规范性，同时又包含着人的主观能动性和创造性，这决定了它的有效性。此外，科学研究的强烈探索性，还决定了科学方法必须具有高度的灵活性。科学方法的发展和完善，是科学技术进步的重要动力和组成部分。
人们在认识和改造客观事物中不断积累和丰富的理论知识，可以转化为进一步认识和改造对象的方法，深刻和广泛地指导研究活动，提高研究活动的起点，从而成为研究活动的有效工具。就一定的对象而言，科学方法总要以理论所揭示的对象的规律性为依据。可见，任何一种科学方法都是以某种理论为支撑的，没有理论支撑就没有真正的科学方法，理论内容是科学方法首要的基本组成因素。
内部思维活动和外部行为活动是科学活动的2个主要形态。 思维方式和行为方式是科学方法的显著特征，它们犹如科学方法的两翼，是科学方法的2个鲜明的构成要素。在认识研究对象的过程中， 主体获得的感性材料只有通过思维加工才有可能上升为理性认识，也才能真正地、更好地把握研究对象。在改造研究对象的过程中，也只有通过思维，才能更完美、更有效地实现主体改造研究对象的目的。思维方式是科学研究活动方式和科学方法的核心成分。
为了认识和改造研究对象，人们常常要借助于各种仪器和工具，使自己的感官和双手得以“延长”，来更多、更好地获得认识研究对象的感性材料，或者实现改造对象的设想。因此，在科学研究中，总是要使用一定的物质手段。物质手段是科学方法的基本要素之一，它制约、决定研究的方式和方法，物质手段的进步常常跟科学方法的发展紧密地联系着。
研究对象的特点规定和制约着研究活动所采用的方式和方法，因此，在科学研究中，对于不同的研究对象常常要采用不同的研究方法。这意味着，研究对象也是科学方法的基本要素，在选择科学方法时，必须考虑研究对象的特点，掌握研究对象的知识。
总之，理论内容、活动方式和方法、物质工具和研究对象是科学方法的4个基本要素。在讨论科学方法教育时，应该考虑到这些要素。
2 科学方法的结构和类型
在各种科学方法中，思维方法是主体认识和把握客体的重要手段，在主体认识和改造世界的活动中处于十分重要的地位，常常是其他科学方法的精髓。思维方法多种多样，系统科学方法，具体、抽象与理想化；基本逻辑方法，概念、判断与推理，假说与预见，直觉与想象，模型方法等等都是思维的科学方法。
科学方法具有不同层次。按照适用的普遍性程度，可以把科学方法大致上分为3个层次：
第一个层次是专门科学中的具体研究方法。例如，用气体密度法测定二氧化碳的分子量、用纸上层析法研究蛋白质的氨基酸组成、用示踪原子法了解酯化反应的机理、用络合滴定法测定钙镁含量等等，它们都是适用于特殊场合的科学方法。
第二个层次是各门科学的一般研究方法。例如观察、调查、实验、科学抽象、数学方法等等，它们不仅适用于各门自然科学，也在社会科学和其他领域中发挥越来越大的作用。
第三个层次是哲学方法。唯物辩证法、系统方法等都是哲学方法。哲学不仅是世界观，也是思想方法论。哲学方法不仅适用于自然科学，也适用于技术科学、社会科学和思维科学，是最高层次的科学方法。虽然它常常表现为概括的、抽象的、一般的理论，不能具体地、直接地回答科学问题，但是，它可以指示思维的方向，引导人们正确地解决问题、完成研究任务，使人不走或少走弯路，有着广泛的适用性。自觉地运用正确的哲学方法，能提高科学研究活动的效率，使科学研究活动取得成功。
不同问题的研究过程可能有所不同，但其基本过程有相似之处。科学研究的过程是从问题开始的。问题、假设、检验、结论是科学过程的基本阶段，在不同的阶段要使用不同的科学方法。对科学方法也可以按照科学研究的阶段进行分类：
在问题阶段，主要有发现问题的方法、选择和确定课题的方法等；
在假设阶段，主要有形成假说的方法；
在检验阶段，主要有收集事实资料的方法、收集文献资料的方法、逻辑加工方法、非逻辑思维方法等；
在结论阶段，主要有建立、检验和论证理论的方法、形式化和表述的方法等等。
对不同阶段科学方法进行研究，是科学方法研究的深入和发展。
众所周知，随着人们的科学实践活动不断发展，“科学”的范畴逐步扩大，早已不是仅仅指自然科学了。与此对应，科学方法所涵盖的内容也在发生变化。
过去，人们所说的科学方法仅仅指自然科学中为了探求客观事物的规律、获得有关认识所采用的方法，是狭义的。随着人的认识活动进一步开展，一些自然科学方法（例如观察、实验等）逐步被引进社会科学和其他领域；同时，社会科学和其他领域的一些研究方法（例如调查、人为价值讨论等）也逐步被自然科学方法所融合，形成广义的科学方法。广义的科学方法（或称科学技术方法）不仅包括自然科学方法、社会科学方法，还包括技术科学方法。
技术科学方法是人们在改造世界的技术活动中所采用的有效的规则、方式和手段。技术方法也可以分为不同的层次。一般层次的技术方法主要包括技术规划方法、技术构思设计方法、技术实施方法、创造发明方法、技术试验和评价方法等等。技术活动是跟认识活动密切联系但性质又截然不同的实践活动。技术方法的融入，使科学方法得到了很大的丰富和发展。广义的科学方法克服了狭义科学方法的不完整性，使人们对方法的认识进一步发展，比较全面、深入和理性。
3 为什么要重视科学方法教育
国民的思想道德和科学文化素质如何，从根本上决定着国家的综合国力和国际竞争力的水平。科学素质的高低，对人们利用知识、进行科学思维和提高科技创新能力，对社会生产力和精神文化的发展，有着深刻的影响。科学素质的提高，可以帮助公民更好地适应现代社会生活，实现可持续发展，可以使他们能够在面临有关的社会和个人问题时做出正确的决策，还可以提高他们对科学的鉴赏力，以及识破形形色色的愚昧迷信、伪科学，自觉地进行抵制的能力。在科学技术高度发达、发展越来越快、影响越来越大的今天，科学素质已成为个人素质的重要组成部分。全面实施素质教育，促进学生健康成长，是中国实现繁荣富强、中华民族实现伟大复兴的需要。因此，培养学生良好的科学素养是科技教育的基本任务之一。
加强科学方法教育有利于提高学生的科学素质：
（1）科学方法是获得科学知识的手段和工具， 科学方法教育可以使学生知道知识是怎样得来的，不但有助于他们更好地理解科学知识，而且有助于他们学会独立地获得知识。
（2）思维方式是科学方法的精髓，科学方法的掌握和内化， 有助于学生发展智力，培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及创新等能力。
（3）唯物辩证法是最高层次的科学方法， 它渗透在各种较低层次的科学方法之中。进行科学方法教育，有助于培养学生的辩证唯物主义观点。
（4）进行科学方法教育有助于增加学生对科学过程的了解， 使他们真正地了解科学，形成爱科学、学科学、用科学的良好习惯，提高科学素养。
（5）科学精神是科学文化素质的灵魂， 科学思想方法和思维方式具体地体现着科学精神。进行科学方法教育，有助于培养学生的科学精神和科学思想……
总之，科学方法是科学素质的重要构成因素。科学方法教育是培养学生基础性学力、发展性学力和创造能力的需要，是全面提高学生素质、保证学生可持续发展的需要，是当今时代的要求和适应21世纪激烈竞争的需要。
“授人以‘鱼’，不如授人以‘渔’”。如今，这句古语已经得到广泛赞同，经常被人引用。科学方法就是“渔”，是有利于学生持续发展之“渔”。传统的课程教材只重视学生学习的结果，当前的课程教材改革则更重视学习的过程。为了实现这个转变，加强科学方法教育、更新教学内容乃是必由之路。
4 在中学化学中科学方法教育的内容和要求
科学方法多种多样，显然，中学化学中科学方法教育的内容应该有所选择。确定中学化学中科学方法教育内容时，应该遵循下列原则：
（1）注意从学生实际情况出发，选择最有利于学生发展的方法
选择的方法要面向全体学生，要适应学生的发展水平，易于被学生接受和掌握；不仅有利于学生完成认知任务，而且有利于学生形成科学的世界观，形成科学精神、科学态度，养成良好的非智力品质。
（2）注意学科特点，选择最基本的方法 要结合学科内容， 结合具体的研究对象，增进学生对学科的比较全面的了解。跟以前的课程计划比，中学化学教学时间有所减少，而过程性教学却又需要较多的时间。因此，选择最基本、最必要的方法就尤其重要。
（3）以一般科学方法为主，兼顾其他层次方法
化学科学专门方法常常包含较多、较深的化学专门知识；除了化学学科的独特方法之外，化学科学方法常常还融合物理、数学等其他学科方法，表现为自然科学一般方法在化学中的应用；哲学方法对学生世界观的形成有重要作用，但往往缺乏化学学科特点，不容易被学生理解和接受。因此，中学化学中的科学方法教育内容应该以自然科学一般方法为主，兼顾化学的特殊方法和哲学方法。
（4）重视技术方法的教学 没有技术的发展， 科学就难以发挥应有的作用。科学跟技术紧密结合，是现代社会发展的重要特点和趋势。技术教育还有利于学生手脑并用、全面发展。搞好技术教育不但是适应社会发展的需要，也是促进学生发展的需要。可是，受传统思想的影响，我国的学校及课程往往轻视技术教育，重理论轻实际，重动口轻动手，积弊很深。在这种背景下，对技术教育需要给予特别关注。
（5）有计划地安排 各阶段有所侧重， 又注意必要的重复和巩固。
实验是化学科学的重要方法。但是，长期以来，实验一直是我国中学化学教学的薄弱环节，普及实验方法成了十分迫切的任务。在讨论中学化学中的科学方法教育时，对此应该给予足够的重视。
对不同的科学方法应该有不同的教学要求。对科学方法的教学要求大体上可以分为体现—渗透；知道；理解；初会4个层次。 各层次的具体含义如下：
体现—渗透——结合具体的教学内容，按照科学方法的步骤、程序编写教材和实施教学，要求能反映该科学方法的特点，特别是反映其中蕴含的科学思想和策略；但是，不要求出现科学方法的名称，不向学生提出记忆、理解、应用等要求，只让学生对这种方法有所接触即可。不刻意追求该科学方法的教学，使科学方法很自然地体现、渗透在具体内容的阐述和教学中。
知道——学生能识别出该科学方法，说出该方法的名称，了解该科学方法的活动方式、特点和主要步骤，具有该科学方法的知识。
理解——学生了解该科学方法中蕴含的科学思想和策略，能解释该科学方法为什么要采取其特定的步骤，或者概略地预测各主要步骤的结果或趋向。
初会——学生能在见识过的、变化不大的情境中模仿应用该科学方法来解决问题，或者初步有所体会，偶尔能对一些步骤做出简单和适宜的变通。
在确定科学方法教育内容时，还应该确定重点，不必追求系统和完整。
根据上述原则，作者设想各年级科学方法教育的主要内容和教学要求列表说明如下，表中的数字表示年级，它对应着一定的科学方法教育内容和要求，黑体表示重点内容。这个设想只是参考性质的，在实际运作时需要根据具体情况加以调整。
5 怎样进行科学方法教育
组织、安排科学方法的教学内容，有4种可能的模式：
（1）设置专门的拓展性的科学方法课程 国内外的一些试验表明， 这种模式难度较大，不容易取得好效果，尚需要下功夫进行研究；
（2）在化学课程中设置专门的科学方法教学单元 这种模式对第（1）种模式有所改善，但在本质上没有大的区别；
（3）把科学方法教育分散、 融合在整个课程中这种模式避免了科学方法跟研究对象的分离，减少了学习困难，但不利于使学生对科学方法形成清晰、系统的认识；
（4）把科学方法教育分散、融合在整个课程中， 在适当的教学阶段，引导学生对科学方法分别进行讨论和小结。
实际上，中学生学习科学方法的过程，通常是由无意识、潜意识、朦胧意识逐步发展到清晰意识、自觉意识；由获得科学方法的印象、形成感性的经验，逐步发展到形成理性的认识（有关的观念和科学方法知识），在此基础上进一步形成对科学方法的喜爱，形成科学方法意识，形成应用科学方法的技能、定势和能力。
由于中学生的抽象思维能力正处于形成时期，不及形象思维那样发达。中学生的科学方法教学通常需要选择适宜的知识载体，即要结合某些知识的形成和获得过程来进行；需要在积累经验的基础上进行归纳式教学。因此，作者认为，在中学化学课程中组织安排科学方法教育，目前宜采取第（4）种模式。这种模式容易被学生接受， 能避免其他方法的缺点，保证较好的教学效果。
一讲到科学方法教育，可能就会有人想到给学生讲授各种科学方法，甚至于讲授科学方法论。这种灌输式的做法忽视了学生的自主性学习，不能使科学方法教育取得好的效果。要搞好科学方法教育，一定要注意转变传统的教育观念。
面向全体学生，重渗透，重潜移默化，力戒教条式灌输，是中学化学中进行科学方法教育的一个原则。
科学方法的学习往往不是一、两次涉及就能完成的。为了使学生达到某种科学方法的学习要求，需要精心地进行设计，力求具有典型性，具有适当的反复、变式和梯度。例如，科学观察方法、科学实验方法的教学都应该按照上述规律反复地进行。
再如，假说方法的教学，可以先结合教学内容分别介绍燃素理论的式微和科学燃烧理论的建立、原子结构理论的建立、元素周期律的发现、阿仑尼乌斯电离理论由受权威嘲笑到终被接受等等事实，在适当时机引导学生讨论、总结这些科学探究活动所使用的方法及其步骤、特点等，使学生的认识逐步地深化。
人类对科学方法的发现和认识，离不开有关的科学实践和理性思维，离不开实践经验的积累，中学生对科学方法的学习同样如此。重视让学生参加有关的科学实践活动，注意引导他们进行理性的思考、总结，是中学化学中进行科学方法教育的另一个重要原则。
方法总是跟一定的活动任务联系着的。为了让学生成为学习科学方法的主体，需要精心地设置活动的情景和任务，组织学生讨论和设计完成任务的方法，交流有关的体验，适时地从不同层次做好方法的总结。
科学方法不是孤立地形成和存在的，它跟科学精神、科学思想和科学知识密切地联系在一起。重视科学方法教育跟科学精神、科学思想、科学知识教育的有机结合，是中学化学中进行科学方法教育的又一个原则。
按照知识的获得或应用过程来组织化学教学，让学生自主地参加解决问题的研究性学习活动，不但是进行科学方法学习的有效途径，还能有效地培养学生的科学精神、科学思想、科学态度和科学习惯。
值得注意的是，在进行科学精神和科学方法教育时，还应该重视人文精神教育。科学本来是以人为本的。但是，科学至上主义忽视了科学可能的消极影响，把科学跟人文对立起来，具有极大的片面性。历史上纳粹科学家狂热地为法西斯效劳，以及当今的滥用科学技术、过度消费、向自然无节制索取、环境污染、资源破坏、地球气候变化等事实，已经证明不重视人文精神是有害的。只有重视科学跟人文精神的统一，才能使科学更好地为人类服务。
当前的课程教材改革标志着我国中学的科学方法教育进入了一个新的时期，在改革的过程中，会产生许多新问题，需要我们在实践中注意发现问题并且深入地探索、交流和讨论，以求使科学方法教育提高到新的水平。