高中化学科学方法教育的内容、现状及实施建议，本文主要内容关键词为：现状及论文,建议论文,高中化学论文,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。
自1980年我国著名化学教育家陈耀亭先生首先提出在化学教学中开展以自然科学方法为基础的科学方法教育以来，我国在化学教育教学中开展科学方法教育已有30多年历史，但由于科学方法教育的目标和内容体系不确定，实施缺乏计划性、系统性和层次感，使得科学方法教育的随意性、盲目性较大，实效性很差。国内有关在化学教学中开展科学方法教育的系统研究较少，且大多集中在辩论科学方法教育的重要性、用案例研究科学方法中某一具体方法结合化学学科的运用以及科学方法教育的评价研究等，系统地研究如何建立化学科学方法教育体系的尚少①，可以说，对化学科学方法教育内容体系的系统研究基本处于半真空状态。探讨和构建科学方法教育内容体系，解决实施科学方法教育中存在的问题，是当前化学教学中开展科学方法教育亟待解决的重大问题。
一、高中化学科学方法教育内容体系的构建
科学方法就其本质来说，是作为认识主体的人，在与客体对象发生能动的反映关系中所采用的主观工具和手段，所以，科学方法是归属于科学认识的。科学方法是人在科学认识的发展过程中逐渐总结和形成的。②基于这一认识，笔者认为科学方法教育内容体系的构建应从三个层次出发。
哲学方法。哲学方法是最高的辩证方法，科学方法教育必须将哲学方法体系作为一个总的纲要。唯物辩证法和系统方法等哲学方法虽然常常表现为概括的、抽象的和不易理解的理论，不能具体地、直接地回答科学问题，但是，哲学方法是指示人们思维的方向，引导人们正确地解决问题、少走弯路并顺利完成研究任务的“指南针”。
各门科学的一般研究方法。如，观察、调查、实验和科学抽象等，它们不仅适用于各门自然科学研究，也在社会科学研究和其他领域发挥着重大作用。
学科特殊的、具体的研究方法。如，用气体密度法测定二氧化碳的分子量、用示踪法了解化学反应的机理、用络合滴定法测定物质含量等，是化学学科研究客观物质、现象及规律的形成的特殊方法。
参照《自然科学思维方法》③及中国科学院李醒民④教授关于科学方法哲学层面的研究成果，系统总结彭蜀晋等关于科学教育中系统的科学方法论教育以及吴俊明⑤等关于中学化学教学中构建科学方法教育的原则和要求，笔者构建了高中化学教学科学方法教育的内容体系（见下页图1）。构建化学科学方法教育内容体系可以使教师更好地把握科学方法教育的深度和广度，以切合学习规律，更好地连接哲学和自然科学，并以自然科学方法教育内容为主，兼顾化学的特殊方法和哲学方法，突出显示数学方法⑥对化学形成科学方法的重要性，使科学方法教育内容更具针对性。
图1 高中化学教学科学方法教育内容体系
二、高中化学新课程科学方法教育的现状
1987年我国首次在《全日制中学化学教学大纲》（试用）中指出：“在化学教学中要重视科学方法教育。”2002年颁发的《全日制普通高级中学化学教学大纲》将“引导学生学习科学方法，提高学生的科学探究能力，充分挖掘学生的潜能，发展他们的个性和特长”正式作为化学教学目标的重要内容之一。2004年《普通高中化学课程标准》更是将“过程与方法”单列出来作为普通高中三维教学目标之一⑦。虽然在新教科书中科学过程与科学方法的地位得到显著提升⑧，但是，目前科学方法教育的实效尚难令人满意，实际操作中主要存在几个问题：(1)目标的确立缺失，将科学方法教育放在可有可无的位置；(2)目标的确立名不副实、贴标签，实质上并不在科学方法教育内容范围之内，有的甚至将化学科学方法教育等同于化学学科方法教育，将化学科学方法教育内涵缩小；(3)科学方法教育目标表述不科学，表现在：一是目标表述主体混乱；二是行为动词含糊不清，缺乏评价标准；三是缺乏行为条件，导致没有评价参照依据；四是没有表现“程度”的具体表述。⑨除了“应试教育”这一重要因素外，化学教学大纲或课程标准中对科学方法教育的内容、目标、模式、方法和评价体系未作更具体的规定或建议，使得科学方法教育在实际教学中缺乏操作性、计划性、系统性和层次性，导致科学方法教育一直处于盲目和随意状态。笔者对普通高中化学新课程标准必修课程和选修课程模块中“内容标准及活动与探究建议”中有关科学方法的内容作了统计和对比，见下页表1。
从下页表1我们可以看出：
(1)高中化学科学方法教育主要采用参观、观察法，调查文献法及实验，感性认知方法总计占66%，而其他理性思维方法总共才占1/3，如化学研究过程中所用到的比较与类比⑩、分类与总结、归纳与演绎、分析与综合(11)等科学方法运用偏少。
(2)数学方法采用较少。“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”(12)，这是著名数学家华罗庚对于数学功用的论断。世界万物无不有量变到质变的规律性，因此，要探究物质质变必将采用定量研究才能揭示其规律性，才能更好地把握量变到质变的关键——度的问题，才能更好地运用自然规律为人类生存发展服务。马克思认为：一种科学只有当它达到能运用数学时，才能算真正发展了。(13)反过来说，化学学科要高度发展并为人类服务，就必须建立和系统运用数学方法。
表1 高中化学课程标准中常用科学方法运用分模块列表
(3)化学方法采用偏少，只占11%。必修模块中采用的化学方法主要是检验、分离、提纯、溶液配制和提取等常用方法，选修模块中较多采用物质热降解、红外光谱、物质的制备和合成、中和滴定、气相色谱法、氧化还原滴定法、电化学分析法、比色法以及物质纯度测定法。这些科学方法虽然随着学生学习的深入具有一定难度梯度，但在整个高中科学方法教育内容中所占比例偏小。化学是研究物质的组成及其性质与规律的科学，对于研究物质性质及组成的科学方法运用频率偏低，次数偏少，不利于学生对其熟练掌握。另外，分析物质组成的实验仪器如气相色谱仪、红外光谱在大多数学校不易实施，缺乏可操作性。
(4)有利于培养学生创造性思维的科学方法运用较少。“在实现从感性认识跃进到理性认识。即获得化学概念和理论的过程中，常用到科学抽象、假说、模型和数学处理等科学方法。”(14)“类比推理、假说和模型对发展学生的创造思维都是最有效的科学方法。”(15)“理性中难能可贵的创造性才华由于方法拙劣可能被削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。”(16)从表1我们可以看到，诸如假说法、模型法及抽象思维方法等在新课程“内容标准及活动与探究建议”里很少被提及和运用。
三、高中化学实施科学方法教育亟待解决的几个问题
1.完善高中化学课程标准“内容标准及活动与探究建议”的内容，加强科学方法教育力度
高中化学课程标准中“内容标准及活动与探究建议”是化学教材编写的重要依据，它不仅指导教材编写和课程开发，更重要的是指导教学和评价，是课程、教学、教法和评价的标准。高中化学课程标准中“内容标准及活动与探究建议”有关科学方法教育的内容过于偏重感性认知方法的教育，对理性思维方法的教育建议较少，如此，导致高中化学新课程现有三个版本教材中“猜想与假设”等理性思维方法设计偏少(17)。笔者建议在必修模块《化学1》和《化学2》中增加假说、类比、模型及归纳和演绎等培养学生创新思维的科学方法教育实施意见。
2.加大高等师范教育学生职前科学方法培训
高等师范院校是培养优秀化学教师的摇篮，其培养的化学教师科学素养如何直接决定其职后对中学生科学方法教育的质量的高低。因此，如何组织和安排科学方法教学的内容是高等师范院校化学教学改革的重要内容。笔者建议：(1)在化学（教育）专业课程培养计划中设置专门的科学方法教育选修课；(2)在《化学教学论》课程中设置科学方法教育单元；(3)在其他化学专业类课程中落实科学方法教育；(4)重视高等师范院校《化学史》教学中有关化学家在科学研究过程中利用科学方法的教育，将一门学科的发展历史（即学科的问题史）与解决这些问题的种种尝试结合起来(18)；(5)请专家作科学方法论专题讲座，使学生受到科学方法理论的影响，形成感性的经验，培养学生养成熟悉科学方法内容体系、利用科学方法的意识和习惯。
3.增加化学教师职后科学方法内容的培训
化学教师职后培训内容一般集中在化学理论知识的再提升、教育新理念的更新、教育理论知识的培训、优秀教师的成长案例、信息技术培训以及化学教育工具软件的应用等方面，据笔者了解，无论是国家级培训还是省市级的培训都还没有加入科学方法教育的内容。新课程改革以倡导“科学探究”作为改革的突破口，科学探究的本质就是模拟科学家进行科学研究的探究过程，包括观察→认知冲突→质疑→问题的提出→资料的收集→归纳演绎→假说及建立模型→理论解决方法→发表研究结论，这是科学思维方法渐进的过程，因此，新课程必须加大科学方法内容的教育。化学课程标准中有关科学方法教育的内容不是很明确，也没有具体的实施途径和方法，化学教师职后培训过程中，可以通过案例教学课，让执教教师先给出科学方法教育的切合点及内容，再请专家点评并重新设计科学方法教育与化学知识教学的结合点，这种形式的培训有望使科学方法教育有所突破。
4.加大学校化学教学硬件配置，使科学方法运用更具操作性
高中化学新课程标准选修模块中，有关化学学科特殊的研究方法涉及物质热降解、红外光谱、物质的制备和合成、中和滴定、气相色谱法、氧化还原滴定法以及电化学分析法等化学特殊方法，需要使用相应的仪器，而普通中学都没有这些仪器。因此，各级教育行政部门应加大对学校化学教学硬件的配置，以保证化学科学方法教育落到实处。
注释：
①林长春.试论化学教学中科学方法教育目标的构建[J].学科教育，1998,(4).
②刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，1990:129.
③夏铮.自然科学思维方法[M].北京：科学技术文献出版社，1993:1～157.
④李醒民.科学方法概览[J].哲学动态，2008,(9).
⑤科学方法教育的原则和要求主要有：注意从学生实际情况出发（高中生具有一定的理性思维能力），选择有利于学生发展的方法；注意学科特点，选择最基本的方法；以一般科学方法为主，兼顾其他方法；重视技术方法的教学及有计划地安排。
⑥科学方法教育内容体系更强调应用数学方法的重要性，如牛顿和莱布尼茨创立的常量数学法中微积分法对化学反应速率的研究；利用必然性数学方法中偏微分方程和差分方程计算炼钢炉中各部分温度的分布都需要数学方法的应用，即使这样，并不忽视或排除还有诸如物理方法等其他学科方法。
⑦“过程与方法”教育在一些研究中实质上将“科学方法”教育统一在“科学过程”与“科学方法”教育中，详见：林长春.论高中化学新教材实施科学方法教育的几个问题[J].课程·教材·教法，2003,(8).
⑧刘一兵.高中化学教科书中科学素养主题的定量分析[J].化学教育，2010,(6).
⑨王亚娟.“过程与方法”目标的确立仍是薄弱环节[J].上海教育，2007,(6).
⑩如卢瑟福将原子内部的情况和太阳系的结构相比较，认为它们具有很多相似之处：质量、空间及引力，运用类比的科学方法提出了原子结构的电子环绕原子核运动模型。
(11)1803年，道尔顿列出各种元素的相对原子量，并据此分析，推导出了倍比定律，并在1808年系统地提出了原子理论；1811年，意大利阿伏伽德罗根据各种气体相互结合时体积成整数比的规律，引入了分子的概念，这些理论的提出都依赖于科学分析与综合的方法。
(12)杨骞.关于加强数学应用教育的思考[J].中国教育学刊，1998,(3).
(13)罗长海，林坚.企业文化要义[M].北京：清华大学出版社，1987:57.
(14)刘知新.化学教学论（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2004:58.
(15)刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，1990:129～130.
(16)陈衡.科学研究的方法论[M].北京：科学出版社，1982:74.
(17)罗秀玲.对3套高中化学必修模块教材中科学探究栏目的思考[J].化学教育，2010,(6).
(18)郝京华.论科学教育中的科学方法教育问题[J].教育研究与实验，2000,(6).