科学素养理念下化学教材中的科学方法研究_科学素养论文

科学素养理念下化学教科书中的科学方法研究，本文主要内容关键词为：书中论文,教科论文,理念论文,化学论文,科学论文，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、问题的提出

      科学素养作为全球理科课程改革的理念，频频出现于欧美等教育发达国家的课程文件中。科学素养理念自引入我国理科课程改革后，化学新课程改革就提出要发展学生的科学素养，而科学方法就是科学素养的重要内容[1]。有学者通过对近300名高三理科生的调查发现，学生在认知层面、行为层面和哲学方法论层面对科学方法的掌握都不尽如人意。而且，现有科学方法教育研究也存在许多不足：对科学方法之于学生发展的价值重在描述，缺乏实证分析；缺乏深层次的整体研究，多为单一的局部分析；科学方法与教学内容关系研究不够；理论研究与实践操作两张皮[2]。更有学者提出，我国第八次基础教育课程改革中的科学方法并未被融入各基础教育学科课程标准中，也没作为实质课程内容，而只是作为一种“标记”出现于三维课程目标中[3]。

      我国的基础教育学科课程与教学一贯以教科书为中心[4]，于化学教学而言，科学方法教育在教科书层面的编写与使用直接影响着教学质量，因此，有必要对教科书中的科学方法教育进行系统分析，以获得我国基础教育化学教科书中科学方法的变化发展规律特征，从而为科学方法在教科书中的编写与使用提供建议。

      二、研究对象与方法

      在我国，大部分学校采用的是较有权威的人教版教材，因此，本研究选取的对象为我国1978年以来人民教育出版社出版的五套版本基础教育初中化学教材，即1978年版（中小学通用教材化学编写组）、1982年版（梁英豪、张健如主编）、1987年版（梁英豪、张健如主编）、1995年版（程名荣主编）和2001年新课标版（胡美玲主编）。

      本研究采用的是国际上研究课程材料的主流方法——内容分析法，该方法是在公认科学方法的基础上，结合化学教科书中科学教育的特点——新课程理念之科学探究过程要素，将科学方法分为实验、观察、比较、分类、分析综合、常用数学法、证明、归纳、演绎、类比、模型、哲学法、讨论法和调查文献法等，对其进行分类统计研究。整个研究采取定性与定量相结合的方法统计所需数据，将数据归纳整理，并进行分析、对比，从而对1978年以来我国基础教育初中化学五套教科书（人教版）中的科学方法的演变进行分析。

      三、结果与分析

      （一）教科书中科学方法种类统计

      对各个版本的化学教科书中出现科学方法的次数及每种科学方法所占总科学方法的比例进行统计，统计结果见下页表1。

      （二）教科书中科学方法种类对比分析

      1.科学方法涉及种类方面

      1995年版教科书涉及的科学方法种类有13种，种类最多；1982年版、1987年版和2001年版均涉及12种；1978年版只有11种，种类最少。五套初中化学教科书中均出现的科学方法有实验、观察、比较、分类、分析综合、常用数学法、归纳、演绎、类比和模型；讨论法在1982年版及后面的版本中均出现；调查法、文献法在1995年版和2001年版中均出现；哲学法除出现在1978年版外，在其他版本中均未出现。从总体上看，不同版本教科书所涉及的科学方法种类变化不大。

      2.科学方法总数方面

      2001年版教科书中，科学方法出现的总次数为344次，次数最多；其次为1995年版，总计264次；1982年版为207次，1987年版为178次，1978年版出现次数仅为174次，次数最少。从总体看，不同版本教科书中的科学方法总数呈明显的波浪递增趋势。其中，实验法在各版教科书中出现的次数均为最多；其次是观察法，远远多于其他科学方法的数量，这也体现了以实验和观察为基础的化学自然学科特征；讨论法、调查法和文献法随版本的发展数量显著增多，特别是2001年新课程标准版尤为明显。归纳法达到38次，讨论法达到42次，调查法、文献法达到50次，突显了化学新课程倡导的学习科学方法多样化。

      

      3.每种科学方法所占科学方法总数比例方面

      实验法与观察法成为所有版本中出现频率最高的科学方法。1978年版教科书中实验法的频率出现最高，占总数的52.3%，其次是占总数41.6%的1987年版，2001年版出现频率仅为26.5%，最低。1982年和1987年版中观察法所占比例最高为38.2%，其次是占30.3%的1995年版，1978年版仅占24.1%，最低。这五个版本的化学教科书都突出了显性科学方法，即以显性科学方法为主、隐性科学方法为辅。2001年版教科书是新课程改革的产物，增加了讨论法、调查法和文献法，而且它们占科学方法总数的比例还不小。其中，讨论法所占比例为12.2%，调查法与文献法占14.5%。这突出了以学生为中心的科学素养教育理念，改变了长期以来以教师为中心的应试教育方式，体现了化学新课程改革理念。

      （三）教科书中科学方法的发展特点

      1.科学方法融入以科学素养为核心的科学探究

      《义务教育化学课程标准（2011年版）》提出的各个科学探究步骤均包括了各种具体科学方法要素见表2。过程与方法课程目标也多通过科学探究来实现。但在1978年版、1982年版、1987年版和1995年版的教科书中，实验多为验证性实验，没有明显的探究性实验。这说明当时的教科书仅仅作为给学生提供知识与技能载体，并未注重学生学习的过程与方法。而在2001年版教科书中，实验多为探究性实验及探究活动，实验成为科学探究的重要方式。在探究过程中突出了科学方法教育，也促进了科学方法教育更好地落实。

      

      2.科学方法教育目标层次不断上升

      借鉴美国教育心理学家Bloom关于教育目标分类学理论，从低级到高级的科学方法教育目标可分为知道、领悟、简单应用、综合和评价。通过对不同版本初中化学教科书的比较可以发现，教科书中对科学方法教育目标的层次要求在不断上升。在1978年版、1982年版、1987年版和1995年版教科书中，层次要求大多处于知道和领悟，而2001年版教科书的层次要求则为综合或简单应用。以“质量守恒定律”实验为例，在1978年版、1982年版、1987年版和1995年版教科书中，观察较为单一，而2001年版教科书中隐含着假设、猜想、类比、预测和推理的方法，如对不同方案的实验结果进行对比，实验前对实验结果进行猜想与预测，并与实验结果进行对比，以及设想方案中的实验玻璃管上端没有系小气球和在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量的实验结果，并进行反思，运用假设、预测、实验、观察、分析和推理的科学方法获取结论。可见，2001年版教科书多为综合层次要求，其教育目标水平要高于前四版教科书。

      四、结论与启示

      （一）关于科学方法在教科书中的演变

      通过对科学方法在我国不同版本初中化学教科书中的比较分析可知，科学方法教育随着不同年代、不同版本教科书而呈现一定的变化规律。总体而言，不同版本教科书所涉及的科学方法种类变化不大，数量上出现随版本的发展而增大的趋势；实验法在各版教科书中出现的次数和比例均为最高，其次是观察法；讨论法、调查法和文献法随版本的发展数量与比例均显著增加；在与科学探究相结合程度及科学方法教育目标水平方面，1978年版、1982年版、1987年版和1995年版教科书变化不大，2001年版与前四个版本相比有较大的提升和改进。可见，教育观念应由“科学知识最有价值”向“科学方法比科学知识更重要”转变，科学方法教育价值应由“精英教育”向“大众教育”转变，化学课程目标应由“双基”向“科学素养”转变，化学教科书功能应由“教本”向“学本”转变。化学教科书体现出了一种明显的科学教育“转型”特征[5]。

      （二）关于科学方法的教科书编写

      科学方法的教科书编写关键在于确定科学方法教育的目标水平和教育内容的编写。科学方法教育目标水平的确定需要对科学方法进行分类研究。确定科学方法教育的目标水平可依据课程标准，借鉴最新教育目标分类理论，尽量做到：教科书中的科学方法是细化的，即包括各种具体的科学方法，不出现模糊；教科书中的科学方法是显化的，即明确指出科学方法的名称，传授科学方法的内容，揭示科学方法的形式，挖掘科学方法的内涵，说明科学方法的使用；教科书中的科学方法是可操作化的，即科学方法与科学知识紧密结合，避免出现脱离具体学科内容的科学方法空壳，只见方法表面而不见方法应用实质[3]。

      教科书中科学方法教育内容编写的形式有多种，可以设置专门的科学方法教学单元，也可以分散、融合在整个化学学科内容中。当然，现有的教科书中科学方法教育内容的编写也不乏好的案例。比如，在北京师范大学博士研究生导师王磊主编的鲁科版新课标高中化学必修1中，专门设置了“研究物质性质的方法和程序”章节，介绍研究物质的常用科学方法，并以金属钠的物理性质和化学性质探究过程为例，其每个过程都蕴含着丰富的科学方法教育，最后提出了研究物质性质的基本程序。

      （三）关于科学方法运用能力的培养

      能力的培养一直是化学教育的重要目标。早在20世纪八九十年代，我国的化学教学大纲中就提出了“观察能力”、“思维能力”、“实验能力”和“自学能力”培养。我国第八次基础教育课程改革中的化学新课程标准也更加强调了科学探究能力，即这种综合性的能力已融入课程目标的过程与方法等之中[6]。这就要求在编写教科书时加强科学方法的教育，训练思维的科学性和逻辑性，提高思维能力，发展学生科学素养，让学生在获得知识的同时具备接受知识并加以应用的能力。科学方法的运用是提高学生综合能力的重要途径，因此，在教育观念转向提高学生能力培养的情况下，教育也应转向注重对学生科学方法运用能力的培养。

      （四）关于科学方法的教育教学

      科学方法教育教学应紧密联系科学知识，因为科学知识的获取总是与科学方法相联系。同样，在基础教育化学教学中，科学探究是学生获取化学科学知识的主要的和有效的方式，科学探究过程包含着各种具体的科学方法要素。因此，科学方法教育的实施应融入科学探究过程，让学生通过提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等环节的科学探究活动获取化学科学知识，学会各种科学方法，培养科学态度，树立正确的价值观，发展和提高科学素养。

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