高中化学科学方法教育现状调查与问题对策，本文主要内容关键词为：对策论文,现状调查论文,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。
一、问题提出的背景
20世纪70年代后，世界各国开始进行基础教育课程改革，通过加强科学教育以全面提高科学素养，科学方法作为科学素养中的核心要素在教育中得到了空前的重视。中国科协公布的2003年中国公众科学素养调查报告表明，我国公民的科学素养远低于美国和欧共体等国十年前的水平[1]。在上海、广东、浙江等经济发达地区中学生科学素养调查发现，我国中学生在科学素养方面和发达国家相比也存在较大差距，所存在的差距不是在科学知识方面，主要是在科学方法的掌握和科学对社会意义的理解上[2]。目前在我国的中学教育中，多数教师对科学方法教育的意义认识不足，重视不够，缺乏明确的目标，随意性较大，教育效果欠佳。新一轮课程改革对科学方法教育提出了明确要求，《基础教育课程改革纲要（试行）》明确提出“要重视科学方法，引导学生创新与实践”，把提高学生科学素养提升到落实“科教兴国”基本国策的高度。《上海市中学化学课程标准（试行稿）》也指出：化学课程要重视引导学生了解科学方法，提高科学素质，关注学生终身发展需要。因此，增强科学方法教育意识，提高科学方法教育效果，发展学生终生学习与创新能力，是一项重要且紧迫的任务。为此，我们开展了高中化学科学方法教育现状调查。
二、调查对象、内容及方式
选取上海市2个区具有代表性的学校和部分高中化学教师为研究对象，调查以问卷为主，辅之以访谈。学生调查采用整群、分层抽样，从5所中学抽取高一、高二年级684名学生作为调查对象，共获得有效问卷646份，其中高一年级308份，高二年级338份；教师调查从两个区高中化学教师中随机选取103位教师作为调查对象，获得有效问卷96份。
三、调查结果与分析
1.学生调查情况
结论1：高中学生学习科学方法意识不强，科学方法水平较低。
表1 高中学生对科学方法的认识（部分内容）
从表1的统计数据可以看出，有近半数的学生对科学方法了解不够清楚，对学习和掌握科学方法的重要意义认识不足，多数学生缺乏学习科学方法知识的积极意识。从对学生的访谈中了解到，不少学生误把解题技巧当作科学方法。从表2中可明确地看到，学生不只是对科学方法的认识存在一定的问题，科学方法的掌握情况也很不理想，高一、高二学生得分率分别只有27.48%、27.26%，得分分布呈正偏态分布。以上数据提醒我们，加强科学方法教育，提高学生科学素养势在必行。
表2 高中学生有关科学方法项目得分情况
图1 高一学生科学方法水平直方图
结论2：重点中学和普通中学学生科学方法水平存在极显著的差异，重点中学学生的科学方法水平高于普通中学学生。
从表3的数据可看出，重点中学学生科学方法水平明显高于普通中学的学生，这说明学生科学方法水平与学生认知水平存在着密切的关系，因此，加强科学教育很有必要性。
表3 高一、高二年级重点中学与普通中学学生科学方法水平差异比较
结论3：高一学生和高二学生科学方法水平不存在显著差异。
从表4数据可以推断，目前高中教学中科学方法教育成效不够显著，科学教育的有效性有待提高。
表4 高一与高二年级学生科学方法水平差异比较
2.教师调查情况
结论4：化学教师对科学方法教育的重要性有一定的认识，但认识尚不到位，在教学中重视程度不够。
从表5和图2可看到，化学教师对科学方法教育的认识得分率并不高，只有61.53%，对科学方法教育非常重视的只占19.79%，而不重视或不够重视的多达43.75%。
表5 教师有关科学方法项目得分情况
图2 教师对科学方法教育重视程度
结论5：教师缺乏科学方法的必要学习和培训，科学方法的掌握与运用不够理想。
从表5、表6可以看出，虽然科学方法知识和运用问题基本上都是从高中化学教材或实验中选取素材编制而成的有关问题，涉及比较、分类、归纳、演绎、假设、控制变量等科学方法，但教师的掌握和正确运用情况并不理想，得分率只有45.02%。因此，教师加强科学方法知识的学习和培训是一项紧迫的任务。
表6 教师科学方法学习与培训情况
结论6：教师在科学方法教育中计划性不强，思考不多，总体实施水平不高，科学方法实施效果有待提高。
从图3可看出，能有计划地对学生进行科学方法教育的教师很少，只占5.21%，有19.79%的教师在教学中没有考虑过进行科学方法教育，多数教师偶尔进行科学方法教育时只是停留在即兴发挥的层面上，这必然会影响科学方法教育的有效性。从学生调查获得的数据也印证了这一结论。
图3 教师实施科学方法教育准备情况
结论7：从表7可以看出。教龄在1～5年和教龄在10年以上的教师科学方法水平存在显著的差异，10年以上教龄的教师总体水平高于教龄在1～5年间教师。通过因素分析显示，教龄在1～5年与教龄在10年以上的教师在对科学方法教育的意义与科学方法知识掌握方面并不存在显著差异，造成差异的主要因素是科学方法的实施策略水平。
表7 不同教龄教师科学方法水平差异比较
四、问题解决对策
1.加强学习，提高认识
要有效地开展科学方法教育，教师必须首先提高认识水平。一是要深刻理解开展科学方法教育的重要意义，了解科学方法与科学、技术和社会之间的关系；二是要准确地掌握常用科学方法的功能、作用；三是重视研究教材中蕴含的科学方法内容，创造性地进行开发和利用，为有效地实施科学方法的教育打下基础。
2.确立科学方法教育目标
科学方法教育是化学教学的有机组成部分，因此，在化学教学中开展科学方法教育必须有明确的目标，避免在实施中存在盲目性和随意性。
依据科学方法的适用范围和概括程度的不同，可把科学方法区分为相互联系的3个层次：最高层次是在自然科学、社会科学和思维科学领域里普遍适用的哲学产物方法以及适用范围和概括程度略低一些的系统科学方法；中间层次是自然科学的一般方法；基础层次是学科及其所属部分学术领域的科学方法，如化学学科的一些特殊方法等。高层次方法是对低层次方法进行概括的产物，是以低层次学习方法为基础的；低层次方法要受高层次方法的指导、要体现层次方法的科学思想。
高中化学学科科学方法教育目标的制订，应以符合学生认知特点和有利于促进学生可持续发展为前提。通过大量的调查，结合化学教材内容，并参考有关的研究[3]，我们确定了高中化学科学方法教育的主要内容和学习水平（见表8），重点是自然科学的一般方法，同时兼顾哲学方法和化学学科特殊方法，其目标为：
表8 科学方法教育内容与目标
续表
（“√”为基础型课程目标，“*”为拓展型课程目标）
3.改进科学方法教育策略
(1)增强科学方法教育的计划性
根据在化学学科开展科学方法教育的总体目标，结合学生认知特点和教学内容，确定每一单元开展科学方法教育的主要内容和阶段目标，予以具体落实，并考虑各单元之间的关联。如在高一化学第一单元中科学方法教育可作如下计划（表9）：
表9 高一化学第一单元科学方法学习目标
注：单元学习目标以上海科学技术出版社2007年第1版《高一化学（试用本）》为蓝本
(2)有机融合性，寓科学方法教育于化学知识教学之中
化学教学进行科学方法教育应以化学知识教学为载体，寓科学方法教育于化学知识教学之中，使方法教育和知识教育、能力培养有机地融合在一起，如果脱离具体的化学知识对学生大讲化学科学方法论（专题讲座除外），就犹如在建设空中楼阁。也就是在知识教学过程中，同时渗透研究问题的方法，或按照研究问题的方法、思路展开知识教学，以达到整体优化的目的。如在学习元素周期律时，通过对1～36号主族元素的原子半径数据的分析，得出元素原子半径呈周期性变化，同一周期中，主族元素的原子半径随原子序数的增多依次减小的规律，自然介绍到归纳方法，解释归纳法是通过对一些个别的经验事实和感性材料进行概括和总结，从中抽象出一般的结论、原理、公式和原则的一种推理方法，从而不但让同学们了解归纳方法，而且知道它的作用。
(3)“隐性渗透”与“显性提炼”相结合
“隐性渗透”就是在教学过程中，隐蔽地发挥科学方法的导向作用，使学生在学习过程中潜移默化受到熏陶，教学中一般不刻意地出现科学方法的名词，也不对科学方法的内容进行解释。只是让学生体验感悟。如，通过化学史典型范例的介绍，剖析如何提出问题、建立假设和验证假设，为逐步掌握科学探究的一般方法奠定基础。“显性提炼”就是在教学过程中，在学生体验感悟的基础上，提出科学方法教育的名称，并以学生能接受的深度，讲清这些方法的内容、特点和操作过程，加强学生对这种方法的认识。如类比的方法，在第一单元借助“曹冲称象”引入相对原子质量进行隐性教育的基础上，在第二单元学习溴、碘与氯原子因具有相似结构具有相似性质时，可以显性地介绍类比的方法，为学生掌握和运用这种方法打下基础，发展学生的迁移能力。
(4)循序渐进，螺旋上升
科学方法的学习和掌握是一个由浅入深、循序渐进的过程，一般按照“（问题→）习得→保持与转化→解决问题”的方式螺旋前进。根据学生心理发展和认识水平，在不同的学习阶段选择与之适应的方法。如高一开始时，可以观察、实验方法和已有一定基础的分类、分析、归纳等思维方法的学习为主，稍后可安排类比、假设、演绎等方法学习，以便学生能循序渐进地掌握和应用科学方法。同一科学方法，在不同学习阶段可有不同的学习要求，以达到不断深化。如归纳法的学习，在初期可以简单枚举为主，当学生具有一定分析能力后，可渗透科学归纳法的学习。再如掌握了一定的化学实验操作基本技能，了解如何进行实验观察，了解常见的实验条件控制方法后，可引导学生学习简单的实验设计方法。有些方法虽然有一定深度，但由于化学教材内容的编排早已出现，在具体操作时可要求低一些；有些科学方法可能在教材内容中找不到结合点或只是在某一处出现，难以强化，这需要教师自己有意识地设计材料，力求循序渐进，不断强化。在学习科学方法的进程上，一般是从隐性学习过渡到显性介绍，再到学生的练习运用。
(5)抓住重点，合理适度
在实施科学方法教育因素的分析和实施时，要根据具体问题分清主次，突出重点，有计划、有步骤地逐步达到设定目标。一个知识点往往包含多种科学方法因素，一个方法也可应用于不同的知识点，因此要抓住关键，进行总体安排，突出主要科学方法的教育，不宜过多，否则，不仅学生不易掌握（方法）要领，还会加重学生的学习负担。
（参加调查工作的还有：王福其、边飞燕、宋小宏、李沧江、张中林、龚根娣、黄瑾、李荣、张浩音、黄晰韬、高琳益、邹明子、李国兴。）