再论科学素养培养的关键、路径及意义，本文主要内容关键词为：路径论文,意义论文,关键论文,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。
在科学技术正日益深入我们生活的今天，一个人科学素养的高低，绝不是无关紧要的，它已经开始影响到现代社会中个体的生活质量，同时也在不断影响和改变着国民的价值观，甚至可以说，一个国家公民科学素养水平的高低直接关系到这个国家和民族的发展及未来。因此，提高公民的科学素养应当是学校教育的一项长期而紧迫的任务，并且科学素养的培养应当从早、从小抓起，同时要依赖于基础教育特别是理科教育的改革。 科学素养的培养是我国乃至世界发达国家基础教育化学课程改革的主旨。《义务教育化学课程标准（2011年版）》中明确提出：“化学学科教学应当以化学知识的传授为媒介，树立学生的科学发展观，帮助学生领悟科学探究的方法，增强学生对自然和社会的责任感，培养学生的创新意识和终身学习的意识及能力，最终帮助学生拥有适应未来生存和发展所必需的科学素养”[1]。近年来，国内化学教育研究者和一线中学化学教师对中学化学教学中如何培养学生的科学素养问题进行了广泛的探讨[2-4]。已有的研究对中学化学教学中学生科学素养的培养具有借鉴意义。 那么，什么是科学素养？由于对科学素养的研究还处于发展完善阶段，因此对科学素养的定义还没有形成统一和广泛认可的表述，笔者比较认同李俊[5]对科学素养的界定：“科学素养包括科学知识、科学能力和科学态度、情感和价值观”，并对李俊提出的“科学素养的最核心部分应该是一个人对待科学的情感、态度和价值观，科学素养的培养不仅要使学生获得知识和技能，更重要的是要使其获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养”的观点深表赞同。 从这个角度而言，新课程三维目标的设置中情感、态度和价值观的培养也理所应当地成为基础教育的核心内容，其次才是知识与技能的传授以及过程和方法的掌握，准确地说是将前者贯穿知识与技能、过程与方法的传授过程的始终。因为很难想象一个对科学毫无兴趣、也缺乏探求欲望的人会有信心并坚持科学学习和研究，更难想象一个对生活毫无热情、对生命缺乏敬畏之心的人对社会、对自然会有足够的使命感和责任感，甚至会努力发现问题并试图寻找解决问题的办法。 基于以上论述，基础教育改革以公民的科学素养的培养为先是毋庸置疑的，并且在基础教育阶段培养学生的科学素养首先要从培养教师的科学素养开始，而改变课堂教学模式、形式和内容是科学素养培养的重要路径，最终旨在让学生成为拥有科学知识、科学精神、科学思想与方法并能应用知识认识、改造和创新世界的有准备的、完整的人。 一、科学素养培养的关键——教师的科学素养的培养和提升 诺贝尔化学奖获得者、美国核化学家西博格[6]，在上高中以前，完全没有机会接触物理、化学等科学，甚至对于科学的作用几乎一无所知。即使是上了高中以后，他的主要精力还是放在文学课上，与科学有关的科目一门也没学。上高三时，为了考大学才不得不选学了化学。然而，正是这样一个曾经的科学盲在25岁的时候就获得了加利福尼亚大学伯克利分校（UCB）化学博士学位，27岁成为该校的教职员，开始在劳伦斯·伯克利实验室前身——加大辐射实验室从事天然放射性元素研究，之后很快转入人造放射性元素合成，美国曾成功发射的22艘载有钚-238电池的航天器，与西博格早期的研究工作，以及在美国原子能委员会（AEC）任职期间确保“空间核辅助动力计划”（SNAP）的实施是分不开的。 在为西博格的成功感到震撼的同时，相信读者一定对西博格从一个科学盲到科学家的历程及其“大器晚成”的秘密充满好奇。几经搜寻终于在西博格本人的回忆录中找到了答案：西博格在洛杉矶的大卫·斯达乔丹读高中的时候，他遇到了一位对化学充满热爱的老师德怀特·罗根·里德先生。在他的影响下，西博格对科学的认识如睡狮般苏醒，并因此成了一名不折不扣的化学迷。那时的西博格时常为自己未能在更早的时候认识化学而感到极度的遗憾，每当领略到化学的精妙的时候，西博格总是不无难过地说：“为什么从来没有人对我讲过这些话呢？” “为什么从来没有人对我讲过这些话呢？”这是西博格对中小学教育必须培养科学素养发出的强有力的呼吁。可以想见：如果西博格没有遇见里德老师，西博格近乎荒芜的科学世界永远不会被挖掘，西博格对科学和技术的近乎狂热的激情也不会被激发；更为重要的是如果西博格遇见的里德老师只是一个贫乏而无趣的教师，抑或里德老师仅是一个可爱的但却缺乏专业科学素养的教师，那么昔日的西博格也许可以成为文学家、律师或是企业家但绝不可能成为化学家，而社会文明的进程是不是会因此要更慢一些，我们无法断言，但在化学史上将少了一位杰出的诺贝尔奖获得者。 西博格的成功给当前的教育提出了关于科学素养培养必要性和重要性的思考，并且不可否认的是，这样的培养首先必须从教师开始。教育是一个塑造灵魂的事业，但只有高贵的心灵才能播种高贵的种子，并让高贵的种子收获高贵的人生。在我们不断强调要培养学生的科学素养的时候，我们的教师本身是否具备较高品质的科学素养呢？通俗地说，我们对自己所教的学科了解多少？我们对任教学科的发展史和它的发展方向了解多少？更简单些的问题，我们对自己所教授的学科热爱多少？这一切都将决定学生的科学素养水平和未来可持续发展的空间及可能。 一句话，科学素养的培养呼唤里德式的教师。 二、科学素养培养的路径——改变课堂教学模式、形式和内容 1.教学生活化、生活学科化——科学素养培养的绿色食谱 记得一个新学期的第一次单元考试后，面对一个班级里的8张近乎空白的试卷，笔者的心隐隐作痛：这些孩子的心从未来过课堂，他们的眼光甚至从未在化学课本上停留过，至于平时笔者看到的交上来的还算工整的作业，不过是毫无意义的文字搬运罢了。唯一可以确定的是：这些孩子已经完全被“边缘化”了，他们对学习已经失去了信心和兴趣，学校再也不能对他们有任何的吸引力，他们甚至因此受到更多来自成绩、家庭、教师的种种压力，随时可能离开课堂——教育对他们而言已经失去了意义。 于是笔者和8个孩子约定午饭后小聚一下，聊一聊关于化学学习的话题。那一天，笔者注意到一个现象：先来的学生选择的是离笔者距离较远的位置，后来的学生不得已靠近笔者坐下，但却显得局促不安。在那一刻，笔者意识到教学的改变不应当是从化学开始，而是从笔者和学生们的距离开始。所以笔者和学生们的对话暂时回避了他们完全不了解的化学专业术语和让他们头疼的有机物分类和有关分子式。但笔者的话题绝不离开化学。 “是什么阻碍了你们学习化学？”学生们开始各自寻找各种理由，在他们的表达中你不难发现其实他们放弃的不只是化学，几乎是所有的学科。在孩子们的倾诉过程中，笔者的微笑、倾听和理解让他们逐渐放松下来。 “你们想过2年后自己会在哪里或者做什么吗？”笔者希望通过这个话题告诉孩子们考大学不是学习的唯一目标，学会合作，学会沟通，学会自制，学会学习是我们走上社会前必须具备的能力。孩子们被笔者的话题吸引住了，脸部表情也开始放松，有了浅浅的笑容，甚至身子不自觉地像笔者一样前倾，我们的距离因此近了许多。 “你们可以不学化学，但不要拒绝学习，所有的学科学习给予的不是单一的学科知识，更多时候，它在培养一个人的学习能力，训练一个人的思维能力、理解能力、分析归纳能力，运用已有知识解决问题的能力……比如很多同学对萃取现象一直无法理解和接受，其实我们可以构建这样一个体系来帮助自己理解它：现在我是水，G是某种有机溶剂（笔者发现G的脸上第一次有了表情，笔者也第一次看到了他可爱的一面），我（水）和G（有机溶剂）性格不合，所以我们即使放在同一支试管里，我们也不会互相溶解，因此我们还是独立的2个人，即处于分层状态（说到这，孩子们笑了）；K是溴或碘单质（笔者指着笔者和G之间的K说），K有一个特点，他喜欢G（有机溶剂）比喜欢我（水）多一些……” 不等笔者说完，K高声抗议：“老师，我不喜欢他，我喜欢你。”K的幽默让孩子们笑得前俯后仰，气氛却因此变得融洽起来。笔者继续“萃取现象”的生活化演绎：“所以如果把K（溴或碘）加入盛在试管里的我（水）中，K不是太情愿，所以勉强溶解一些，如果这时候G（有机溶剂）也出现在试管里的话，你们猜猜会发生什么情况？” “见异思迁！”孩子们几乎是毫不犹豫地表达了意见。 “对，有机溶剂（笔者指着G说），把溴或碘（笔者又指着K说）从水（笔者把手放在自己的胸口说）中提取出来，这个现象化学上称为萃取。”得到笔者的肯定，孩子们兴奋得手舞足蹈，G和K成了大家揶揄的对象，但笔者感受到了他们因收获知识而发自内心的喜悦。 趁着孩子们很兴奋的时候，笔者开始告诉他们如何识别烷烃、烯烃、炔烃还有苯。笔者一边画着苯的凯库勒式，一边向学生描述它的形状像乌龟壳（笔者只是希望这样的描述可以加深他们的印象，并因此有较持久的记忆），但孩子们则坚持说苯的凯库勒式更像荷包蛋。笔者很开心地接纳了他们的表达，并夸张地表扬他们太有想象力了，这样的天赋被埋没太可惜了，笔者的鼓励让孩子们一下来了情绪，变得振奋起来。 在笔者后来的讲述中，孩子们不再只是听众，他们开始和笔者不断对话，并提一些他们自己思考的问题。比如：什么是烃？为什么叫烯？方程式记不住怎么办？虽然问题简单，但至少笔者知道他们的学习欲望开始复苏，而这比知识的传授本身更重要，笔者相信，他们从那一刻开始不仅会学化学，也会自觉学习化学以外的其他学科知识，他们甚至还知道在遭遇学业困难的时候如何用更好的方式去面对，这便是科学素养培养的价值所在了。而这样的教学模式应当更多地运用在课堂教学中，如果我们的教不再是为了赶进度和升学率，学也不再是为了分数和考学，笔者以为我们的课堂会更快乐、更从容和淡定，公民科学素养的培养也会更广泛、更深入且更全面。而这样的教学模式对成长中的孩子来说俨然是一份绿色食谱，健康且易消化。 2.研究性学习的实施——既是餐前小碟也是餐后美味的甜点 周彬在他的《课堂密码》[7]中有这样一段文字：“在现实中，教师往往是用强迫来替代学科兴趣，用训练来替代学习方法，虽然明知这种教学方法是饮鸩止渴，但是要让他们在渴死与毒死之间进行选择，教师们情愿先止渴再被毒死。”这段话在笔者的脑海里总是不停地盘旋着挥之不去，以至于笔者每一天睡前都会不自觉地在想一个问题：今天我给孩子们止渴了吗？我给孩子们下毒了吗？而研究性学习和校本课程的开发和实施在笔者看来无疑是当前教育的一剂解毒良方。 研究性学习是学生自主学习的一种重要方式，更是培养学生科学素养和提高学生探究创新能力的重要途径。因此，在研究性学习过程中通常是以学生的自主性和探索性学习为基础，从个体生活和社会生活中选择和确定研究专题，主要以个人或小组合作的方式进行，从而让学生体验和了解科学探索的过程，养成科学的精神和科学的态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。 笔者调入现在学校任教时值5年，已带领学生做了多个研究性学习课题：“与人玫瑰手留余香——社会献血公益活动研究”“新的魅影——糖尿病”“纵使千根骨，终归一点心——福州三宝之一‘油纸伞’的现状及未来发展课题研究”……在“新的魅影——糖尿病”课题中，学生从对糖尿病的病灶、病因的调查了解到药物对糖尿病的治疗，更从健康意识着手提出药疗不如食理的观点，学生们甚至还为家人设计了一份营养食谱，俨然成了一个糖尿病防治专家。在学生总结的“没有不好的食物，只有不平衡的膳食！保持身体健康，让爱你的人放心！”28字温馨提示中，笔者看到了孩子身心的成长和成熟，更难能可贵的是学生能够将化学课堂知识带到实际应用中，用“菲林实验”和“银镜实验”分别对常见的水果中葡萄糖的含量做了检测，化学学科科学素养的培养与内化就这样在活动中润物无声地融入其中。 研究性学习的实施，宛若教学大餐中的餐前小碟或是餐后甜点，虽然不如主食丰盛，但却有助于唤醒就餐者的食欲和提升就餐品味，而这品味就是笔者要表达的科学素养。在课题实施的时候学生通常在学中做、做中学，鲜活的生命和事实不断唤起他们探究物质世界的热情，且由于对知识的涉猎探究已远远超出了教材的范围，曾经在课堂上困顿不堪，甚至逃学厌学的学生在团队的合作中，重新焕发出活力和求知欲，而自然、生活及人与人的碰撞为孩子们提供了丰富的学习资源和学习环境。笔者以为这才是教育的本真。 3.化学校本课程的开发——多元化培养科学素养的营养大餐 2001年香港课程发展议会发布的《学会学习：课程发展路向》一书中特别鼓励学校开发校本课程，因为“校本课程容许更多的学习空间、弹性和机会，让学校可以灵活运用时间、善用空间和环境，达到更佳的教学效果”[8]。足以说明校本课程为学生提供了比研究性学习课题更广泛、更多元的营养大餐，是目前学校教育中培养学生科学素养的另一主渠道。 笔者在过去的一年里也开发了一门学科校本课程“触手可及的化学”，课程设计让学生的视线聚焦到了每个人触手可及的地方： 第一部分的化学史仅选择了极具代表性的5个人物：诺贝尔、蔡伦、侯德榜、居里夫人、门捷列夫，包罗了国际和乡土特色，兼顾了性别和学科特点，也体现了人文与科学素养的高度结合，向所有孩子开启了一扇科学的大门。中国人素来讲求“以史为鉴”“以史明理”。把化学史渗透于知识教学中，对提高学生学习化学的兴趣，培养科学精神与科学态度，训练科学方法以及加强爱国主义教育，使之成为真正优秀的化学人才将起到良好的教育作用。 接下来的3部分分别从化学与生活（包括肥皂的历史、馒头和饼干里的小洞洞、铜锅、铁锅、铝锅、洗去污迹要“对症下药”……）、化学与环境（包括大气污染、臭氧层破坏、水污染、塑料污染、铅污染及无铅汽油、乙醇汽油……）、化学与科技（材料、电池、化学武器、化学与生物考古、能源……）等方面拓宽学生的视野，以最终实现科学素养的培养和提升。 三、科学素养培养的意义——让每个学生成为有准备的、完整的人 1796年的一天，在德国哥廷根大学，一个年轻人正在做导师单独布置给他的数学题。“奇怪，今天导师怎么多布置了一道？”小伙子一边自言自语，一边开始做题，很快完成了前2道题。第3道题的题目意外地写在另外一张小纸条上，要求只用圆规和直尺画出正17边形。年轻人不假思索地开始动笔了，但却感觉到越来越吃力，夜幕来临时解题依然毫无进展……年轻人依然在纸上画着，直到窗口一丝阳光照了进来，他长舒了一口气。当年轻人把作业交给导师的时候，导师诧异地望着他：“这真是你自己做出来的？”年轻人满腹疑惑地回答：“当然，我做了一个通宵呢。”未及导师发话，年轻人用圆规和直尺当即画了一个正17边形。 不等年轻人放下笔，导师已经按捺不住自己的激动了：“小伙子，你解开了一道已有2000多年历史的数学难题。我最近正在研究这道题，昨天给你布置作业是无意中把纸条夹在给你的作业里了……”。这个年轻人就是数学王子高斯。 是“无意”还是“天意”？是“偶然”还是“必然”？如果不是导师的“无意”，高斯也许没有机会接触这道千年难题，也就没有机会展示“数学王子”的天赋。然而，笔者依然相信在每一个“偶然”中一定蕴藏着某些“必然”：首先，如果高斯不曾有着对数学学科的极大兴趣，很难想象他会通宵达旦地进行演算；其次，如果高斯不曾具备描述和解决相关问题的基本概念、基本理论和基本方法等数学素养，似乎“偶然”也无从转变为“必然”；再次，如果高斯不是自觉、积极地接受这样的“偶然”，而是在发现第3个问题的异常后即向导师提出质疑，导师因此修正了他的“无意”，那么这道千年难题的破解还需要经历多少个世纪也将成为一个谜。 在这个故事背后笔者读懂了一句话：机遇和成功总是眷顾那些有准备的人。而这样的准备对个体来说就是一个人的基本素养，对科学领域的认知和发展来说就是基本的科学素养。同时笔者也读懂了作为一名中学化学教师的教育使命：一方面要立足于国际科学教育改革的大背景进行教学，另一方面着眼学生适应现代生活和未来发展的需要进行教学，更要以全面提高学生科学素养为宗旨，让更多的学生都成为有准备的人，让机会老人在敲开每扇门的时候，不至于屋里空无一人，更不至于面对机遇，有许多人最终还只是摸了机会老人的秃脑袋，然后掩面而泣、捶胸顿足。 同时，从心理学角度分析：只有被个体认识了的客观事物才能引发个体的情感，深刻的认知才有可能产生丰富的情感。这更进一步揭示了科学素养培养的重要意义——因了解而深入，因融入而投入，因付出而杰出。科学素养的培养将成就一个有准备的拥有科学知识、科学精神、科学思想与方法并能应用知识认识、改造和创新世界的完整的人。 虽然中学化学教学只是一个学科启蒙的教育过程，我们不需要在这个阶段培养化学家，但这个阶段一定是化学家成长的摇篮，是学科兴趣、热情、学科基本能力和素养培养与形成的重要阶段，而作为这个摇篮的重要推手——教师的科学素养必须先行一步是问题的关键，通过教学模式、形式和内容的改变，将丰富的化学知识通过具体的教学情境贯穿于每一个教学活动并让学生在活动中体验和亲历知识规律发现的过程，同时在教学中选择有意义的、适合学生发展的研究性学习课题，并不断开发有趣的化学校本课程，不仅是学生科学素养的培养也是教师科学素养培养的可行路径。 相信不久的将来会有更多的学生有能力关心自然，关注社会，能在日常经历的事物中自觉发现并提出问题；有更多学生能够读懂电视、报刊上关于科学与科技的相关信息并参与其中，提出有一定科学技术根据的见解；有更多的学生将会自觉地肩负起发展科学，发展社会的使命；有更多的“偶然”转化为生命的“必然”。当我国公民的科学素养普遍提高的时候，才能说我们的化学教育是成功的。这也是化学教育研究者和一线中学化学教师的共同使命。