论高中化学新教材实施科学方法教育的几个问题，本文主要内容关键词为：几个问题论文,新教材论文,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。
在我国中学化学教育界开展化学教学中的科学方法教育研究已有20余年的历史。1980年，我国著名化学教育家陈耀亭教授首先提出在化学教学中应以自然科学方法论为依据，培养学生解决化学问题的能力。（注：陈耀亭.培养能力应以自然科学方法论为依据[J].化学教学，1980，（4）.）1986年，陈耀亭教授根据科学方法论的层次理论指出：化学教学法不仅要接受现代教学论、心理学的指导，而且还要以自然科学方法论为指导理论。（注：陈耀亭.化学教学法的指导理论需要发展[J].化学教育，1986，（3）.）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。”（注：中华人民共和国国家教育委员会.全日制中学化学教学大纲.北京：人民教育出版社，1987.）2002年颁布的《全日制普通高级中学化学教学大纲》中把“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。”（注：中华人民共和国教育部.全日制普通高级中学化学教学大纲.北京：人民教育出版社，2002.）作为化学教学目的的重要内容之一。这些都无疑对中学化学教学中实施科学方法教育起了积极的推动作用。但是，就目前科学方法教育的实效来看尚难令人满意，除了“应试教育”的影响这一重要因素之外，化学教学大纲中对科学方法教育的内容、目标、方法和评价等未作明确规定，使得中学化学教师在实际教学中不好操作，缺乏计划性、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也是一重要原因。因此，我们有必要对化学教学中实施科学方法教育的几个理论问题作一探讨。
一、化学科学方法教育目标的构建
科学方法教育目标既是科学方法教育的出发点和归宿，也是科学方法教育测量与评价的依据，它对实施科学方法教育起着导向、反馈和调节作用。所以，结合中学化学教材内容构建既有科学性又有可操作性的科学方法教育目标体系是提高科学方法教育质量的首要工作。科学方法教育目标的构建是指根据化学科学方法教育内容和目标层次，以化学教材的“节”为单元，将科学方法教育目标具体化，使其符合课堂教学的目标要求。其操作程序如下。
（一）分析每节教材中的科学方法教育目标内容
化学教学中科学方法教育的目标内容包括两个层面：一是科学认识的一般过程，即提出问题→收集有关资料和事实→分析、处理和研究资料事实（或提出假说、验证假说）→发现规律→应用；二是科学认识过程的方法，主要有观察方法（含测量、记录方法）、实验方法（含测定、实验条件控制）、资料和事实的处理方法（含表格化、线图化、化学用语化）、科学抽象方法（含表征性抽象、原理性抽象方法）、模型方法、假说方法等。由于各种科学方法在化学教材中往往并未直接给出，而是隐含在教材内容（含实验）中，因而教师应深入钻研教材，挖掘其中蕴含的科学方法教育因素，在此基础上确定科学方法教育的目标内容，并按其内在联系排序。比如：在“气体摩尔体积”“离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体”等教材中隐含着模型方法教育；在“甲烷、乙醇、苯”等典型有机分子结构的教材中包含着模型方法、假说方法教育；在“原电池”一节内容中可以进行实验条件控制、观察、资料和事实的处理、科学抽象等科学方法教育；在“硫酸铜晶体里结晶水含量的测定”等定量实验中可以进行测定方法的训练。
（二）确定教材中科学方法教育应达到的目标层次
根据中学生的认识发展规律和科学方法特点，借鉴布卢姆等人有关教育目标分层原理，我们可以把科学方法教育目标从低级到高级划分为四个水平层次（注：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）.）：A.感受；B.领悟；C.应用；D.评价。各级水平层次的界定和特征如下表：
表1 高中化学科学方法教育的目标水平
（三）用通俗的语言陈述科学方法教育目标要求
科学方法教育目标要尽可能用学生的学习行为成果加以表述，即用那些可以外观和测量的行为动词来陈述目标。不同水平层次的目标用语（行为动词）分别为：感受级——体验、觉察、注意、感知等；领悟级——描述、认出、说出、领会、解释、说明等；应用级——使用、设计、写出、画出、实施等；评价级——评定、选择等。比如“体验模型方法的解释功能”“能领会科学认识的一般过程”。
（四）编制本节教材科学方法教育的目标简表
根据前面对教材中科学方法教育目标内容、目标层次、目标要求的全面分析，我们可以用简表形式直观地反映出本节教材中科学方法教育目标体系。比如，《全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修加选修）化学第二册》第一章第二节“氨 铵盐”一节教材的科学方法教育目标简表可以设计如下：
表2 “氨 铵盐”一节教材的科学方法教育目标简表
二、化学科学方法教育的教学模式
化学科学方法教育的主要途径是化学课堂教学。实施科学方法教育应体现现代教学论思想，以自然科学方法论为依据来设计化学教学过程。首先，要以学生为中心组织教学，启发学生自主探究、自主学习，营造一种民主、和谐的教学环境；其次，要实施以实验为基础的，以问题为中心的化学探究教学模式。笔者认为，化学教学中实施科学方法教育主要可以从以下三种教学模式来展开。
（一）着眼于学生认识化学知识的教学模式
中学化学教学中，学生要认识的化学知识主要包括：化学基本概念、定律、原理，元素化合物知识等。该教学模式的操作程序可表示如下：
上述教学模式中，化学问题是指化学教学中根据教学目标提出的，对于学生来说是未知的，而对于人类来说是已知的化学科学知识。提出化学问题不仅是解决化学问题的前提，也是为了激发学生的化学认识兴趣，引起强烈的求知欲，为后续的化学认识活动做好准备。因此，教师应根据教学内容和学生实际，为学生创设问题情境，运用实验、生活实例、化学史等方式提出既有启发性又能激发学生探究欲望的化学问题。实验事实既包括通过做实验（教师演示或学生动手操作）来获得的“直接实验事实”又包括通过阅读化学教科书（如实验数据、图表、化学实验史实等）获得的“间接实验事实”。分析、处理、研究化学实验事实，就是教师引导学生利用资料和事实的处理方法、科学抽象方法、模型方法等一系列自然科学方法，对所获得的化学实验事实进行分析和研究，从而发现问题的规律性，得出化学结论，形成化学概念、原理、定律等，以实现学生化学认识的第一次飞跃。应用是指引导学生把所学得的化学知识、技能和科学方法用于解决一些化学实际问题，包括化学习题、与生产生活实际有关的实际问题等，实现学生化学认识的第二次飞跃。假说的提出通常包括两个环节：一是根据为数不多的实验事实和科学理论提出假设；二是在假说的基础上进行推理和判断。假说的验证包括实验检验和理论检验，其中实验检验是最直接、最有力的方式。
（二）着眼于培养学生化学实验能力的教学模式
培养学生的实验能力是化学教学的重要目标之一。根据“培养能力应以自然科学方法论为依据”的思想，该教学模式的操作程序为：
一般来说，实验习题或探究式学生实验课均可采取这种教学模式。目前，我国化学教学中，学生实验基本上是验证式实验，选编的实验习题数量较少，类型欠丰富，这不利于学生实验能力的培养，已引起了不少化学家和化学教育家的关注。实施着眼于培养学生化学实验能力的教学模式不仅有利于培养学生的实验能力，而且也有助于培养学生的科学态度、实验兴趣以及训练学生的科学方法。实施该教学模式还应注意两点：第一，因用该教学模式组织实验教学，比较费时间，工作量大，要具有良好的实验条件，教师负担重，故不能对所有实验都按此模式来进行，而应结合学生实际，精选实验内容，有计划、有步骤地进行安排，一般每学期进行1～3次即可。第二，教师要给予及时指导，尽量让学生自己去设计实验，经审核后让学生亲自实施。
（三）着眼于培养学生创新精神和实践能力的教学模式
这是一种以学生自主学习和研究探索为基本方式，以培养学生的创新精神和综合实践能力、训练科学方法，发展个性特长为目标的教学模式。该教学模式具有自主性、开放性、综合性、研究性、社会现实性、实践性等特点。该教学模式主要用于研究型课程或课题研究的教学活动中。其操作程序为：
选择课题是该教学模式的第一步，是学生开展探究发现活动的起点，十分重要。正如爱因斯坦所说的“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”这里，选择课题的方式既可以是学生自主选题，也可以是教师创设问题情境，给予一定的指导或划定选题范围。在选题过程中，教师应根据学生的实际情况和兴趣，联系日常生活、生产及社会现实中的实际问题，考虑可能提供的学习资源等问题，激励学生参与课题选择的积极性。研究课题确定之后，教师应根据学生的选题情况将全班学生分成若干小组，指导小组成员设计自己的研究方案，包括研究方式、组内人员分工、资料信息收集的途径、研究成果的表达方式等。在制定研究方案过程中，教师还应聘请有关专家举办讲座，帮助学生掌握必要的科学研究过程和方法、技能；学会查阅图书、报刊及文献索引，使用录像、电视节目，尤其是利用Internet获取有用信息的方法；学会从事调查、与他人交流的技能等。教师应检查每个学生的研究方案，确保方案的可实施性。研究方案的实施是训练学生科学方法的重要环节。在这一过程中，学生在教师的指导下进行探究发现活动，包括做实验、开展调查，以及对所收到的实验事实、数据或资料进行整理、分析和处理，直至得出结论、解决问题。在总结评价阶段，学生把自己的研究成果写成研究报告或展示的作品。同时，教师组织学生对课题研究进行评价。评价的重点在于学生参加课题研究的“过程”，而不是研究成果，即主要评价学生在课题研究中的参与程度、所起作用，协作能力和创新精神、实践能力的形成和发展等情况。可以采用自我评价、相互评价和教师评价三种方式进行。
三、化学科学方法教育的评价
化学科学方法教育的评价是在收集必要信息的基础上，按照一定的标准对化学教学中科学方法教育的实施过程与成果进行描述和价值判断的过程。它有利于促进化学科学方法教育目标的实现；有利于使化学教师更加重视科学方法教育在提高学生科学素养、培养科学探究能力、促进学生自我发展中的重要价值；有利于教师改进科学方法教育的实施策略，促进教师的专业发展。因此，它是化学科学方法教育实施过程的一个重要环节。
（一）化学科学方法教育的评价标准
1.对学生的评价标准
传统的学生学习评价的功能在于甄别和选拔，而对学生的科学方法学习进行评价，则要有利于学生主动参与、积极探究态度的养成，有利于科学探究能力的发展，使学生由传统的“接受学习”转向“探究性学习”，全面提高科学素养。因此，对学生的评价标准应结合化学科学方法教育目标内容，即科学认识的一般过程和相应的科学方法两个维度来进行设计。其内容可列表如下：
表3 化学科学方法教育的学生评价标准
2.对教师的评价标准
传统的教师评价以学生的考试成绩为标准，而科学方法教育对教师的评价则提倡发展性教师评价，即更加关注教师的专业成长与发展。既要评价教师实施科学方法教育的效果，也要评价教师实施科学方法教育的过程（包括科学方法教育的内容、途径与方法、场境）。从而激发教师实施科学方法教育的自觉性，有效地发掘教师的潜能，提高教师实施科学方法教育的素质和水平。因此，中学化学教学中的科学方法教育的教师评价标准应该从科学方法教育的目标、过程、效果三个维度来展开。其体系内容可列表如下：
表4 化学科学方法教育的教师评价标准
（二）化学科学方法教育评价的基本方法
科学方法教育评价的核心是促进学生科学探究能力的发展和教师的专业成长，因而科学方法教育评价的方法是开放性的、多元化的，应突出评价的过程性，适当关注评价的结果性。
1.档案袋法
档案袋评价（portfolio assessment）是过程性评价的重要方法，它包括学生的“学习成长档案袋评价”和教师的“教学档案袋评价”。所谓学习成长档案袋评价，是指有目的、有计划地记录学生的探究学习过程，收集学生探究学习成果，积累学生的探究学习资料，并用这些材料来反映学生在某一阶段的探究活动中的努力、进步与收获。其主要内容有：典型化学探究活动的设计方案与过程记录、收集的化学探究学习信息和资料、科学方法和策略、实验报告、调查或研究报告、科学方法测验成绩、小论文、参加化学探究活动的感受和体会、自我评价及他人评价结果、探究活动中最出色的表现和进步等。教学档案袋评价是通过收集教师在某一阶段开展科学方法教育活动的过程和成果的系列化累积物，以评价教师实施科学方法教育的成效和水平。主要包括：探究教学设计方案、开发的科学方法教育测验题或资料、教学录像资料、学生探究活动的个案记录、发表的科学方法教育研究论文、学生和同事及校管理者的评价、教学行为的分析与反思等。
2.表现性法
所谓表现性评价（performance assessment）是指通过观察学生在完成实际任务时的表现来评价学生已经取得的发展成就。（注：周卫勇.走向发展性课程评价——谈新课程的评价改革[M].北京：北京大学出版社，2002.）这种评价方法的根本特点在于力求在真实的活动情境中评价学生的行为表现，主要包括实验设计、做实验、调查、辩论、角色扮演等学习活动。运用表现性评价，可以通过对学生在以上活动中表现和事例的记录，收集学生在探究活动中的积极性、科学探究能力、实验操作技能、与他人合作与交流等方面在真实情境中的表现情况，从而为全面评价学生的科学素养发展水平提供有效的实证资料。表现性评价可以采用个人、小组或全班的方式进行。对学生参与科学探究活动的实际表现，可用“优、良、中”等级进行评定。
3.测验法
测验法是利用检测题对学生掌握科学方法情况进行测评的一种方法。编制科学方法教育检测题是基础性工作，其方法主要有：（1）依“方法”定“题目”，即对应各种科学方法，说明它们在建立化学概念，形成化学规律、原理等方面中的应用。比如，说明运用假说方法研究“乙醇分子结构”的过程。再如，用表格化方法处理“电解水实验”的实验数据，等等。（2）依“题目”说“方法”，即说出题目中的科学方法内容。如，试述“质量守恒定律”建立的过程和运用的相应科学方法。编制科学方法教育检测题应注意两个问题：首先，检测题一定要将化学基础知识与科学方法有机结合，不宜出纯粹的科学方法方面的试题；其次，评价科学方法教育目标达成度的题目必须创设问题情境，加大问题的真实性、探究性、开放性和综合性。这样才能考查学生运用科学方法解决化学实际问题的能力，否则只是考出学生的记忆水平而已。
4.调查法
调查法一般使用问卷或座谈的形式进行。其目的是为了了解教师在化学课堂教学中实施科学方法教育的得失，有的放矢地制定改进措施，优化课堂教学行为。问卷法的操作程序是：设计专门的调查问卷→发放问卷→收集→处理问卷信息→得出评价结论。问卷设计可采用选择题和简答题两种方式，力求简单，明了，有利于实现科学方法教育的评价目的。问卷发放对象可视调查对象而定，可以是被评价教师本人、学生、学校管理人员、教研人员和同行教师等。问卷信息的收集、整理、分析工作，应运用教育统计学原理、方法和计算机手段，确保结论的可靠性。座谈是一种召集学生、教师，就有关科学方法教育问题进行专门交谈以获取所需信息的方法。座谈应精心准备，预先设计好交谈的问题，谈话过程中应注意交谈的目的性，把握话题并记录要点，以便最后对化学科学方法教育的质量进行评价。
5.分析法
分析法是一种通过对教师教学工作的有关方面进行定性分析进而评定其质量优劣的方法，它属于“观察——理解”评价模式。（注：胡学增.必须正确认识现代教育评价理论[J].上海教育，1992，（4）.）此法没有专门的评价指标和评等标准，主要取决于评价人员对科学方法知识及科学方法教育目标的认识和教学经验，评价结果以定性描述为主。分析法既可用于他评（教育管理人员、同行教师、教研人员、学生等），也可用于自评；既可以凭借课堂听课的印象，也可以从调查了解师生反映中获取评价信息。分析法的优点是简单易行，操作简便，便于组织。缺点是主观随意性较大、规范性差，不能满足某些管理方面的要求。主要适用于日常的以改进教学工作、不断提高科学方法教育效果为直接目的的教师授课质量评价。
值得注意的是，以上几种评价方法各有优缺点，都有一定的适用条件。因此，在具体的化学科学方法教育评价过程中，往往是多种评价方法交叉甚至综合运用，只有这样，才能使评价结果客观公正。