高師科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容體系建構(gòu)

鄭 敏，孫亞男，張平柯

（湖南第一師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410205）

高師科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容體系建構(gòu)

鄭 敏，孫亞男，張平柯

（湖南第一師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410205）

科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容體系構(gòu)建應(yīng)遵循整體性、探究性、實踐性、基礎(chǔ)性與引領(lǐng)性原則，注重化學(xué)知識的系統(tǒng)性與全面性；注重形成科學(xué)整體概念課程內(nèi)容的構(gòu)建；培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力課程內(nèi)容的構(gòu)建；理論與實際緊密聯(lián)系；提高學(xué)生探究能力和反映科學(xué)本質(zhì)觀。

小學(xué)科學(xué)；科學(xué)教育；基礎(chǔ)化學(xué)；課程內(nèi)容；體系結(jié)構(gòu)

小學(xué)科學(xué)教育正面臨著新一輪改革，以STEM教育為標(biāo)志的新課程教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展和學(xué)科的廣泛綜合。高師科學(xué)教育專業(yè)擔(dān)負(fù)著科學(xué)教師職前培養(yǎng)的重要任務(wù)，其課程內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)體系形成均應(yīng)適應(yīng)我國新一輪基礎(chǔ)教育課程綜合化趨勢，促進科學(xué)教師科學(xué)素養(yǎng)的提高，以增強我國科技競爭力。

科學(xué)教育專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容既包含傳統(tǒng)理科課程，如物理、化學(xué)、生物、地球和空間科學(xué)等，也包括實驗與制作、科技活動指導(dǎo)等科技類課程，還包括教育學(xué)類課程，化學(xué)是其主要必修課之一。隨著我國科學(xué)新課程改革的逐步深入，小學(xué)將自一年級起開設(shè)科學(xué)課程，面對低齡兒童的科學(xué)教育，對高師院?？茖W(xué)教育專業(yè)各類課程教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度等方面的問題都需要開展新的探索。隨著對小學(xué)科學(xué)教師教學(xué)實踐能力要求的日益提高，以培養(yǎng)合格科學(xué)教師為目標(biāo)的基礎(chǔ)化學(xué)類課程體系也面臨著巨大挑戰(zhàn)。

一、科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容體系建構(gòu)的基本原則

化學(xué)在人們認(rèn)識自然和遵循自然規(guī)律開展創(chuàng)新活動中具有重要作用。以面向小學(xué)科學(xué)的高師科學(xué)教育專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容的子體系時，應(yīng)注意以下基本原則。

首先，應(yīng)關(guān)注自然科學(xué)知識的整體性。自然科學(xué)各分支學(xué)科的具體探究過程可能存在差異，但基本的認(rèn)識方法及知識基礎(chǔ)是普遍適用的[1]，在啟蒙階段的小學(xué)科學(xué)中更是如此。因而在化學(xué)類課程的實施過程中，既應(yīng)關(guān)注到本門學(xué)科獨有的概念體系，又應(yīng)最大程度上關(guān)注和體會到自然科學(xué)的相通性，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的整體觀念，強調(diào)科學(xué)知識和思維的整體性。

其次，應(yīng)關(guān)注自然科學(xué)發(fā)展的探究性。自然科學(xué)知識是通過科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)、艱辛的探究活動獲得的?？茖W(xué)教育專業(yè)學(xué)生需深入體驗自然科學(xué)研究中的探究活動過程，更應(yīng)盡量以這種方式學(xué)習(xí)現(xiàn)代化學(xué)知識并深刻理解這一過程，形成將探究理念、過程、方法呈現(xiàn)給正在進行科學(xué)學(xué)習(xí)的小學(xué)生的意識、習(xí)慣和能力。

第三，應(yīng)關(guān)注自然科學(xué)成果的實踐性?？茖W(xué)教育專業(yè)學(xué)生對于基礎(chǔ)化學(xué)類課程涉及到的基礎(chǔ)和拓展性實驗，應(yīng)不僅能夠完成基本操作，更應(yīng)具有設(shè)計和改進能力。進而將這一能力深化為指導(dǎo)和設(shè)計小學(xué)科學(xué)實踐活動的能力，而后者于當(dāng)今小學(xué)科學(xué)教學(xué)更具實際意義。

最后，應(yīng)關(guān)注自然科學(xué)發(fā)展對社會進步的基礎(chǔ)性與引領(lǐng)性?？茖W(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程的基礎(chǔ)性體現(xiàn)在課程內(nèi)容應(yīng)充分涵蓋小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，及在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下形成的各版本小學(xué)科學(xué)教材所包含的與化學(xué)相關(guān)知識體系。學(xué)生須對化學(xué)學(xué)科基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)交叉學(xué)科有較完整和清晰的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上充分考慮指導(dǎo)和引領(lǐng)小學(xué)科學(xué)課程的拓展性內(nèi)容。以此為基礎(chǔ)，未來科學(xué)教師才有足夠的知識修養(yǎng)底蘊及相關(guān)化學(xué)能力，引領(lǐng)小學(xué)生探究。

二、現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)課程中與化學(xué)相關(guān)的知識領(lǐng)域

新世紀(jì)以來，為推進小學(xué)科學(xué)課程實施，中央和地方組織著名專家學(xué)者精心編輯出版了多版《科學(xué)》教材[2-5]。這些教材深入關(guān)注自然世界，緊貼生產(chǎn)生活，取材精要，圖文并茂，內(nèi)容豐富?；诨瘜W(xué)的原理和應(yīng)用，我們將這些教材中與化學(xué)學(xué)科對應(yīng)的知識領(lǐng)域及具體課程內(nèi)容歸納于表1。可以看出這些教材在很大程度上恰當(dāng)?shù)匕嘶纠碚?、?yīng)用技術(shù)和發(fā)展前沿，可作為構(gòu)建高師科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容體系的重要指導(dǎo)性參考。

三、科學(xué)教育專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容建構(gòu)策略

（一）反映化學(xué)知識的系統(tǒng)性與全面性

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)課程中，與化學(xué)相關(guān)知識領(lǐng)域以元素化合物內(nèi)容最多，其中金屬單質(zhì)集中在鐵、銅、鋁等為主的常用金屬。非金屬單質(zhì)集中在氧氣、碳的同素異形體、硫等；無機化合物主要涉及硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽（巖石或材料），金屬與硅的氧化物、二氧化碳性質(zhì)等。在未來科學(xué)課程改革中，還有可能涉及到水、空氣等常見元素化合物的基本性質(zhì)、存在及狀態(tài)、組成成分等。

故在科教專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)類課程內(nèi)容建構(gòu)過程中應(yīng)考慮適當(dāng)增加元素化合物部分內(nèi)容的深度和廣度。以元素周期系為指導(dǎo)依據(jù)，充分介紹無機物單質(zhì)（特別是金屬單質(zhì)）、無機鹽類的性質(zhì)與應(yīng)用。適當(dāng)擴充介紹合金、無機非金屬材料的范圍，并在此基礎(chǔ)上，增加礦產(chǎn)資源相關(guān)內(nèi)容。

（二）形成科學(xué)整體概念課程內(nèi)容的構(gòu)建

大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)通常包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)的熱力學(xué)與動力學(xué)、水基分散系（溶液化學(xué)）、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)、常見單質(zhì)與化合物、有機化合物基礎(chǔ)、分析化學(xué)基礎(chǔ)等。其大部分理論基礎(chǔ)均屬整體自然科學(xué)理論，如熱力學(xué)定律、速率的測定與表征、平衡及平衡移動相關(guān)規(guī)律、電化學(xué)及其應(yīng)用，它們也是當(dāng)代物理學(xué)的主要研究領(lǐng)域。而有機化學(xué)則與生物學(xué)密切相關(guān)，各類天然先導(dǎo)物與新藥物的有機合成、生物酶的催化與應(yīng)用、各類高分子聚合物的性質(zhì)研究，化學(xué)波譜學(xué)及化學(xué)鍵理論在生物檢測中的重要作用等[9-10]，都使化學(xué)與當(dāng)代生物學(xué)有千絲萬縷的聯(lián)系[6-7]。

在此類化學(xué)內(nèi)容構(gòu)建過程中，科教專業(yè)《大學(xué)物理》《生命科學(xué)》《基礎(chǔ)化學(xué)》等課程都不宜割裂，而應(yīng)互相兼顧，彼此呼應(yīng)，讓學(xué)生體會在同一概念和理論的基礎(chǔ)上，不同學(xué)科研究方向和解決問題方法的異同。

如能量是自然科學(xué)核心概念。以熱能、電能、磁能等為代表的能量的存在、轉(zhuǎn)換和守恒方式等都應(yīng)成為小學(xué)科學(xué)課的重點。而物質(zhì)的微粒性是自然科學(xué)各學(xué)科都研究的對象，完全可以在細(xì)胞學(xué)說、納米科學(xué)、分子、原子、化學(xué)鍵、原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電子的運動與特征、其他粒子與反粒子等層次上進行整體認(rèn)識，也可將微粒性認(rèn)識與溶解性、密度、壓強等概念加以聯(lián)系，將化學(xué)熱力學(xué)統(tǒng)計方法與量子力學(xué)相結(jié)合，使科教學(xué)生形成較為完整的科學(xué)性理解。

（三）培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力課程內(nèi)容的構(gòu)建

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)相關(guān)化學(xué)知識中，分散系（如水基分散系）相關(guān)領(lǐng)域比例占第二位。主要包括溶解過程、溶解度，輔以固固混合（純凈物與混合物）、混合物的分離與提純，包含了沉淀與過濾、結(jié)晶與提純等化學(xué)操作。未來科學(xué)課程改革更多地會將重點放在根據(jù)物體的特征或材料的特性分離混合物質(zhì)，如分離沙和糖，鐵屑和木屑等，提出溶解性和溶解度相關(guān)知識，如溶液、懸濁液、乳濁液，以及溫度、攪拌等對物質(zhì)溶解的影響等。

實驗在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中具有重要意義，故應(yīng)重視科教專業(yè)學(xué)生實驗技能培養(yǎng)，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。勇于刪除一些舊的實驗內(nèi)容，增加一些趣味性強、與生產(chǎn)生活和基礎(chǔ)化學(xué)知識悉悉相關(guān)的實驗內(nèi)容。重視操作規(guī)范性和獨立操作能力的培養(yǎng)，要特別強調(diào)設(shè)計和改進實驗?zāi)芰Α?/p>

在課程內(nèi)容特別是實驗課程內(nèi)容構(gòu)建中應(yīng)考慮到適當(dāng)增加溶液與離子平衡部分的實驗內(nèi)容供學(xué)生操作學(xué)習(xí)，如溶解度曲線的繪制、提取與自制指示劑、豆腐與奶酪的制作、洗潔凈的配制等。為與“水資源與化學(xué)”專題相聯(lián)系，還可在增加相關(guān)知識內(nèi)容基礎(chǔ)上提出自來水水質(zhì)檢測、硬水軟化、純凈水過濾裝置等實驗內(nèi)容。不僅可以提高科教專業(yè)學(xué)生熟練操作相關(guān)實驗的能力，更為拓展知識內(nèi)容和設(shè)計相關(guān)科技活動提供有效知識儲備。

（四）理論與實際緊密聯(lián)系

與實際生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密的化學(xué)反應(yīng)相關(guān)知識領(lǐng)域在小學(xué)科學(xué)課程中比例占第三位。其中主要是氧化還原反應(yīng)，集中在鋼鐵銹蝕與防護、動植物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)、燃燒、氧化反應(yīng)的速率和熱效應(yīng)等。也包括物質(zhì)的酸堿性（如小蘇打與醋的反應(yīng)）、淀粉的特性及應(yīng)用，以及物理與化學(xué)變化的特征和區(qū)別等相關(guān)內(nèi)容。

為提高科教學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)原理知識的認(rèn)識、應(yīng)用和創(chuàng)新能力，此類內(nèi)容可考慮從實際生活入手，循序漸進。如由原電池與電解池的原理與應(yīng)用、化學(xué)電池等入手，既而逐漸涉及電極電勢、熱力學(xué)定律在熱化學(xué)中的應(yīng)用以及能斯特方程等，并增加能源與化學(xué)相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生的理論水平既能與實際相聯(lián)系，又能達(dá)到較高的程度，從而指導(dǎo)實踐。

（五）提高學(xué)生探究能力

從探究到引領(lǐng)探究是對科學(xué)教育專業(yè)學(xué)生的發(fā)展性要求。小學(xué)科學(xué)課整體上講是探究學(xué)習(xí)課，是小學(xué)生體驗探究、理解探究、自主探究的過程[8][9]。能夠突出表現(xiàn)探究能力漸進過程的小學(xué)科學(xué)內(nèi)容包括二氧化碳的性質(zhì)、混合與分離、溶解的快慢與多少等，特別是在有關(guān)物質(zhì)變化的部分，小蘇打與白醋、硫酸銅溶液與鐵釘反應(yīng)、鐵釘生銹、除水垢、燃燒、碘與淀粉特征反應(yīng)等都充分體現(xiàn)了探究的整個過程。

對科教專業(yè)學(xué)生，除使其充分體會探究過程外，更要利用一些知識內(nèi)容對其進行科學(xué)方法的培養(yǎng)。如在化學(xué)反應(yīng)速率部分體會控制變量的探究方法、在物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分體會理論模型的方法、在化學(xué)平衡和溶液與離子平衡部分體會類比與歸類的思維方法等。

（六）反映科學(xué)本質(zhì)觀

科學(xué)知識具有暫定性的本質(zhì)[10]。介紹現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的歷史和前沿領(lǐng)域有助學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的形成，避免科教專業(yè)學(xué)生因缺乏對自然科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識而盲目迷信科學(xué)理論的情況。同時也有助于其認(rèn)識到小學(xué)生的科學(xué)概念也是其不斷自我構(gòu)建的過程。

在物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分適當(dāng)介紹原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史與化學(xué)鍵理論的構(gòu)建過程，在熱力學(xué)基礎(chǔ)中介紹物質(zhì)七種狀態(tài)的特點與發(fā)現(xiàn)過程，在配位化學(xué)部分介紹配位場理論的演化過程等都有助于科教專業(yè)學(xué)生認(rèn)識到自主的科學(xué)探究、學(xué)生前概念與所學(xué)概念的有機聯(lián)系是培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)能力，完成好小學(xué)科學(xué)啟蒙教學(xué)任務(wù)的有效手段。

[1]張殷全,徐敏,魏冰.化學(xué)(科學(xué)教育)專業(yè)教育理念及教學(xué)計劃探討[J].大學(xué)化學(xué),2007(5):14-17.

[2]郁波.科學(xué)（三～六年級）[M].北京:教育科學(xué)出版社, 2007:12.

[3]義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)教材編寫組.科學(xué)（三～六年級）[M].石家莊:河北人民出版社,2002.

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[5]石鷗,黃一九.科學(xué)（三～六年級）[M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2010.

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Basic Chem istry Curriculum Construction for Science Education M ajor in Higher NormalColleges

ZHENGM in,SUN Ya-nan,ZHANG Ping-ke

(Schoolof EducationalScience,Hunan FirstNormalUniversity,Changsha,Hunan 410205)

The construction of Basic Chem istry Curriculum for primary science educationmajor should follow the principlesof system,exploration,practice,foundation and advancement.The contentsof the curriculum should cover the follow ing aspects:the systematic and overall chem istry know ledge,the construction of scientific concept and practicalability cultivation,the close relation between theory and practice,the improvement of the students’exploring ability,and the reflection of scientific nature.

primary science;science education;basic chem istry;contentsof the curriculum;system and structure

G652

A

1674-831X（2017）01-0064-04

[責(zé)任編輯：胡 偉]

2016-06-15

湖南省普通高校教改項目（2012-531）；大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實驗項目（YSXS1419）

鄭敏（1979-），女，山西太原人，湖南第一師范學(xué)院副教授，主要從事科學(xué)教育、化學(xué)教學(xué)論方面研究；孫亞男（1993-），女，黑龍江齊齊哈爾人，湖南第一師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院學(xué)生；張平柯（1956-），男，湖南瀏陽人，湖南第一師范學(xué)院教授，主要從事科學(xué)教育研究。