基于化學(xué)史的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)策略研究

金晨

摘要：上海課改30年以來，現(xiàn)行化學(xué)教材有著鮮明的時(shí)代主題和印記。生動(dòng)活潑、圖文并茂的化學(xué)史素材，無疑增強(qiáng)了化學(xué)魅力及科學(xué)性、進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生求知欲望。然而與一期教材相比，知識(shí)點(diǎn)的篇幅、復(fù)習(xí)題題量、教材的厚度明顯減少，使得教師在把握教學(xué)重難點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生了困擾。該文旨在明確“化學(xué)史”素材對(duì)于培養(yǎng)高中生科學(xué)素養(yǎng)的作用，力求揭示教師在使用二期課改教材中遇到困惑的原因，提出合理處理“化學(xué)史”素材的建議及案例。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);科學(xué)素養(yǎng)：化學(xué)史：課堂實(shí)踐

文章編號(hào)：1008-0546（2019）05-0015-04

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.005

一、問題的提出

化學(xué)史教學(xué)對(duì)于某些教師看來，簡直就是浪費(fèi)時(shí)間。非但不能提高考試分?jǐn)?shù)，還會(huì)影響教學(xué)進(jìn)度。課程標(biāo)準(zhǔn)中沒有化學(xué)史相關(guān)內(nèi)容的考核要求，教師則往往采取通篇閱讀或者只字未提的方式來處理化學(xué)史內(nèi)容。久而久之，化學(xué)史內(nèi)容的教育功能被越來越多的老師所淡忘，留下的僅僅是學(xué)科分?jǐn)?shù)本身。究其原因，是化學(xué)教師忘記了化學(xué)教育的初衷及其育人功能。

二、關(guān)于“科學(xué)素養(yǎng)”的初步思考

1.“科學(xué)素養(yǎng)”的概念

1958年，美國斯坦福大學(xué)學(xué)者赫德發(fā)表了一篇題為《科學(xué)素養(yǎng)：它對(duì)美國學(xué)校的意義》的論文，人們把科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵理解為著重于科學(xué)知識(shí)的掌握。

20世紀(jì)80年代，美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)（AAAS）制定了“2061計(jì)劃”。依據(jù)計(jì)劃相繼發(fā)表《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，其中將科學(xué)素養(yǎng)表述為“理解和深諳進(jìn)行個(gè)人決策、參與公民事務(wù)和文化事務(wù)、從事經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)所需的科學(xué)概念和科學(xué)過程”，并且認(rèn)為“科學(xué)素養(yǎng)有不同的程度和形式，它擴(kuò)展和深化到人的整個(gè)一生，而不僅僅是在學(xué)校的一段時(shí)問”。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，在新的社會(huì)環(huán)境和背景下，科學(xué)素養(yǎng)又有了新的含義。國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個(gè)組成部分，即對(duì)科學(xué)知識(shí)達(dá)到基本的了解程度，對(duì)科學(xué)的研究過程和方法達(dá)到基本的了解程度，對(duì)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)和個(gè)人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度。

2.“科學(xué)素養(yǎng)”與“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的關(guān)系

圖1“科學(xué)素養(yǎng)”與“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的關(guān)系

從圖1中我們可以發(fā)現(xiàn)，“科學(xué)素養(yǎng)”與“學(xué)科核心素養(yǎng)”的內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)是一致的。“科學(xué)素養(yǎng)”是“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的一部分。2008年上海師范大學(xué)秦浩正教授及其團(tuán)隊(duì)有關(guān)《上海青少年科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查報(bào)告》分析顯示，在義務(wù)教育階段，上海青少年的科學(xué)素養(yǎng)獲得明顯發(fā)展的同時(shí)，在各方面的發(fā)展還參差不齊。尤其是在科學(xué)探究能力方面還比較落后，使得學(xué)生的實(shí)踐能力相對(duì)薄弱，主動(dòng)探究的欲望較低。這份報(bào)告也很好地證明，現(xiàn)如今化學(xué)課堂教學(xué)忽視了科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

因此，一線教師所普遍忽略的化學(xué)史素材，恰恰是科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)所急需的養(yǎng)分和素材。

三、國內(nèi)外化學(xué)史教育的功能及進(jìn)展

1.國外化學(xué)史教育的功能及進(jìn)展

1904年，法國著名科學(xué)家郎之萬，第一個(gè)積極提倡在科學(xué)教學(xué)中運(yùn)用歷史的方法。他提出了克服教條主義、實(shí)用主義的方法：（1）提早開設(shè)和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)（2）科學(xué)史教育。1926年實(shí)驗(yàn)教學(xué)法被納入理科教育。

在美國，從20年代開始多數(shù)大學(xué)理科系都開設(shè)了科學(xué)史課程。50年代，中學(xué)理科教學(xué)穿插了一般的化學(xué)史教材，另外還專門編寫了科學(xué)史教材和教師用的教學(xué)參考書。1960年美國26個(gè)州的100多所學(xué)校進(jìn)行了HOSC教學(xué)法，即化學(xué)史教學(xué)方面的試驗(yàn)取得了顯著的成功。

2.國內(nèi)化學(xué)史教育的功能及進(jìn)展

50年代我國開始重視化學(xué)史教育。1956年頒布的《中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱》中明確指出，為了培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義思想，教師應(yīng)該結(jié)合具體的教材，使學(xué)生認(rèn)識(shí)我國歷史上勞動(dòng)人民在化學(xué)和化學(xué)生產(chǎn)方面的光輝貢獻(xiàn)，使學(xué)生了解我國化學(xué)、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和成就。

雖然現(xiàn)行的化學(xué)課本注意了化學(xué)史教育，在各類課本都注意引用或穿插一些化學(xué)史料內(nèi)容。然而，從化學(xué)史教育的國內(nèi)外發(fā)展不難看出，國外的化學(xué)史教育注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)。國內(nèi)的化學(xué)史教育主要注重學(xué)生愛國主義教育及對(duì)歷史的緬懷。諸多的研究僅僅停留在課程標(biāo)準(zhǔn)、教材對(duì)于化學(xué)教材內(nèi)容的要求，而對(duì)于“化學(xué)史”素材使用過程中對(duì)于功能的描述較少，特別是對(duì)于高中生科學(xué)素養(yǎng)的提升意義不顯著。

四、普通高中化學(xué)史教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查

為了能夠深入了解上海二期課改教材中化學(xué)史的使用情況以及其對(duì)高中生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的作用，抽取我校高一至高三年級(jí)300名學(xué)生和6名化學(xué)教師，共發(fā)出調(diào)查問卷：學(xué)生300份，教師6份;收回有效問卷290份，教師6份。

1.調(diào)查方法

以問卷調(diào)查為主，主要以化學(xué)教學(xué)論為依據(jù)，從中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)際并結(jié)合我校實(shí)際進(jìn)行調(diào)查。為保證調(diào)查的真實(shí)可靠，要求集中填寫，并當(dāng)場回收問卷。

2.調(diào)查結(jié)果分析

結(jié)合兩張調(diào)查問卷我們發(fā)現(xiàn)，教師與學(xué)生都普遍認(rèn)為化學(xué)史對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)的提升有幫助。然而在課堂中，教師迫于考試的壓力不愿意花過多時(shí)間。學(xué)生也會(huì)由于缺乏必要的背景知識(shí)，以及對(duì)科學(xué)常識(shí)普及程度的不同，很難參與到化學(xué)史的學(xué)習(xí)中。這就造成了教師不得不照本宣科的窘境，科學(xué)素養(yǎng)的提升也只能成為紙面上的理想而已。

五、普通高中化學(xué)史教學(xué)策略研究

1.化學(xué)史教學(xué)理念

人本主義學(xué)習(xí)理論提出者羅杰斯認(rèn)為，只有當(dāng)學(xué)生正確地了解所學(xué)內(nèi)容的用處時(shí)，學(xué)習(xí)才能成為最好的、最有效的學(xué)習(xí)。即化學(xué)史的教學(xué)要貼近生活、貼近用途，要讓學(xué)生明確知識(shí)產(chǎn)生的因果聯(lián)系。他還認(rèn)為，很多有意義的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)不是從現(xiàn)成的知識(shí)中學(xué)到的，而是在做的過程中獲得的。那么化學(xué)史的教學(xué)要讓學(xué)生明白知識(shí)并非一成不變的。即便是書本上的知識(shí)，也一定有其局限性，要帶著發(fā)展的眼光看問題，掌握學(xué)會(huì)知識(shí)的方法而非知識(shí)內(nèi)容本身。

建構(gòu)主義思想則認(rèn)為，知識(shí)的掌握要利用“學(xué)會(huì)探索”“提出假設(shè)”“聯(lián)系思考”，通過“自我協(xié)商”與“相互協(xié)商”來掌握知識(shí)的真諦。

2.化學(xué)史教學(xué)策略

依據(jù)兩種教育學(xué)觀點(diǎn)，構(gòu)建出化學(xué)史教學(xué)策略模型。

（1）挖掘素材

化學(xué)史素材的挖掘應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、化學(xué)史話、功能定位三個(gè)方面來落實(shí)。上科版高二年級(jí)第一學(xué)期共3章，在每一章中都會(huì)有化學(xué)史內(nèi)容的拓展和延伸。制定列表如下：

從表3中看出，那些承載化學(xué)史的教學(xué)素材大多植根于教材內(nèi)容，且與知識(shí)點(diǎn)息息相關(guān)。從功能定位上都反映了對(duì)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。因此，我認(rèn)為化學(xué)史素材的挖掘要做到如下“三步”工作：

第一，明確教學(xué)內(nèi)容與化學(xué)史話的關(guān)系。關(guān)系可以是遞進(jìn)關(guān)系、比較關(guān)系。例如：“銅和鐵的冶煉史”的素材可以理解為遞進(jìn)關(guān)系。在教材中它是對(duì)人們利用金屬活動(dòng)性順序來判斷金屬冶煉順序的一種考證。又如：教學(xué)內(nèi)容淡化了知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過程，強(qiáng)調(diào)了知識(shí)點(diǎn)的科學(xué)性。而化學(xué)史話的內(nèi)容則強(qiáng)化了知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過程，體現(xiàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的比較方法和手段。

第二，明確化學(xué)史話的功能定位。表3中的功能定位只是其一種表現(xiàn)形式。在“教”的主體與“學(xué)”的對(duì)象發(fā)生改變時(shí)，對(duì)于其功能定位可以依據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

第三，精煉資源形成化學(xué)史的操作載體。通過網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)期刊等資料整合，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容形成“線索清晰，結(jié)構(gòu)合理”的教學(xué)流程。精煉不代表“縮短”或是“舍去”，更多地體現(xiàn)再整合的思想。我認(rèn)為，對(duì)于功能定位于“科學(xué)知識(shí)”的內(nèi)容可以通過“簡化”的形式進(jìn)行運(yùn)用。對(duì)于體現(xiàn)“科學(xué)過程與方法”的內(nèi)容，建議將化學(xué)史滲透于新授課的教學(xué)環(huán)節(jié)中。

（2）設(shè)計(jì)活動(dòng)形式

活動(dòng)形式不是教學(xué)設(shè)計(jì)，而是指化學(xué)史內(nèi)容滲透的方式?？梢允嵌嗝襟w視頻或音頻，也可以是小組匯報(bào)交流的形式，來完成對(duì)化學(xué)史的介紹、以及談一些自己的感悟等（表4）。

同樣內(nèi)容，在不同班級(jí)采取了不同的方法開展教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)運(yùn)用了大量時(shí)間講述定義，通過反復(fù)計(jì)算來掌握概念。課堂教學(xué)氛圍沉悶，學(xué)生對(duì)為什么要計(jì)算相對(duì)原子質(zhì)量感到困惑。顯然，無論從學(xué)科知識(shí)本身、還是科學(xué)素養(yǎng)，掌握并不理想。

相反，即便化學(xué)史教學(xué)過程耗費(fèi)了大量的人力，且對(duì)于計(jì)算本身所花費(fèi)的時(shí)問很少。但是，你卻能發(fā)現(xiàn)：所有學(xué)生都參與了活動(dòng)，學(xué)生都明白為什么要用到相對(duì)原子質(zhì)量，明白化學(xué)學(xué)科在得出結(jié)論前，要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)猜測(cè)、驗(yàn)證、得出結(jié)論的過程。

六、化學(xué)史教學(xué)的功能及體會(huì)

化學(xué)史從化學(xué)發(fā)展歷史的角度闡述化學(xué)，分析發(fā)展過程中的各種因素的影響。例如：相對(duì)原子質(zhì)量的概念正是建立在道爾頓原子論基礎(chǔ)上提出的。可見，化學(xué)史融人下的教學(xué)，正在不斷促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

1.利于傳授科學(xué)知識(shí)

“化學(xué)給人以知識(shí)，化學(xué)史給人以智慧”。我國化學(xué)家傅鷹曾經(jīng)言簡意賅地指出了學(xué)習(xí)化學(xué)史的意義。其意義顯然能夠?qū)⒒A(chǔ)的科學(xué)知識(shí)傳授給后人，也符合培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的?？梢哉f，從人類學(xué)會(huì)使用火，掌握了火的強(qiáng)大自然力時(shí)，就開始了最早的化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，化學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，并在國民經(jīng)濟(jì)中起著重要的作用。

2.利于培養(yǎng)科學(xué)過程與方法

“授人以魚，不如授之以漁”?；瘜W(xué)史能夠在傳遞科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，更注重發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過程。這種過程中往往體現(xiàn)一定的思想方法?；瘜W(xué)中的思想方法往往經(jīng)歷著：提出問題一搜集信息一事實(shí)驗(yàn)證一科學(xué)結(jié)論等環(huán)節(jié)。這是指引化學(xué)工作者認(rèn)識(shí)事物，發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的一般科學(xué)方法。

在上述課堂教學(xué)活動(dòng)中（圖4），學(xué)生正是尋找著前人的足跡來了解相對(duì)原子質(zhì)量概念的形成過程。雖然僅有一個(gè)概念，學(xué)生卻認(rèn)識(shí)了道爾頓、貝采里烏斯、康尼查羅等眾多書本上不曾提及的化學(xué)大家。他們意識(shí)到，站在巨人的肩膀上看問題的重要性。同時(shí)，也意識(shí)到在學(xué)習(xí)前人經(jīng)驗(yàn)的過程中，敢于質(zhì)疑、搜集證據(jù)對(duì)發(fā)現(xiàn)真理的重要意義。

3.利于感悟科學(xué)精神

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)的、中心的科學(xué)，它是中性的?；瘜W(xué)家用它造福人類，某些不良商人用化學(xué)危害人類，使化學(xué)被世人誤認(rèn)為“污染”的代名詞。這是化學(xué)的不幸，更是學(xué)習(xí)化學(xué)的人的不幸?；瘜W(xué)史的學(xué)習(xí)有利于從學(xué)生時(shí)代改變這種陳舊的觀念，以客觀的事實(shí)為依托，吸引學(xué)生來感受化學(xué)發(fā)展的魅力，感悟科學(xué)家的創(chuàng)新精神和勇于探索的精神狀態(tài)。