提高中學理科教師科學素質的思考

黃金海

摘 要 人的科學素質包括:知識與結構,科學精神,科學方法和解決問題的能力,及相應的創造創新的能力。我國目前科學教育現狀不容樂觀,中學生的科學素質亟待提高,而肩負提高中學生科學素質的教師的科學素質也亟待提高。本文主張對教師應從10個方面去做相應的培訓,以達到最終實現學生科學素質提高的目的。

關鍵詞 科學素質 教師科學素質中學生科學素質 教師培訓

一、科學素質

已有的研究表明，對青少年而言，知識固然重要，但更重要的則是某些從小就形成并終身起作用的東西，如對科學敢于探索和創新的勇氣，初步的觀察和動手能力，正確的思維方式以及實事求是的學風等等。正如物理學家勞厄所說：“重要的不是獲得知識，而是發展思維能力，教育無非是一切學過的東西都遺忘掉的時候，所剩下來的東西。”在理科教學中“所剩下來的東西”就是我們平常所說的科學素質。對科學學習和研究所需要的好奇心、科學興趣、創造意識及相應的觀察能力、實踐能力、思維能力、動手能力等都需教師在教學中有意識地去加以開發和培養，而這又需要教師對科學素質意義、概念有一定的認識和對科學教育的知識、方法的相應掌握，其中最應明確的就是科學素質概念及意義的認識，那么什么是科學素質呢？其實，人們對科學素質的認識是隨著社會的發展而發展，其含義也是不斷被豐富拓展和逐步加深的。

1966年，美國的一大批學者根據二戰后的二十年間大量的文獻調研，較系統和全面的提出了科學素質的六個范疇：

概念性知識：構成科學的主要概念、概念體系或觀念。

科學的理智：科學研究的方法論。

科學的倫理：科學所具有的價值標準，即科學研究中科學家的行為規范，又稱態度和精神。

科學與社會：科學與政治、經濟、產業等社會諸側面的關系。

科學與人文：科學與哲學、文學、藝術、宗教等文化要素的關系。

科學與技術：科學與技術之間的關系及差異。[1]

在國內從上世紀80年代末起，許多研究人員就針對不同的方面提出了科學素質的相應概念，從國內研究者對科學素質的看法中，我們可以尋求得較為統一或一致的看法，那就是科學素質包括：科學知識及結構；科學精神；科學方法；用科學知識解決問題的能力和科學創新、創造能力。

在科學素質中包含有科學知識及結構，這是不言而喻的，因為這是科學素質的基礎和可能。更多的科學家和教育理論的研究者也都同意其科學方法應是科學素質的核心之一。更有許多諾貝爾獎獲得者把他們跟導師一起學習和創造的時期稱為學徒期,“獲獎的人大多同意一個論點是,他們學徒期間最不重要的一個方面是從他們的師傅那兒獲得實際知識”[2]而是“看他們怎樣活動，怎樣思考，怎樣看待事物……這是學習一種思考方式”[3]。作為科學素質中的核心之一的科學精神，在確定上雖有很多看法，但人們一般認為它應包括：科學態度，科學探索精神，科學道德的認識和行為，科學觀及表現等，這是人們對科學價值的認識，也是對追求科學時一種綜合的價值標準，而這種科學精神的具備是形成完整科學素質的必備條件。

科學能力應是科學素質的最終體現。除用一般的科學知識解決實際問題以外，最重要的一個方面就是科學能力應體現在能提出問題，這不光是面對繁紛復雜的自然現象應如此，而是面對一切現象都應保持有這種能力，這樣科學能力就得到了升華。如果還能在提出問題的基礎上不斷增強其創新意識，逐漸提高自己的創造能力則科學素質就會有一質的飛躍。

二、我國科技教育現狀

（一）公民科學素質現狀

從1992年至2007年期間所進行過的數次的中國國民科學素養調查，據2007年調查結果顯示：我國公民具備基本科學素質的比例為2.25%，比2003年的1.98%提高了0.27個百分點。調查結果亦顯示，2007年了解科學術語的公民比例為18.4%；了解科學觀點的比例為33.5%；理解科學方法的比例為6.9%；理解科學與社會之間關系的比例為59.4%。雖然調查結果表明國民的科學素養在逐年提高，但仍存在有不少問題，主要為：一是科學知識素養仍然很低，二是科學方法素質不高，三是科學精神欠缺，此外我國公眾在科學思維、科學興趣等方面也存在不少問題[4]。

（二）中學生科學素質現狀

華南師大《中學生科學素質發展研究》課題組所做的調查顯示：雖然我國中學生做為一廣泛接受科學教育的群體，但在科學知識測試、技能測試以及相應的自然科學知識的學習過程中態度、方式、學習的認真程度，深刻程度等方面均都存在許多問題，中學生對生活中的科學知識缺乏應有的了解，如象早上看日出、人眼看到的太陽位置比實際位置高還是低，夫妻的血型對子女的影響等的問題上得分率均低于0.3。另如技能測試中測量書的厚度的實驗，盡管學生都知道測量的方法，但最后沒有一個學生能得到正確的結果，再如高中物理測試中要求學生判斷一個電表的好壞，在所有學生都懂得使用電流表的情況下，卻沒有一個人能拿出解決問題的辦法。[5]

（三）中小學科學教育現狀

有的學者在上世紀80年代中期就指出，大多數中小學的科學教育存在著嚴重的問題，主要表現為缺乏科學實驗，輕視科學方法教育；忽視科學精神教育；科學知識教育效果也不理想。造成這些問題的原因主要有：我國沒有經歷現代的科學運動，缺乏教育的基礎；傳統教育思想的影響，重研學輕修行；教育經費少，教育條件差。[6]雖然近年來，人們開始重視科學知識的有效傳遞，并已開始重視和加強科學方法的教育，但人們又看到科學精神在科學教育中常白白流失掉，許多學生接受了幾年科學教育卻領悟不到基本的科學精神[7]。

再由于各級各類的考試及考試分數的絕對化，使學生的科學好奇心、科學興趣、創造意識均被這些片面的評價所滌盡。

三、中學理科教師科學素質對學生的影響

從已有的經驗總結和理論分析可知：中學理科教師所具有的科學素質將從下面幾個方面對學生科學素質形成產生影響。

（一）廣博的科學知識

作為中學理科教師在學生面前首先應是一個掌握較多科學知識的學者，無論在教學中還是在日常生活中，均能以科學的語言解釋其現象和原因，由此學生才會效仿，并試著在一切可能的地方用自己所學的科學知識去解釋自然和探索自然。教師所具有的知識的廣博性還不應限于某一學科，而應以更廣闊的眼界將學科知識與大量現象相聯系，如象“能量”的知識，就可完全用于化學反應中的分析也可用生物學領域中有關內容的解釋，如果教師本人對這方面的知識有所了解，并在教學中有意識去聯系，那么這既能對學生的學習知識起一個引導的作用，還符合現在日漸發展的綜合課程對教師的要求，因此作為教師應向此方向努力，從一點一滴的相互聯系達到更深更廣范圍的相融。

（二）教師本人的實踐能力、實驗技能

教師較強的實踐能力如：解決實際問題的能力，對生活中一些現象的科學的解釋；對一些與物理、化學、生物緊密相關的生產工藝的了解；進行科研的能力及小制作、小發明的能力等都會對學生產生很深的印象，并以教師為榜樣進行模仿。另一個和教學實踐聯系非常緊密的就是學科實驗，教師的實驗技能水平和在實驗中所體現的品質也能對學生產生影響。

“親其師，信其道”學生只有對教師產生欽佩之情，才能真正愿意去做一些教師讓做的事，教師突出的實踐能力和嫻熟的實驗技能易使學生對教師產生欽佩，進而影響他們的興趣、志向等。因此教師不應放松這方面能力的提高，而應不斷加強，使其真正產生效應。

（三）教師對科學的明確態度和對科學精神的弘揚

作為科學的傳播者，理科教師也必須對科學有一個態度，也就是說在傳播科學知識的過程中對科學本性所要求的價值觀念，思想觀念，行為準則及道德和思想品質也應有相當了解，并對這些內容有正確的看法和態度。因為教師的看法和態度會對學生產生潛在的影響。但大多數教師并未領悟到這些，在教學中也沒有對此給予足夠的重視。在理科教學中最容易培養起學生的科學創造精神，求實精神、實踐精神及科學的人道主義精神。在許多概念的引入和規律的傳授中也要將科學倫理知識貫穿其中，讓學生既學到科學知識，又知道科學既可造福人類，但同時也會引發災難和倫理問題。只有這樣科學知識的傳授才達到了它的目的，否則只傳授科學知識而不讓學生體會其科學精神和科學倫理，則只會培養出所謂的“物理人”“化學人”等。他們可能能促進科學的發展，但卻不顧其發展有可能帶來的惡果，甚至對產生的惡果也會漠然視之。

（四）教師對科學研究過程的了解，相關學科史的了解

教師如能具備相應的科研能力或對科學研究的過程有所了解，同時對自己所任學科的學科發展史有一個大致的了解，這樣在進行教學時，就會自覺不自覺地，潛移默化地對學生施加有關這方面的影響，現代課程改革中也強調“學生不僅要學到物理知識的結論，而且應該了解知識產生和發展的過程，了解人類對于自然界的認識是怎樣一步一步地深入的，在展開教學內容時，要介紹一些歷史背景和物理思想的演化”[8]。這樣的提法也正好符合培養學生科學素質的要求。在科學研究的過程中，從提出問題形成假說，設計實驗，設計和制作實驗儀器到讀取數據，巧妙地利用數據得到結論，檢驗結論等的步驟和方法，如教師在學習概念、規律的過程中有意識地滲透，使學生真正掌握，那對學生來說將獲益頗豐，且享受終身。同時也會從科學家的工作中得到啟示，增強其創造的信心和進行創造的努力。因此教師積極參與科研和掌握必要的學科發展史知識對學生科學素質的形成具有促進作用。

四、中學理科教師科學素質培訓方案

從前所述可知，中學生的科學素質亟待提高，提高的關鍵并不是傳授更多的科學知識，而是要讓影響學生科學素質關系最大的教師提高自己的認識和在教學中樹立全新的理念，并在教學中有意去為之。美國對多年調查公眾科學素質結果的統計分析表明：決定公眾科學素質的關鍵是中學的理科教學。中學是基礎教育階段，文化課包括文科和理科，而上大學后文科學生很少涉及理科內容，所以中學階段是公眾獲得較好科學素養的時期[9]。因此重視中學理科教師科學素質的培養也就顯得更為重要了。而這種培養完全可納入正常的教師培訓的工作中，只是在進行中學理科教師在職培訓課程中再增加或突出其相應內容即可。為此我們提出理科教師科學素質培養方案如下：

（一）培訓目的

讓中學理科教師清楚地了解理科教師應具有的科學素質的內容，較系統地學習理科教學中涉及到的科學方法，強化和優化理科教師科學素質的結構。明確理科教學中學生應形成的科學素質內容，掌握其促進學生科學素質形成的方法。

（二）培訓內容

1、學科系統知識結構：基本原理、基本概念和理論，此部分內容在于讓教師居高臨下地了解本學科的知識系統和結構。

2、基本知識：自然科學（除本學科以外）、社會科學、人文科學、技術哲學等的簡介，此部分內容在于讓教師對科學知識的了解具有廣博性。

3、方法論：自然科學方法簡論，學科中涉及的方法（與科學知識進修統一）。

4、科學道德、品質和科學觀（自然觀、社會觀、辯證唯物主義觀）愛國思想、科學精神、科學態度等內容的了解。

5、教學中形成科學觀及科學精神的方法和途徑（主要通過STS教育；概念和規律教學中的滲透，科學史的介紹等）。

6、科學能力及培養方法樹立問題意識，掌握科學研究中的一般方法和過程。明確發現法，研究性學習和探究學習的內容和具體實施的原則。

7、技能（在一般的理科教師培訓中均有此內容）

8、獲取信息的途徑和技能（書籍、報刊電視廣播、網絡等等）

9、創新（創新意識的樹立和創新精神的了解，創新的途徑和方法，創新案例的分析及創新、創造、發明間的關系和區別）

10、實踐

（1）撰寫論文；（2）創造發明；（3）改進制作；（4）敘述原理（新情景下規律的描述）。

我們說現在中學生科學素質的狀況將會在很長的時期內影響我國公眾的科學素質的水平，以及科學技術的發展和進步，因此不容我們漠視和等待。美國的“2061計劃”就是為了使美國當今的兒童——下世紀的主人，能適應2061年哈雷彗星再次臨近地球的那個時期科學技術和社會生活的急劇變化而制訂和實施的。其根本就是提高國民的科學素質。正如已有人指出的那樣：“國民的科學素質將是一切資源中最為重要的資源，也是知識經濟時代國民素質中的核心素質。良好的國民素質已成為現代社會健康，高效運行的基本前提。”[10]中學生的科學素質培養既包括科學理論知識的掌握，又包括科學精神、科學方法、科學能力的培養，而處于學生科學素質核心地位的科學精神、方法和能力的形成又是學生去進一步學習、研究和探索發展的保證，要實現這一目的就要讓我們的教師既具有較高的科學素質，又具有促進學生科學素質提高的能力和方法才可以，所以理科教師科學素質的培養應及早納入培訓計劃。

參考資料

[1]常生龍.科學素質教育與物理課程改革[J]上海教育 2000 (2).

[2][美]哈里特·朱克曼著 周葉謙 馮則世譯. 科學界的精英[M] 北京:商務印書館1979.

[3]同[2]

[4]楊興林.論公眾的科學素質[J]青海社會科學1998(5).

[5]中學生科學素質發展研究課題組.關于科學素質教育的調查和思考[J]華南師范大學學報（社會科學版）1994(1).

[6]涂國艷.我國中小學科技教育的反思[J]教育評論1987(5).

[7]梁樹森.論科學精神的培養[J]教育研究 2000(6) .

[8]中華人民共和國教育部制訂.全日制普通高級中學物理教學大綱（試驗修訂版）[M]北京：人民教育出版社 2000 2.

[9]姚昆侖，李家益，強仲梁.我國公眾科學素養的抽樣調查[J]科技導報1995 (8).

[10]朱效民.國民科學素質——現代國家興盛的根基[J]自然辯證法 1999(1).