論化學教育改革的創新與繼承

孫元清

摘要:化學教育的改革,是為了化學教育的發展,為了促進學生的發展,促進社會的發展。改革要有創新才能促進發展,改革要有繼承才有基礎,才能成功,才能持續發展。本文回顧幾十年來化學教育改革的歷程中,尤其是近三十年來所圍繞的幾個主要問題展開,包括化學教育的對象、化學教育的價值、化學教育的內容、化學教育的途徑和方式等,探討改革中創新和繼承的情況,以便更好地促進化學教育改革,實施素質教育,提高化學教育質量,減輕學生過重的課業負擔,促進學生的發展。

關鍵詞:改革;創新;繼承;化學教育對象;化學教育目的;化學教育價值;科學探究

文章編號:1005-6629(2009)08-0025-05 中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B

引 言

今年三月在杭州召開全國化學特級教師論壇暨化學教育專業委員會第十三次學術年會, 主題是課程改革與化學教學改革,減輕過重學業負擔,提高教學質量、推進素質教育。我認為課程改革與化學教學改革是一個核心的環節 ,想借此論壇跟大家交流的是化學教育改革的創新和繼承問題。

改革不是目的,改革是為了發展,為了提高,為了前進。化學教育的改革,是為了化學教育的發展,為了促進學生的發展,促進社會的發展。但是,改革要有創新才能促進發展,改革要有繼承才有基礎,才能成功,才能持續發展。

回顧幾十年來化學教育改革的歷程,尤其是近三十年來,主要是圍繞著幾個問題展開的:化學教育的對象,化學教育的價值,化學教育的內容,化學教育的途徑和方式,化學教育的評價等。本文就想圍繞其中幾個問題來探討改革中創新和繼承的情況,以便更好的促進化學教育改革,實施素質教育,提高化學教育質量,減輕學生過重的課業負擔,促進學生的發展。

1世界教育改革的趨勢

在回顧和反思我們改革的創新與繼承之前,我們最好先來審視一下世界教育改革的趨勢,作為借鑒,以利于我們反思的廣度、高度和深度。

1.1美國《2061計劃》

該計劃是由美國促進科學協會聯合美國科學院和聯邦教育部等12個機構,聘請800多位科學家參與,從1985年啟動制定的。它代表美國基礎教育課程改革和教學改革的趨勢,培養當今美國兒童能夠適應未來2061年科技急劇變化的生活。

該計劃指出科學、數學和技術位居未來變革的核心,提出了這些學科的基本內容、基本概念和基本技能,這些學科之間的聯系,以及掌握這些內容、概念和聯系的基本態度、方法和手段。

該計劃指出課程和教學改革的趨勢:課程結構的合理性(核心課程與一般課程),課程的彈性(選擇性,因材施教),教學開放性,教學手段現代化。

該計劃強調整體性,長效性,基礎性(強調基礎學科,各學科內部以基礎知識的傳授和基本技能培養為主),學生為中心(注意因材施教,培養創造性,鼓勵思考問題不是追現成答案;教師采用多種教學方法,幫助學生發展思維和想象力并解決實際問題),發揮教師主導作用(只有教師才能有效地傳授知識和啟迪智慧,更新課程,改善教學),協作性。

1.2英國《提高教育和技能的白皮書》

2005年發布的白皮書中提出: 11～14歲學生要提高基礎知識和技能水平; 14～19歲學生要提高閱讀能力和科學能力。

1.3日本《開創日本義務教育的新時代》

2005年發布的《開創日本義務教育的新時代》提出:要打下扎實的學力,包括基礎知識和技能,獨立思考能力和創造能力;在基礎教育除了培養學生的生存能力,還要培養獲取知識和應用知識的能力,增強求知欲,尊重日本民族文化。

1.4二十一世紀學生的核心能力

分析一下世界各國教育改革的趨勢,我們可以看到各國無不看到基礎知識和基本技能的重要,無不重視能力的培養,尤其是核心能力的培養。這些核心能力包括批判能力, 獨立思考、獨立判斷和創造能力,分析問題和解決問題的能力,合作能力,終身學習能力,認識自我能力。

2化學教育的對象

化學教育的本體要解決兩大問題: 一是化學教育的對象,二是化學教育的認識論和方法論。

化學教育的對象有精英教育和大眾教育。我國化學教育的傳統是重視少數學生學好化學。通過多次的改革,尤其是近期的改革,逐步地認識并選擇了大眾教育,從傳統的精英教育到大眾教育:人人學好化學,人人學習不同的化學。課程標準提出了學好化學的基本要求。課程設置為必修模塊和選修模塊,上海的課程設置為基礎型課程、拓展型課程和研究型課程。希望通過這樣的課程設置使每一個學生既有有共同的化學基礎,有些學生還具有化學的特長或其他方面的特長,使得我國高中畢業生是一個既有共同基礎又有不同個性特長的群體。

但是,許多學校在課程實施中只重視基礎型課程,忽視拓展型課程和研究型課程,高考也只考基礎型課程。這些表現實質上是只繼承重視共同基礎的傳統,而忽視培養不同基礎的創新,降低了化學教育的質量。這種實施的結果勢必影響了學生的認知結構,降低化學教育的水平,也影響了學生創新精神和化學特長的培養,這是必須引起我們的高度重視和研究。

3化學教育中科學本質的教育

化學教育的重要價值之一就是要對學生進行科學本質的教育。

在國家《普通高中化學課程標準》將“理解科學本質”作為化學教育的目標之一,這是化學教育改革中很重要的創新。但是,在教學貫徹中僅僅簡單地落實在分解式的三維目標中,這是很不夠的。我們還應該從整體上把握和以滲透的方式體現在我們的教材、教學和評價中。

人類對“科學本質”的認識是不斷發展的。人類對科學本質的認識經歷了邏輯實證主義科學本質觀、歷史主義科學本質觀和建構主義科學本質觀等三個階段,由科學的“真理觀”向科學的“建構觀”的轉變,或是由科學的“客觀性”向科學的“二重性(客觀性和建構性)”的轉變。人們一般將“真理觀”稱為傳統科學本質觀,將“建構觀”稱為當代科學本質觀。

3.1邏輯實證主義科學本質觀

邏輯實證主義認為科學知識是客觀真理,科學知識的產生范式是以純粹客觀的觀察為基礎,經由培根的歸納法得到科學知識或理論。

3.2歷史主義科學本質觀

科學發展不是靠知識的積累而是靠范式的轉換完成的,一旦形成了新范式,就可以說建立起了新的常規科學。

庫恩認為,“一種范式通過革命向另一種范式的過度,便是成熟科學通常的發展模式。”在前科學的基礎上,一旦形成了新的范式,便建立起了常規科學 ;當常規科學的范式發生了危機,必須通過范式的革命,即建立新的范式,這時才可以說建立起了新的常規科學,科學取得了新的發展。

3.3建構主義科學本質觀

建構主義科學本質觀認為,科學知識的獲得是科學家根據現有的理論(原有知識)來建構科學知識,建構主義強調科學知識是暫時性的、主觀的、建構性的,它會不斷地被修正和推翻。

科學認識活動是以事實為基礎的,但事實本身并不是科學。科學認識活動包括觀察和推論;科學認識的結果,并不是純粹客觀的,包含有人的想象性和創造性;科學知識體系是一個開放的系統;科學、技術和社會是相互影響的。

科學定律和科學理論是科學認識的兩種形式,它們各自的產生范式是不同的:科學定律的產生范式是歸納式,科學理論的產生范式是建構式。

3.4運用科學本質觀指導化學的教學

(1)從本質上全面落實三維目標

在“課程目標”中首次提出知識技能、過程和方法以及情感態度價值觀等三維度目標。

教師的科學本質觀會影響到對于化學教學目標的理解和落實。科學本質觀不能只簡單的體現在三維目標上,還應體現在以下其他方面。

(2)指導正確對待知識

(3)指導正確應用科學的教學話語

A.傳統用語:“真理性”、“確定性”、“必然性”、“證明”、“發現”等;

B.當代用語:“觀察”、“猜測”、“推論”、“可能是”“提出”“支持”等。

(4)引導學生逐步形成當代科學本質觀

(5)引導學生正確理解化學內容

(6)培養學生化學的思維方式

(7)指導正確評價化學的學習

4化學教育的內容

解放后,尤其是改革開放30年來,化學教育圍繞化學內容對教材經歷了多次的改革。這里僅舉幾套有歷史沿革的教材為例進行歷史的比較,來考察創新與繼承的情況。

4.11957年人教版

化學基本概念和基本定律——無機物的分類——溶液——鹵素——氧和硫——氮和磷——門捷列夫周期律和元素周期表——

原子結構——電離學說——碳和硅——

4.21983年人教乙種版

鹵素——摩爾——反應熱——硫和硫酸——堿金屬——物質結構和元素周期律——氮族——化學反應速度和化學平衡的——電解質溶液——硅和膠體——鎂——鐵——(有機化合物)

4.31983年人教甲種版

摩爾——鹵素——硫和硫酸——堿金屬——原子結構和元素周期律——化學鍵和分子結構——氮族——化學反應速度和化學平衡——硅和膠體——電解質溶液——鎂和鋁——過渡元素——(有機化合物)

4.42000年人教版

化學反應及其能量變化(氧化還原反應,離子反應,化學反應中能量變化)——堿金屬——物質的量——鹵素——物質結構和周期律——硫和硫的化合物、環境保護——硅和硅酸鹽工業——氮族元素——化學平衡(化學反應速率,化學平衡,合成氨條件)——電離平衡(電離平衡,水的電離,PH,鹽

4.51992年上海科技版

基本概念和基本原理(摩爾——反應熱——氧化-還原反應——原子結構——元素周期律——化學鍵——化學反應速度——化學平衡——電離和電離平衡)。

元素及其化合物知識。

有機化合物知識。

4.62007年上海科技版

物質的微觀世界(原子結構——化學鍵);

物質的變化及其規律(能的轉化——化學反應速速率與化學平衡——元素周期律——電解質溶液——氧化還原反應);

一些元素的單質及其化合物(氮——硫——氨——鐵——鋁)。

4.71979年上教版(理科班)

……第13章鐵,第14章過渡元素(過渡元素基本概念,絡合物,鈦,鉻,錳, 銅,鑭系元素和錒系元素)……

17種鑭系元素(原子序數58至81之間的稀土元素)廣泛應用于手機、激光器和航空業等方面,而這些元素都由中國生產。中國具備生產足夠的鑭系元素、鋱元素、釹元素和鏑元素的資源和精煉能力,以滿足每年10%的全球需求增長率。

4.8幾點啟示

(1)化學教育內容的改革始終圍繞化學理論與化學事實的關系上進行改革,反復的進行創新與繼承,包括前后關系上,分量關系上和要求上;

(2)化學教育內容的更新少之又少,創新和繼承很不夠。例如,超分子尚未涉及,稀土族元素只在1979年上教版理科班教材和1983年人教版甲種本教材出現過。但是,我國在以后的新教材中卻再也沒有出現過。而我國是隱藏稀土元素的大國,也是生產稀土金屬的強國。

(3)忽視科學本質和科學思維方式的培養;

(4)構建符合國情的、創新的化學教育內容系統還需要下大功夫。

英國《泰晤士報》2009年3月9日文章,原題:“中國掌握技術未來的鑰匙”。

中國從一項長達15年的調查中勝出,成為稀土金屬供應的“最大壟斷國”。業內專家說,這一主導地位將使中國控制消費類電子和綠色技術的未來。全球95%以上的稀土資源都由中國生產供應。

隨著世界各國在能源利用率方面加大努力,中國的主導地位將變得更具有戰略決定性,因為很多重要的環保技術,例如風力渦輪機、低能耗燈泡和混合動力車等都非常依賴稀土金屬。 世界不得不清醒地認識到,沒有這些金屬的元素,也就談不上什么技術。

在我國從稀土大國發展到稀土強國中有一個作出突出貢獻的化學家徐光憲。

徐光憲(1920- )著名物理化學家,無機化學家,教育家,中國科學院院士、北京大學教授、北京大學稀土化學研究中心主任。幾十年來,他為我們國家和人民培養了一大批教學和科研人材,并在物質結構、量子化學、配位化學、萃取化學、稀土科學等領域做出了突出的貢獻,黨和人民對他的貢獻給予了充分的肯定。1962年提出了被國內普遍采納的萃取體系分類法。1976年他提出串級萃取理論,并在全國推廣,把我國稀土萃取分離工藝提高到國際先進水平。 他因為在稀土萃取領域的驚人成就被稱為“稀土界的袁隆平”。 徐光憲獲得2008年度國家最高科學技術獎。

這些不僅是我們進行化學知識教育的重要內容,更是我們進行國情教育 、愛國主義教育和創新教育的重要內容。

5科學探究

科學探究教育的引進是化學教育改革的一項創新。它既是一項重要的化學教育內容,又是一項重要的化學教育的途徑和方式。但是,我們在實施這項的創新中,如何深刻的理解和應用它,如何適度的處理它與其他科學方法的關系,如何繼承傳統的科學教育方法等,我們是忽視的,研究是不夠的。這個問題是值得我們高度重視深入研究的。

5.1科學探究是一種科學的思維方式

探究,指探索追究 ,即多方尋找答案、千方百計解決問題。它是一種思維方式。探究傾向是人類的天性,人皆有之。我們的教育必須去開發和應用人的這種天性。

探究可分為兩種:狹義探究、廣義探究。狹義的探究是指科學探究或科學研究;

廣義探究泛指一切獨立解決問題的活動,包括一般的解決問題的活動,也包括狹義探究。

思維是智力和能力的核心,也是教育的核心。偉大的思想家羅素曾經指出,教育就是要在教師的指導下培養學生會自主思考。偉大的物理學家愛因斯坦也曾經說過,“什么是教育?就是把學校所學的東西都忘掉了。”科學探究在本質上是科學家解決自然或科學問題的一種思維方式,它追求知識的確鑿性、實驗的可重復性、證據的可靠性,不輕信盲從、不迷信權威。因此,科學思維具有創造性、敏捷性、獨立性、廣闊性和深刻性等特點。

科學思維是科學探究的核心和靈魂。在我們對學生進行科學探究教育的時候,千萬不要忘記科學思維這個核心和靈魂。

5.2科學探究是一種知識建構的過程

知識建構的過程是研究者原有的直接經驗、原有的認知結構、新的現象和事實通過同化、順應、激活或平衡等建構起新的知識和認知結構的過程。科學探究是一種知識建構的過程。

科學是邏輯、想象和創造的融合。 學習科學也是學習認知方法和開發多元智能的過程。在學習重要知識的過程中,我們老師不要忘記引導學生進行知識的建構,也不要忘記引導學生去體驗科學的本質。

5.3科學探究也是一種綜合活動的過程

科學探究是一種知識、能力、情感態度價值觀的綜合活動。

科學探究的基本要素:好奇心和觀察 ; 提出問題或課題;提出假設、假說或猜想;制訂調查研究方案;收集數據檢驗假設或假說;得出結論;寫出研究報告和交流。

科學探究并不總是采用假設或假說,也可以猜想; 科學探究不存在統一的過程和模式;科學探究可以包括全部或部分基本要素。