利用化學史培養學生科學本質觀的教學研究

林萍

（1.福州城門中學；福建福州350018；2.福建師范大學附屬中學，福建福州350007）

利用化學史培養學生科學本質觀的教學研究

賴道瑜1林萍1王成秩2

（1.福州城門中學；福建福州350018；2.福建師范大學附屬中學，福建福州350007）

培養科學本質觀對提高學生科學素養十分必要，如何有效地培養學生的科學本質觀是當前科學教育關注的焦點。本文介紹了科學本質觀的內涵及教育價值，提出了化學教學過程中教師要重視化學史在科學本質觀內涵方面的剖析，以化學史為素材設計探究活動，開展以科學本質觀為主題的交流與對話，幫助學生學習化學史中蘊含的科學思想和方法以促進學生對科學本質的理解。

科學本質觀；化學史；化學教學

科學教育的根本目標是提高學生的科學素養，而對科學本質的理解是科學素養的重要組成部分。因此，開展科學本質教育促進學生理解科學本質十分必要。目前已有許多國家將理解科學本質作為重要課程目標納入到科學教育標準之中,美國、英國在各自的國家科學教育標準中均明確要求學生理解科學本質，并對不同學段的學生對科學本質的理解提出了具體的要求，我國在《全民科學素質行動計劃綱要(2006-2010-2020年)》中也提出“初步認識科學本質”這一目標。高中化學課程作為科學教育的重要組成部分，明確提出以進一步提高學生的科學素養為宗旨，因此在化學教學中理當通過積極開展科學本質教育，加深學生對科學本質的認識，使其形成正確的科學本質觀。

一、科學本質觀及其教育價值概述

科學本質的教育內容包含三類成份，由人們對科學知識、科學探究過程和科學事業三方面特征的理解構成。目前，國際上對科學本質觀的內涵表述雖然不盡相同，但以下七個方面被認為是代表了當代的科學本質觀：（1）科學認識活動是以實驗事實為基礎的；（2）觀察和推論之間存在著區別；（3）科學定律和科學理論是有區別的；（4）科學知識的想象性和創造性；（5）科學知識的暫時性；（6）科學知識的負載理論本質（觀察與研究總是被一定的理論所引導和激發）；（7）科學知識根植于社會文化背景之中。人們普遍認為科學本質的教育價值在于：（1）有利于學生形成正確的科學觀，幫助他們識別科學的真偽；（2）有利于培養學生理性思維、批判精神和問題意識；（3）有利于學生學習、理解科學的方法與過程，培養他們勇于探究、崇尚科學的態度和情感。［1］

二、利用化學史開展科學本質觀教育

現行高中化學教材化學史所描述的內容大致可分為關于科學發現的說明、關于科學觀點的變化及背景的說明、科學家傳記三種類型，這些內容蘊含著豐富的科學本質觀內涵。國外研究顯示“學習一些科學史可以使學生們更好地了解科學的本質以及科學本身”。［3］因此，化學史可以成為科學本質觀教育的重要素材。

教學過程中，教師可以剖析并利用化學史進行教學，引導學生在探究過程中學習科學方法、掌握知識，了解化學知識理論產生的社會文化背景、經歷的發展歷程以對社會產生的影響等等，幫助學生在學習內容與科學本質之間建立聯系。具體可以從以下幾個方面著手。

1.重視對化學史在科學本質觀內涵方面的剖析

目前教師主要將化學史通過講故事的形式用于引課，旨在激發學生興趣，培育學生熱愛化學的情感，而在挖掘隱含在化學史當中的科學本質觀內涵則顯得不夠。要充分發揮化學史用于培養學生科學本質觀的功能，首先教師在意愿上應該將落實科學本質觀視為教學目標之一，使其成為一種教學行為；其次備課時要重視分析化學史的內容類型，反映的科學本質并預設合理的教學活動。因為教材篇幅的限制對化學史的描述并不完整詳盡。教師在分析過程中要盡可能了解到該項內容涉及的社會歷史背景，科學家利用的科學探究方法和工具，經歷的歷程、依據的實驗事實等等。或者，也可以將上述內容讓學生在課外時間先自行查詢資料獲取再作進一步交流。

2.以化學史為素材進行探究活動的設計與教學

布魯納學習理論認為∶“學習是一種過程，而不是結果。學習不僅要讓學生掌握這些知識，更在于讓學生體驗知識的形成過程。”

部分化學史闡述了化學科學研究的過程，教師可以充分挖掘設計這部分內容讓學生體驗探究的過程，學習探究的方法和技能，感受科學知識是如何產生的，在科學的發展史中科學知識是怎么進步的，從而對科學的本質有所領悟。以“氯的發現”為例，教學中可以將舍勒對氯氣性質的研究過程設計成探究活動。首先，讓學生閱讀“氯的發現”化學史話；接著，讓學生設計、模仿舍勒的實驗過程；再次，組織學生討論使花朵、紙張、葉子等褪色的物質是什么？并設計實驗方案做進一步思維探究。通過上述的活動學生不僅學習氯氣的性質，也深入體驗了科學探究的過程，學習科學研究的一般方法，認識到觀察與推論之間的區別，化學知識的產生應以實驗事實為基礎。

3.以化學史為素材開展科學本質觀的討論與對話

美國科學本質教育研究專家萊德曼教授指出，對科學本質的學習應該是顯性的，善于反思的教學，而不是隱性的做中學。［2］在課堂中用顯性語言表達出科學本質的觀點，用明確的話語告訴學生所學習的內容涉及的科學本質觀念。這種直白的傳達方式，對于幫助學生理解建立科學本質觀，進而提高科學素養具有明顯的成效。例如，利用“門捷列夫與元素周期律”進行教學時，可以通過設置圍繞有關科學本質觀的問題展開對話和討論，促進學生對科學本質觀的理解。（1）門捷列夫提出的第一張元素周期表沒有被立即承認，后來為什么又被人們所認可？（2）門捷列夫列出第一張元素周期表與目前使用的元素周期表變化很多說明了什么？這一變化為什么不會否定門捷列夫在元素周期律研究方面的貢獻？（3）門捷列夫認為元素的性質隨著元素原子量的遞增而呈周期性變化，而現代化學認為其本質原因是隨著原子序數的遞增而呈現周期性變化，兩種不同觀點說明了什么，產生這種變化的原因是什么？通過上述的顯性對話討論學生可以較為深刻地認識科學知識的產生脫離不了觀察與推論，但科學知識又是以事實為基礎的，科學知識具有暫時性，科學知識受文化背景的影響等科學本質觀。這種對話的內容雖然不會在考試中被涉及，但對于培養學生科學本質觀卻是有益的。

4.幫助學生學習化學史中蘊含的科學思想和方法

部分化學史介紹了化學事實和理論的產生與演變過程，同時也蘊含著科學家研究的思想和方法。這部分內容除了讓學生認識到科學的暫時性、科學是以事實為基礎的等科學本質內涵，同時也要讓學生學習科學研究的思想和方法。因為科學能根植于學生頭腦中的莫過于科學的思想和方法，幫助學生學習在知識產生過程中科學家應用的研究方法能更好地促進學生形成科學本質觀。例如，“原子結構模型的演變”，學生通過閱讀就能知道原子結構模型經歷了道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾等人提出的模型，很容易理解科學知識是暫時性的。但這些模型產生基于的實驗事實和方法往往需要教師給予揭示和總結。一方面，教師可以引導學生進行現象與結論之間的討論，如為什么盧瑟福根據α粒子散射現象就能得出帶核的原子結構模型，讓學生感受觀察與推論的過程；另一方面，教師應該幫助學生認識原子結構模型的產生采用了模型化的方法，運用假設、推理和論證的科學方法。

三、結語

總之，開展科學本質教育，幫助學生形成正確的科學本質觀是當代教育改革的重要內容，由于化學史中蘊含著豐富的科學本質教育素材，廣大教師應該重視利用這一重要素材以不同的形式開展科學本質教育，以達到提高學生科學素養的目的。

［1］吳俊明,張磊.科學本質觀及其養育（下）［J］.化學教學，2016（3）.

［2］林建春.利用教材資源開展科學本質觀教育研究——例談人教版高中生物教材科學史中隱含的科學本質觀［J］.教育評論，2014（4）.

［3］美國科學促進協會.科學素養的基準［M］.中國科學技術協會譯.北京:科學普及出版社，2001.

（責任編輯：張賢金）

本文系福建教育學院2015年度立項課題“以科學本質觀落實中學化學的實踐”（項目編號：JYYB-2015157）研究成果。