论化学教育改革的创新与继承

孙元清

摘要:化学教育的改革,是为了化学教育的发展,为了促进学生的发展,促进社会的发展。改革要有创新才能促进发展,改革要有继承才有基础,才能成功,才能持续发展。本文回顾几十年来化学教育改革的历程中,尤其是近三十年来所围绕的几个主要问题展开,包括化学教育的对象、化学教育的价值、化学教育的内容、化学教育的途径和方式等,探讨改革中创新和继承的情况,以便更好地促进化学教育改革,实施素质教育,提高化学教育质量,减轻学生过重的课业负担,促进学生的发展。

关键词:改革;创新;继承;化学教育对象;化学教育目的;化学教育价值;科学探究

文章编号:1005-6629(2009)08-0025-05 中图分类号:G633.8文献标识码:B

引 言

今年三月在杭州召开全国化学特级教师论坛暨化学教育专业委员会第十三次学术年会, 主题是课程改革与化学教学改革,减轻过重学业负担,提高教学质量、推进素质教育。我认为课程改革与化学教学改革是一个核心的环节 ,想借此论坛跟大家交流的是化学教育改革的创新和继承问题。

改革不是目的,改革是为了发展,为了提高,为了前进。化学教育的改革,是为了化学教育的发展,为了促进学生的发展,促进社会的发展。但是,改革要有创新才能促进发展,改革要有继承才有基础,才能成功,才能持续发展。

回顾几十年来化学教育改革的历程,尤其是近三十年来,主要是围绕着几个问题展开的:化学教育的对象,化学教育的价值,化学教育的内容,化学教育的途径和方式,化学教育的评价等。本文就想围绕其中几个问题来探讨改革中创新和继承的情况,以便更好的促进化学教育改革,实施素质教育,提高化学教育质量,减轻学生过重的课业负担,促进学生的发展。

1世界教育改革的趋势

在回顾和反思我们改革的创新与继承之前,我们最好先来审视一下世界教育改革的趋势,作为借鉴,以利于我们反思的广度、高度和深度。

1.1美国《2061计划》

该计划是由美国促进科学协会联合美国科学院和联邦教育部等12个机构,聘请800多位科学家参与,从1985年启动制定的。它代表美国基础教育课程改革和教学改革的趋势,培养当今美国儿童能够适应未来2061年科技急剧变化的生活。

该计划指出科学、数学和技术位居未来变革的核心,提出了这些学科的基本内容、基本概念和基本技能,这些学科之间的联系,以及掌握这些内容、概念和联系的基本态度、方法和手段。

该计划指出课程和教学改革的趋势:课程结构的合理性(核心课程与一般课程),课程的弹性(选择性,因材施教),教学开放性,教学手段现代化。

该计划强调整体性,长效性,基础性(强调基础学科,各学科内部以基础知识的传授和基本技能培养为主),学生为中心(注意因材施教,培养创造性,鼓励思考问题不是追现成答案;教师采用多种教学方法,帮助学生发展思维和想象力并解决实际问题),发挥教师主导作用(只有教师才能有效地传授知识和启迪智慧,更新课程,改善教学),协作性。

1.2英国《提高教育和技能的白皮书》

2005年发布的白皮书中提出: 11～14岁学生要提高基础知识和技能水平; 14～19岁学生要提高阅读能力和科学能力。

1.3日本《开创日本义务教育的新时代》

2005年发布的《开创日本义务教育的新时代》提出:要打下扎实的学力,包括基础知识和技能,独立思考能力和创造能力;在基础教育除了培养学生的生存能力,还要培养获取知识和应用知识的能力,增强求知欲,尊重日本民族文化。

1.4二十一世纪学生的核心能力

分析一下世界各国教育改革的趋势,我们可以看到各国无不看到基础知识和基本技能的重要,无不重视能力的培养,尤其是核心能力的培养。这些核心能力包括批判能力, 独立思考、独立判断和创造能力,分析问题和解决问题的能力,合作能力,终身学习能力,认识自我能力。

2化学教育的对象

化学教育的本体要解决两大问题: 一是化学教育的对象,二是化学教育的认识论和方法论。

化学教育的对象有精英教育和大众教育。我国化学教育的传统是重视少数学生学好化学。通过多次的改革,尤其是近期的改革,逐步地认识并选择了大众教育,从传统的精英教育到大众教育:人人学好化学,人人学习不同的化学。课程标准提出了学好化学的基本要求。课程设置为必修模块和选修模块,上海的课程设置为基础型课程、拓展型课程和研究型课程。希望通过这样的课程设置使每一个学生既有有共同的化学基础,有些学生还具有化学的特长或其他方面的特长,使得我国高中毕业生是一个既有共同基础又有不同个性特长的群体。

但是,许多学校在课程实施中只重视基础型课程,忽视拓展型课程和研究型课程,高考也只考基础型课程。这些表现实质上是只继承重视共同基础的传统,而忽视培养不同基础的创新,降低了化学教育的质量。这种实施的结果势必影响了学生的认知结构,降低化学教育的水平,也影响了学生创新精神和化学特长的培养,这是必须引起我们的高度重视和研究。

3化学教育中科学本质的教育

化学教育的重要价值之一就是要对学生进行科学本质的教育。

在国家《普通高中化学课程标准》将“理解科学本质”作为化学教育的目标之一,这是化学教育改革中很重要的创新。但是,在教学贯彻中仅仅简单地落实在分解式的三维目标中,这是很不够的。我们还应该从整体上把握和以渗透的方式体现在我们的教材、教学和评价中。

人类对“科学本质”的认识是不断发展的。人类对科学本质的认识经历了逻辑实证主义科学本质观、历史主义科学本质观和建构主义科学本质观等三个阶段,由科学的“真理观”向科学的“建构观”的转变,或是由科学的“客观性”向科学的“二重性(客观性和建构性)”的转变。人们一般将“真理观”称为传统科学本质观,将“建构观”称为当代科学本质观。

3.1逻辑实证主义科学本质观

逻辑实证主义认为科学知识是客观真理,科学知识的产生范式是以纯粹客观的观察为基础,经由培根的归纳法得到科学知识或理论。

3.2历史主义科学本质观

科学发展不是靠知识的积累而是靠范式的转换完成的,一旦形成了新范式,就可以说建立起了新的常规科学。

库恩认为,“一种范式通过革命向另一种范式的过度,便是成熟科学通常的发展模式。”在前科学的基础上,一旦形成了新的范式,便建立起了常规科学 ;当常规科学的范式发生了危机,必须通过范式的革命,即建立新的范式,这时才可以说建立起了新的常规科学,科学取得了新的发展。

3.3建构主义科学本质观

建构主义科学本质观认为,科学知识的获得是科学家根据现有的理论(原有知识)来建构科学知识,建构主义强调科学知识是暂时性的、主观的、建构性的,它会不断地被修正和推翻。

科学认识活动是以事实为基础的,但事实本身并不是科学。科学认识活动包括观察和推论;科学认识的结果,并不是纯粹客观的,包含有人的想象性和创造性;科学知识体系是一个开放的系统;科学、技术和社会是相互影响的。

科学定律和科学理论是科学认识的两种形式,它们各自的产生范式是不同的:科学定律的产生范式是归纳式,科学理论的产生范式是建构式。

3.4运用科学本质观指导化学的教学

(1)从本质上全面落实三维目标

在“课程目标”中首次提出知识技能、过程和方法以及情感态度价值观等三维度目标。

教师的科学本质观会影响到对于化学教学目标的理解和落实。科学本质观不能只简单的体现在三维目标上,还应体现在以下其他方面。

(2)指导正确对待知识

(3)指导正确应用科学的教学话语

A.传统用语:“真理性”、“确定性”、“必然性”、“证明”、“发现”等;

B.当代用语:“观察”、“猜测”、“推论”、“可能是”“提出”“支持”等。

(4)引导学生逐步形成当代科学本质观

(5)引导学生正确理解化学内容

(6)培养学生化学的思维方式

(7)指导正确评价化学的学习

4化学教育的内容

解放后,尤其是改革开放30年来,化学教育围绕化学内容对教材经历了多次的改革。这里仅举几套有历史沿革的教材为例进行历史的比较,来考察创新与继承的情况。

4.11957年人教版

化学基本概念和基本定律——无机物的分类——溶液——卤素——氧和硫——氮和磷——门捷列夫周期律和元素周期表——

原子结构——电离学说——碳和硅——

4.21983年人教乙种版

卤素——摩尔——反应热——硫和硫酸——碱金属——物质结构和元素周期律——氮族——化学反应速度和化学平衡的——电解质溶液——硅和胶体——镁——铁——(有机化合物)

4.31983年人教甲种版

摩尔——卤素——硫和硫酸——碱金属——原子结构和元素周期律——化学键和分子结构——氮族——化学反应速度和化学平衡——硅和胶体——电解质溶液——镁和铝——过渡元素——(有机化合物)

4.42000年人教版

化学反应及其能量变化(氧化还原反应,离子反应,化学反应中能量变化)——碱金属——物质的量——卤素——物质结构和周期律——硫和硫的化合物、环境保护——硅和硅酸盐工业——氮族元素——化学平衡(化学反应速率,化学平衡,合成氨条件)——电离平衡(电离平衡,水的电离,PH,盐

4.51992年上海科技版

基本概念和基本原理(摩尔——反应热——氧化-还原反应——原子结构——元素周期律——化学键——化学反应速度——化学平衡——电离和电离平衡)。

元素及其化合物知识。

有机化合物知识。

4.62007年上海科技版

物质的微观世界(原子结构——化学键);

物质的变化及其规律(能的转化——化学反应速速率与化学平衡——元素周期律——电解质溶液——氧化还原反应);

一些元素的单质及其化合物(氮——硫——氨——铁——铝)。

4.71979年上教版(理科班)

……第13章铁,第14章过渡元素(过渡元素基本概念,络合物,钛,铬,锰, 铜,镧系元素和锕系元素)……

17种镧系元素(原子序数58至81之间的稀土元素)广泛应用于手机、激光器和航空业等方面,而这些元素都由中国生产。中国具备生产足够的镧系元素、铽元素、钕元素和镝元素的资源和精炼能力,以满足每年10%的全球需求增长率。

4.8几点启示

(1)化学教育内容的改革始终围绕化学理论与化学事实的关系上进行改革,反复的进行创新与继承,包括前后关系上,分量关系上和要求上;

(2)化学教育内容的更新少之又少,创新和继承很不够。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年人教版甲种本教材出现过。但是,我国在以后的新教材中却再也没有出现过。而我国是隐藏稀土元素的大国,也是生产稀土金属的强国。

(3)忽视科学本质和科学思维方式的培养;

(4)构建符合国情的、创新的化学教育内容系统还需要下大功夫。

英国《泰晤士报》2009年3月9日文章,原题:“中国掌握技术未来的钥匙”。

中国从一项长达15年的调查中胜出,成为稀土金属供应的“最大垄断国”。业内专家说,这一主导地位将使中国控制消费类电子和绿色技术的未来。全球95%以上的稀土资源都由中国生产供应。

随着世界各国在能源利用率方面加大努力,中国的主导地位将变得更具有战略决定性,因为很多重要的环保技术,例如风力涡轮机、低能耗灯泡和混合动力车等都非常依赖稀土金属。 世界不得不清醒地认识到,没有这些金属的元素,也就谈不上什么技术。

在我国从稀土大国发展到稀土强国中有一个作出突出贡献的化学家徐光宪。

徐光宪(1920- )著名物理化学家,无机化学家,教育家,中国科学院院士、北京大学教授、北京大学稀土化学研究中心主任。几十年来,他为我们国家和人民培养了一大批教学和科研人材,并在物质结构、量子化学、配位化学、萃取化学、稀土科学等领域做出了突出的贡献,党和人民对他的贡献给予了充分的肯定。1962年提出了被国内普遍采纳的萃取体系分类法。1976年他提出串级萃取理论,并在全国推广,把我国稀土萃取分离工艺提高到国际先进水平。 他因为在稀土萃取领域的惊人成就被称为“稀土界的袁隆平”。 徐光宪获得2008年度国家最高科学技术奖。

这些不仅是我们进行化学知识教育的重要内容,更是我们进行国情教育 、爱国主义教育和创新教育的重要内容。

5科学探究

科学探究教育的引进是化学教育改革的一项创新。它既是一项重要的化学教育内容,又是一项重要的化学教育的途径和方式。但是,我们在实施这项的创新中,如何深刻的理解和应用它,如何适度的处理它与其他科学方法的关系,如何继承传统的科学教育方法等,我们是忽视的,研究是不够的。这个问题是值得我们高度重视深入研究的。

5.1科学探究是一种科学的思维方式

探究,指探索追究 ,即多方寻找答案、千方百计解决问题。它是一种思维方式。探究倾向是人类的天性,人皆有之。我们的教育必须去开发和应用人的这种天性。

探究可分为两种:狭义探究、广义探究。狭义的探究是指科学探究或科学研究;

广义探究泛指一切独立解决问题的活动,包括一般的解决问题的活动,也包括狭义探究。

思维是智力和能力的核心,也是教育的核心。伟大的思想家罗素曾经指出,教育就是要在教师的指导下培养学生会自主思考。伟大的物理学家爱因斯坦也曾经说过,“什么是教育?就是把学校所学的东西都忘掉了。”科学探究在本质上是科学家解决自然或科学问题的一种思维方式,它追求知识的确凿性、实验的可重复性、证据的可靠性,不轻信盲从、不迷信权威。因此,科学思维具有创造性、敏捷性、独立性、广阔性和深刻性等特点。

科学思维是科学探究的核心和灵魂。在我们对学生进行科学探究教育的时候,千万不要忘记科学思维这个核心和灵魂。

5.2科学探究是一种知识建构的过程

知识建构的过程是研究者原有的直接经验、原有的认知结构、新的现象和事实通过同化、顺应、激活或平衡等建构起新的知识和认知结构的过程。科学探究是一种知识建构的过程。

科学是逻辑、想象和创造的融合。 学习科学也是学习认知方法和开发多元智能的过程。在学习重要知识的过程中,我们老师不要忘记引导学生进行知识的建构,也不要忘记引导学生去体验科学的本质。

5.3科学探究也是一种综合活动的过程

科学探究是一种知识、能力、情感态度价值观的综合活动。

科学探究的基本要素:好奇心和观察 ; 提出问题或课题;提出假设、假说或猜想;制订调查研究方案;收集数据检验假设或假说;得出结论;写出研究报告和交流。

科学探究并不总是采用假设或假说,也可以猜想; 科学探究不存在统一的过程和模式;科学探究可以包括全部或部分基本要素。