IBDP化学新课程如何凸显“科学的本质”

摘要：IBDP项目是为11至12年级学生提供的大学预科程度的国际化课程项目。该项目每7年要进行一次课程评审，在本次课程评审中，项目的整体框架做出了调整。在新的框架背景下，IBDP化学新课程以“科学的本质”作为主旨，将其融入到常规教学中，并从课程纲要和评价角度对其进行了整合。

关键词：IBDP项目；IBDP化学新课程；科学的本质

文章编号：1005–6629（2013）12–0014–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

IBDP项目（International Baccalaureate Diploma Programme）是由1968年成立于瑞士日内瓦的国际文凭组织（International Baccalaureate Organization-IBO）提供的一种国际化的学习项目。该项目面向16至19岁的高中生，是为学有余力的学生在高中最后两年所设置的综合的大学预科课程。目前为止，全球共有两千多所IBDP成员学校。在中国，该项目在近几年得到了蓬勃发展，从国际学校走向了很多的公办高中和私立学校。

该项目每7年要进行一次课程评审（curriculum review），以确保整个课程体系能够适应社会变化，并将新近的教育研究成果和对现有课程体系的评估成果整合到其中。从2010年开始，IBO便启动了新一轮的课程评审。在本次课程评审中，项目的整体框架做出了调整。围绕此框架，每门学科的项目指南（内容包括课程目标、课程结构、评价结构、评价标准以及课程纲要等，教师以项目指南为基础来安排整个课程）也将进行修改。目前，虽然课程评审仍在进行之中（新课程的实施将会在2014年9月正式开展）， 但非常明确的是所有的科学课程均提出一个共同的主旨，即“科学的本质”（Nature of Science-NOS），旨在提高学生的科学素养。本文将以IBDP化学新课程为例来详细阐述。

1 IBDP化学新课程的结构和课程纲要

化学属于新框架中“科学”这一学科组（即原有框架中的“实验科学”这一组）。新课程依旧保留两个层次：标准水平（Standard level-SL）和高级水平（Higher level-HL）。新课程的结构仍然保持不变，由理论部分和实践活动两大块构成。

理论部分包括核心（HL和SL学生都必须学习的内容）、附加高级层次（只有HL学生需要学习的内容）和选修（HL和SL学生都必须选修部分内容）。核心和附加高级层次共包括化学计算、原子结构、周期律、化学键和结构、能量、化学动力学、化学平衡、酸和碱、氧化还原、有机化学、测量和分析等11个主题。与原有课程相比，这些主题保持不变，因为它们涉及化学学习中最为基础最为核心的内容。每个主题分为若干次级主题，再进而分解为具体知识点。在每个主题中，一部分难度较大的次级主题被划为附加高级层次内容，只对HL学生做要求。新课程增加了核心内容的比重，将原有的部分附加高级层次和选修内容增加到核心之中，这意味着对学生的要求有所提高。比如，将原有的“现代分析化学”这一选修主题中关于有机物的光谱分析的部分内容添加到“测量和分析”这一主题之中。

新课程对选修也做出了重大调整。原有的选修主题有7个，包括现代分析化学、人类生物化学、化工和技术、药学和药物、环境化学、食物化学、进一步的有机化学，学生必须从中挑选两个主题来学习。新的选修主题有四个，包括材料、生物化学、能量、药物化学，学生必须选修其中一个主题。对于选修而言，这不仅仅是主题的增减，而且是内容的重新整合。比如，“材料”这一主题中的新增内容就包含金属和ICP光谱、超导金属、X-射线晶体学（只对HL要求）、重金属的环境效应（只对HL要求），此外，该主题还包含了原有的“化工和技术”主题中的催化剂、液晶、聚合物、纳米技术以及原有“环境化学”中塑料的环境效应这些内容。

实践活动占总教学时间的25%（SL为40小时，HL为60小时），占学生最后总成绩的20% 。新课程中加入了一个 “内部评价探究”（Internal assessment investigation），期待学生能够像科学家进行研究那样去探究某一主题。除了“内部评价探究”（占10小时）之外，其余则为原有的跨学科探究项目（占10小时，目的是让所有学习科学课程的学生合作探究与多门科学学科有关的主题或问题）和动手探究实验（SL为20小时，

HL为40小时，由教师来安排具体的实验方案。实验涉及与化学学习相关的一些最为基础的技能。它们可以是虚拟的，也可以在传统的实验室中进行）。

2 IBDP化学新课程对“科学的本质”的凸显

IBO认为， “科学的本质”应当是科学教育的本质部分，它只有在被明确整合到科学课程中时才能得到充分的理解和重视。本次课程评审中，IBO多次强调各门科学课程的主旨是“科学的本质”，并对其进行了解读和整合，以下将以化学新课程为例来剖析。

2.1 项目指南中对“科学的本质”的解读

“科学的本质”是一个复杂概念，它涉及哲学、社会学和科学史的多方面，很难对其进行定义。它通常描述了科学作为一种认知过程的特征以及科学知识的特征，比如：科学存在局限性；科学可能会被滥用；科学是一种复杂的社会活动；科学理念是变化的；科学知识从本质上具有不确定性等等。在物理、化学、生物这三门新课程（均属于“科学”这一学科组）的项目指南中将有一个对“科学的本质”进行解读的重要部分，“科学的本质”被分解为若干共同的目标。笔者将这些目标集中分为以下三大类，并为每类举出了一些例子：[1]

（1）科学世界观

对认定所有的科学理论都具有不确定性这一需要进行思考，并且尝试通过否定这些理论来对其进行挑战；

讨论科学中的进步是如何发生的，讨论应当包括被否定的理论以及一种理论被另一种理论所取代的相关案例；

运用科学准则来评价报纸和其他媒体上关于自然界的断言的一些案例；

……

（2）科学探索

对自然界进行仔细观察，寻找范例、趋势、差异，并基于发现来提出问题；

通过使用理论、模型和假设，来设法发现和证实存在于自然界中的广泛概念和普遍原理；

对提出的关于自然界的问题进行回答，或是生成关于自然界的假设，并且通过控制化的实验来验证这些假设；

进行准确的定量测量，控制变量，并进行重复实验以确保信度；

……

（3）科学事业

讨论世界科学家之间的合作，讨论应当包括期刊上发表的研究结果和对研究的同行评审；

用案例来讨论科学的益处和风险，以及科学家对与其研究相关的风险评价的需求；

为自身进行的实验的结果和风险承担责任；

……

IBO认为需要通过一种主动的途径来指明贯穿课程的“科学的本质”这一主旨，它从课程纲要、评价等方面对“科学的本质”进行了整合。

2.2 课程纲要中对“科学的本质”的整合

为促成以上目标，IBO在物理、化学和生物这三门学科的课程纲要中均加入了“科学的本质”的相关内容，并指出其动机和理念是将“科学的本质”完全整合到新课程中来。课程纲要中的每一次级主题都与以上目标联系起来，并依据特定背景来对这些目标进行细化。

以下是来自新的化学课程纲要的一个案例：[2]

案例 基本观点——物理和化学性质取决于不同原子进行组合的方式

次级主题一 对物质的微粒性和化学变化的介绍

科学的性质：进行定量测量并以重复测量来保证信度——定比和倍比。

理解：

（1）不同的元素以固定的比率来形成化合物，化合物的性质不同于组成化合物的元素的性质。

（2）混合物含有不止一种的单质和/或化合物，而这些单质和/或化合物之间不存在化学键，因此保持其原有性质。

（3）混合物可以是均相混合物或异相混合物。

运用和技能：

（1）在指明反应物和产物时，推导反应的化学方程式。

（2）在方程式中应用状态符号（s）、（l）、（g）和（aq）。

（3）解释状态改变时能够观察到的物理性质的变化和温度的变化。

导航：

（1）方程式的配平应当包括各种不同类型的反应。

（2）必须涉及以下状态改变的名称：融化、凝固、沸腾、蒸发、冷凝、升华。

（3）对“潜热”不作要求。

（4）元素的名称和符号可以在化学数据手册中的第9部分找到。

国际情怀：

（1）化学符号和化学方程式是国际化的，使得科学家之间无需翻译就可以进行有效交流。

（2）IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）是制定

有机和无机化合物的标准化的系统命名法的世界性权威机构。

知识理论：

（1）化学方程式是化学的语言。使用共同的语言如何帮助和阻碍了对知识的寻求？

（2）拉瓦锡对氧气的发现推翻了燃素学说，这是一个范式转换的例子。那么科学知识是如何进步的？

实际应用：

（1）制冷以及它是怎么与状态的变化联系起来。

（2）原子经济性。

以上案例是“化学计算”这一主题中的一个次级主题，即“对物质的微粒性和化学变化的介绍”。与该次级主题有关的“科学的本质”是“进行定量测量并以重复测量来保证信度——定比和倍比”。之所以提到定比和倍比，一方面是由于它们隐含在相应学科内容中，另一方面，它们的发现和验证过程正是涉及到化学家对不同物质的定量测量和重复测量。该案例的基本观点即“物理和化学性质取决于不同原子进行组合的方式”则是这一“科学的本质”在以学科内容为背景下的细化。这一基本观点也概述了如何通过案例中的“理解”、“运用和技能”来例证相应的“科学的本质”。这样就帮助学生在掌握学科内容的同时，也理解了基本观点。“导航”则是用来帮助教师明确课程纲要的要求。

案例中的“国际情怀”和“知识理论”也能够帮助学生更深入地理解“科学的本质”（IBO在其使命宣言中就指出了其项目旨在培养国际情怀。而知识理论则为IBDP项目的三大核心课程之一，它鼓励学生对所获得的知识和经验进行批判性反思并以跨文化的视角来思考问题）。科学家之间在技术、信息和概念方面的交流不断进行着，这种有效交流需要建立国际统一的规范。对科学史和知识理论的涉及则能够帮助学生理解科学知识是不断修正的，科学不仰仗权威，新的问题和发现会导致新的理论的出现。科学知识具有应用特点与实用价值，“实际应用”中的这两个例子一个是来源于生活，另一个是绿色化学的核心名词，能够帮助学生运用所学来解释实际生活和工业生产。

IBO强调“科学的本质”是常规教学的一部分，并把它作为学科问题的一部分来进行考查，这将会在今后的样题中有所展示。

2.3 内部评价中对“科学的本质”的整合

新课程对实践活动的评价方式有所改变，由原先的只进行内部评价转为进行内部评价和外部评价（外部评价即全球统考。内部评价指的是学生的实验报告先由教师根据相应评价标准进行评分，再送与考官进行审核调整）。新课程只对“内部评价探究”这一块进行内部评价，并制定了新的内部评价标准。对动手探究实验的评价则将改在外部评价中进行，这其实在近几年的全球统考中已有彰显。

IBO认为要使学生更好地理解“科学的本质”，就必须让学生像科学家那样进行探索，“内部评价探究”则应运而生，它要求学生能够像科学家进行研究那样去探究某一主题，并撰写6～10页的报告。探究的主题必须是开放的，并且包含多种活动。IBO列举了一些可以包含的活动的例子：使用数据透视表进行分析和建模；从数据库中提取数据并用图表进行分析；进行模拟（必须是交互、开放的）；允许更多的定性研究。

值得一提的是，这是一种全新的内部评价，而不仅仅是对现有的进行修改而已。这种全新的内部评价必须响应“科学的本质”这一主旨，因此它必须更加具有开放性，必须采用更加通用的标准，并且允许更多类型的活动。与此相应的是内部评价标准的改变，新标准拟包括以下四个方面[3]（见表1）：

IBO指出这四个方面与项目指南中对“科学的本质”所解读的一些目标相关。“背景”考察的是学生是否明确了探索的背景，并运用有效的科学方法来进行探索。因为离开了具体的调查研究背景，科学探索就难以叙述清楚。“分析”考察的是学生提出问题或假设、进行准确的实验、控制变量、收集数据、给出问题的解答或验证假设的能力。“交流”考察的是对科学术语的使用。科学具有精确性，清晰的交流是从事科学工作的基本条件。术语的使用非常重要，用词不规范、不统一，会妨碍有效的交流。“反思”则要求学生为他们自身的实验承担责任，分析和警惕由于在研究、取样、选定方法和选用仪器时产生的偏见。有关以上新标准的评分细则以及如何开展考官的外部审核则仍在讨论之中，与此相关的教师支持材料也在编订之中，届时将会提供相应的评分案例。

3 总结与点评

“科学的本质”一直被视为科学教育的一个长期目标，是科学素养的一个关键部分。但是研究表明“在高中生、大学生甚至教师中普遍存在着对‘科学的本质’

的误解 （Lederman， 2007）”[4]。教育界关于“科学的本质”的系统化研究已经开展了50多年，尽管对于很多假设和问题还没有明确的回答，但可以肯定的是对“科学的本质”的理解能够帮助学生认识科学，并为他们学习学科知识提供了一种意义化的境脉。IBDP项目作为一种具有全球影响力的教育项目，其将“科学的本质”作为主旨并整合到常规教学中来，是一个重大的尝试，我们将拭目以待。

目前我国的中学化学课程改革以培养学生的科学素养为宗旨。以上海市为例，《上海中小学自然科学学习领域课程指导纲要》指出了“科学、技术与社会”以及“科学的历史与本质”均属于自然科学学习领域课程的基本内容，并明确了不同阶段的学习要求，这些要求已然涉及到“科学的本质”。纲要还指出了10至12年级的学习要求应当由高中科学、生命科学、物理、化学课程共同承担。相应地，从《上海市中学化学课程标准（试行稿）》中“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”这三大类课程目标中，我们也可以发现与“科学的本质”相关的方面，但是这些方面缺乏系统的整合。

从IBDP化学新课程中，我们可以有所借鉴：第一，应当建立“科学的本质”的内容框架，对其包括哪些具体方面进行仔细解读。第二，从学科层面对内容框架进行细化，将其分解为若干基本观点，并将它们贯穿在学科内容中。第三，“科学的本质”是非常抽象的内容，要求学生在掌握学科内容的同时去理解“科学的本质”，则需要从具体方面比如化学史、批判性思维、国际情怀以及实际运用等角度来加以例证，从而形成一个十分清晰的网络。第四，对于科学探究的评价需要建立一个完善的评价体系。虽然目前国内的化学课程十分注重科学探究，对于探究也提出了很多评价方式，但是没有细化的评价标准和指标。此外，课程标准虽然提供了一些探究的案例，但是没有如何评价的案例。IBDP化学新课程对实践活动的评价值得我们去参考。

参考文献：

[1] International Baccalaureate Organization. Internal Assessment in Biology， Chemistry and Physics Curriculum Review Report， Cardiff： IBO， November 2011：3.

[2] International Baccalaureate Organization. Chemistry Curriculum Review Report， Cardiff： IBO， December 2012：7.

[3] International Baccalaureate Organization. Internal Assessment in Biology， Chemistry and Physics Curriculum Review Report， Cardiff： IBO， November 2011：4.

[4] Lederman， N.G. . Nature of Science： Past， Present， and Future. In S. K. Abell &； N. G. Lederman （Eds.）， Handbook of Research on Science Education. Mahwah， NJ： Lawrence Erlbaum， 2007：831～880.