刍议新阶段我国基础教育化学课程的发展走向

2021-08-19吴俊明

化学教学 2021年7期

摘要：认为强化国家战略科技力量需要重视基础教育化学课程的发展，提出化学教学要自觉地顺应和促进基础教育化学课程的发展走向：重视反映化学知识的创新与发展，缩小中学化学与现代化学的距离，把化学的美好和奇妙生动地呈现给学生，拓展学生的学科视野，培养学生进一步学习的兴趣;重视化学课程中的立德树人，注意背景知识的介绍;更加贴近生活，重视实际问题的解决，重视化学与人类面临的重大问题的关联，重视化学与其他学科和先进技术的关联;重视实验教学以及实验装备的改革;重视化学思维和实验能力的培养;重视教育评价的积极作用。阐述了新发展阶段我国中学化学课程形式的变化走向以及对化学教师及教师教育的新要求。

关键词：中学化学课程; 课程内容; 课程形式; 发展走向; 化学教师教育新要求

文章编号： 10056629（2021）07000305

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 我国新发展阶段需要强化国家战略科技力量

改革开放以来，我国经济发展实现了历史性跨越。2020年我国国内生产总值（GDP）已经突破100万亿元大关，这标志着我国经济进入更加成熟的发展阶段。从经济发展长周期和全球政治经济大背景看，由于人口红利减弱，传统增长动能下降导致潜在增长率降低，经济增长速度相应呈下行趋势，已经成为我国经济发展的重要特征之一。面对经济发展新常态，中共中央作出“十四五”时期我国将进入新发展阶段的重大判断。为破解新发展阶段面临的经济发展挑战和制约，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二GA996三五年远景目标的建议》[1，2]提出，制定科技强国行动纲要，健全社会主义市场经济条件下新型举国体制，打好关键核心技术攻坚战，提高创新链整体效能。加强基础研究、注重原始创新，优化学科布局和研发布局，推进学科交叉融合，完善共性基础技术供给体系。瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。中央经济工作会议[3]确定了2021年要抓好的八项重点任务，也明确地把强化国家战略科技力量排在了今后各项任务的首位。

新发展阶段是在全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后，全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的发展阶段。“十四五”时期，要在新发展理念引领下构建新发展格局，需要以深化改革激发新发展活力。习近平总书记指出：随着我国迈入新发展阶段，改革也面临新的任务，必须拿出更大的勇气、更多的举措破除深层次体制机制障碍。在新发展阶段，必须坚持和完善社会主义基本经济制度，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，更好地发挥政府作用，全面贯彻新发展理念，坚持以供给侧结构性改革为主线，加快建设现代化经济体系，推动高质量发展[4]。

劳动力是供给侧中最活跃的关键因素，基础教育关系着社会劳动力素质的提高，关系着社会创新力的增长。为此，基础教育必须深化改革，努力提高教育质量，激发创新活力，为增长我国社会发展新动能，全面建设社会主义现代化国家、实现第二个百年奋斗目标做出自己应有的贡献。

发展经济需要各种各样的材料、特别是新型材料，需要强大的能源保障和新技术支撑，需要维护好人类生存环境和健康……化学是材料科学、环境科学、生命科学、医药学、能源高效开发利用以及微系統器件制造等学科/领域的重要基础，可以为集成电路、生命健康、脑科学、生物育种等前沿领域的国家重大科技项目提供不可替代的支持。因此，发展化学教育具有战略意义，要强化国家战略科技力量一定要重视化学这门学科的发展、重视搞好化学教育。搞好化学教育必须从基础教育抓起。为此，本文拟就新阶段我国基础教育化学课程发展的走向做一些初步的讨论，以自觉地顺应和促进基础教育化学课程的发展。

2 强化国家战略科技力量必须重视化学教育的发展

据估计，世界经济总量的大约20%直接来自化学化工的贡献[5]。

目前，我国化学科学的基础研究正处于新的历史发展时期，化学科研队伍有了长足发展，形成了一支规模较大、素质良好、年龄分布合理、学科门类齐全的化学研究队伍，优秀人才不断聚集，形成多学科前沿创新研究团队。研究水平快速提升，国际影响力日益增强。我国在化学领域发表的文章总数和被引用文章数以及论文的引用次数逐年上升，已经跃居世界前列。在2000～2010年期间，中国在化学研究领域发表的SCI《科学引文索引》（Science Citation Index）的简称，是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要检索工具。论文总量已列世界第2位;2007、 2008年就已成为SCI论文增长速度最快的国家，在此期间论文被引用次数列世界第四位;论文的数量与质量同步提高，质量提高更快。但是，与具有传统研究优势的欧美和日本相比，仍然存在着较大的差距：高质量、原创性和系统性的研究成果仍然较少;国际顶尖科学家还很少;研究队伍在化学的各个分支研究方向结构不甚合理;缺乏与其他学科的深度交叉融合，缺乏化工产业的核心技术以及对相关产业发展的引领作用等[6]。

目前，我国化工行业产值已经位居全球第一，甲醇、醋酸、烧碱、轮胎等众多产品产量稳居世界首位，但在资源环境约束加剧、要素成本上升、结构性矛盾日益突出的压力下，我国化工产业整体仍处于国际分工中低端环节，存在大量重大关键领域的关键技术“卡脖子”现象，比如我国最急需发展的化工新材料领域。2018年，我国化工新材料的主要类别产量合计约1600万吨，消费量约2800万吨，自给率约64%，包括聚甲醛、含氟聚合物、EVA（乙烯乙酸乙烯共聚物）、聚烯烃弹性体等材料均呈现“低端产品过剩、高端产品缺乏”的突出矛盾，尤其是进口额第一位的集成电路所需关键材料包括电子级硅晶圆、光刻胶、模压树脂、清洗液等关键材料则几乎完全依赖进口，这些产品技术壁垒高、客户认证周期长、供应商与客户黏性高，突破难度极大。技术创新是实现行业高质量发展的关键。随着我国化工产业不断向产业链高端攀升，高端产品技术越来越难以引进;而且各国都在不断加强核心技术的保护，收紧外商投资，加强并购审查，通过并购途径来获得先进技术的路径也越来越窄。要突破核心技术受控局面的关键，根本上还是要提升技术创新能力，支持企业创新技术的培育。“十四五”时期，我国化工行业预期将进入高质量发展的新阶段。在此阶段，化工行业质量、效率、效益将全面提升，形成绿色发展、高端发展的崭新局面;同时，还将开启数字化转型，须紧紧抓住数字化转型机会，紧跟国际化工数字化快速转型新趋势，在全价值链上显著改善和提升我国的化工企业[7]。

科学和技术创新是我国化学化工发展的弱项。要实现高质量发展的新跨越，在当前复杂的国际国内环境下，需要努力提升科学和技术创新能力，加强创新体系建设。

在创新体系的建设中，人是起主导作用、不可缺少的关键因素，需要不断补充基础扎实、掌握最新科学技术、努力攀登、矢志创新、眼界宽阔、志向高远、思想活跃的一代年轻人。化学化工的创新和发展需要广泛的理解和支持，离不开社会的支撑，更需要广泛提高社会公民的化学素养，使未来的社会公民能够更好地适应化学化工的新发展、大发展。这就对我国的基础化学教育也提出了新的期望。

然而，目前我国的基础化学教育却面临着令人担忧的新问题。李兰娟院士针对我国基础教育中科学类课程发展动向发表意见：“一定不能放弃数、理、化、生教育，这是科技强国的基础。任何一个大国、民族的崛起，都需要科技作为支撑、护航！[8]”在中共中央明确把强化国家战略科技力量作为今后首位任务的情况下，如果还坚持导致物理、化学、生物课程边缘化的做法是值得我们关切的。作为化学教育工作者，更应关心化学课程的发展、努力促进化学课程更好地发展、积极地为我国基础教育化学课程的发展建言献策。

3 新阶段我国基础教育化学课程内容的发展走向

自从20世纪初我国的现代学堂开始出现以来，化学课程是以传授知识为主的。这跟当时我国的化学科學尚未起步，以及缺乏经过必要训练的化学教师（多由经学先生充当），读经讲经式地“照本宣科”有关。随着化学科学不断发展、化学知识越来越丰富，随着应试教育愈演愈烈、教学时间越来越紧俏，“系统地讲授各类化学知识（包括方法知识）”就成为根深蒂固的传统。在这种压力下，“实验教学”成了点缀，“立德树人”几乎无法顾及，介绍知识背景简直是“奢侈”“说废话”。可是，现在的中学生是在看动漫、打游戏中长大的，他们更快更早更多地接触了各种信息，比较早熟，却又缺乏自制力，对连篇累牍的阅读以及教师长时间的讲述怎么会有兴趣？在不少学校里，繁重的记忆学习和解题训练成了中学生学习生活的主流写照。知识形成、产生于实践活动，其形成、产生总是有一定的背景的，脱离实际活动和背景的知识是孤立的、“死”的、没有生气，难以掌握，难以发挥育人作用的，其教学效果可想而知。要培养好我国发展新阶段需要的年轻一代，必须从内容到形式、方法，全面和深入地继续推进包括化学在内的基础教育课程改革。

综合“需要与可能”两方面的因素，笔者设想新阶段我国基础教育化学课程改革可能的基本走向主要是[9]：

（1）课程内容重视反映化学知识的创新与发展，既缩小中学化学与现代化学的距离又十分重视中学生的可接受性，不片面强调“系统性”“完整性”;重视把化学的美好和奇妙充分、生动地呈现给学生，不讳言化学的困难和问题（实际上是化学发展的课题和空间），注意避免教学内容理论化，让学生能更好地适应现代社会生活化学化的现实;注意拓展学生的学科视野、培养学生进一步学习的兴趣，重视培养学生的创新思维能力，为学生将来进一步学习现代化学做好可能和必须的心理准备。

现代化学中分子及其聚集态等逐步成为现代化学的主要研究对象，构成分子及其聚集态的微粒运动过程等受到研究者的关注，从超快过程到与生物体系有关的极慢过程的研究已不鲜见。即便长度只有0.1到0.3纳米、过去只能猜测想象的原子间化学键的演化、断裂和形成过程也已经被科学家们成功捕捉、拍成视频[10]。以前的中学化学主要介绍物质由分子、原子构成，很少涉及分子聚集态，对化学过程的讨论也很少。学过中学化学课程之后，一旦涉及这类内容，学生往往陷入窘迫和茫然无措状态，如此怎么会有兴趣学下去、怎么能学得好？自由基、等离子体、原子分子的电子激发态、物质的介观状态（胶体状态的延伸，如纳米材料、原子簇）等，已经在很多新工艺中得到应用，这些新知识都可能作为21世纪人们的常识进入基础教育化学教材之中。

新阶段我国基础教育化学课程将重视介绍、渗透化学的新方法、新技术、新手段，在现代化学中越来越多应用的原子调控操控技术（例如，我国科学家首次实现了纳米材料界面活性位点的原子级别精准原位调控[11]）、谱学方法和技术以及数据库之类的新知识将可能在中学化学课程中出现。这些新知识在中学化学课程中出现时，将重在介绍功能作用和使用范围，让学生大致知道可以在什么情况下采用即可，而不过多地讲解原理、不作为考试内容，结合解决问题的具体实例进行介绍是一个可行的呈现方式。

（2）重视化学课程中的立德树人，注意介绍背景知识，反映化学的人文价值。

所谓背景知识，是指知识形成、发展和存在的自然及社会的历史场景，它反映着知识在空间和时间维度上广泛的内、外联系。恰当的背景知识不但可以促进理解、深化认识，有教学意义，还可以渗透科学精神、爱国情怀、互助合作精神等等，具有教育意义。背景知识不但有利于知识的理解、完善和掌握，而且可以激发学习兴趣、产生立德树人效果，可以渗透科学精神、人文精神，渗透正确的世界观、人生观、价值观，引导学生立志为全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军做出贡献，是学科教学立德树人的有效途径之一。在新阶段，背景知识将逐步成为基础教育化学课程内容的重要组成部分[12]。

（3）更加贴近生活，重视实际问题的解决;重视化学与人类面临的重大问题的关联，重视化学与其他学科和先进技术的关联。

新阶段基础教育化学课程将着重于使学生理解化学的意义：化学不仅使人们能够更全面、更深刻地认识客观世界，改善人类和自然界之间的关系，使之更为和谐，而且是人类社会实现可持续发展目标的基础之一。

新阶段基础教育化学课程还会注意联系学生的生活实际和社会重要问题，组织问题解决活动，尽量让学生在问题解决活动中开展化学学习活动。

（4）重视实验教学、教学实验以及实验装备的改革。

新阶段基础教育化学课程将重视通过实地考察寻找课题、开展实验探究活动;重视采用、推广现代实验方法和手段;重视对化学体系的全面观察和分析;更重视实验教学中实验思路的形成和优化，重视实验思维的活化。越来越多的数字化技术（例如VR——Virtual Reality，虚拟现实技术;AR——Augmented Reality，增强现实技术）及实验监测装备（例如检测机体操作活动等）会显著增强实验教学的效果，促进实验操作训练。

（5）化学思维和实验能力是化学素养的核心内容。新阶段基础教育化学课程将进一步重视化学思维能力和实验能力的培养，重视化学思维与方法创新典型案例的学习与研究。

（6）新阶段基础教育化学课程将更重视教育评价的积极作用，重视变“考试指挥教学、教学为考试服务”为“教学指挥考试、考试为教学服务”，变“教学为解题服务”为“解题为教学服务”。

在习题方面，将重视杜绝“题海训练”，杜绝“精心设计，布满陷阱”却不符合实际的习题。

4 新阶段基础教育化学课程形式的变化走向

传统的课程形式和教学方式是为适应系统传授知识需要而逐步形成的，要适应新阶段对基础教育化学课程教学的要求，必須对传统的课程形式和教学方式作适当的改造。笔者预计，在新阶段，我国基础教育化学课程形式可能的变化走向主要有下列标志性特点。

4.1 单元教学+项目学习

单元教学法是将教学内容和教学活动等划分为单元进行教学的一种教学法：每个单元均有规定的学习目标和内容，其主题既可能是重要的现实主题，也可能是重要的理论问题探讨;既不是一味系统地介绍化学知识，又不是偏重零碎知识、文字符号的教学，能让学生获得关于单元主题的、比较完整的知识和经验。单元教学法由美国教育家莫里森（Henry C. Morrison， 18711945）于1918年率先创立。莫里森的单元教学法受到“儿童中心”“从做中学”思想的影响，有较强的改革色彩又重视让学生掌握教材所提供的知识[13]。从20世纪80年代起，我国基础教育界陆陆续续提出和试行了近40种单元教学法，可惜其中不少偏重于形式，未产生大的影响。在新世纪初我国基础教育课程改革中单元教学法受到上海等地基础教育界的重视，在化学学科中也得到应用，预计在新阶段会进一步完善、推广，形成具有中国特色和新阶段特点的“化学学科单元教学法”。

项目学习是将学习任务中具有明确目标且相对独立的某一部分交给学生，由学生在教师指导下自主开展信息收集、方案设计、项目实施和结果评价等系列活动来研究和解决有关问题，最终达成教学目标的教学方式。通过该项目的进行，学生可以了解并把握整个过程以及每一环节的基本要求。

“单元教学+项目学习”是在单元教学中嵌套项目学习：从单元中选出若干项目，由学生分别完成并进行学习成果总结，最后通过交流、完善、共享学习成果，形成预期学习经验。

4.2 混合式教学+翻转课堂

混合式教学是结合在线教学和传统教学优势的“线上+线下”教学。“线上自学+线下讨论、个别辅导”或者“线上自学、讨论、辅导+线下实验”是化学课程混合式教学最基本的教学形式，通过线上与线下教学活动的有机结合，引导学习者由浅到深地学习。

翻转课堂这种教学方式要求学生在课前自主阅读教材、查阅资料、思考问题、进行个别讨论等活动，完成自主学习任务;把课内的宝贵时间主要用于研究、讨论，解决共同疑难和比较重要的问题，使学生能形成更深层次的理解。不再由教师独占课堂时间进行讲授。

“混合式教学+翻转课堂”是具有互联网时代特色的化学教学的一种有效模式，它把混合式教学和翻转课堂融合在一起，在抗击“新冠”疫情期间的教学活动中发挥了很大作用，许多学校的师生对此都有所实践和创新。

4.3 AI“教师”+教师逐渐“转岗”

目前，AI（人工智能）应用发展很快。在新阶段，估计AI“教师”将开始在化学教学活动中出现。笔者设想，初期的AI“教师”只能完成重复性的、不太复杂的教学工作。随着人工智能水平的提升和大数据的积累，AI“教师”除了能够进行复杂内容的教学工作外，还能对学生状况进行监测、分析、判断、预估和评价，并进一步采取针对性的、有效的个别化教学措施，既减轻教师工作负担，又提高教学效率。在远期，由于AI技术的高水平发展，AI“教师”有可能自动采集数据，能在阅读化学科学发展新资料的基础上及时地选择、充实教学材料以及学习建议，乃至编制高水平全媒体电子教材、习题、试卷和教辅材料等，不单高水平地实施个别化教学，还能进行教材的修订、补充、编写工作。从整体上看，教学效率和效果都将会有很大的提升。

AI“教师”可以减轻教师的教学工作负担。在这种情况下，对学生进行心理调控和辅导，深入、有效地开展思想教育活动，更好地立德树人，将逐步成为教师工作的主要任务。

5 新阶段对化学教师及教师教育的新要求

面对新阶段对我国基础教育化学课程的新期望，我们化学教育工作者面临着从未有过的挑战，可谓期望很高、责任重大、任务艰巨、使命光荣，对化学教师教育和化学教师继续教育提出了新的、更高的要求，主要是：

（1）更多、更深入、更及时地了解现代化学化工，了解我国和国际现代化学化工的发展和特点，了解有关的发展趋势，了解国家和地方的有关需求，及时更新、充实自己的知识。

（2）为确定的教学材料收集有关背景材料和教学素材，收集学生的学习反应（规律）以及有效解决方案等。

（3）为使教学活动能够更有效、更精准地进行，深入地研究化学学习规律、化学教学规律，特别是数字化化学学习、数字化化学教学的规律;研究各有关规律的应用，努力改进、完善单元教学、项目学习、混合学习、翻转课堂等教学模式，及时更新学习理论、教学理论，并用于指導、改进教学实践。

（4）深入地研究学生，为数字化学习、数字化教学条件下准确的学生模型的建立做先期探索（首先是准确地确定模型的主要类型及其主要参数等）。

（5）深入、细致地研究数字化学习、数字化教学条件下化学教师工作的应有内容和有效工作方式，研究如何更好地促进教师发展，等等。

为了编制好教学程序、适应数字化教学需要，可能需要教师提供启动性的学习项目清单、背景知识材料、问题与习题清单、学生特征函数清单、过程特征函数清单、评价函数清单……以利于初步建立各种数据库。此外，还应考虑建立专家（教师）系统的必要准备。

传统的化学教师教育以“教育学+心理学+化学教材教法+化学专业课程”为专业的课程特征。显然，这样的课程组合不能适应新阶段化学教师培养的需要，必须大力进行改革，才能不负重任、有所作为、有所贡献。

笔者不揣浅陋，大胆地把很不成熟的一些想法提出来，意在引起读者诸君对新发展阶段我国基础教育化学课程改革的关心，意在引起热烈的讨论，乃至尝试、研究，抛砖引“玉”，促进我国基础教育化学课程进一步发展，更好地适应我国社会主义建设新阶段的需要。

参考文献：