林萍

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

利用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的教學(xué)研究

賴道瑜1林萍1王成秩2

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

培養(yǎng)科學(xué)本質(zhì)觀對提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)十分必要，如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀是當(dāng)前科學(xué)教育關(guān)注的焦點(diǎn)。本文介紹了科學(xué)本質(zhì)觀的內(nèi)涵及教育價(jià)值，提出了化學(xué)教學(xué)過程中教師要重視化學(xué)史在科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)涵方面的剖析，以化學(xué)史為素材設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，開展以科學(xué)本質(zhì)觀為主題的交流與對話，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)思想和方法以促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。

科學(xué)本質(zhì)觀；化學(xué)史；化學(xué)教學(xué)

科學(xué)教育的根本目標(biāo)是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而對科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。因此，開展科學(xué)本質(zhì)教育促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)十分必要。目前已有許多國家將理解科學(xué)本質(zhì)作為重要課程目標(biāo)納入到科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)之中,美國、英國在各自的國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中均明確要求學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，并對不同學(xué)段的學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解提出了具體的要求，我國在《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要(2006-2010-2020年)》中也提出“初步認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)”這一目標(biāo)。高中化學(xué)課程作為科學(xué)教育的重要組成部分，明確提出以進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，因此在化學(xué)教學(xué)中理當(dāng)通過積極開展科學(xué)本質(zhì)教育，加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，使其形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。

一、科學(xué)本質(zhì)觀及其教育價(jià)值概述

科學(xué)本質(zhì)的教育內(nèi)容包含三類成份，由人們對科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究過程和科學(xué)事業(yè)三方面特征的理解構(gòu)成。目前，國際上對科學(xué)本質(zhì)觀的內(nèi)涵表述雖然不盡相同，但以下七個(gè)方面被認(rèn)為是代表了當(dāng)代的科學(xué)本質(zhì)觀：（1）科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的；（2）觀察和推論之間存在著區(qū)別；（3）科學(xué)定律和科學(xué)理論是有區(qū)別的；（4）科學(xué)知識(shí)的想象性和創(chuàng)造性；（5）科學(xué)知識(shí)的暫時(shí)性；（6）科學(xué)知識(shí)的負(fù)載理論本質(zhì)（觀察與研究總是被一定的理論所引導(dǎo)和激發(fā)）；（7）科學(xué)知識(shí)根植于社會(huì)文化背景之中。人們普遍認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)的教育價(jià)值在于：（1）有利于學(xué)生形成正確的科學(xué)觀，幫助他們識(shí)別科學(xué)的真?zhèn)?；?）有利于培養(yǎng)學(xué)生理性思維、批判精神和問題意識(shí)；（3）有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、理解科學(xué)的方法與過程，培養(yǎng)他們勇于探究、崇尚科學(xué)的態(tài)度和情感。［1］

二、利用化學(xué)史開展科學(xué)本質(zhì)觀教育

現(xiàn)行高中化學(xué)教材化學(xué)史所描述的內(nèi)容大致可分為關(guān)于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的說明、關(guān)于科學(xué)觀點(diǎn)的變化及背景的說明、科學(xué)家傳記三種類型，這些內(nèi)容蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)涵。國外研究顯示“學(xué)習(xí)一些科學(xué)史可以使學(xué)生們更好地了解科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)本身”。［3］因此，化學(xué)史可以成為科學(xué)本質(zhì)觀教育的重要素材。

教學(xué)過程中，教師可以剖析并利用化學(xué)史進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中學(xué)習(xí)科學(xué)方法、掌握知識(shí)，了解化學(xué)知識(shí)理論產(chǎn)生的社會(huì)文化背景、經(jīng)歷的發(fā)展歷程以對社會(huì)產(chǎn)生的影響等等，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)內(nèi)容與科學(xué)本質(zhì)之間建立聯(lián)系。具體可以從以下幾個(gè)方面著手。

1.重視對化學(xué)史在科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)涵方面的剖析

目前教師主要將化學(xué)史通過講故事的形式用于引課，旨在激發(fā)學(xué)生興趣，培育學(xué)生熱愛化學(xué)的情感，而在挖掘隱含在化學(xué)史當(dāng)中的科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)涵則顯得不夠。要充分發(fā)揮化學(xué)史用于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的功能，首先教師在意愿上應(yīng)該將落實(shí)科學(xué)本質(zhì)觀視為教學(xué)目標(biāo)之一，使其成為一種教學(xué)行為；其次備課時(shí)要重視分析化學(xué)史的內(nèi)容類型，反映的科學(xué)本質(zhì)并預(yù)設(shè)合理的教學(xué)活動(dòng)。因?yàn)榻滩钠南拗茖瘜W(xué)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(xiàng)內(nèi)容涉及的社會(huì)歷史背景，科學(xué)家利用的科學(xué)探究方法和工具，經(jīng)歷的歷程、依據(jù)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)等等。或者，也可以將上述內(nèi)容讓學(xué)生在課外時(shí)間先自行查詢資料獲取再作進(jìn)一步交流。

2.以化學(xué)史為素材進(jìn)行探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)與教學(xué)

布魯納學(xué)習(xí)理論認(rèn)為∶“學(xué)習(xí)是一種過程，而不是結(jié)果。學(xué)習(xí)不僅要讓學(xué)生掌握這些知識(shí)，更在于讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過程?！?/p>

部分化學(xué)史闡述了化學(xué)科學(xué)研究的過程，教師可以充分挖掘設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容讓學(xué)生體驗(yàn)探究的過程，學(xué)習(xí)探究的方法和技能，感受科學(xué)知識(shí)是如何產(chǎn)生的，在科學(xué)的發(fā)展史中科學(xué)知識(shí)是怎么進(jìn)步的，從而對科學(xué)的本質(zhì)有所領(lǐng)悟。以“氯的發(fā)現(xiàn)”為例，教學(xué)中可以將舍勒對氯氣性質(zhì)的研究過程設(shè)計(jì)成探究活動(dòng)。首先，讓學(xué)生閱讀“氯的發(fā)現(xiàn)”化學(xué)史話；接著，讓學(xué)生設(shè)計(jì)、模仿舍勒的實(shí)驗(yàn)過程；再次，組織學(xué)生討論使花朵、紙張、葉子等褪色的物質(zhì)是什么？并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案做進(jìn)一步思維探究。通過上述的活動(dòng)學(xué)生不僅學(xué)習(xí)氯氣的性質(zhì)，也深入體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的一般方法，認(rèn)識(shí)到觀察與推論之間的區(qū)別，化學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)。

3.以化學(xué)史為素材開展科學(xué)本質(zhì)觀的討論與對話

美國科學(xué)本質(zhì)教育研究專家萊德曼教授指出，對科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是顯性的，善于反思的教學(xué)，而不是隱性的做中學(xué)。［2］在課堂中用顯性語言表達(dá)出科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)，用明確的話語告訴學(xué)生所學(xué)習(xí)的內(nèi)容涉及的科學(xué)本質(zhì)觀念。這種直白的傳達(dá)方式，對于幫助學(xué)生理解建立科學(xué)本質(zhì)觀，進(jìn)而提高科學(xué)素養(yǎng)具有明顯的成效。例如，利用“門捷列夫與元素周期律”進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以通過設(shè)置圍繞有關(guān)科學(xué)本質(zhì)觀的問題展開對話和討論，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)觀的理解。（1）門捷列夫提出的第一張?jiān)刂芷诒頉]有被立即承認(rèn)，后來為什么又被人們所認(rèn)可？（2）門捷列夫列出第一張?jiān)刂芷诒砼c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(huì)否定門捷列夫在元素周期律研究方面的貢獻(xiàn)？（3）門捷列夫認(rèn)為元素的性質(zhì)隨著元素原子量的遞增而呈周期性變化，而現(xiàn)代化學(xué)認(rèn)為其本質(zhì)原因是隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化，兩種不同觀點(diǎn)說明了什么，產(chǎn)生這種變化的原因是什么？通過上述的顯性對話討論學(xué)生可以較為深刻地認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生脫離不了觀察與推論，但科學(xué)知識(shí)又是以事實(shí)為基礎(chǔ)的，科學(xué)知識(shí)具有暫時(shí)性，科學(xué)知識(shí)受文化背景的影響等科學(xué)本質(zhì)觀。這種對話的內(nèi)容雖然不會(huì)在考試中被涉及，但對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀卻是有益的。

4.幫助學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)思想和方法

部分化學(xué)史介紹了化學(xué)事實(shí)和理論的產(chǎn)生與演變過程，同時(shí)也蘊(yùn)含著科學(xué)家研究的思想和方法。這部分內(nèi)容除了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的暫時(shí)性、科學(xué)是以事實(shí)為基礎(chǔ)的等科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，同時(shí)也要讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思想和方法。因?yàn)榭茖W(xué)能根植于學(xué)生頭腦中的莫過于科學(xué)的思想和方法，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)在知識(shí)產(chǎn)生過程中科學(xué)家應(yīng)用的研究方法能更好地促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)本質(zhì)觀。例如，“原子結(jié)構(gòu)模型的演變”，學(xué)生通過閱讀就能知道原子結(jié)構(gòu)模型經(jīng)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(xué)知識(shí)是暫時(shí)性的。但這些模型產(chǎn)生基于的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和方法往往需要教師給予揭示和總結(jié)。一方面，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)象與結(jié)論之間的討論，如為什么盧瑟福根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象就能得出帶核的原子結(jié)構(gòu)模型，讓學(xué)生感受觀察與推論的過程；另一方面，教師應(yīng)該幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)模型的產(chǎn)生采用了模型化的方法，運(yùn)用假設(shè)、推理和論證的科學(xué)方法。

三、結(jié)語

總之，開展科學(xué)本質(zhì)教育，幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀是當(dāng)代教育改革的重要內(nèi)容，由于化學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)本質(zhì)教育素材，廣大教師應(yīng)該重視利用這一重要素材以不同的形式開展科學(xué)本質(zhì)教育，以達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

［1］吳俊明,張磊.科學(xué)本質(zhì)觀及其養(yǎng)育（下）［J］.化學(xué)教學(xué)，2016（3）.

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

［3］美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì).科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)［M］.中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)譯.北京:科學(xué)普及出版社，2001.

（責(zé)任編輯：張賢金）

本文系福建教育學(xué)院2015年度立項(xiàng)課題“以科學(xué)本質(zhì)觀落實(shí)中學(xué)化學(xué)的實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：JYYB-2015157）研究成果。