基于化学史的科学素养培养策略研究

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摘要：上海课改30年以来，现行化学教材有着鲜明的时代主题和印记。生动活泼、图文并茂的化学史素材，无疑增强了化学魅力及科学性、进一步激发学生求知欲望。然而与一期教材相比，知识点的篇幅、复习题题量、教材的厚度明显减少，使得教师在把握教学重难点时产生了困扰。该文旨在明确“化学史”素材对于培养高中生科学素养的作用，力求揭示教师在使用二期课改教材中遇到困惑的原因，提出合理处理“化学史”素材的建议及案例。

关键词：高中化学学科核心素养;科学素养：化学史：课堂实践

文章编号：1008-0546（2019）05-0015-04

中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.005

一、问题的提出

化学史教学对于某些教师看来，简直就是浪费时间。非但不能提高考试分数，还会影响教学进度。课程标准中没有化学史相关内容的考核要求，教师则往往采取通篇阅读或者只字未提的方式来处理化学史内容。久而久之，化学史内容的教育功能被越来越多的老师所淡忘，留下的仅仅是学科分数本身。究其原因，是化学教师忘记了化学教育的初衷及其育人功能。

二、关于“科学素养”的初步思考

1.“科学素养”的概念

1958年，美国斯坦福大学学者赫德发表了一篇题为《科学素养：它对美国学校的意义》的论文，人们把科学素养的内涵理解为着重于科学知识的掌握。

20世纪80年代，美国科学促进协会（AAAS）制定了“2061计划”。依据计划相继发表《美国国家科学教育标准》，其中将科学素养表述为“理解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程”，并且认为“科学素养有不同的程度和形式，它扩展和深化到人的整个一生，而不仅仅是在学校的一段时问”。

进入21世纪以后，在新的社会环境和背景下，科学素养又有了新的含义。国际上普遍将科学素养概括为三个组成部分，即对科学知识达到基本的了解程度，对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度，对科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。

2.“科學素养”与“化学学科核心素养”的关系

图1“科学素养”与“化学学科核心素养”的关系

从图1中我们可以发现，“科学素养”与“学科核心素养”的内容和培养目标是一致的。“科学素养”是“化学学科核心素养”的一部分。2008年上海师范大学秦浩正教授及其团队有关《上海青少年科学素养调查报告》分析显示，在义务教育阶段，上海青少年的科学素养获得明显发展的同时，在各方面的发展还参差不齐。尤其是在科学探究能力方面还比较落后，使得学生的实践能力相对薄弱，主动探究的欲望较低。这份报告也很好地证明，现如今化学课堂教学忽视了科学素养的培养。

因此，一线教师所普遍忽略的化学史素材，恰恰是科学素养培养所急需的养分和素材。

三、国内外化学史教育的功能及进展

1.国外化学史教育的功能及进展

1904年，法国著名科学家郎之万，第一个积极提倡在科学教学中运用历史的方法。他提出了克服教条主义、实用主义的方法：（1）提早开设和加强实验课的教学（2）科学史教育。1926年实验教学法被纳入理科教育。

在美国，从20年代开始多数大学理科系都开设了科学史课程。50年代，中学理科教学穿插了一般的化学史教材，另外还专门编写了科学史教材和教师用的教学参考书。1960年美国26个州的100多所学校进行了HOSC教学法，即化学史教学方面的试验取得了显著的成功。

2.国内化学史教育的功能及进展

50年代我国开始重视化学史教育。1956年颁布的《中学化学教学大纲》中明确指出，为了培养学生的爱国主义思想，教师应该结合具体的教材，使学生认识我国历史上劳动人民在化学和化学生产方面的光辉贡献，使学生了解我国化学、化学工业的发展和成就。

虽然现行的化学课本注意了化学史教育，在各类课本都注意引用或穿插一些化学史料内容。然而，从化学史教育的国内外发展不难看出，国外的化学史教育注重学生实验操作能力的培养。国内的化学史教育主要注重学生爱国主义教育及对历史的缅怀。诸多的研究仅仅停留在课程标准、教材对于化学教材内容的要求，而对于“化学史”素材使用过程中对于功能的描述较少，特别是对于高中生科学素养的提升意义不显著。

四、普通高中化学史教学现状调查

为了能够深入了解上海二期课改教材中化学史的使用情况以及其对高中生科学素养培养的作用，抽取我校高一至高三年级300名学生和6名化学教师，共发出调查问卷：学生300份，教师6份;收回有效问卷290份，教师6份。

1.调查方法

以问卷调查为主，主要以化学教学论为依据，从中学化学教学实际并结合我校实际进行调查。为保证调查的真实可靠，要求集中填写，并当场回收问卷。

2.调查结果分析

结合两张调查问卷我们发现，教师与学生都普遍认为化学史对于科学素养的提升有帮助。然而在课堂中，教师迫于考试的压力不愿意花过多时间。学生也会由于缺乏必要的背景知识，以及对科学常识普及程度的不同，很难参与到化学史的学习中。这就造成了教师不得不照本宣科的窘境，科学素养的提升也只能成为纸面上的理想而已。

五、普通高中化学史教学策略研究

1.化学史教学理念

人本主义学习理论提出者罗杰斯认为，只有当学生正确地了解所学内容的用处时，学习才能成为最好的、最有效的学习。即化学史的教学要贴近生活、贴近用途，要让学生明确知识产生的因果联系。他还认为，很多有意义的知识或经验不是从现成的知识中学到的，而是在做的过程中获得的。那么化学史的教学要让学生明白知识并非一成不变的。即便是书本上的知识，也一定有其局限性，要带着发展的眼光看问题，掌握学会知识的方法而非知识内容本身。

建构主义思想则认为，知识的掌握要利用“学会探索”“提出假设”“联系思考”，通过“自我协商”与“相互协商”来掌握知识的真谛。

2.化学史教学策略

依据两种教育学观点，构建出化学史教学策略模型。

（1）挖掘素材

化学史素材的挖掘应从教学内容、化学史话、功能定位三个方面来落实。上科版高二年级第一学期共3章，在每一章中都会有化学史内容的拓展和延伸。制定列表如下：

从表3中看出，那些承载化学史的教学素材大多植根于教材内容，且与知识点息息相关。从功能定位上都反映了对科学素养培养的要求。因此，我认为化学史素材的挖掘要做到如下“三步”工作：

第一，明确教学内容与化学史话的关系。关系可以是递进关系、比较关系。例如：“铜和铁的冶炼史”的素材可以理解为递进关系。在教材中它是对人们利用金属活动性顺序来判断金属冶炼顺序的一种考证。又如：教学内容淡化了知识发现的过程，强调了知识点的科学性。而化学史话的内容则强化了知识发现的过程，体现发现规律的比较方法和手段。

第二，明确化学史话的功能定位。表3中的功能定位只是其一种表现形式。在“教”的主体与“学”的对象发生改变时，对于其功能定位可以依据教学实际进行转化。

第三，精炼资源形成化学史的操作载体。通过网络文献期刊等资料整合，依据教学内容形成“线索清晰，结构合理”的教学流程。精炼不代表“缩短”或是“舍去”，更多地体现再整合的思想。我认为，对于功能定位于“科学知识”的内容可以通过“简化”的形式进行运用。对于体现“科学过程与方法”的内容，建议将化学史渗透于新授课的教学环节中。

（2）设计活动形式

活动形式不是教学设计，而是指化学史内容渗透的方式。可以是多媒体视频或音频，也可以是小组汇报交流的形式，来完成对化学史的介绍、以及谈一些自己的感悟等（表4）。

同样内容，在不同班级采取了不同的方法开展教学。传统教学运用了大量时间讲述定义，通过反复计算来掌握概念。课堂教学氛围沉闷，学生对为什么要计算相对原子质量感到困惑。显然，无论从学科知识本身、还是科学素养，掌握并不理想。

相反，即便化学史教学过程耗费了大量的人力，且对于计算本身所花费的时问很少。但是，你却能发现：所有学生都参与了活动，学生都明白为什么要用到相对原子质量，明白化学学科在得出结论前，要进行大量的实验猜测、验证、得出结论的过程。

六、化学史教学的功能及体会

化学史从化学发展历史的角度阐述化学，分析发展过程中的各种因素的影响。例如：相对原子质量的概念正是建立在道尔顿原子论基础上提出的。可见，化学史融人下的教学，正在不断促进学生科学素养的提升。

1.利于传授科学知识

“化学给人以知识，化学史给人以智慧”。我国化学家傅鹰曾经言简意赅地指出了学习化学史的意义。其意义显然能够将基础的科学知识传授给后人，也符合培养学生科学素养的目的。可以说，从人类学会使用火，掌握了火的强大自然力时，就开始了最早的化学实践活动。随着社会的不断发展，化学现在已经深入到人类生活的各个领域，并在国民经济中起着重要的作用。

2.利于培養科学过程与方法

“授人以鱼，不如授之以渔”。化学史能够在传递科学知识的同时，更注重发现科学规律的过程。这种过程中往往体现一定的思想方法。化学中的思想方法往往经历着：提出问题一搜集信息一事实验证一科学结论等环节。这是指引化学工作者认识事物，发现自然规律的一般科学方法。

在上述课堂教学活动中（图4），学生正是寻找着前人的足迹来了解相对原子质量概念的形成过程。虽然仅有一个概念，学生却认识了道尔顿、贝采里乌斯、康尼查罗等众多书本上不曾提及的化学大家。他们意识到，站在巨人的肩膀上看问题的重要性。同时，也意识到在学习前人经验的过程中，敢于质疑、搜集证据对发现真理的重要意义。

3.利于感悟科学精神

化学作为一门基础的、中心的科学，它是中性的。化学家用它造福人类，某些不良商人用化学危害人类，使化学被世人误认为“污染”的代名词。这是化学的不幸，更是学习化学的人的不幸。化学史的学习有利于从学生时代改变这种陈旧的观念，以客观的事实为依托，吸引学生来感受化学发展的魅力，感悟科学家的创新精神和勇于探索的精神状态。