利用化学史培养学生科学本质观的教学研究

林萍

（1.福州城门中学；福建福州350018；2.福建师范大学附属中学，福建福州350007）

利用化学史培养学生科学本质观的教学研究

赖道瑜1林萍1王成秩2

（1.福州城门中学；福建福州350018；2.福建师范大学附属中学，福建福州350007）

培养科学本质观对提高学生科学素养十分必要，如何有效地培养学生的科学本质观是当前科学教育关注的焦点。本文介绍了科学本质观的内涵及教育价值，提出了化学教学过程中教师要重视化学史在科学本质观内涵方面的剖析，以化学史为素材设计探究活动，开展以科学本质观为主题的交流与对话，帮助学生学习化学史中蕴含的科学思想和方法以促进学生对科学本质的理解。

科学本质观；化学史；化学教学

科学教育的根本目标是提高学生的科学素养，而对科学本质的理解是科学素养的重要组成部分。因此，开展科学本质教育促进学生理解科学本质十分必要。目前已有许多国家将理解科学本质作为重要课程目标纳入到科学教育标准之中,美国、英国在各自的国家科学教育标准中均明确要求学生理解科学本质，并对不同学段的学生对科学本质的理解提出了具体的要求，我国在《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020年)》中也提出“初步认识科学本质”这一目标。高中化学课程作为科学教育的重要组成部分，明确提出以进一步提高学生的科学素养为宗旨，因此在化学教学中理当通过积极开展科学本质教育，加深学生对科学本质的认识，使其形成正确的科学本质观。

一、科学本质观及其教育价值概述

科学本质的教育内容包含三类成份，由人们对科学知识、科学探究过程和科学事业三方面特征的理解构成。目前，国际上对科学本质观的内涵表述虽然不尽相同，但以下七个方面被认为是代表了当代的科学本质观：（1）科学认识活动是以实验事实为基础的；（2）观察和推论之间存在着区别；（3）科学定律和科学理论是有区别的；（4）科学知识的想象性和创造性；（5）科学知识的暂时性；（6）科学知识的负载理论本质（观察与研究总是被一定的理论所引导和激发）；（7）科学知识根植于社会文化背景之中。人们普遍认为科学本质的教育价值在于：（1）有利于学生形成正确的科学观，帮助他们识别科学的真伪；（2）有利于培养学生理性思维、批判精神和问题意识；（3）有利于学生学习、理解科学的方法与过程，培养他们勇于探究、崇尚科学的态度和情感。［1］

二、利用化学史开展科学本质观教育

现行高中化学教材化学史所描述的内容大致可分为关于科学发现的说明、关于科学观点的变化及背景的说明、科学家传记三种类型，这些内容蕴含着丰富的科学本质观内涵。国外研究显示“学习一些科学史可以使学生们更好地了解科学的本质以及科学本身”。［3］因此，化学史可以成为科学本质观教育的重要素材。

教学过程中，教师可以剖析并利用化学史进行教学，引导学生在探究过程中学习科学方法、掌握知识，了解化学知识理论产生的社会文化背景、经历的发展历程以对社会产生的影响等等，帮助学生在学习内容与科学本质之间建立联系。具体可以从以下几个方面着手。

1.重视对化学史在科学本质观内涵方面的剖析

目前教师主要将化学史通过讲故事的形式用于引课，旨在激发学生兴趣，培育学生热爱化学的情感，而在挖掘隐含在化学史当中的科学本质观内涵则显得不够。要充分发挥化学史用于培养学生科学本质观的功能，首先教师在意愿上应该将落实科学本质观视为教学目标之一，使其成为一种教学行为；其次备课时要重视分析化学史的内容类型，反映的科学本质并预设合理的教学活动。因为教材篇幅的限制对化学史的描述并不完整详尽。教师在分析过程中要尽可能了解到该项内容涉及的社会历史背景，科学家利用的科学探究方法和工具，经历的历程、依据的实验事实等等。或者，也可以将上述内容让学生在课外时间先自行查询资料获取再作进一步交流。

2.以化学史为素材进行探究活动的设计与教学

布鲁纳学习理论认为∶“学习是一种过程，而不是结果。学习不仅要让学生掌握这些知识，更在于让学生体验知识的形成过程。”

部分化学史阐述了化学科学研究的过程，教师可以充分挖掘设计这部分内容让学生体验探究的过程，学习探究的方法和技能，感受科学知识是如何产生的，在科学的发展史中科学知识是怎么进步的，从而对科学的本质有所领悟。以“氯的发现”为例，教学中可以将舍勒对氯气性质的研究过程设计成探究活动。首先，让学生阅读“氯的发现”化学史话；接着，让学生设计、模仿舍勒的实验过程；再次，组织学生讨论使花朵、纸张、叶子等褪色的物质是什么？并设计实验方案做进一步思维探究。通过上述的活动学生不仅学习氯气的性质，也深入体验了科学探究的过程，学习科学研究的一般方法，认识到观察与推论之间的区别，化学知识的产生应以实验事实为基础。

3.以化学史为素材开展科学本质观的讨论与对话

美国科学本质教育研究专家莱德曼教授指出，对科学本质的学习应该是显性的，善于反思的教学，而不是隐性的做中学。［2］在课堂中用显性语言表达出科学本质的观点，用明确的话语告诉学生所学习的内容涉及的科学本质观念。这种直白的传达方式，对于帮助学生理解建立科学本质观，进而提高科学素养具有明显的成效。例如，利用“门捷列夫与元素周期律”进行教学时，可以通过设置围绕有关科学本质观的问题展开对话和讨论，促进学生对科学本质观的理解。（1）门捷列夫提出的第一张元素周期表没有被立即承认，后来为什么又被人们所认可？（2）门捷列夫列出第一张元素周期表与目前使用的元素周期表变化很多说明了什么？这一变化为什么不会否定门捷列夫在元素周期律研究方面的贡献？（3）门捷列夫认为元素的性质随着元素原子量的递增而呈周期性变化，而现代化学认为其本质原因是随着原子序数的递增而呈现周期性变化，两种不同观点说明了什么，产生这种变化的原因是什么？通过上述的显性对话讨论学生可以较为深刻地认识科学知识的产生脱离不了观察与推论，但科学知识又是以事实为基础的，科学知识具有暂时性，科学知识受文化背景的影响等科学本质观。这种对话的内容虽然不会在考试中被涉及，但对于培养学生科学本质观却是有益的。

4.帮助学生学习化学史中蕴含的科学思想和方法

部分化学史介绍了化学事实和理论的产生与演变过程，同时也蕴含着科学家研究的思想和方法。这部分内容除了让学生认识到科学的暂时性、科学是以事实为基础的等科学本质内涵，同时也要让学生学习科学研究的思想和方法。因为科学能根植于学生头脑中的莫过于科学的思想和方法，帮助学生学习在知识产生过程中科学家应用的研究方法能更好地促进学生形成科学本质观。例如，“原子结构模型的演变”，学生通过阅读就能知道原子结构模型经历了道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等人提出的模型，很容易理解科学知识是暂时性的。但这些模型产生基于的实验事实和方法往往需要教师给予揭示和总结。一方面，教师可以引导学生进行现象与结论之间的讨论，如为什么卢瑟福根据α粒子散射现象就能得出带核的原子结构模型，让学生感受观察与推论的过程；另一方面，教师应该帮助学生认识原子结构模型的产生采用了模型化的方法，运用假设、推理和论证的科学方法。

三、结语

总之，开展科学本质教育，帮助学生形成正确的科学本质观是当代教育改革的重要内容，由于化学史中蕴含着丰富的科学本质教育素材，广大教师应该重视利用这一重要素材以不同的形式开展科学本质教育，以达到提高学生科学素养的目的。

［1］吴俊明,张磊.科学本质观及其养育（下）［J］.化学教学，2016（3）.

［2］林建春.利用教材资源开展科学本质观教育研究——例谈人教版高中生物教材科学史中隐含的科学本质观［J］.教育评论，2014（4）.

［3］美国科学促进协会.科学素养的基准［M］.中国科学技术协会译.北京:科学普及出版社，2001.

（责任编辑：张贤金）

本文系福建教育学院2015年度立项课题“以科学本质观落实中学化学的实践”（项目编号：JYYB-2015157）研究成果。