高师科学教育专业基础化学类课程内容体系建构

郑 敏，孙亚男，张平柯

（湖南第一师范学院 教育科学学院，湖南 长沙 410205）

高师科学教育专业基础化学类课程内容体系建构

郑 敏，孙亚男，张平柯

（湖南第一师范学院 教育科学学院，湖南 长沙 410205）

科学教育专业基础化学类课程内容体系构建应遵循整体性、探究性、实践性、基础性与引领性原则，注重化学知识的系统性与全面性；注重形成科学整体概念课程内容的构建；培养学生实验操作能力课程内容的构建；理论与实际紧密联系；提高学生探究能力和反映科学本质观。

小学科学；科学教育；基础化学；课程内容；体系结构

小学科学教育正面临着新一轮改革，以STEM教育为标志的新课程教学倡导学生科学思维的发展和学科的广泛综合。高师科学教育专业担负着科学教师职前培养的重要任务，其课程内容建设、教学体系形成均应适应我国新一轮基础教育课程综合化趋势，促进科学教师科学素养的提高，以增强我国科技竞争力。

科学教育专业学习内容既包含传统理科课程，如物理、化学、生物、地球和空间科学等，也包括实验与制作、科技活动指导等科技类课程，还包括教育学类课程，化学是其主要必修课之一。随着我国科学新课程改革的逐步深入，小学将自一年级起开设科学课程，面对低龄儿童的科学教育，对高师院校科学教育专业各类课程教学内容的深度、广度等方面的问题都需要开展新的探索。随着对小学科学教师教学实践能力要求的日益提高，以培养合格科学教师为目标的基础化学类课程体系也面临着巨大挑战。

一、科学教育专业基础化学类课程内容体系建构的基本原则

化学在人们认识自然和遵循自然规律开展创新活动中具有重要作用。以面向小学科学的高师科学教育专业人才培养课程体系为基础，构建基础化学类课程内容的子体系时，应注意以下基本原则。

首先，应关注自然科学知识的整体性。自然科学各分支学科的具体探究过程可能存在差异，但基本的认识方法及知识基础是普遍适用的[1]，在启蒙阶段的小学科学中更是如此。因而在化学类课程的实施过程中，既应关注到本门学科独有的概念体系，又应最大程度上关注和体会到自然科学的相通性，培养学生科学的整体观念，强调科学知识和思维的整体性。

其次，应关注自然科学发展的探究性。自然科学知识是通过科学家严谨、艰辛的探究活动获得的。科学教育专业学生需深入体验自然科学研究中的探究活动过程，更应尽量以这种方式学习现代化学知识并深刻理解这一过程，形成将探究理念、过程、方法呈现给正在进行科学学习的小学生的意识、习惯和能力。

第三，应关注自然科学成果的实践性。科学教育专业学生对于基础化学类课程涉及到的基础和拓展性实验，应不仅能够完成基本操作，更应具有设计和改进能力。进而将这一能力深化为指导和设计小学科学实践活动的能力，而后者于当今小学科学教学更具实际意义。

最后，应关注自然科学发展对社会进步的基础性与引领性。科学教育专业基础化学类课程的基础性体现在课程内容应充分涵盖小学科学课程内容标准，及在内容标准指导下形成的各版本小学科学教材所包含的与化学相关知识体系。学生须对化学学科基本结构及相关交叉学科有较完整和清晰的认识，并在此基础上充分考虑指导和引领小学科学课程的拓展性内容。以此为基础，未来科学教师才有足够的知识修养底蕴及相关化学能力，引领小学生探究。

二、现行小学科学课程中与化学相关的知识领域

新世纪以来，为推进小学科学课程实施，中央和地方组织著名专家学者精心编辑出版了多版《科学》教材[2-5]。这些教材深入关注自然世界，紧贴生产生活，取材精要，图文并茂，内容丰富。基于化学的原理和应用，我们将这些教材中与化学学科对应的知识领域及具体课程内容归纳于表1。可以看出这些教材在很大程度上恰当地包含了基本理论、应用技术和发展前沿，可作为构建高师科学教育专业基础化学类课程内容体系的重要指导性参考。

三、科学教育专业基础化学类课程内容建构策略

（一）反映化学知识的系统性与全面性

现行小学科学课程中，与化学相关知识领域以元素化合物内容最多，其中金属单质集中在铁、铜、铝等为主的常用金属。非金属单质集中在氧气、碳的同素异形体、硫等；无机化合物主要涉及硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐（岩石或材料），金属与硅的氧化物、二氧化碳性质等。在未来科学课程改革中，还有可能涉及到水、空气等常见元素化合物的基本性质、存在及状态、组成成分等。

故在科教专业基础化学类课程内容建构过程中应考虑适当增加元素化合物部分内容的深度和广度。以元素周期系为指导依据，充分介绍无机物单质（特别是金属单质）、无机盐类的性质与应用。适当扩充介绍合金、无机非金属材料的范围，并在此基础上，增加矿产资源相关内容。

（二）形成科学整体概念课程内容的构建

大学基础化学通常包括物质结构、化学的热力学与动力学、水基分散系（溶液化学）、氧化还原反应与电化学、常见单质与化合物、有机化合物基础、分析化学基础等。其大部分理论基础均属整体自然科学理论，如热力学定律、速率的测定与表征、平衡及平衡移动相关规律、电化学及其应用，它们也是当代物理学的主要研究领域。而有机化学则与生物学密切相关，各类天然先导物与新药物的有机合成、生物酶的催化与应用、各类高分子聚合物的性质研究，化学波谱学及化学键理论在生物检测中的重要作用等[9-10]，都使化学与当代生物学有千丝万缕的联系[6-7]。

在此类化学内容构建过程中，科教专业《大学物理》《生命科学》《基础化学》等课程都不宜割裂，而应互相兼顾，彼此呼应，让学生体会在同一概念和理论的基础上，不同学科研究方向和解决问题方法的异同。

如能量是自然科学核心概念。以热能、电能、磁能等为代表的能量的存在、转换和守恒方式等都应成为小学科学课的重点。而物质的微粒性是自然科学各学科都研究的对象，完全可以在细胞学说、纳米科学、分子、原子、化学键、原子内部结构、电子的运动与特征、其他粒子与反粒子等层次上进行整体认识，也可将微粒性认识与溶解性、密度、压强等概念加以联系，将化学热力学统计方法与量子力学相结合，使科教学生形成较为完整的科学性理解。

（三）培养学生实验操作能力课程内容的构建

现行小学科学相关化学知识中，分散系（如水基分散系）相关领域比例占第二位。主要包括溶解过程、溶解度，辅以固固混合（纯净物与混合物）、混合物的分离与提纯，包含了沉淀与过滤、结晶与提纯等化学操作。未来科学课程改革更多地会将重点放在根据物体的特征或材料的特性分离混合物质，如分离沙和糖，铁屑和木屑等，提出溶解性和溶解度相关知识，如溶液、悬浊液、乳浊液，以及温度、搅拌等对物质溶解的影响等。

实验在小学科学教学中具有重要意义，故应重视科教专业学生实验技能培养，养成良好的实验习惯。勇于删除一些旧的实验内容，增加一些趣味性强、与生产生活和基础化学知识悉悉相关的实验内容。重视操作规范性和独立操作能力的培养，要特别强调设计和改进实验能力。

在课程内容特别是实验课程内容构建中应考虑到适当增加溶液与离子平衡部分的实验内容供学生操作学习，如溶解度曲线的绘制、提取与自制指示剂、豆腐与奶酪的制作、洗洁净的配制等。为与“水资源与化学”专题相联系，还可在增加相关知识内容基础上提出自来水水质检测、硬水软化、纯净水过滤装置等实验内容。不仅可以提高科教专业学生熟练操作相关实验的能力，更为拓展知识内容和设计相关科技活动提供有效知识储备。

（四）理论与实际紧密联系

与实际生产生活联系紧密的化学反应相关知识领域在小学科学课程中比例占第三位。其中主要是氧化还原反应，集中在钢铁锈蚀与防护、动植物体内的氧化还原反应、燃烧、氧化反应的速率和热效应等。也包括物质的酸碱性（如小苏打与醋的反应）、淀粉的特性及应用，以及物理与化学变化的特征和区别等相关内容。

为提高科教学生对化学反应原理知识的认识、应用和创新能力，此类内容可考虑从实际生活入手，循序渐进。如由原电池与电解池的原理与应用、化学电池等入手，既而逐渐涉及电极电势、热力学定律在热化学中的应用以及能斯特方程等，并增加能源与化学相关内容，使学生的理论水平既能与实际相联系，又能达到较高的程度，从而指导实践。

（五）提高学生探究能力

从探究到引领探究是对科学教育专业学生的发展性要求。小学科学课整体上讲是探究学习课，是小学生体验探究、理解探究、自主探究的过程[8][9]。能够突出表现探究能力渐进过程的小学科学内容包括二氧化碳的性质、混合与分离、溶解的快慢与多少等，特别是在有关物质变化的部分，小苏打与白醋、硫酸铜溶液与铁钉反应、铁钉生锈、除水垢、燃烧、碘与淀粉特征反应等都充分体现了探究的整个过程。

对科教专业学生，除使其充分体会探究过程外，更要利用一些知识内容对其进行科学方法的培养。如在化学反应速率部分体会控制变量的探究方法、在物质结构部分体会理论模型的方法、在化学平衡和溶液与离子平衡部分体会类比与归类的思维方法等。

（六）反映科学本质观

科学知识具有暂定性的本质[10]。介绍现代化学发展的历史和前沿领域有助学生科学本质观的形成，避免科教专业学生因缺乏对自然科学本质的认识而盲目迷信科学理论的情况。同时也有助于其认识到小学生的科学概念也是其不断自我构建的过程。

在物质结构部分适当介绍原子结构发现史与化学键理论的构建过程，在热力学基础中介绍物质七种状态的特点与发现过程，在配位化学部分介绍配位场理论的演化过程等都有助于科教专业学生认识到自主的科学探究、学生前概念与所学概念的有机联系是培养小学生科学能力，完成好小学科学启蒙教学任务的有效手段。

[1]张殷全,徐敏,魏冰.化学(科学教育)专业教育理念及教学计划探讨[J].大学化学,2007(5):14-17.

[2]郁波.科学（三～六年级）[M].北京:教育科学出版社, 2007:12.

[3]义务教育小学科学教材编写组.科学（三～六年级）[M].石家庄:河北人民出版社,2002.

[4]郝京华,路培琦.科学（三～六年级）[M].南京:江苏教育出版社,2007.

[5]石鸥,黄一九.科学（三～六年级）[M].长沙:湖南科学技术出版社,2010.

[6]张欣,苏连江.科学教育专业中有机化学教学研究[J].大庆高等专科学校学报,2004(4):21-24.

[7]周凌云,饶志明.科学教育专业地学类课程构建探讨[J].怀化学院学报,2008(5):154-156.

[8]Joseph Abruseato.Teaching Children Science[J].Science Education,2000(3).

[9]Richard J.Rezba&Constance S.Learning and Assessing Science Process Skills[M],Third Edition.Arlington: NSTA Press,1995.

[10]梁永平.理科教师科学本质教学行为自我监控案例[J].化学教育,2005(11):38-40.

Basic Chem istry Curriculum Construction for Science Education M ajor in Higher NormalColleges

ZHENGM in,SUN Ya-nan,ZHANG Ping-ke

(Schoolof EducationalScience,Hunan FirstNormalUniversity,Changsha,Hunan 410205)

The construction of Basic Chem istry Curriculum for primary science educationmajor should follow the principlesof system,exploration,practice,foundation and advancement.The contentsof the curriculum should cover the follow ing aspects:the systematic and overall chem istry know ledge,the construction of scientific concept and practicalability cultivation,the close relation between theory and practice,the improvement of the students’exploring ability,and the reflection of scientific nature.

primary science;science education;basic chem istry;contentsof the curriculum;system and structure

G652

A

1674-831X（2017）01-0064-04

[责任编辑：胡 伟]

2016-06-15

湖南省普通高校教改项目（2012-531）；大学生研究性学习与创新性实验项目（YSXS1419）

郑敏（1979-），女，山西太原人，湖南第一师范学院副教授，主要从事科学教育、化学教学论方面研究；孙亚男（1993-），女，黑龙江齐齐哈尔人，湖南第一师范学院教育科学学院学生；张平柯（1956-），男，湖南浏阳人，湖南第一师范学院教授，主要从事科学教育研究。