基于科学探究的初中化学教材编制_毕华林

2006年3月第21卷第1期山东师范大学学报(自然科学版)Journal of Shandong Normal Universi ty(Natural Science)M ar.2006Vol.21No.1基于科学探究的初中化学教材编制*毕华林亓英丽(山东师范大学化学化工与材料科学学院,250014,济南M第一作者40岁,男,教授)摘要初中化学新课程改革将科学探究作为重要的课程内容,倡导通过科学探究的方式学习化学.教材作为课程改革的物化产物,如何全面落实科学探究,引导学生积极主动地学习,是新教材编写亟待研究的内容.本文在分析科学探究涵义与特征的基础上,从科学探究内容的选择和科学探究活动的设计两方面讨论了如何编制基于科学探究的初中化学教材.关键词科学探究;初中化学;教材编制中图分类号G420以提高学生的科学素养为宗旨,初中化学新课程将科学探究作为改革的突破口,强调科学探究不仅是一种重要的学习方式,也是义务教育化学课程的重要内容.教材作为课程改革的物化产物,必须全面体现课程改革的目标和内容.因此,如何在初中化学新教材中全面落实科学探究,促使学生积极主动地学习,成为初中化学新教材编制的重要问题.1科学探究的涵义与特征广义地讲,科学探究就是科学家探索科学问题、发现科学规律的基本活动,也是人们认识科学现象,解决各种问题,获得并理解科学知识的重要途径.化学新课程中的科学探究是指学生积极主动地获取化学知识、认识和解决问题的重要实践活动.学生通过亲身经历和体验科学探究活动,不仅可以获得化学知识与技能,更重要的是能激发化学学习的兴趣,学习科学探究的方法,理解科学的本质,培养科学精神和科学价值观,从而全面落实化学课程目标和提高学生的科学素养.与其他的认识方式相比,科学探究具有以下基本特征:1.1科学探究始于问题探究离不开问题,问题是科学探究的第一要素.在科学的发展过程中,解决问题固然重要,而发现和提出问题则更为关键,更能昭示科学所蕴含的创造性.问题开启了探究之门,而且,整个探究过程都是围绕着问题展开的,寻求怎样的假设,收集怎样的证据,如何做出解释等探究活动都不是盲目的,都是始终围绕着要解决的问题而进行的.以问题为中心,围绕着科学的并能激发学生思维的问题进行探究,是科学探究最基本的特征.科学探究活动的设计,要紧密联系学生的已有经验和社会生活实际,努力创设生动具体的问题情景,激发学生的好奇心和求知欲,并鼓励学生自己发现和提出问题,调动学生参与探究的积极性和主动性.任何脱离学生内在需求的所谓探究都是被动、机械的,都不是真正意义上的科学探究.1.2科学探究遵循一定的过程和方法科学探究是在一定的观念和假设指导下进行的一种系统的研究活动,这种研究活动的系统性很大程度上体现在它需要遵循一定的活动程序或阶段,这些程序和阶段表明了科学探究要做什么,先做什么、后做什么.尽管科学探究的内容各异,方式、途径也各不相同,但一般都经过提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等8个阶段.这8个阶段为我们设计和实施探究活动提供了基本的依据.科学探究不但要遵循一定的程序,还要采用一系列的科学方法.科学方法是科学探究的基础,任何探究活动都依赖于科学方法的运用和指导.如在探究活动中,人们需要运用观察、实验、查阅资料等多种方法获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等科学方法对信息进行分析、加工和处理.科学方法只有融入真实的科学探究活动中才有意义,才能为人们所理解和掌握.1.3科学探究需要/手0/脑0并用探究是一个多侧面的活动,需要做观察,需要提出问题,需要查阅信息和资料,需要设计研究方案,需要收集和整理资料,等等.如此,在实践中人们往往把科学探究贴上了/动手做0的标签,认为只要按照科学探究的程序进行操作,就是在探究.这是对科学探究的一种误解.科学探究既需要有各种实践活动的直接体验,更需要有积极的思维参与.在面对问题情景时,学生需要联系已有经验发现和提出问题,并能从已有知识结构中检索出解决问题的线索,就此提出假设;在收集和整理证据的过程中,学生需要运用逻辑思维和批判思维,做出合理的推理与解释,等等.所有这些活动都是和深层次的脑力思维活动分不开的,科学思维是科学探究的灵魂和核心.将科学探究引入化学课程中来,一方面要引导学生依据科学探究的基本环节开展探究活动,具备跟科学探究相似的/外形0,但是如果没有学生强烈的探究意识,如果缺乏学生积极的思维参与,这样的探究即使看上去学生再投入、环节再完整,也只是表面形式,学生不过是在机械地执行既定好的活动程序而已.因此,在设计和组织探究活动时,必须做到/形0/神0兼备,不仅要模拟科学探究的/形0,更要突出科学探究的/神0,使学生在思维的引导下进行探究,在探究活动中深化和发展思维.*全国教育科学/十五0规划重点课题项目资助(EHB030490)收稿日期:2005-10-021.4 科学探究既重过程也重结果 科学探究不仅重视学生的探究过程,引导学生亲身经历和体验科学探究活动,更重视学生通过探究活动获得了什么,即探究的结果.学生通过科学探究,不仅能深刻理解和掌握有关的知识技能,而且能增进对科学本质的理解,学习科学探究的方法,逐步形成科学探究能力.也就是说,科学探究的结果是多方面的,而不仅仅局限于知识与技能,这也正是科学探究活动的价值所在.另一方面,从科学探究的实施过程来看,探究是基于学生已有知识经验和认知水平去探索未知的事物,学生的已有知识经验直接影响探究活动的效率.反过来,探究过程中获得的各种认识与体验也会丰富学生的知识经验,不断扩展他们的认知结构,从而促进学生科学探究能力的提高.所以,总起来看,科学探究过程不是孤立的,探究过程与探究结果是相互作用、相互依存、共同发展的关系.那种认为科学探究只重过程不重结果的认识和做法是片面的,不利于学生科学素养的全面发展.2 初中化学教材中科学探究内容的选择初中化学教材中的科学探究可以指向具体的化学知识的学习,也可以指向具体的化学知识的应用,还可以指向与化学有关的社会生活问题.但并不是所有的教材内容都适合以科学探究的形式呈现,都需要学生开展科学探究活动.有些内容是很难通过科学探究活动承载和概括的,即使以探究的形式引导学生进行学习,往往也会流于形式.所以,选择具有探究价值的内容,使学生通过对这些内容的探究,积极主动地参与到学习活动当中,并能够在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等各方面都能获得良好发展,这是基于科学探究的教材编制中一个非常重要的问题.2.1 依据化学课程标准,明确科学探究的目标 科学探究活动的实施不仅与学生的知识经验、教师的专业水平有关,更受到教学资源条件的制约.加之探究活动往往需要更多的时间,因此在现行的学校教学环境下,科学探究活动的开展并非越多越好,而是需要精心选择.如果没有明确的科学探究目标,那么探究活动的设计可能就会流于形式,探究活动的组织可能就会陷于机械的操作,虽花费了大量的学习时间,而学生的收获可能是极其有限的.因此,在编制教材时,首先要深入分析义务教育化学课程标准,选择那些具有广泛联系和多重价值的课程内容作为探究活动的素材,同时考虑学生的实际和学校的条件,制定具体可行的科学探究目标,从而为探究活动的设计提供指导和依据.2.2 联系社会生活实际,激发学生的探究兴趣 科学探究只有真正引发学生的好奇心和探究兴趣,才能使学生积极主动地参与到探究学习中来.什么样的内容才能激发学生的探究兴趣呢?研究表明,从学生已有的知识经验出发,密切联系社会生活实际的内容,最能激发起学生的探究兴趣和学习热情.化学是一门应用性很强的科学,它与社会生活实际有着广泛而紧密的联系.因此,基于科学探究的化学教材所选择的内容应与学生的需要有关,加强科学、技术与社会的联系,展现与当代生活有密切关系的化学问题和化学知识,努力做到教材内容贴近学生、贴近生活、贴近社会,实现教材内容的社会化和综合化.教材内容紧密联系社会生活,不仅能有效地把学生引入科学探究活动中来,使他们乐于探究,而且还有助于学生理解科学、技术与社会间的联系,增进学生对科学技术的实用性、文化性和多元价值的认识.2.3 符合学生的认知水平,探究活动具有可操作性 教材中的科学探究是为学生而设计的,只有探究的内容能够为学生所理解和掌握,它才是有价值的.过于简单的问题对学生的思维和能力没有挑战性,不能真正激发起学生的求知欲和探究兴趣;而太难的问题,既耗时又容易使学生在探究的过程中产生过多的疑惑和困难,挫伤探究的积极性.因此,科学探究内容的选择要符合学生的认知发展水平,确保科学探究活动具有可操作性.如果不能保证探究内容能有效地得以落实,即使探究活动设计得相当科学、完整,对学生的学习和发展也起不到任何的作用和帮助.3 初中化学教材中科学探究活动的设计科学探究内容的教学和学习目标的实现,必须让学生亲身经历丰富多彩的探究活动.科学探究活动的设计,关系到科学探究内容的具体呈现方式,也直接影响到学生对教材内容的理解和学习,进而对学生的学习方式产生影响.我们认为,初中化学教材中科学探究活动的设计,需要从以下3方面加以考虑.3.1 以问题为主线组织科学探究活动 科学探究始于问题,而且整个的探究过程也都是围绕问题来展开的.从学生的思维特点来看,问题是思维的源泉,更是思维的动力,保证学生深层次认知参与的核心是问题.因此,要提高探究活动的效率,使学生能/手0、/脑0并用参与到探究活动中来,通过高水平的思维来学习,关键就是以问题为主线组织科学探究活动.教材应从学生的生活实际出发,创设能引发问题的情景、说法、事例,通过问题启动探究、实施探究、反思探究,把问题的解决与新知识的学习紧密结合起来.概括而言,在教材中通过问题来组织科学探究活动,首先可通过少量介绍性文字和图表、图片创设一定问题情景,从而唤起学生探究的欲望;然后围绕着问题,通过形式多样的活动引导学生进行探究实践,使学生逐步解决问题,获得问题的答案;最后,在交流和反思中,让学生表达自己的观点,了解别人的意见,通过反思和评价,总结归纳出正确的结论.3.2 设计多种形式的科学探究活动 科学探究活动具有不同的类型和形式,包括观察、实验、调查、讨论等等.所以在进行教材编制的时候,应结合具体的教学内容以及学生的情况,尽可能设计丰富多彩的探究活动,充分发挥不同探究活动的作用,让学生在各种活动中体验、感悟、升华,获取直接经验,在灵活多样的/做科学0的探究实践中全面发展和培养科学素养.83第1期毕华林等:基于科学探究的初中化学教材编制这些探究活动在教材中可以采用丰富多彩的/栏目0来呈现,如/活动探究0、/实验天地0、/联想与启示0、/交流共享0、/家庭小实验0等等.相对于纯文本的叙述,/栏目0更能明确学习的方向性和阶段性,与文字和图片融为一体,引导学生积极思考,充分体现教材与学生的/对话0功能,有利于促进学生学习方式的转变.3.3合理确定科学探究活动的水平科学探究活动除了有不同的形式外,还有不同的水平层次.如果从提出问题,一直到得出最后的结论,这些探究活动完全都是由学生自主参与的,这样的探究就称为自由探究.如果有些活动是由教材或者教师提供指导,那么就是定向探究.定向探究和自由探究二者紧密联系,相辅相成.前者是后者的基础,后者是前者的延伸和发展.若将科学探究活动简化为提出问题、形成假设、制定方案、收集证据和得出结论5个环节,根据每个环节是由教材或教师提供具体指导还是由学生自己决定,可以将探究活动分为5种水平,水平越高,则学生所从事的探究活动开放程度越大,独立性越强(见表1).表1科学探究活动的水平编号提出问题形成假设制定方案收集证据得出结论水平1教师教师教师教师学生水平2教师教师教师学生学生水平3教师教师学生学生学生水平4教师学生学生学生学生水平5学生学生学生学生学生教材中如何确定科学探究活动的水平层次,这主要与教材内容和学生的认知发展水平有关.对于难度较小的问题,探究活动的水平层次可以比较高,如让学生自己根据探究问题设计方案,独立完成探究活动.而难度大的问题,就应该适时提供指导,如教材可以给出实验的步骤,学生按照给定的步骤进行实验、记录现象、获得结论.所以,教材中科学探究活动的设计应根据教材内容的特点,充分考虑学生的认知发展水平,从开放水平较低的探究活动开始,循序渐进地向开放水平更高的探究活动进发,从模仿探究,到有指导的探究,再到自由的探究,逐渐增大探究的开放性程度,使教材中的探究活动呈现出不同的水平层次.应避免由于探究活动的跨度太大,造成学生探究的困难,从而使探究活动流于形式.另外,教材中探究活动的设计要避免机械化、表面化,让学生在规定好的步骤中进行/活动0,要重视探究活动的开放性和探究结果的真实性,要尽可能给学生提供多种选择,引导学生自主设计实验方案,要给学生留出充分的思考和讨论的空间,使学生在思维的碰撞、交流中不断完善自己的观点.在这样的探究活动中,每一个学生才能都有自己的/发现0,从而真正体会到探究的乐趣和价值.4参考文献[1]毕华林,卢巍.义务教育化学课程标准实验教科书分析[J].化学教育,2004:(6):19~23[2]毕华林,陈勇.初中化学教科书中探究活动的设计分析[J].化学教学,2004,(10):28~31[3]黄婕,毕华林.基于问题的学习与中学化学教材编制[J].山东师范大学学报(自然科学版),2004,19(4):113~115[4]毕华林,刘冰.化学探究学习论[M].济南:山东教育出版社,2004.1~8[5]毕华林.化学新教材开发与使用[M].北京:高等教育出版社,2003.115~121[6]刘知新.刘知新化学教育文集[M].北京:高等教育出版社,2003.45~46THE DESIGN OF CHEMISTRY TEXTBOOK FOR JUNIOR HIGHSCHOOL BASED O N SCIENCE INQ UIRYBi Hualin Qi Yingli(College of Chemis try,Chemical Engineering and Materials Science,Shandong Normal Uni versity,250014,Jinan,Chi na)Abstract The curric ulum reform in junior high school makes science inquiry as the important curriculum content and advocates that students should learn chemistry through science inquiry.As the produc t of curriculum reform,the ne w textbook should take into account how to carry out science inquiry and lead students to activating learning.Founded on the analysis of science inquiry.s meaning and characteristics,the article discusses the design of chemistry te xtbook based on science inquiry including the c ontent selection of science inquiry and the design of science inquiry activity.Key words science inquiry;junior high school chemistry;textbook design84山东师范大学学报(自然科学版)第21卷。