高中化学新课标人教版教科书中科学探究内容的分析

来源 :中国教育改革与教学研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vikdl
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  摘 要:本文在整理了科学探究和人教版教科书编写相关理论的基础上确立了分析框架。从科学探究的内容选择来看,教科书中针对事实性知识的科学探究内容所占比例是最大的。具体的科学探究内容的选择来看,教科书中有很多针对相同。从科学探究的活动方式来看,教科书中都是实验型的科学探究最多;从科学探究的开放水平来看,人教版教科书是以 2、3 级水平的科学探究为主,人教版教科书都注意到了循序渐进地提高科学探究开放水平。从科学探究的文本呈现来看,教科书都使用了实物图片、示意图和图表来辅助文字符号进行内容呈现。
  关键词:人教版高中化学; 科学探究; 内容分析
  Abstract:This paper summarized the relevant theories of scientific inquiry and the preparation of textbooks, and then established the basic framework. scientific inquiries on factual knowledge are the most in the edition. There are a number of the same scientific inquiry points in the edition.for the activities of scientific inquiry,experiment is the most in the edition. for the opening level of scientific inquiry, the textbook which is prepared by People's Education Press is 2, 3-class levelof scientific inquiry-based.The People's Education edition take notice of the gradual increase in the opening level of scientific inquiry. in addition of words,the edition of textbook has used pictures, diagrams and charts to help showing the scientific inquiry content.
  Key words: Chemistry of Person teaching edition in Senior High School, Scientific Inquiry, Content Analysis
  1.绪论
  人教版教科书是依据 2003 年中华人民共和国教育部制定的《普通高中化学课程标准(实验)》所编写[1,2],由于高中化学新课程包括“化学 1”和“化学 2”两个必修模块和“化学与生活”、“化学与技术”、“物质结构与性质”、“化学反应原理”、“有机化学基础”、“实验化学”六个选修模块[3],而且在“课程标准”的指导下人教版教科书,那么人教版教科书中的科学探究内容有何特点?编写者们选取了那些知识进行科学探究?师生在依据教科书开展教学活动时需要完成什么样的探究任务?涉及哪些活动形式?学生在进行科学探究时参与程度如何?为了更好的分析人教版教科书,本人主要涉及教材的逻辑或组织形式、内容呈现方式、习题、实验或探究活动等方面的分析。
  2.科学探究情况分析[4]
  2.1科学探究的概念
  对于理科,有时简称为科学探究。科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。这一定义在目前国内有关科学探究的研究中被广泛引用。《国家科学教育标准》中的定义,“科学探究指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。”
  2.2科学探究的任务及类型
  探究任务的解法、答案一般不是唯一的,可能有多种解决办法。一般是开放性的任务。科学探究主要包括以下几种任务类型。基于变量的任务,特征主要是有类型 1:涉及一个分类性自变量;类型 2:涉及一个连续性自变量;类型 3:涉及一个以上的分类性自变量;类型 4:涉及一个以上的连续性自变量。逻辑推理任务,需要开展一系列的活动(往往是定性分析),这些活动所得到的资料可以进一步引发、组织下一步的活动,直至找到问题的解决方法。测量性任务,在一些科学、工程或技术任务中,最关键的问题是准确测量变量的值,这往往必须利用一个以上的仪器来完成。建造性(工程性)任务,目的是找到解决问题的方法而后再检验其有效性,而不是考察背后的因素关系。探索性任务,作为最开放的任务形式,这种任务需要学生自己先提出问题、明确问题,而后再去寻找解决问题的方法,具体解决方法可能是通过以上各个途径来实现,而且可能利用其他的相关资源。
  2.3科学探究的活动方法
  为了激发学生的学习兴趣,训练操作技能,为了发现一些科学知识,为了学生建构科学知识、科学素养提供基本的经验,科学探究常常在教学过程中需要学生进行一定的实际活动或动手操作。科学探究中学生进行的活动分为实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等七种方式。
  2.4科学探究的组成要素
  在国内,不同的研究人员对科学探究进行不同的划分。 “课程标准”通过对不同理论进行综合,提出科学探究包括提出问题、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 个要素。
  3.人教版教科书中科学探究内容的编写情况[7]
  3.1定量分析人教版教科书中科学探究内容
  通过分析八册教科书,我们可以确定分析单元分为64 个,可以知道人教版各册教科书中科学探究内容不是平均分布,《实验化学》中分析单元最多,《化学与技术》中分析单元最少,其它几个模块基本持平。首先,从科学探究的内容对象来看,事实性知识所占比重最大,全八册中针对事实性知识的分析单元占分析单元总数的 50%,针对理论性和技能性知识的分析单元数持平。从理论性知识分布来看,《化学 2》、《物质结构与性质》和《化学反应原理》模块针对理论性知识设置的科学探究内容较多。从事实性知识分布来看,《化学 1》与《化学与生活》中事实性知识比重较大,其中《化学与生活》模块科学探究的内容全部针对事实性知识;《物质结构与性质》和《化学反应原理》模块则未针对事实性知识设置科学探究内容。针对技能性知识的科学探究则主要集中在《实验化学》模块,其它模块中涉及不多。其次,从科学探究的任务类型来看,人教版各册中依次为探索性任务、建造性/工程性任务、基于变量的任务,而涉及最多的任务类型是逻辑推理任务。测量性任务最少,仅在《有机化学基础》和《实验化学》中。《化学反应原理》模块中基于变量的任务最多;逻辑推理任务则主要分布在《化学 1》、《化学 2》和《物质结构与性质模块》中;《实验化学》模块中建造性/工程性任务和探索性任务比较多,分别占到分析单元总数的 31.82%和 54.55%。最后,从科学探究的活动方式来看,人教版中科学探究活动仅涉及实验、观察、资料收集、讨论等 四种活动方式,以实验为主。《物质结构与性质》模块涉及了较多的观察活动。   3.2 定性角度分析人教版教科书中科学探究内容[8]
  首先、人教版教科书中主要是探究重要的无机物和有机物的性质和制备方法,有关事实性知识的科学探究最多。例如铝与氧气的反应、铁与水蒸气的反应、用二氧化氮制取硝酸的反应等等。在安排任务类型时,针对这类知识较多地采用了逻辑推理任务——即通过开展一系列活动(往往是定性分析),通过收集现象得出结论,进而获得物质的性质或制备的方法;但在《实验化学》模块中,主要采用了探索性任务,例如乙酸乙酯的制备及反应条件研究、氢氧化铝的制备等等,科学探究任务解决问题的方法和途径更加多样化,任务形式也更加开放。其次、人教版教科书较好地注意了循序渐进,逐渐增大科学探究的开放水平,但是由于有超过 14%的科学探究内容采用了 一 级水平的科学探究,使得整体的开放水平偏低。人教版中 一 级水平的科学探究内容主要集中在《化学 1》和《实验化学》的前两个单元,从学生参与程度来说,一级水平的科学探究与传统教学中的演示实验没有本质的区别,科学探究问题与假设、探究程序和探究结论都是给定的。通过对具体内容的进一步分析,发现教科书在呈现内容时根本不涉及探究结论这个部分,或者是在探究结论部分没有给出文字结论却给出了反应的方程式,学生不需要深入思考就可以得出结论。再次、从科学探究内容包含的环节组成来看,人教版教科书对问题的提出和猜想与假设环节较少呈现(除《实验化学》模块外),绝大多数内容都是直接进入探究计划与实验实施部分;在获得解释与结论后,也基本不涉及反思与评价和表达与交流;环节组成比较全面的是《化学 1》中铁粉与水蒸气的反应和《化学反应原理》中 FeCl3水解的探究。在《实验化学》中,有三分之一左右的分析单元包含了问题的提出部分,包含表达与交流的分析单元也占到三分之一左右,各个分析单元基本都安排了反思与评价的部分,但是对猜想与假设的呈现仍旧非常少。最后、人教版中很多重要的实验操作都配备了实验装置示意图,标准而且美观。在《物质结构与性质》模块还利用示意图较好地表现了物质的微观结构。在实物图片方面,人教版教科书中呈现较少,而且基本只用来呈现实验现象,对实物图片的其它功能重视不够。人教版中图表的使用主要是两个方面的作用:提供相关数据和记录探究结果。值得注意的是,人教版除《实验化学》模块外,科学探究内容大部分都给出了探究结果记录表,而《实验化学》模块中图表则主要是用于提供相关数据,包含探究结果记录表的分析单元非常少。
  4.对人教版教科书中科学探究内容的解读[5,6]
  4.1化学学科本身特点的影响
  化学的特征是研究分子和创造分子。在原子、分子水平上研究物质组成、结构、性质及其应用的一门基础科学。课程的性质决定了一些事实性知识成为理论性知识和技能性知识探究的基础。没有丰富具体的元素化合物知识,化学基本概念和原理就会变得抽象、空洞而难以理解,化学用语、化学技能的学习就会变得枯燥乏味,事实性知识被人们称作“真正意义上的化学”。在人教版教科书中,可发现针对事实性知识的科学探究内容是最多的。另外,化学知识的产生和积累经过了无数科学家的反复探索与实验,因此化学中有很多适合探究的知识点,化学实验是学生学习化学知识、解决生产、生活中的实际问题的重要途径和方法,具有很重要的认识论、方法论和教学论的功能。在使用教科书进行科学探究活动时,要充分考虑化学学科本身的特点。进行科学探究时应使学生在科学探究的基础上更好地理解和掌握相关的化学知识,不能只看重探究活动本身。科学探究是为了改变学生的学习方式,而学习的最终目的和结果不应该随之改变。另外,没有目的的实验是没有意义的实验,同时也要警惕“惟实验”的误区,科学探究中的实验只是科学探究的一部分,科学探究并不等同于学生实验,学生的思维过程、归纳与概括的意识以及后续的反思与评价都非常的重要。科学探究中的实验既要注重学生实验,也要注重教师的演示实验。
  4.2学生学习心理的影响
  奥苏贝尔在《教育心理学 一种认知观点》一书的扉页上写到:“假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话,那么,我将一言以蔽之曰:影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学。”学生在义务教育阶段已经学习了一些基础的化学知识,经历了一些科学探究活动,学生是学习的主体,学习者对外界进行选择、加工、理解、改造和建构的过程,是学习者对激发起认知冲突的问题和现象进行探究的过程。通过创设一定的情境,逐渐培养培养学生发现问题的能力,进而树立问题意识。但是,考虑到区域和学生个体的差异性,在安排科学探究内容时应更加深入地分析学生的已有知识经验,进而设置合理的开放水平和问题难度。另外,在进行活动设计时不能只进行表面上看起来的活动,而是学生真正参与其中,经历选择、加工、理解、改造和建构的过程。对于教科书中,问题提出部分的欠缺,在进行教学设计时应该充分挖掘教科书以外的资源。
  4.3教师教学实践的影响
  科学探究在强调学生主体地位的同时不否认教师的作用,教师的科学探究观念是影响探究式教学的重要因素。第一,由于科学探究与科学教育的科学本性相一致、有利于学生的全面发展、有利于学生转变学习方式,要充分认识科学探究的综合优势;第二,科学探究不等于科学家的探究,不能将科学探究神化,也不是必须具有丰富的科学知识和非常完备的实验设备才能开展探究;第三,科学探究有自身的规律和特点,并不是所有的知识都适合以科学探究的方式进行学习,不能将科学探究泛化。不同的科学探究任务不仅承载着相关的知识,而且承载着一定的化学技能与思想,充分发挥了科学探究的综合优势。至于什么样的知识适合进行探究,探究点在哪里,是教师进行教学设计时的困扰。在使用教科书进行科学探究活动时,教师要正确认识科学探究,合理使用教科书中的科学探究内容进行教学设计,不能拘泥于教科书进而限制了教师的创造性。
  5.结 语
  科学探究作为科学课程的重要内容被提到了前所未有的高度,高中化学课程是基础教育科学课程的重要组成部分,依据“课程标准”在高中化学课程中开展科学探究。高中化学新课标人教版实验教科书设置了专门的探究栏目,设计了丰富的科学探究活动。本文从化学学科本身的特点、学生学习心理和教师教学实践三个方面对教科书中科学探究内容的编写情况进行了解读。
  参考文献
  [1] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[S].北京: 北京师范大学出版社,2001
  [2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S]. 北京:人民教育出版社,2003.
  [3] 范印哲. 教材设计与编写[M]. 北京:高等教育出版社, 1998.
  [4] 吴兴.化学新课程中的科学探究[M].北京:高等教育出版社,2003.
  [5] [美]阿妮塔·伍德沃克著. 陈红兵, 张春莉译. 教育心理学(第八版)[M].南京: 江苏教育出版社,2005.
  [6] 亓英丽.化学探究学习的基本理论及教学模式研究[D]. 山东师范大学,2002
  [7] 周立军.高中化学教学中实施探究性学习的研究[D]. 山东师范大学, 2006.
  [8] 颜桂芹.人教版高中化学必修教材中探究活动的研究[D]. 南京师范大学,2006
  收稿日期:2014-05-17
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