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科学素养视野下的美国中学化学课程改革  

2010-08-16 18:52:29|  分类: 学科类化学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学素养视野下的美国中学化学课程改革

作者:刘克文    文章来源:外国中小学教育

摘要:美国不仅是世界上最早在中学开设化学课程的国家之一,而且有着世界上最发达的中学化学教育体系。特别是20 世纪80 年代以来,为了提高公众的科学素养,美国掀起了STS科学教育改革运动,制定了“2061”计划,颁布了《美国国家科学教育标准》,科学教育改革浪潮一浪高过一浪,引起了美国中学化学课程设计理念、目标、内容等方面的极大变革。认识这些变革,对于我们理解课程、学科、学生、社会之间的互动关系,深化我国正在进行的中学化学新课程改革,具有重要意义。

关键词:化学课程改革;美国;科学素养;化学教育

1825年,为了满足学生升学及将来在大学里学习和研究的需要,美国在中学阶段开始设置化学课程,成为世界上最早在中学开设化学课程的国家之一。之后,经过19 世纪末20世纪初的进步主义教育运动、20 世纪50年代末的科学教育现代化运动和20 世纪60 年代中期到70年代中期的教育人本化运动,美国形成了世界上最发达的中学化学教育体系。20 世纪80年代以来,面对科学技术的飞速发展,人们认识到,要想很好地驾驭科学技术,使其为人类带来无尽的福祉,不仅需要大量的科学家和工程师进行创造性的研究工作,更需要全体公民对科学和技术有相当程度的理解和掌握,于是提高公民的科学素养成为学校科学教育改革的主旋律。为此,美国先后进行了STS教育改革运动,制定了“2061”计划,颁布了《美国国家科学教育标准》,科学教育改革浪潮一浪高过一浪,引起了美国中学化学课程设计理念、目标、内容等方面的极大变革。认识这些变革,可以使我们深刻地理解课程、学科、学生、社会之间的互动关系,为我国正在进行的中学化学课程改革和实施提供借鉴。

一、STS教育理念下的化学课程改革

20 世纪80年代后,美国由工业社会迅速向信息社会发展。面对国际间经济、科技等方面的激烈竞争,学校科学教育面临巨大的挑战。为改善美国的科学教育质量,提高学生的科学素养,1982年全美科学教师协会(The National Science Teachers Association,简称NSTA)提出了STS教育报告(Science-technology-society:Science education for the 1980's)。该报告指出:科学和技术正在影响着我们生活的每一个方面,与科学技术有关的社会问题以及社会福利问题的数目与日俱增,科学和技术是我们个人和文化福利事业以及许多社会问题的中心,我们必须保证所有的公民都要接受合适的科学教育。为此,该报告提出:20 世纪80年代科学教育目的是发展所有公民的科学技术素养。它强调对科学和技术的全面理解,包括科学知识、过程、应用,并为那些有志于从事科学和技术有关职业的人提供机会。

化学作为自然科学的一个重要门类已渗透到了人类社会生活的各个方面,化学知识作为公民科学素养的重要组成部分需要公众的理解和掌握,公众作为现代社会的公民也必须理解化学知识在社会中的作用,并能够对自己及周围社区或全球与化学有关的问题做出自己的判断和决策。在这种思想的指导下,化学——技术——社会之间的关系、化学教育为大众的课程理念很快成为20 世纪80年代美国化学课程改革的重要趋势。为适应这一趋势的需要,美国化学会在美国科学基金会、美国化学会公司联合会和石油研究基金的支持下,开发了高中化学STS教育课程——ChemCom (社会中的化学),并于1988年出版了教材。ChemCom课程学习时间为一年,课程内容围绕社会中8个与化学有关的问题来组织。它们是:[1]⑴我们需要的水的供给;⑵保护化学资源;⑶石油:用以建设还是燃烧;⑷理解食物;⑸我们世界中的核化学;⑹化学、大气与气候;⑺健康:你面临的危险和选择;⑻化学工业:前景与挑战。在这8个单元中,每个单元集中讨论一个社会和世界目前所面临的与化学有关的技术问题。在讨论这些问题时有“你决定”的探究活动,也有实践活动和课堂活动。每个单元的背景都基于一个社会情境,它们可以是学校社会、学生居住的城镇或社区社会以及我们地球——世界社会。如,在第8单元“化学工业:前景与挑战”中,问题就是从某工业公司在一个社区Riverwood镇附近建立化工厂开始的。该单元的引言部分对问题的背景进行了描述。[2]

在这里,通过引言提出了化学工业与社会的问题,然后分5 个部分进行了讨论。它们是:A.制造化肥对Riverwood 是新工业吗;B.化学工业概论;C.化肥工业;D.化学能和电能的转换;E.总论:化学工业的过去、现在和未来。

在每一部分的讨论中,ChemCom强调辩论、讨论和个人观点在化学领域中的作用,重视决策和问题解决背景下的化学知识,呈现真实生活中的化学问题,目的是培养学生像科学家那样具有解决问题所需要的技能。这样,学生学习到的化学知识不再是只在课堂中解决学术问题才有用的一些不相关的事实堆积和实验室技能,而是一整套技术和思维过程,并能系统地应用于提出和解决真实世界里有关个人和社会中的问题。

ChemCom中的化学概念及有关知识和技术是在解决真实世界问题的需要中引入和展开的,而不是先介绍概念和技术,然后再试图把它们应用于真实世界的问题中。结果在这些概念和技术中就有一种固有的相关性,使它们不会变成僵化的知识,以至于不能迁移到新的和略有不同的真实情景中。传统的课程是以堆积的形式呈现化学知识及其概念的,这些知识及概念是科学辩论、讨论和与个人判断冲突的结果。在这里,学生学习化学时,科学探究过程唯一的方式就是同意专家们的观点,如果教师不做出努力,学生就会成为被动的学习者,都殷切希望接受给予的信息,而对信息的精确性没有任何疑问,也不探究它们可能存在的偏见。相反地,在科学学习过程中,ChemCom鼓励学生的直接参与,包括辨别问题、提出和评价不同的解决方法、从观点中分辨出事实、评价信息的客观性和用途、确定信息和从已知信息得到合理的结论等。[3]

二、“2061计划”和《美国国家科学教育标准》中的化学课程改革

1985年,恰逢哈雷彗星访问地球,针对美国学生在国际教育成就评估中欠佳的表现以及“大部分美国人缺少科学素养”[4]的现实,美国科学促进会制定了“2061计划:面向全体美国人的科学”。它提出了一系列建议,论述了在当今科学和技术发达的社会里,如果公民不了解科学、数学和技术,没有科学的思维习惯,科学技术在推动人类社会进步中的作用就得不到体现。没有科学素养的公民,其美好的生活前景就得不到保障。据此,1993年,美国科学促进会制定了《科学素养基准》,提出了从幼儿园到12年级的学生在科学、数学和技术方面应达到的科学素养水平。它涉及12个领域:[5]⑴科学的本质;⑵数学的本质;⑶技术的本质;⑷物质世界;⑸生态环境;⑹人类有机体;⑺人类社会;⑻设计出来的世界;⑼数学世界;⑽历史回顾;⑾一般主题;⑿思维习惯。其中在物质世界、生态环境、设计出来的世界和历史回顾4个领域涉及下列化学知识及其相关知识:[6]

国际单位制;度量和数量级;固体、液体和气体;物理性质和化学性质;元素和化合物/化学键;计量学;原子结构;分子的形状;周期性;溶液和溶解性;离子/电离;能量关系;酸/碱和pH值;氧化/还原;能量关系;反应速率/动力学;化学分析;化学合成;有机化学;生物化学;环境化学;核化学;技术;材料。从年级分布看,它们几乎涉及基础教育的每个年级。

1996年,美国国家科学院的国家研究理事会制定了《美国国家科学教育标准》。它提出美国学校的科学教育应使学生能够达到下列目标:[7]

1、由于对自然有所了解和认识而产生充实感和兴奋感;

2、在进行个人决策之时恰当地运用科学的方法和原理;

3、明智地参与那些就与科学技术有关的各种问题举行的公众对话和辩论;

5、在自己的本职工作中运用一个具有良好科学素养的人所应有的知识、认识和各种技能,能提高自己的经济生产效率。为了实现这些目标,《美国国家科学教育标准》在物质科学内容标准中设计了以下化学知识内容:[8]

1、物质的性质和物质的变化;

2、能量的传递;

3、原子结构;

4、物质的结构和性质;

5、化学反应;

6、能量守恒与无序的增长。

“2061计划”和《美国国家科学教育标准》中的化学知识是面向全体学生的科学素养而制定的,它们有以下特点:

1、强调理解和掌握化学基本概念、基础知识,如原子、元素、化学反应、催化剂等;

2、与生产生活实际结合密切,如保健、烹调、化妆品和汽车等方面的化学知识;

3、体现化学向其它科学的渗透,如化学向生命科学、材料科学的渗透;

4、体现了现代化学的发展,如环境化学、核化学、飞秒化学等;

5、通过化学与其它科学共用概念,如能量,体现了化学与其它自然科学的综合;

6 、与传统课程相比,“2061计划”和《美国国家科学教育标准》中的化学知识在难度上要低于传统化学课程。这不是它们的不足之处,相反,这正反映了20 世纪80年代以来,美国科学教育面向所有学生以培养科学素养为目标的改革方向。

进入21世纪,美国中学化学课程把进一步落实20 世纪末《美国国家科学教育标准》、“2061计划”和STS教育提出的以培养学生的科学素养为宗旨的课程目标作为努力的方向,并力求通过革新课堂教学理念和教学方式实现这一课程目标。为此,美国的化学教师和化学教育研究工作者针对中学化学课堂教学提出了以下主要深化改革的措施:[9]

1、提倡化学史教育,使学生认识科学的本质;

2、化学教育要面向全体学生,为提高公民的科学素养做出贡献;

3、化学教育要面向学生的未来生活,使学生进一步理解科学——技术——社会之间的关系;

4、重视化学实验教学,强调探究式教学和动手做科学;

5、重视化学概念教学,强调概念图的作用和对“迷思概念(mis-concepions)”的诊断与防治;

6、在教学中要重视化学知识生成背景(context)的营造;

7、提倡利用多媒体技术和网络进行化学教育教学活动;

8、要及时把化学科学的最新发展纳入教学中,并注意与其他学科如生物、数学、物理、艺术等的联系与渗透等。

美国中学化学课程的这些教学改革措施是直面化学课堂教学中所遇到的实际问题而提出的。无疑,这些措施的落实将有助于美国中学化学课程实现20世纪末所提出的以培养学生的科学素养为宗旨的课程目标,极大地推动美国中学化学课程进入21世纪的改革与发展。

参考文献:

[1][2]Henry Heikkinen.ChemCom Chemistry in the Community.Kendall/Hunt publishing company,1993.116-117.

[3]Sanger,Michael J.and Greenbowe,Thomas J.,J.Chem. Educ.1996,73,532-535.

[4]美国科学促进协会.面向全体美国人的科学[M].北京:科学普及出版社,2001.xx.

[5]Wolfinger,Donna M.Science in the Elementary and Middle School.An imprint of Addison Wesley Longman,Inc. 2000.23

[6]Chemistry Contents in Project 2061 Benchmarks,by ACS.

[7][8][美]国家研究理事会.美国国家科学教育标准[M]. 北京:科学技术文献出版社,1999.17, 181-182, 218-221.

[9]http://divched.chem.wisc.edu(2007-2-25)

 

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