高中生化學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀調(diào)查與分析

高中生化學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀調(diào)查與分析摘要建構(gòu)了化學(xué)素養(yǎng)的操作定義，提出了化學(xué)素養(yǎng)與化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)的區(qū)別，設(shè)計了針對高中學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)調(diào)查問卷，以問卷和訪談的形式進行了調(diào)查分析。關(guān)鍵詞科學(xué)素養(yǎng)化學(xué)素養(yǎng)化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)操作定義結(jié)果與分析1 研究現(xiàn)狀將科學(xué)素養(yǎng)按學(xué)科分解成物理素養(yǎng)、化學(xué)素養(yǎng)、生物素養(yǎng)等一直是個有爭議的問題，支持者認(rèn)為這有助于將科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)具體化，而反對者則認(rèn)為科學(xué)是一個整體，科學(xué)素養(yǎng)是無法按學(xué)科來截然分解的。我們認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)的提高是一個實踐問題而非理論問題，在目前以分科教育為主的科學(xué)教育中將其按學(xué)科分解更具操作性。BSCS（美國生物科學(xué)課程研究會）曾于1993年提出biologicalliteracy（生物素養(yǎng)）的概念[1]。英國納菲爾德課程中心的Holman等人于2001年提出化學(xué)素養(yǎng)的概念，認(rèn)為應(yīng)包括化學(xué)語言、核心化學(xué)觀念、化學(xué)家在干什么、基本技能、化學(xué)的應(yīng)用5個部分[2]。2003年以色列的Shwartz等人認(rèn)為對中學(xué)生而言化學(xué)素養(yǎng)有2種水平，basiclevel是所有高中畢業(yè)生應(yīng)達到的水平，advancedlevel則是將來選擇化學(xué)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)達到的水平[3]。2004年荷蘭的Witte和Beers等人主張化學(xué)測試應(yīng)著重考查化學(xué)素養(yǎng)，認(rèn)為可從2個角度命題：一是運用、處理信息來解決化學(xué)問題；二是運用化學(xué)知識、技能理解日常生活的有關(guān)信息[4]。國外有關(guān)化學(xué)素養(yǎng)的研究文獻不多，而國內(nèi)尚未見報道。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》指出“立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)?！薄肮膭顚W(xué)生……選學(xué)更多的課程模塊，以拓寬知識面，提高化學(xué)素養(yǎng)。”[5]新課程標(biāo)準(zhǔn)中對“化學(xué)素養(yǎng)”這一概念未作進一步闡述。2化學(xué)素養(yǎng)的定義2．1化學(xué)素養(yǎng)與化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)在英文文獻中與“科學(xué)素養(yǎng)”對應(yīng)的詞有2個：scientificliteracy和scienceliteracy。這2個詞在含義上是有差別的。有學(xué)者（郭中一，2000）認(rèn)為scienceliteracy可翻譯成“科學(xué)專業(yè)素養(yǎng)”，scientificliteracy可翻譯為“科學(xué)素養(yǎng)”。所謂“科學(xué)專業(yè)素養(yǎng)”，指的是科學(xué)專業(yè)人員應(yīng)具有的基本素養(yǎng)，強調(diào)專業(yè)知識和技能；“科學(xué)素養(yǎng)”則是指非專業(yè)人員對科學(xué)的理解程度，強調(diào)方法、觀念和態(tài)度。對應(yīng)于此，中學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)應(yīng)有2個層次：一是提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；二是提高部分學(xué)生的科學(xué)專業(yè)素養(yǎng)。同樣化學(xué)教育也應(yīng)該是在立足于提高全體學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)（chemicalliteracy）的基礎(chǔ)上鼓勵學(xué)生進一步發(fā)展化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)（chemistryliteracy）。其中提高全體學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)應(yīng)是高中化學(xué)教育的首要目標(biāo)。由此看來新課標(biāo)中“化學(xué)素養(yǎng)”的提法，實際上指的是“化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)”。而平時一些文獻中常提到的“學(xué)科素養(yǎng)”實際上也是指專業(yè)素養(yǎng)。2．2化學(xué)素養(yǎng)的操作定義化學(xué)素養(yǎng)是一個抽象的概念，要真正測量它，必須把它具體化為一系列指標(biāo)。2．2．1對化學(xué)核心概念的正確表征作為一個非化學(xué)專業(yè)的現(xiàn)代公民，最重要的并不是掌握很多的事實性知識，而是能否牢固地、準(zhǔn)確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀念。而觀念的形成又離不開對核心概念的正確表征，眾多研究表明：許多學(xué)生會做一個概念的相關(guān)試題，但其原有的或在概念學(xué)習(xí)過程中形成的迷思概念（misconception）并未轉(zhuǎn)變，造成知識世界和觀念世界的分離[6]。2．2．2有效地處理日常生活中的化學(xué)信息學(xué)生不需要成為化學(xué)專家，但學(xué)生應(yīng)能更有效地解決日常生活中所遇到的與化學(xué)相關(guān)的問題，知道如何獲取信息，并且在需要時能進行科學(xué)的決策。這是一個現(xiàn)代社會的公民保障個人的話語權(quán)和知情權(quán)，進行民主決策的基礎(chǔ)。例如在“非典”時期能通過閱讀說明書學(xué)會各種消毒劑的選擇、貯存和使用方法；出席市民聽證會討論天然氣價格應(yīng)準(zhǔn)備哪些材料？能順利地閱讀并理解報紙上一些有關(guān)化學(xué)方面的報道，例如能源、環(huán)境等方面的報道；能理解有機食品為什么價格遠遠超過無公害食品等等。2．2．3對化學(xué)學(xué)科特點、研究方法的認(rèn)識學(xué)生不應(yīng)該只是學(xué)習(xí)“知識的碎片”，而應(yīng)建立對化學(xué)的整體認(rèn)識，了解化學(xué)的學(xué)科特點、研究過程和研究方法。這樣即使在概念、公式、符號等遺忘之后，學(xué)生仍能夠藉原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和正確觀念，通過一定的方法在需要時獲取化學(xué)知識。2．2．4對化學(xué)的價值與局限性的正確態(tài)度，建立科學(xué)的價值觀化學(xué)的“公眾形象”似乎不夠好，環(huán)境問題、毒品濫用、危險藥品等等常常讓人“談化學(xué)色變”，化學(xué)理論及技術(shù)對社會發(fā)展的作用是什么？通過中學(xué)化學(xué)教育，學(xué)生應(yīng)能建立對化學(xué)價值與局限性的正確態(tài)度，并在此基礎(chǔ)上形成正確的價值觀。根據(jù)以上4個維度，我們設(shè)計了18個命題主題，在核心概念中選取了物質(zhì)與化學(xué)變化2個基本概念，以觀念性問題為主，基本回避高中所學(xué)內(nèi)容，編制了20道開放性問答題，問卷設(shè)計過程如圖1：3調(diào)查結(jié)果與分析3．1化學(xué)素養(yǎng)并未隨著學(xué)生“知道”的知識的增加而得到相應(yīng)的提高選取南京市金陵中學(xué)高一、高二、高三各一個同類班級作為施測對象，并以高二、高三各一個文科班作為參照。以問卷調(diào)查為主，結(jié)合個別訪談，共發(fā)放問卷310份，回收有效問卷254份，結(jié)論如下。3個班的均分分別為77.3、78.3、79.3，差異很小，分布也大致相同。這充分說明觀念并未隨著知識的增長而自然形成。特別是目前在高考的壓力下，教學(xué)雙方更多的精力都投入在對試題的研究上，對科學(xué)本身缺乏應(yīng)有的關(guān)注。學(xué)生在學(xué)習(xí)中難以獲得智慧和思辨的享受，也不能從根本上改變觀察世界的方式。研究者以第9題為例對幾位成人進行了訪談，也可看出觀念的形成是很困難的。第9題：有人說幾千萬年前美洲的一只恐龍身上的某個原子可能在我們的身體里，你認(rèn)為這種說法正確嗎？L（女，語文高級教師，1987年高中畢業(yè)）L：恐龍和人是兩種物質(zhì)嘛，這怎么可能？R：恐龍體內(nèi)有水，人體內(nèi)也有水，恐龍體內(nèi)的某個水分子有沒有可能正好在我們體內(nèi)呢？L：那么長的年代，這怎么可能呢？（笑）都幾千萬年了，滄海桑田，不可能。Y（男，某高校國際政治專業(yè)研究生，1999年高中畢業(yè)）Y：原子？真說不清楚，我覺得水分子倒是有可能。R：為什么呢？Y：水在地球上是循環(huán)的。原子我真的是說不清楚了（笑）。W（男，某高校電子專業(yè)研究生，2000年高中畢業(yè)）W：含有同種原子是可能的，但含有同個原子的機會太小了，不會的。R：有沒有可能含有同一個水分子呢？W：這也不可能，機會太小了，那么遠的距離。R：這種可能性有沒有呢？W：可能性太低了，我們又沒吃到恐龍（笑）。3．2相鄰學(xué)科對化學(xué)素養(yǎng)的提高有較大影響學(xué)生的觀念世界是完整的，不可能按學(xué)科分開。不同學(xué)科間如缺乏溝通，會造成學(xué)生觀念世界的混亂。以第1題和第6題為例。第1題：據(jù)報道，目前人類已發(fā)現(xiàn)或制得的物質(zhì)已達3000萬種以上，且以每年數(shù)百萬種的速度不斷增加。這來自多方面的貢獻，例如藥物學(xué)家在實驗室不斷合成新的藥物、信息工業(yè)不斷生產(chǎn)出新的信息產(chǎn)品，機械工業(yè)不斷生產(chǎn)出新的機器。第6題：一個氣體分子中的電子和一種放射性元素原子中的電子性質(zhì)完全相同。從第1題的理由闡述來看，3個年級“物質(zhì)與物體不分”的比例大致相同，但高二、高三學(xué)生明顯受到哲學(xué)上（在高二開課）“物質(zhì)”概念的影響，采用哲學(xué)上“物質(zhì)”概念來闡述理由的分別為2人和3人，如“物質(zhì)是客觀存在的，不以人的意識為轉(zhuǎn)移”，“物質(zhì)是不能創(chuàng)造的，人們只是不斷發(fā)現(xiàn)”、“物質(zhì)的‘可知論’”等等。第6題有類似的現(xiàn)象，如“世上沒有兩片完全相同的樹葉”等等，文科班學(xué)生從類似角度闡述理由的在一半以上。學(xué)生解決問題時常有先按學(xué)科分類再分析問題的習(xí)慣，如第9題許多學(xué)生作出否定的判斷，而理由闡述不能支持其判斷，如“恐龍和人的DNA不同”、“原子是不能被遺傳的”、“恐龍和人是兩種東西”等等。而不同學(xué)科間如能主動建立聯(lián)系，對學(xué)生觀念的形成有積極作用，以第5題和第16題為例。第5題：原子的間隙及原子的內(nèi)部空間并非“真空”，其間充滿了空氣。第16題：我們通常無法預(yù)測一個化學(xué)反應(yīng)能否進行，這必須通過實驗證實。高一、高二各有4位學(xué)生認(rèn)為如果沒有空氣，則大氣壓會把原子壓扁。而高三學(xué)生已在高二物理中學(xué)習(xí)過“分子運動理論”，了解了大氣壓的微觀本質(zhì)，沒有學(xué)生從壓強角度考慮，正確率很高。第16題中文科班學(xué)生正確率明顯比3個同類班高（同類班：55.8%,高二文：68.1%，高三文：65.3%），而學(xué)生在闡述理由時往往也是借助哲學(xué)觀點來分析如：“理論可以指導(dǎo)實踐”、“認(rèn)識對實踐具有能動作用”等等，這生動地表明哲學(xué)在培養(yǎng)科學(xué)觀念中的重要作用。3．3迷思概念的存在很普遍，而轉(zhuǎn)變極為困難3個班級大部分題目的正確率沒有顯著差異，從理由闡述來看則表現(xiàn)出許多相同的迷思概念。如對微觀世界的理解“宏觀化”，將粒子視為固體，認(rèn)為斧頭刃可從原子的間隙穿過、原子間有空氣等等，這說明相當(dāng)多的學(xué)生盡管知道物質(zhì)由粒子構(gòu)成，但在其頭腦中并未建立正確的表征，其固有的“物質(zhì)是連續(xù)的”觀念并未得到改變，離開化學(xué)考試中固定套路的試題觀察世界、分析問題時，其應(yīng)用的仍然是原來的觀念。即使是非常優(yōu)秀的學(xué)生也是如此，研究者選取一位化學(xué)成績在年級名列前茅的高一學(xué)生進行了訪談，第2題訪談結(jié)果如下。第2題：用斧頭將1塊木頭一劈為二，在這個過程中有沒有原子正巧被劈開？C：不對，原子很小，不能被劈開。R：那怎么一分為二的呢？C：應(yīng)該是從原子的間隔劈開的，（猶豫）好像也不對，不會正好間隔是對齊的。對了，原子內(nèi)部空間很大，原子核不能被劈開，但可能從原子核外面的空的地方切開。R：那實際上還是把原子切開了。C：原子不是一個實心球體，是從空的地方切開的，原子核不能被切開。R：這樣一個原子的部分電子被切到另一半，兩邊就都帶有電荷了。C：這樣好像也不合理，（思考）這應(yīng)該是個物理變化，分子和原子都不會分開。R：那怎么一分為二的？C：我也說不清楚，但我覺得這種說法肯定是錯的?！敖逃钱?dāng)所學(xué)的東西被忘記時殘存下來的東西?！睂W(xué)習(xí)過中學(xué)化學(xué)后，作為不再繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生，當(dāng)他忘記了所學(xué)的符號、公式、概念以后應(yīng)該“殘存”下什么？我們認(rèn)為應(yīng)該是化學(xué)素養(yǎng)。新一輪課改中選課制的推行為化學(xué)教育改革提供了契機，對化學(xué)素養(yǎng)的理論和實踐研究對課程目標(biāo)的具體化是有所助益的。參考文獻[1]BSCS(1993),DevelopingBiologicalLiteracy.KendallHuntPublishingCompany.Iowa1-2[2]JohnHolman.Chemicalliteracy-towardsaworkingdefinition，Educ.Chem.,2001，（1）[3]http://www1.phys.uu.nl.YaelShwartz,AviHofsteinandRuthBen-Zvi，Teachersdef