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(jì)了針對(duì)高中學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)調(diào)查問(wèn)卷，以問(wèn)卷和訪談的形式進(jìn)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(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)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(duì)者則認(rèn)為科學(xué)是一個(gè)整體，科學(xué)素養(yǎng)是無(wú)法按學(xué)科來(lái)截然分解的。我們認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)的提高是一個(gè)實(shí)踐問(wèn)題而非理論問(wèn)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(guó)生物科學(xué)課程研究會(huì)）曾于1993年提出biologicalliteracy（生物素養(yǎng)）的概念[1]。英國(guó)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(yǔ)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(gè)部分[2]。2003年以色列的Shwartz等人認(rèn)為對(duì)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(dá)到的水平，advancedlevel則是將來(lái)選擇化學(xué)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)達(dá)到的水平[3]。2004年荷蘭的Witte和Beers等人主張化學(xué)測(cè)試應(yīng)著重考查化學(xué)素養(yǎng)，認(rèn)為可從2個(gè)角度命題：一是運(yùn)用、處理信息來(lái)解決化學(xué)問(wèn)題；二是運(yùn)用化學(xué)知識(shí)、技能理解日常生活的有關(guān)信息[4]。國(guó)外有關(guān)化學(xué)素養(yǎng)的研究文獻(xiàn)不多，而國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》指出“立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來(lái)發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)。”“鼓勵(lì)學(xué)生……選學(xué)更多的課程模塊，以拓寬知識(shí)面，提高化學(xué)素養(yǎng)?！盵5]新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“化學(xué)素養(yǎng)”這一概念未作進(jìn)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(xiàn)中與“科學(xué)素養(yǎng)”對(duì)應(yīng)的詞有2個(gè)：scientificliteracy和scienceliteracy。這2個(gè)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(qiáng)調(diào)專業(yè)知識(shí)和技能；“科學(xué)素養(yǎng)”則是指非專業(yè)人員對(duì)科學(xué)的理解程度，強(qiáng)調(diào)方法、觀念和態(tài)度。對(duì)應(yīng)于此，中學(xué)科學(xué)教育的目標(biāo)應(yīng)有2個(gè)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(lì)學(xué)生進(jìn)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(lái)新課標(biāo)中“化學(xué)素養(yǎng)”的提法，實(shí)際上指的是“化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)”。而平時(shí)一些文獻(xiàn)中常提到的“學(xué)科素養(yǎng)”實(shí)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(gè)抽象的概念，要真正測(cè)量它，必須把它具體化為一系列指標(biāo)。2．2．1對(duì)化學(xué)核心概念的正確表征作為一個(gè)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(shí)性知識(shí)，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(kāi)對(duì)核心概念的正確表征，眾多研究表明：許多學(xué)生會(huì)做一個(gè)概念的相關(guān)試題，但其原有的或在概念學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的迷思概念（misconception）并未轉(zhuǎn)變，造成知識(shí)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(wèn)題，知道如何獲取信息，并且在需要時(shí)能進(jìn)行科學(xué)的決策。這是一個(gè)現(xiàn)代社會(huì)的公民保障個(gè)人的話語(yǔ)權(quán)和知情權(quán)，進(jìn)行民主決策的基礎(chǔ)。例如在“非典”時(shí)期能通過(guò)閱讀說(shuō)明書(shū)學(xué)會(huì)各種消毒劑的選擇、貯存和使用方法；出席市民聽(tīng)證會(huì)討論天然氣價(jià)格應(yīng)準(zhǔn)備哪些材料？能順利地閱讀并理解報(bào)紙上一些有關(guān)化學(xué)方面的報(bào)道，例如能源、環(huán)境等方面的報(bào)道；能理解有機(jī)食品為什么價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)公害食品等等。2．2．3對(duì)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)、研究方法的認(rèn)識(shí)學(xué)生不應(yīng)該只是學(xué)習(xí)“知識(shí)的碎片”，而應(yīng)建立對(duì)化學(xué)的整體認(rèn)識(shí)，了解化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)、研究過(guò)程和研究方法。這樣即使在概念、公式、符號(hào)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(guò)一定的方法在需要時(shí)獲取化學(xué)知識(shí)。2．2．4對(duì)化學(xué)的價(jià)值與局限性的正確態(tài)度，建立科學(xué)的價(jià)值觀化學(xué)的“公眾形象”似乎不夠好，環(huán)境問(wèn)題、毒品濫用、危險(xiǎn)藥品等等常常讓人“談化學(xué)色變”，化學(xué)理論及技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用是什么？通過(guò)中學(xué)化學(xué)教育，學(xué)生應(yīng)能建立對(duì)化學(xué)價(jià)值與局限性的正確態(tài)度，并在此基礎(chǔ)上形成正確的價(jià)值觀。根據(jù)以上4個(gè)維度，我們?cè)O(shè)計(jì)了18個(gè)命題主題，在核心概念中選取了物質(zhì)與化學(xué)變化2個(gè)基本概念，以觀念性問(wèn)題為主，基本回避高中所學(xué)內(nèi)容，編制了20道開(kāi)放性問(wèn)答題，問(wèn)卷設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)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(gè)同類班級(jí)作為施測(cè)對(duì)象，并以高二、高三各一個(gè)文科班作為參照。以問(wèn)卷調(diào)查為主，結(jié)合個(gè)別訪談，共發(fā)放問(wèn)卷310份，回收有效問(wèn)卷254份，結(jié)論如下。3個(gè)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(shuō)明觀念并未隨著知識(shí)的增長(zhǎng)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(duì)試題的研究上，對(duì)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(duì)幾位成人進(jìn)行了訪談，也可看出觀念的形成是很困難的。第9題：有人說(shuō)幾千萬(wàn)年前美洲的一只恐龍身上的某個(gè)原子可能在我們的身體里，你認(rèn)為這種說(shuō)法正確嗎？L（女，語(yǔ)文高級(jí)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?bào)w內(nèi)有水，人體內(nèi)也有水，恐龍?bào)w內(nèi)的某個(gè)水分子有沒(méi)有可能正好在我們體內(nèi)呢？L：那么長(zhǎng)的年代，這怎么可能呢？（笑）都幾千萬(wàn)年了，滄海桑田，不可能。Y（男，某高校國(guó)際政治專業(yè)研究生，1999年高中畢業(yè)）Y：原子？真說(shuō)不清楚，我覺(jué)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(shuō)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(gè)原子的機(jī)會(huì)太小了，不會(huì)的。R：有沒(méi)有可能含有同一個(gè)水分子呢？W：這也不可能，機(jī)會(huì)太小了，那么遠(yuǎn)的距離。R：這種可能性有沒(méi)有呢？W：可能性太低了，我們又沒(méi)吃到恐龍（笑）。3．2相鄰學(xué)科對(duì)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(kāi)。不同學(xué)科間如缺乏溝通，會(huì)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(bào)道，目前人類已發(fā)現(xiàn)或制得的物質(zhì)已達(dá)3000萬(wàn)種以上，且以每年數(shù)百萬(wàn)種的速度不斷增加。這來(lái)自多方面的貢獻(xiàn)，例如藥物學(xué)家在實(shí)驗(yàn)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(jī)械工業(yè)不斷生產(chǎn)出新的機(jī)器。第6題：一個(gè)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(lái)看，3個(gè)年級(jí)“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(kāi)課）“物質(zhì)”概念的影響，采用哲學(xué)上“物質(zhì)”概念來(lái)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(shí)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(méi)有兩片完全相同的樹(shù)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(wèn)題時(shí)常有先按學(xué)科分類再分析問(wèn)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(dòng)建立聯(lián)系，對(duì)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(wú)法預(yù)測(cè)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否進(jìn)行，這必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。高一、高二各有4位學(xué)生認(rèn)為如果沒(méi)有空氣，則大氣壓會(huì)把原子壓扁。而高三學(xué)生已在高二物理中學(xué)習(xí)過(guò)“分子運(yùn)動(dòng)理論”，了解了大氣壓的微觀本質(zhì)，沒(méi)有學(xué)生從壓強(qiáng)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(gè)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(shí)往往也是借助哲學(xué)觀點(diǎn)來(lái)分析如：“理論可以指導(dǎo)實(shí)踐”、“認(rèn)識(shí)對(duì)實(shí)踐具有能動(dòng)作用”等等，這生動(dòng)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(gè)班級(jí)大部分題目的正確率沒(méi)有顯著差異，從理由闡述來(lái)看則表現(xiàn)出許多相同的迷思概念。如對(duì)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(guò)、原子間有空氣等等，這說(shuō)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(kāi)化學(xué)考試中固定套路的試題觀察世界、分析問(wèn)題時(shí)，其應(yīng)用的仍然是原來(lái)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(jī)?cè)谀昙?jí)名列前茅的高一學(xué)生進(jìn)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(gè)過(guò)程中有沒(méi)有原子正巧被劈開(kāi)？C：不對(duì)，原子很小，不能被劈開(kāi)。R：那怎么一分為二的呢？C：應(yīng)該是從原子的間隔劈開(kāi)的，（猶豫）好像也不對(duì)，不會(huì)正好間隔是對(duì)齊的。對(duì)了，原子內(nèi)部空間很大，原子核不能被劈開(kāi)，但可能從原子核外面的空的地方切開(kāi)。R：那實(shí)際上還是把原子切開(kāi)了。C：原子不是一個(gè)實(shí)心球體，是從空的地方切開(kāi)的，原子核不能被切開(kāi)。R：這樣一個(gè)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(gè)物理變化，分子和原子都不會(huì)分開(kāi)。R：那怎么一分為二的？C：我也說(shuō)不清楚，但我覺(jué)得這種說(shuō)法肯定是錯(cuò)的?！敖逃钱?dāng)所學(xué)的東西被忘記時(shí)殘存下來(lái)的東西。”學(xué)習(xí)過(guò)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(hào)、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(jī)，對(duì)化學(xué)素養(yǎng)的理論和實(shí)踐研究對(duì)課程目標(biāo)的具體化是有所助益的。參考文獻(xiàn)[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