高中生化学人文素养现状的调查与思考发表时间:2021-01-13 18:06 高中生化学人文素养现状的调查与思考 吴晗清1,2! 苏 鑫1 孟博研1 (1.首都师范大学教师教育学院 北京 100037;2.首都师范大学化学教育研究所 北京 100048) 摘要 基于已有研究和实践调查,提出化学人文素养的三维模型,即 “知” “信” “行”。 “知” 包括人文知识与价值传承, “信” 包括创新意识与探究精神, “行” 包括健康生活与社会责任。以此模型设计研究工具,对北京市普通高中的272 名学生的问卷调查及68 名学生的访谈显示, 学生自认为人文素养略高于 “一般” 水平, 只有 33.3% 的学生获得了一定的人文知识和价值传承 (知),以及具有健康生活和社会责任意识 (行),仅20.0%的学生获得了一定的创新意识和探究精神 (信)。基于此,从化学史、化学实验、化学与生活3个切入点提出人文素养提升的建议。 关键词 高中生 人文素养 化学教学 实证研究 DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2018110088 进入20世纪80年代以来,世界各国的教育战略开始向科学教育与人文教育的协调统一。 “要培养适应21 世纪的人才, 需要让其具有强烈的社会责任感和确定的生活目标,具有较强的适应能力和创新意识,并且有能力征服自己的弱点”[1]。当前核心素养的提出,要培养全面发展的人。核心素养分为文化基础、自主发展、社会参与3个方面,其中文化基础分为人文底蕴和科学精神,自主发展侧重个性的培养,社会参与侧重社会性的生成。新课程改革也旗帜鲜明地提出,要培养 “有理想、有本领、有担当” 的时代新人,他们是德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人, 需要具备创新精神、实践能力,以及良好的科学素养和人文素养。然而在化学教学中,人们对人文素养的认识存 在偏差,往往将人文素养等同于情感态度价值观方面的内容,而忽略认识事物及化学变化过程中的思维方法,研究过程中采用的科学方法与技术路径等,普遍存在忽视世界观、方法论的教育,没有对 科学家的人文精神给予足够的关注。比如,教学实 践中化学史素材的利用,往往停留在一般的史料简介或情境创设,作为前缀、后缀或者插入语的套话式讲授,无法激起学生的学习兴趣,不利于学生的 知识建构,更谈不上科学发现中的认识论、方法论 及价值论。又如有些课堂以贴近生活的素材引入, 但是浮光掠影, 没有关注知识在真正生活中的应用,更没有一以贯之地贯穿人文价值与精神[2]。因此在化学教学中,不应只是传授科学知识、培养科 学素养,还要注重对学生人文素养的培育,树立正 确的价值观,培养时代使命感、责任担当等[3]。 1 化学教学中人文素养的 “知信行” 三维模型 人文素养内涵丰富,没有统一的表述。一般认为人文素养是除专业知识与技能之外的其他文化修养与素质,有学者将它分为哲学思想素养、审美素养、行为素养[4]。也有学者从人与自然、社会、自己的关系界定人文素养,认为人文素养是指做人应具备的基本品质与态度,包括按照社会要求正确处理自己与他人、集体、社会、国家,乃至个人与自然、个人与自己的关系[5]。教育的终极目的是培养人,培养具有实践能力和创新精神的人。基础教育阶段就是要打下成人的基础,这就需要培养学生知行合一、学以致用的品质。本文从这个视角,以及结合化学学科的特点,将化学教学中的人文素养解构为 “知”“信”“行”3个维度。如图1所示。 (1) 知。这里包括化学教学中的人文知识和价值传承。化学中的人文知识不同于其他学科中的人文知识,化学教学中的人文知识具有化学学科的特色,是指化学史知识与蕴含在化学知识中的哲学思想,是理性的知识。价值传承是学习发扬前人的优良思想,并指导实践行动,主要是指树立自强不息的精神与养成科学为人类服务的意识。(2) 信。指人文信念,在化学学科中,表现为创新意识和探究精神。创新意识是指在实践中,在遵循事物的发展规律基础上,对之前的观点和认识进行创造和改进的认识。化学教学中,需要让学生学会用化学的眼光去发现问题,解决问题。学生的创新意识在化学 * 通信联系人,E-mail:wuhanqing1981@aliyun.com 2020年第41卷第23期 化 学 教 育 (中英文)(http://www.hxjy.chemsoc.org.cn) · 71·
Fig.1 Compositionmodelofhumanliteracyinchemistryteaching 图1 化学教学中人文素养的构成模型 学习的过程中,主要体现为寻找不同途径解决问题和对知识点的创造性整合。探究精神,就是运用批 判性思维,全面考虑各种可能的因素,对化学问题 进行寻根究底的深度发掘。探究精神在化学学习中,主要体现为对问题寻根究底和追寻化学学科本身的意义。(3) 行。有实践之意,将知识与信念付诸实践,最终达到 “知行合一”。“行” 包括健康生活和社会责任, 学生的健康生活, 是指身心健康, 身体的健康离不开健康饮食,心灵健康主要在于学生意识的培养,化学学习带给学生的健康生活是将饮食健康、安全意识和节约意识体现在生活中。社 会责任感是社会个体对于自身社会责任履行程度和成果的判断,在实践活动中自觉主动地承担责任的一种实际行动, 这里的社会责任感是关注社会发展,以社会发展为己任,关注环境的可持续发展和应用化学知识解决社会中所存在的问题。 一言以蔽之,化学教学中的人文素养就是,在化学学习中不仅要习得人文知识、传承人文价值 (知),还要培养创新意识和探究精神 (信), 从而营构健康生活和承担社会责任 (行)。一般来说, 知是行的基础,是力量的源泉。知识掌握的程度越深,实践的倾向性越强。学生如果对化学知识进行基于证据的独立思考,就能逐步形成良好的思维习惯,从而获得深度探究和自主创新的信念。当知识 变成信念时,2 者整合起来就能深度影响人的行动。知、信、行,3 者相较, “知” 的获得相对容易,但是这是基础, 不能忽视。 “信” 的形成相对较难,但这是关键。 “行” 则是终极目标, 是学以致用的判据。 2 学生化学人文素养的现状调查 2.1 研究工具与对象 研究工具由调查问卷和访谈2种形式构成。问 卷由3 个维度构成: 维度1 “知”, 包括人文知识与价值传承; 维度2 “信”, 包括创新意识与探究精神;维度 3 “行”, 包括健康生活与社会责任。每个维度10道题,共计30道题。以每一维度中信效度、典型性强的问题进行深度分析。问卷考查学 生在人文素养各个维度对自身培育现状的评判,列 出很低、较低、一般、较高、很高这5个程度,利 用李克特量表将这5个程度进行量化,依次分别计分1-5 分。经 SPSS 软件计算, 科隆巴赫α 系数为0.89,属于可信范围内,KMO 值为0.762, 信效度良好。各维度的信效度情况见表1。 表1 化学教学中学生人文素养现状各维度的信效度 Table1 Thereliabilityandvalidityofeachdimensioninthe currentsituationofhumanisticliteracyinmiddleschoolstudentsin chemistryteaching
访谈中,包括 “知” “信” “行”3 个维度对应的典型要点,通过学生回答具体问题的情况,深度分析人文素养现状。 与调查问卷形成互补, 在“面” 上深入挖掘人文素养的各个 “点”,以便更加深度丰富地了解学生通过化学学习,在人文素养习得方面的情况。具体来说,本研究对北京市普通高中的300 名高二学生进行问卷调查, 共发放问卷 300份,收回272份,回收率为90.7%。并随机抽取68名学生进行访谈,获得了较为丰富的素材。 2.2 研究结果与分析 2.2.1 总体情况分析: 人文素养水平略高于 “一 般” 水平 表2 化学教学中学生人文素养培育的现状各维度平均分情况Table2 Thepresentsituationofhumanliteracycultivationin middleschoolstudentsinchemistryteaching
如上所述, 某一素养水平很低、较低、一般、较高、很高,分别计分1-5 分,3 分表明水平一般。表2数据分析结果显示,各维度总体平均分为3.59,学生对自身人文素养水平的判断略高于 “一般” 水平。其中得分最高的一项为健康生活,得分最低的一项为人文知识,低于平均分的维度除了人 · 72· 化 学 教 育 (中英文)(http://www.hxjy.chemsoc.org.cn) 2020年第41卷第23期 文知识,还有价值传承、创新意识。但是结合访谈发现,学生可能高估了自己。比如得分较高的探究精神,当问到通过什么内容或途径提升了探究精神时,仅有不足25.0% 的学生能够在一定程度上作答,比如 “一题多解”“制作苹果酒”“指示剂变色原理的探究” 等等。上述结论表明,学生在各个方面都还有待提高。 2.2.2 维度1 “知” 的分析: 仅33.3% 的学生获得了一定的人文知识和价值传承 对维度1 “知” 进行分析, 其中人文知识和价值传承的各要点平均分见表3: 表3 维度1 “知” 列举情况 Table3 Dimension1 “knowledge”enumeration
数据结果分析表明: (1) 人文知识中, 有 35.0%的被调查者选择 “较高”,19.0% 的被调查者选择 “很高”。在化学史知识维度, 有12.0% 的被调查者选择 “较高”,8.0%的被调查者选择 “很高”。但在访谈中, 在化学史知识维度, 有一半学生不能作答。另一半学生能回答,内容集中于门捷 列夫发现元素周期表、勒夏特列归纳出勒夏特列原 理、凯库勒发现苯环的结构、拉瓦锡发现了空气中氧气的含量等。在哲学知识维度, 有19.0% 的被调查者选择 “较高”,16.0% 的被调查者选择 “很高”。访 谈中,66.7% 的被访学生不能回答, 另 33.3%的学生简要作答, 如化学是一门实验学科,体现了实践是检验真理的唯一标准;动态平衡体现 了运动是绝对的,静止是相对的;可逆反应、化学平衡体现了矛盾动态平衡、对立统一等等。(2) 价值传承方面, 有35.0% 的被调查者选择 “较高”, 18.0%的被调查者选择 “很高”。在自强不息维度,有43.0%的被调查者选择 “较高”,18.0% 的被调查者选择 “很高”。在访谈中, 也是66.7% 的被访学生不能回答, 另33.3% 的学生简要作答, 如实验失败后分析原因、多次尝试,错误的题反复改正 等例子,这些例子离自强不息价值观的高度相距甚 远,说明学生对自强不息的价值观并没有准确的认识。在科学为人类服务方面, 有40.0% 的被调查者选择 “较高”,26.0% 的被调查者选择 “很高”。访谈中, 同样 66.7% 的被访学生不能回答, 另 33.3%的学生简要作答,学生列举的例子有阿司匹林的制备、氨的合成制肥料、有机高分子新型材料 的开发等等,说明学生有学以致用的意识,但是不了解所学知识在社会生活中的具体应用。 综合上述分析,可以得出,化学教学中学生人文素养的培育,在 “知” 这一维度,学生虽然获得了一定的人文知识,感知了一定的价值传承。但是在访谈中具体情况却相形见绌。当问到哪些知识培养了学生的人文知识时,学生列举出的例子少,内容浅显,且大部分学生哑口无言。因此,学生化学教学中人文知识的培养,尤其应重视化学史的教学和哲学思维的渗透。在价值传承维度,要通过科学家百折不挠的故事,坚持实验探究的经历等等来培养学生自强不息的精神。通过化学与社会生活的紧密联系,让学生领悟科学是为社会服务的宗旨。2.2.3 维度2 “信” 的分析: 仅有20.0% 的学生 获得了一定的创新意识和探究精神 对维度2 “信” 进行分析, 其中创新意识和探究精神的各要点平均分见表4: 表4 维度2 “信” 列举情况 Table4 Dimension2 “faith”enumeration
数据结果分析表明: (1) 创新意识中, 有 49.0%的被调查者选择 “较高”,19.0% 的学生选择 “很高”。在寻找不同途径解决问题维度, 有32.0%的被调查者选择 “较高”,18.0% 的被调查者选择 “很高”。但在访谈中, 有80.0% 的被访学生不能作答,仅20.0%的被访学生可以简要作答,内容集中于书写有机物同分异构体、参加创新类实 验比赛等。这表明学生习得了创新意识这一名词, 但并不清楚创新意识所指的行为。在对知识点创造性整合维度, 有35.0% 的被调查者选择 “较高”, 16.0%的被调查者选择 “很高”。同样有80.0% 的被访者不能作答,20.0%的被访者内容集中于构建总结性思维导图;对各类元素、各类有机物及有机反应的整合等。(2) 探究精神中, 有47.0% 的被调查者选择 “较高”,31.0% 的被调查者选择 “很高”。在对问题寻根究底维度, 有47.0% 的被调查者选择 “较高”,29.0% 的被调查者选择 “很高”。在访谈中, 同样有 80.0% 的被访学生不能作答, 20.0%的被访者内容主要集中于做实验时对不懂的现象积极提问、探究有机工业中的产率问题等等。在追寻化学学科本身的意义维度, 有40.0% 的被 2020年第41卷第23期 化 学 教 育 (中英文)(http://www.hxjy.chemsoc.org.cn) · 73· 调查者选择 “较高”,19.0% 的被调查者选择 “很高”。有85.7%的被访者不能作答,14.3%的被访者可以简要作答,内容只有追寻有机反应的意义,思考化学知识在生活中的实际应用。 综合上述分析可以得出,化学教学中学生人文素养的培育,在 “信” 这一维度,学生虽然认为较大程度上培养了创新意识,但是在访谈中,学生的 回答情况却不尽如人意。列举出的例子缺乏创新性,并且大多数学生无法列举。在探究精神维度, 学生列举出的例子少之又少,与学生认为的较大程度上培养了探究精神形成鲜明对比。因此,化学教 学中学生创新意识的培育、探究思维的培养,需要 启发学生善于发现问题,重视引导学生寻找不同路径解决问题,对问题进行坚持不懈的探索。 2.2.4 维度3 “行” 的分析: 仅有33.3% 的学生 获得了一定的健康生活和社会责任意识 维度3“行” 分为健康生活和社会责任, 健康生活和社会责任的各维度平均分见表5: 表5 维度3 “行” 列举情况 Table5 Dimension3 “action”enumeration
数据结果分析表明: (1) 健康生活中, 有 38.0%的被调查者选择 “较高”,28.0% 的学生选择 “很高”。在饮食健康维度, 有44.0% 的被调查者选择 “较高”,24.0% 的被调查者选择 “很高”。在访谈中, 近 50.0% 的被访学生不能作答, 另 50.0%的被访学生可以简要作答,内容集中于人体营养饮食平衡、亚硝酸盐和重金属离子中毒、喝酒 对人体的危害等等。虽然学生列举了一些关于化学的饮食健康知识,但仅有50.0% 的学生可以列举,说明大多数学生并没有注意到饮食健康与化学知识的关联。在安全意识维度, 有49.0% 的被调查者选择 “较高”,29.0%的被调查者选择 “很高”。在访谈中, 同样有 66.7% 的被访学生不 能 作 答, 33.3% 的被访学生内容集中于实验室的规范操作、有毒有害物质的判断、灭火剂的使用等等。在节约意识维度, 有 46.0% 的被调查者选择 “较 高”, 21.0%的被调查者选择 “很高”。在访谈中, 还是有66.7%的被访学生不能作答,33.3% 的被访学生内容集中于节约水电、节约使用实验室药品等等。(2) 在社会责任维度, 有37.0% 的被调查者 选择 “较高”,12.0%的学生选择 “很高”。在可持续发展意识维度, 有51.0% 的被调查者选择 “较高”,21.0%的被调查者选择 “很高”。在访谈中,有66.7%的学生不能作答, 另33.3% 的学生简要作答,内容集中于回收利用废旧塑料、发展可再生 能源、关注环境的可持续发展等等。在解决社会中的问题意识维度, 有40.0% 的被调查者选择 “较高”,30.0%的被调查者选择 “很高”。在访谈中,同样有66.7%的被访学生不能作答, 另33.3% 的学生可以简要作答, 内容集中于制造药物治愈疾病、减少汽车尾气的污染、对环境保护及各种污染 物的了解等。 综合上述分析,可以得出,化学教学中学生人文素养的培育,在 “行” 这一维度,学生虽然认为很大程度上培养了健康生活的意识, 但是在访谈中,有50.0% 的学生无法列举案例, 并且列举出的例子缺乏代表性。因此化学教学中学生健康生活的培养,需注重饮食健康、安全意识、节约意识的渗透。在社会责任维度, 仅有33.3% 的被访者可勉强列举例子,因而教学中要强调将化学知识应用于解决生活中的问题, 培养学生的可持续发展意识。 3 提高学生人文素养的教学建议 3.1 结合化学史教学,传承化学的人文价值 美国化学家西博格指出化学是 “人类进步的关键”,人类文明进程中化学总是发挥着关键的作用。在原始时期以及农耕文明时代,火的利用、金属的 冶炼和炼金术极大地发展了生产力;在工业文明时 期,能源的开发和各种材料的生产等都促进了社会的发展;在知识文明和信息文明时代,在新材料的 开发、医药卫生和生命揭秘等领域,化学都功不可没[6]。化学史有助于激发学生的学习动机和学习兴趣,但仅仅满足于讲趣闻轶事是不够的,只有在使 学生感到有趣的同时, 也能获得智慧与思辩的享受,激发起对化学本身的热爱,这种动机和兴趣才是持久的、直接的[7]。 例如学习卤素时,笔者结合碘元素的发现史进行教学。法国人库特瓦由于职业的需要,经常采集海藻类植物,将它们烧成灰烬,然后用水浸渍,制成母液。1811 年的一天, 他在用过量的硫酸处理海藻灰做成的母液时,突然从溶液中冒出一种紫色的蒸气,居然形成 “彩云” 在空气中升腾,气味令人窒息,与氯气类似。不料这种蒸气变冷后,竟然凝结成大片暗黑色像金属一样有光泽的晶体。库特 · 74· 化 学 教 育 (中英文)(http://www.hxjy.chemsoc.org.cn) 2020年第41卷第23期 瓦向克菜曼和德索尔姆2位化学家请教,被告知这种物质是某种新物质。2 年后, 克菜曼和德索尔姆遇见盖·吕萨克,并告知盖·吕萨克这个物质与汞化合能生成鲜红色的沉淀。后来的几天,他们在实验室里夜以继日地工作,终于成功得到了这种纯净的新物质,是一些像金属一样闪闪发亮的小小的鳞片状固体,加热时很快蒸发,沉甸甸的深紫色蒸气充满了烧瓶, 盖· 吕萨克命名该元素为 “Iode” (碘),即紫色之意。碘蒸气的气味很像氯,它和氯 一样也能和氢化合,生成的酸也与盐酸相似。这再一次证明生成的酸并不一定非要有氧不可,是化学理论的进步[8]。 在碘的故事里,不仅将物质的物理性质 (如颜色、状态、气味等)、化学性质 (与氯气相似、类别意识分类思维) 清晰地展示出来;还让学生清晰地感知到,观察能力、分析能力、实验能力等科学探究所需的品质的重要性;更重要的是,让学生感知在科学探究中,人与人之间的交流与合作,严谨的科学态度、自强不息的研究精神,是科学家真正的人文风范。如果学生耳濡目染在这种环境中,像科学家一样思考,走科学家一样的路,则核心素养的达成也就水到渠成了。 3.2 结合化学实验探究,涵养学生的科学精神 化学是一门实验学科,实验不仅是内容,更是研究方法、科学精神。在化学教学中,教师的演示实验非常重要,然而学生实验更是不可替代。学生在实验探究的过程中,手脑并用,极大地激发了学习兴趣,深度感知和体验了科学探究的过程,还获得了科学方法的训练,培养严谨的思维习惯,涵养学生的科学精神。 例如笔者在盐类水解的教学中,结合絮凝剂的制作来进行探索。首先通过资料展示,让学生了解 絮凝剂的发展历程、国际上对絮凝剂的规定、传统 絮凝剂的絮凝原理等。随后, 结合盐类水解的知识,利用现有的实验用品 (AlCl3,FeCl3,FeCl2, CuCl2),设计实验方案,制作絮凝剂。探究哪种物质能更好地吸附水中的杂质,并用水质监测仪检测 沉降后的污水,评价各组的方案。最后,学生阅读 科学材料,了解最新的絮凝剂,如高硅聚硅铝絮凝 剂、聚硫氯化铝絮凝剂及其絮凝原理,了解絮凝剂 的前沿应用是采用生物膜技术与化学净水方法相结 合,达到更好的絮凝效果。 在学习絮凝剂净水的案例中,学生通过探究哪种物质絮凝效果更好,最终得出 AlCl3 的絮凝效果 最好,并应用盐类水解的知识与水解常数,解释为什么不同物质的水解程度不同、絮凝效果不同,培养了学生对问题寻根究底,寻找不同途径解决问题的精神。最后学生通过科学阅读材料,了解前沿的絮凝剂是将生物知识与化学知识相结合,感受学科之间的融合对社会发展的作用。 3.3 结合生活实际,感知化学学科的使命感 提高学生的科学素养是化学课程的主旨, 在教学中, 重视科学、 技术与社会的联系, 关注STSE 教育已是共识。应当从学生已有的生活经验出发, 在熟悉的社会生活场域中感受化学与人类的密切联系, 逐步学会分析和解决生活中与化学有关的一些实际问题[9]。紧 密联系生活实际,不仅能培养学生学以致用的能力, 更重要的是学生在学习的过程中, 体会到了化学学科的重要性和独特魅力。 比如,在学习含硫的化合物时,可以拓展到泡温泉的注意事项。在温泉中,硫元素一般以硫化氢的形式存在,硫化氢是一种具有臭鸡蛋味的有毒气体,含硫化氢的温泉有助于人体美白、减肥、治疗关节炎等[10]。但是, 泡温泉时一定要摘下身上的金属饰品,因为硫会与银反应,生成黑色的硫化银沉淀。如果不小心泡温泉后银饰变黑,可以把它浸泡在碳酸钠溶液中,同时加入少量金属铝片,并加热,铝片与碳酸钠反应生成偏铝酸钠以及氢气、二氧化碳。虽然硫化银的溶解度极小,但仍有极少量的硫化银发生了电离,产生了微量的银离子,而氢气具有很强的还原性,可还原银离子。由于平衡的移动,黑色的硫化银不断地被还原为银,再用清水漂洗,银饰表面就会光亮如新了。 在含硫温泉的案例中,不仅让学生了解温泉中的硫化氢对人体健康的益处,还让学生应用化学知识解决生活中的问题,处理表面变黑的银饰,让学生切身体会到,化学知识 (元素化合物性质、实验操作、化学反应原理等) 在生活中的应用;更重要的是,让学生感知在生活中,处处充满着化学,学会用化学独特的视角去看待生活。逐步形成化学让生活更加美好的理念,顺其自然地养成健康生活的习惯和责任担当的意识。 参 考 文 献 [1] MillerJD.Daedalus,1983,112 (2):29-48 [2] 程国清. 中学化学教学参考,2011 (5):7-10 [3] 程嘉. 中国教育学刊,2007 (7):46-48 [4] 程承坪. 江西社会科学,1999 (10):76-79 |