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42000字硕士毕业论文高中化学教学中科学方法教学方法的探索

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:42000字
论点:科学,方法,化学
论文概述:

本文立足于普通高中化学课程,通过文献法查阅并且归纳了前辈们各自对化学科学方法的理解,以及他们从各个角度对化学科学方法进行阐述;纵观科学方法的发展历史,对科学方法进行了分类

论文正文:

1绪论   
1.1研究背景    科学素养作为世界理科课程的核心目标,越来越多地受到人们的重视。科学素养一词来源于英文”Scientific literacy\",美国斯坦福大学科学教育专家赫德是最早尝试给科学素养下定义的人,他于1958年撰写了《科学素养:对于美国学校的意义》(Science Literacy: its http://sblunwen.com/gaozhonghxjxlw  Meaning for American Schools)一文,文中把科学素养解释为理解科学及其在社会中的应用,并探讨了科学与社会的联系①。自此以后,人们普遍开始关注培养学生科学素养。关于科学素养内涵的讨论随着时代的进步和社会的发展不断地被更新和扩充。结合我国的教育现实情况,在充分研究世界各国对科学素养涵义的基础上,我国学者认为科学素养应该包含“科学兴趣”、“科学知识”、“科学方法”和“科学思想”四个方面的要素②。其中,科学知识是对科学事物的客观认识和了解,是科学素养形成的载体,只有通过科学知识的落实,才能发展和培养其他三方面,从而全面地形成良好的科学素养;科学兴趣是对科学的关注和喜好,是指愿意努力获得科学知识,形成科学方法的倾向。科学思想是科学素养的文化体现,它有利于学生形成科学道德观、科学价值观,对端正思想有指导性意义;而科学方法是获得科学知识的合理过程,是科学素养的体现和要求。所以,科学方法教育对科学素养其他几方面要素的落实也起到非常重要的作用。良好的科学方法有助于我们正确、有效地获取科学知识,渗透科学知识之间本质的联系;科学方法形成的过程中体现了科学价值观、科学道德观等丰富的科学思想;科学方法的正确使用开拓了认识科学的有效途径,有效地培养了学生的科学兴趣。    我国教育工作者从九十年代开始重视科学方法教育。在1999年,国务院颁发了《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定(中发【1999】9号)》中强调:“智育工作要转变教育观念,改革人才培养模式……要让学生感受、理解知识产生和发展的过程……重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力③。”教育部在2001年颁发了《基础教育课程改革纲要(试行)》在课程改革的目标中也指出:“改变课程过于注重知识传授的倾向,强调形成积极主动的学习态度,使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程①。”在《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020 )》中针对未成年人科学素质行动应该“体验科学探究活动的过程与方法,培养良好的科学态度、情感与价值观,发展初步的科学探究能力,增强创新意识和实践能力②。”    再综观化学基础教学领域,也十分重视在中小学生基础教育中普及科学方法教育。1988年《九年制义务教育全日制初级中学化学教学大纲》中化学教学的目的:“激发学生学习化学的兴趣,培养学生的科学态度和科学的学习方法③ 1990年《全日制普通高级中学化学教学大纲》教学目的中有激发学生学习化学的兴趣,培养他们的科学态度和训练他们的科学方法。并在大纲中明确设置了活动课程,包括家庭实验、科研场所的参观、对与化学问题相关的社会问题进行调研、举办讲座以及搜集相关科技资料,通过这些活动课程,无形中发展了学生的学习能力,培养了科学方法④。2001年《高中化学课程标准》的理念中:“结合人类探索物质及其变化的历史与现代化学科学发展的趋势,引导学生进一步学习化学的基本观点和基本方法,形成科学的世界观。”并且在目标的设置上从过去的一维目标变为三维目标,即“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”⑤,过程与方法目标第一次被明确地提出。相应的,在教科书编写建议和课外资源的开发与利用建议中都有对应的相关科学方法的内容。   
1.2研究现状    对于化学科学方法的研究,很多先辈从理论或者实践的角度阐述了各自的观点。    我国著名化学教育家,东北师范大学教授陈耀亭先生于1980年撰文《培养能力应以自然科学方法论为依据》,在文中倡导在化学教育中落实科学方法教育。陈耀亭先生着重论述了“化学教学里倒底应该培养什么能力”,并提出他的观点“我认为应该集中力量,在整个教学过程中有计划地培养解决化学方面问题的能力。”在学生解决问题的过程中,陈耀亭先生认为在学生解决问题中有两个共同点是必须把握的:其一是在解决问题的过程中,学生的认知水平和认知能力应该在原有的基础上有所进步和提升;其二是解决问题所涉及到的方法不是停留在原有的零散的单一方法上,而应该将其上升至方法论层面。为了说明这个问题,陈耀亭先生特别指出了一套解决问题的基本流程。    郑长龙和于志民先生从“科学素养”的角度讨论“科学方法”。他们认为,科学素养的构成有四个要素:科学兴趣、科学知识、科学方法和科学思想。在教学过程中,应该保持科学知识和科学方法的平衡。郑长龙和于志明先生从两个角度阐述了只强调科学知识而忽视科学方法教育或者只强调科学方法教育而忽视科学知识教育各自的弊端,着重指出“只有平衡科学知识和科学方法两方面的教育才能认为是全面和正确的②。”    吴俊明教授对科学方法进行了定义,从科学方法的结构、类型、性质和特点对科学方法进行解读。并立足于中学化学,重点分析了为什么要进行科学方法教育,归纳了适合中学化学教育的内容,提出了进行中学化学科学方法教育的几种可能模式。在科学方法教学中,吴俊明教授非常强调科学方法和科学思想的整合,强调科学方法与人文思想的统一,强调科学方法中技术方法的重要性③。”    林长春先生则对科学方法的教育目标进行了研究,他在教育实践中发现,由于化学科学课程标准中没有明确具体地规定科学方法的教育目标、方法和评价体系,从而造成一线教师在执行科学方法教育过程中没有具体的参照点而感到困惑。为此,林长春先生就这几个方面进行了理论探讨。提出了科学方法的目标构建上应该以教材中“节”为单元,确定每一节中科学方法教育的内容,确定科学方法教育需要达到的目标,并将该目标分层次细化,用通俗的语言加以陈述;在对科学方法教育的评价上,既要对学生进行评价也要对教师进行评价,评价的方法是开放和多样的,可以选用档案袋法、表现性法、测验法、调查法、分析法等多种模式综合应用④。    以上学者根据自己多年研究的经验,为后人的研究留下了宝贵的理论和经验。总结上述学者的观点,对于化学科学方法,尽管论述的切入点不同,论述方式各异,论述角度各有侧重,但以下几点是学者们认为在化学科学方法教育中值得提倡和落实的。   
1.3研究科学方法的意义和价值    2009年10月,在法国罗蒙湖边聚集了经验丰富的科学家、工程师和长期从事科学教育的教育家,他们召开了一场为期两天半的国际研讨会,研讨的中心是确定学生在科学教育中应该接触到的核心概念,以帮助他们理解自然、欣赏自然并对自然充满好奇①。会议的报告中明确提出“学习科学的方法有利于理解力的提高,能帮助学生发展学习的能力。在一个变化迅速的世界中,为了能有效地工作,这些能力是一生都需要的①。”可见,在变化迅速的世界中,科学方法的学习是被广泛认可的,因为科学方法的学习对学习者而言有重要的价值和意义,它引导学习者用科学、正确的眼光看待研究的问题,避免了许多弯路。学习科学方法有如下意义:    (1)科学方法符合人类的认知规律,有利于受教育者发展终身学习的能力。依照教育心理学规律:人们认识和学习客观规律过程有三个阶段,建立实践基础阶段,用科学方法进行思考阶段、归纳总结规律阶段。科学方法是前人在探索某一领域新知识新事物时候总结得出的经验和方法,它既符合人类认知发展规律,又十分科学有效。当受教育者面对新的知识或者规律时,只有能引导其有效运用科学方法发现问题、进行思考、探索规律、归纳总结,也能使其真正明白新概念或者新理论发展的来龙去脉,才能使其真正渗透新概念或者新理论发展过程中的问题结点,才能使其从真正意义上掌握新概念和新理论;同时,在一定历史阶段,某种科学方法还会限制科学认识的范围,它使科学认识集中于某一类问题,使科学认识成为一种目的性较强的认识活动。如果没有这种限制,利学认识将杂乱无章,不成系统②。也就是说,化学科学知识及其一般规律是客观存在的,但是如何被发现,被认识,被应用却因时代不同、学习者学习背景不同而大相径庭,然而科学的方法能够使受教育者发展终身学习的能力,以便其能够独立、主动、持续不断地获取化学知识,形成良好的科学素养,使得他们在面对需要探索的新概念或新理论时有章可循,有效地避免其凭主观经验漫无边际地探索,盲目地开展研究。    (2)科学方法是推动化学科学发展的工具,是化学科学的重要组成部分。化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。在化学发展过程中,无不蕴含着丰富的科学方法,它们为理解化学科学本质,发现化学科学规律,有效促进化学科学发展起到工具性支持。以“原子结构”的发展为例,最初,德漠克利特运用了归纳、类比和假说的思辨方法创立了古代原子学说;道尔顿则利用定量分析方法和演绎推理的方法建立微观的原子论;卢瑟福则是在前人的理论上利用了实验法对原子模型进一步完善;波尔的量子化原子模型则依靠了原子光谱所提供的经验建立而成。化学家们只有认识、了解和掌握科学的方法,才能深刻理解化学科学的本质,增长化学科学知识,把握化学科学发展规律,建立化学科学理论,推动化学科学前进。同时我们可以看到,科学方法和化学学科发展是相辅相成的,科学方法一方面推动了化学科学的发展。另一个方面,化学科学或者其他自然科学的发展也促进了科学方法的更新和改革。随着科学的进步和发展,科学仪器的产生,科学方法也由简单的思辨法逐步演化为借助一定仪器的实验方法,借助已有知识的理论方法,以及各个学科交叉,各种方法融合的综合方法。所以,科学史的发展既是科学本身的发展又是科学方法的发展,两者相辅相成,缺一不可。由此,科学方法是化学科学很重要的一部分。学习化学科学知识必然要学习相关的科学方法。    (3)科学方法可以由化学学科移植到其他学科,起到联接化学和其他学科的纽带作用。科学方法从属于哲学范畴,即马克思的自然方法论。虽然各个领域因其自身的特点,对应的具体的科学方法上有差别,但是万变不离其宗。从另外一个角度可以说,某一领域具体的方法(本文以化学学科为例)是对哲学范畴的科学方法论在化学研究领域的具体运用,使得抽象的哲学意义上的方法论问题具体化、对象化、特殊化;而各领域的方法又是对哲学范畴方法论的补充、应用和延伸。相对于每一领域具体的基本知识和基本技能而言,科学方法更加具有普适性。学习化学科学方法可以将其迁移到其他学科运用和发展,这样做有以下几方面的好处:首先,实现了知识的融会贯通,交叉领域知识的融汇和整合开拓了学习者的视野,充实了学习者的知识面,深化了学习者的思维;其二,化学因其学科特殊性在科学方法方面也有一些独立的特殊的方法和手段,若将这些方法和手段迁移至其他学科并为其所用,这就为解决其他学科的问题提供新的思路和手段,也是对方法论的一种提升和补充;同时,若存在一些科学方法并不能有效迁移和运用于其他学科,这又恰好明确了化学科学方法的使用范围和条件。   
1.4研究的内容    本课题在建构主义和认知结构学习理论指导下,以中学化学科学方法为研究对象,在前人的研究基础上,主要进行以下几个方面内容的研究    (1)在前人研究基础上,归纳、整理了高中阶段学生主要需要掌握的科学方法,并对每一种科学方法进行解读。    (2)以“普通高中化学课程标准”为参照,以普通高中标准教科书.苏州教育出版社出版的《化学1》(必修)和《化学2》(必修)教材为蓝本,研究中学化学必修阶段的科学方法目标体系,对《化学1》(必修)和《化学2 》(必修)中科学方法目标进行了细化。    (3)通过访谈、考核和问卷调查三种方法,了解学生对科学方法的主观认识、了解程度、掌握情况、应用水平以及日常学习中科学方法的实施情况。    (4)在教学理论和学习理论指导下,提出高中化学科学方法教学策略并且对每一策略进行了案例分析和解读。   
1.5研究采用的主要方法  本文采用文献法对化学科学方法的概念和分类进行了梳理,对研究的现状进行了整合和阐述,并通过文献查阅了相关的教学和学习理论。然后采用三角互证法调查浙江省杭州市某高中高一新生的化学科学方法掌握情况。三角互证法是质的研究中保证效度的方法,这种方法可用来检验不同的资料来源或不同的资料收集方法。有学者认为,三角互证法的特点是在研究同一经验性单位时,采用两种或两种以上的研究策略,从而比较不同来源的信息,以确定它们是否相互证实,其目的是为了评价资料的真实性。本次研究利用三种研究策略—访谈、问卷和考查。通过与不同学生的交流和谈话,了解学生对科学方法的认识及掌握情况,发现学生在学习科学方法时存在的问题,并然后将其归纳、总结作为问卷编写的一项依据。利用问卷调查的方法检测访谈中所反映的问题的广泛性和典型性。然后结合考核法,以考试的形式考查学生科学方法的掌握情况,从而更加客观地了解学生目前对化学科学方法掌握情况,补充和证实访谈和问卷中出现的问题,也为解决某类问题提供具有可操作性的策略。  2 理论基础及............................... 18-382.1 支撑科学方法教育.................. 18-242.1.1 主体性教育.........................18-202.1.2 建构主义理论.................. 20-212.1.3 认知结构学习...................... 21-242.2 科学方法的概...............24-382.2.1 概念界定 .........................24-252.2.2 化学科学方法.............................. 25-282.2.3 中学化学教学中涉........................ 28-383 高中化学科学方法.............38-503.1 研究过程分析........................ 383.2 科学方法考查............................. 38-423.2.1 科学方法考查................... 38-423.3 访谈的实施...................42-453.3.1 访谈对象及.................... 423.3.2 访谈结......................42-453.4 问卷调查........................45-483.4.1 问卷调查对象........... 453.4.2 问卷结果分析...................... 45-483.5 调查结果总..................结 48-504 高中化学教学中渗透科..................................50-73..........................................................................  结论    培养学生科学素养是新课程改革最重要的目标之一,作为科学素养的重要组成部分之一—科学方法的教育也成为当前教育界讨论的热点。    本文立足于普通高中化学课程,通过文献法查阅并且归纳了前辈们各自对化学科学方法的理解,以及他们从各个角度对化学科学方法进行阐述;纵观科学方法的发展历史,对科学方法进行了分类,选择其中重要的并且适合化学学科的科学方法着重进行了阐述。以调查法、访谈法和考查法相结合的方式从不同角度对学生化学科学方法的掌握情况进行了调查,总结目前高一新生对化学科学方法总体的认识和运用情况:(1)高一新生对化学科学方法的认识较强,知道科学方法的意义并会简单运用科学方法。(2)对化学科学方法的理解和掌握流于表面,没有深入探索。(3)对化学科学方法的运用较为死板和单一,甚至出现将科学方法作为陈述性知识进行记忆的现象。(4)不同的化学科学方法掌握情况有较大差别。基于以上调查结果,笔者提出化学科学方法的教学策略。首先,根据“普通高中化学新课程标准”的要求,以布鲁姆的目标分类法为理论依据,结合当前高一新生的基本学情,以《化学1》(必修)和《化学2》(必修)两册书为蓝本,进行高中化学科学方法教育目标的分类解析;并且根据化学科学方法教育的四大原则:层次性、渗透性、综合性和持续性,提出了4种不同类型的化学科学方法的教学策略,结合相关的教学案例和教学实录对所提出的教学策略进行了分类解析,以期能对化学科学方法教育提供思路。