实验为基础的科学教学观：基础教育化学教科书变革研究

科学素养是当今国际科学教育的中心议题，其一直作为一个口号代表着理科课程改革的一面旗帜，我国第八次基础教育科学课程改革，课标研制者将科学素养引入科学课程，将发展和提高学生的科学素养作为科学新课程的主旨。[3]科学素养作为来源西方国家的专有名词，其概念是动态变化的，不同时代不同学者对其有不同的定义。从美国2061计划和国家科学教育标准中提到的科学素养文本来看，科学素养包括两方面，一是科学学科内容，二是与学科相关的社会、政治、文化、历史、哲学等内容。[4]结合我国当前基础教育中的科学课程，科学素养内容至少包括知识与技能、过程与方法、情感态度价值观、科学探究、科学史等，下面就这五个方面构建以实验为基础的科学教学观。

2.1　知识与技能教学以实验为基础

科学教学中的知识与技能主要包括科学基本事实、概念、原理和科学实验基础知识、基本技能等。知识与技能是科学素养的重要组成内容，也是现行基础科学教育十分强调的“双基”。形成统一的科学概念和原理，可以通过科学实验，借助实验仪器、设备和实验条件的控制等实验手段，使物质发生物理的和化学的变化，通过直观、生动、鲜明的宏观现象表现出来，让学生观察和体验；高度概括的科学基本概念和基本理论的获得，更需通过科学实验，让学生先获得感性知识和体验，然后对感性材料进行分析、比较、归纳、抽象，概括出事物的本质和规律；科学实验操作技能也只能在科学实验的具体操作实践中获得，是其它教学形式不可代替的，故在知识与技能教学中应以实验为基础开展教学。如，金属钠的性质教学中，通过从煤油中取出钠，切割钠，将钠放入滴加酚酞的水中等实验，观察钠的颜色，体验钠的质地硬软，观察钠在水中亮、浮、熔、游、嘶、红等现象，从而分析推理出钠的性质，这种以实验为基础的知识与技能教学就利于学生科学基本概念和基本理论的获得，利于学生知识的构建。

2.2　过程与方法教学以实验为基础

科学教学中的过程与方法主要是包括对生命科学、物质科学及其变化等进行探究的基本过程，问题意识、科学方法和问题解决能力、交流评价能力等。基础知识、基本技能加上科学方法才能有效转化为能力，可见科学过程与方法在科学教学中具有相当重要的地位，因此新课程对过程与方法教学的改革力度相当大。科学学习过程是从感性到理性，由具体到抽象，由现象到本质的特殊认识过程。通过科学实验探究，可以使学生亲身体验探究过程，学习实验探究方法。科学实验过程既包括感性认识的获取，更包括理性认识的获取，实验过程中既训练了感性认识、观察与实验的方法以及与实验有关的实验条件控制、测定、实验记录、数据处理等科学方法，又训练了以比较、分析、综合、归纳、演绎、推理、科学抽象、假说、模型为主的理性认识的科学方法。从而培养了学生的观察能力、思维能力和问题解决能力，故在过程与方法教学中应以实验为基础开展教学。

2.3　情感态度价值观教学以实验为基础(www.xing528.com)

科学教学中的情感态度价值观主要是包括热爱科学学习，乐于探究物质奥秘，认识社会、科学、技术的联系，树立科学态度和科学学习的责任感等。情感态度价值观教学是教学观中片面关注学科知识转向关注学生科学素养发展的重要体现。科学实验中经物理、化学、生理变化产生的新奇、生动、鲜明的各种实验现象，以及实验对象本身和实验仪器、设备的新奇、鲜明性都可引发学生的好奇心理，激发学生认识兴趣和强烈的求知欲，发展和深化学生科学学习的兴趣，使他们的科学学习由兴趣向乐趣、志趣转化；实验过程对实验现象的观察、实验操作和数据的记录处理等都要认真仔细、实事求是，这就利于培养学生科学态度和辩证唯物观；科学在社会生产生活实践方面的实验能让学生体会到科学对社会发展的巨大贡献，激发学习兴趣和责任感，故在情感态度价值观教学中应以实验为基础开展教学。如开展环境保护研究性学习，学生分小组对学校附近江河的水质进行监测分析，采点抽水样，使用multilogpro数据采集分析仪器（学生科学探究仪器）完成对江河水质的pH值、电导率2个指标的分析。从pH值分析江河水质的酸碱性，从电导率判断江河水体中无机盐离子含量的情况，富营养化状况。这样让学生设计实验，参与科技活动，利于激发学生学习兴趣，体会科学的力量和作用，培养科学态度，树立正确的价值观和学好科学的责任感。

2.4　科学探究教学以实验为基础

科学探究是基础教育科学新课程改革的突破口，如化学课程基本理念提出“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”。科学探究是新课改提倡的主要学习方式，科学探究是一种以学生的知识探究活动为主的学习方式，学生根据探究性问题以及与主题相关的学习资料，主动进行假设、探究、验证、归纳、解释以及讨论活动，解决相关的探究性问题。实验是开展科学探究的主要方式，故应以实验为基础开展科学探究教学。如月饼盒中常放一小包脱氧剂，可以利用这一日常社会生活中学生熟悉的情景，去引导学生对脱氧剂成分进行探究，观察其颜色。根据其脱氧原理及颜色进行假设与猜想，进行实验探究，将粉末分别加入水、碱、酸中，观察到前两者没明显变化，后者冒气泡，反应后一段时间加硫氰化钾溶液，发现变红，即存在铁离子，逐步引导学生抽象出脱氧剂粉末中存在铁粉这一结论。让学生经历这种以科学实验为主的科学探究活动，学生获得知识方法的同时，也体验科学探究过程中的快乐与艰辛，获得探究乐趣。

2.5　科学史教学以实验为基础

科学史作为科学素养的重要组成内容，在基础教育科学课程改革中受到了前所未有的重视，这从综合科学和分科科学的课程标准和新教科书中涉及的有关科学史内容可知。如普通在高中化学课程的基本理念提出“结合人类探索物质及其变化的历史与化学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法，形成科学的世界观”。人教版初、高中化学新教科书中涉及的化学史人物有92位，呈现方式和教育形式多样化。[5]这表明，基础教育科学新课程改革相当重视科学史在科学教学中的作用。科学史，实际上是一部运用实验方法进行实验探索，建立科学理论的实验发展史。它既包括发现的科学知识和科学方法，更包括科学家为之奋斗的忘我精神、坚忍不拔的创新过程，这些无一不与实验相关，故在科学教学中应以实验为基础开展科学史教学。例如，在“生长素的发现”的教学中，教师首先提问：达尔文所做的实验得出的结论是否可靠?这种推测应如何通过实验来验证呢?　有的学生提出可以用仪器来测，有的学生提出可以用化学显色反应的方法，这时提醒学生：在当时的条件下，这些方法可操作吗?　如果尖端产生了某种物质，是否有什么材料可以收集它呢?　这时再引入温特实验。在温特实验中，琼脂的作用是什么？如何知道琼脂是否吸附了尖端产生的物质?　在达尔文实验的基础上，学生经过讨论，认为应该设计一个对照实验：分别把接触过尖端的琼脂小块和未接触过尖端的琼脂小块放在切去尖端的胚芽鞘上，并观察实验现象，得出结论。[6]这样开展以实验为基础的科学史教学，学生通过亲自探究实验，学会观察、比较、分析、推理及解决一些基本的科学实际问题，获得科学理论知识和科学方法，培养正确的情感态度价值观。