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摘要：科学本质教育成为基础理科教育研究的热点问题之一。通过问卷调查发现中学生对科学本质的理解情况不容乐观，课程标准、教科书、教师是影响科学本质教育的主要因素。加强中学化学教学中的科学本质教育，要依据化学学科的特点进行。科学本质教育意义重大，需要广大教育工作者的不懈努力。
关键词：科学本质；科学本质教育；化学教学
文章编号：1008-0546（2015）12-0008-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.12.003
对科学本质的理解能力是科学素养的重要组成部分。现阶段以对科学本质内涵、科学本质教育价值的研究居多，具体到某一学科如何进行科学本质教育的研究较少。
一、科学本质与科学本质教育
1. 科学本质的内涵
科学指的是人类获取自然知识，并将所获得的知识构建成一个严密知识体系的过程[2]。科学知识体系包括科学事实、科学概念和原理、科学理论和模型等[3]。科学知识是科学研究者通过科学探究获取的，用来对客观世界进行描述、解释和预测，推动人类社会向前发展。
科学发展的历程是一个充满创造性活动的过程[2]，是人的主观能动性作用于客观世界的过程，其中包含着人主观的想象和创造，因此科学知识不是绝对客观的。在解释相同的客观现象时，可能会产生不同的观点或理论，科学研究者通过寻找各种证据来消除分歧，这正是科学发展的重要途径[3]。
一言以蔽之，科学的本质在于：科学知识是通过科学探究活动人为创造的，在科学探究过程中科学知识将不断地被修正和完善，以便于更加精确地描述、解释和预测客观世界。
2. 科学本质教育
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”[4]，这就是著名的钱学森之问，钱学森之问是我国教育事业的一个艰深命题。我国理科教育重视学生掌握科学知识，注重学生思维训练，对于为什么培养不出杰出人才，笔者认为其中的重要原因是忽视学生对科学本质的理解能力，学生只知道具体的科学知识，而不知道科学知识价值是什么、科学知识从何而来、科学知识为什么合理，学生视野囿于琐碎的科学知识之中，以致“一叶障目，不见森林”。由于教学中缺乏科学本质教育，培养的学生没有对科学知识进行质疑的意识，不能突破已经牢牢建构的知识框架进行创新。
加强科学本质教育，使学生掌握具体科学知识的同时，对科学知识的价值、由来、合理性有一定的了解，从而形成对科学知识的正确看法；加强科学本质教育，使学生知道何为科学、如何做科学，了解科学探究的过程和方法，提高学生的实践能力和创新意识，为其将来的学习和科研奠定良好的基础。
二、化学教学中的科学本质教育
1. 化学科学本质教育的内涵
化学是一门历史悠久而又充满活力的学科，其本质是人类认识和改造客观物质世界的重要方法和手段。化学作为一门基础的自然科学，其中的概念、原理、理论与模型是为了描述、解释和预测客观存在而并非客观存在，如化合价、化学式、物质的量、电子云等[5]，诸如此类就是对化学科学本质的理解。中学化学教学要加强科学本质教育，重视学生对化学科学本质的理解，促使学生冲破思维的禁锢，敢于对所学的化学知识进行质疑，提出自己的观点和看法，培养学生的创新意识。
如何进行化学科学本质教育，以原子结构的教学为例，让学生知道原子结构是如何来的，可能很困难，但是很重要，当教师直截了当地把教科书上的原子结构讲解给学生的时候，进行科学本质教育的机会也就丧失殆尽了[3]，可以按如下思路进行：对于原子结构的认识，至今已经经历了众多理论和模型，在认识原子结构进程中最具代表性的是道尔顿（J.Dalton）、汤姆逊（J.J.Thomson）、卢瑟福（E.Rutherford）、波尔（N.Bohr）等人的理论和模型，关键之处在于引导学生领悟原子结构的本质远未被充分认识[3]，即使学生现在的理论水平不高，也足以促进其对科学本质的理解，激发他们将来进行科学研究的欲望。
2. 化学科学本质教育现状调查
为了解学生对化学科学本质的理解程度，笔者对福州市高一、高二、高三年级的学生进行问卷调查。问卷中的三个题目分别是：“化学物质是由元素组成的，你认为化学元素及元素符号是如何来的？”“你认为化学物质的化合价是客观（真实）存在的吗”“氯化钠（食盐）为什么会溶解在水中？”。调查问卷发放200份，回收179份，回收率89.5%，有效问卷168份，有效率84%，调查结果如表1、表2、表3所示[6]。
通过调查结果分析，93%的学生对元素及元素符号由来没有科学认知，94%的学生对化合价的本质没有科学认知，89%的学生对氯化钠溶解在水中的本质认知浅显。学生虽然能熟练书写元素符号、化学式、化学方程式，但对元素及元素符号由来此类问题都缺乏科学认知，学生的化学科学本质理解能力可见一斑。
3. 影响化学科学本质教育的因素
化学课程标准与教科书的编写，化学课程标准中不涉及对化学科学本质的具体阐述，没有过多强调化学科学本质教育的重要性。教科书依据课程标准编写，自然不能有很大突破，内容大多以化学事实性知识、化学概念和理论为主，在科学本质的体现方面没有过多着墨。就如从初中到高中学生都在记忆化合价，很多学生认为化合价客观（真实）存在于化学物质中，课程标准与教科书中未明确指出化合价是概念（理论、假说、模型），并非客观存在。
教师往往喜欢安于现状，教学方式缺乏创新，人云亦云，更重要的原因在于教师自身在中学和大学接受教育期间，缺乏科学本质教育，教师自身对科学本质的认知水平低，在教学中就不会有进行科学本质教育的意识[7]。教师要想给学生一杯水，首先自己要有一桶水，当教师对科学本质的理解达到较高水平，自然而然就会注重学生对科学本质的理解。 为了消除上述影响因素，笔者建议，在新的课程标准编写过程中，应该强调学生理解科学本质的重要性，将科学本质教育涉及的具体教学内容编入其中，在教科书编写中增加显性突出科学本质的内容。对于化学师范生的培养，适当加入自然辩证法、化学科学哲学之类的课程，从而使教师对化学科学本质的认知达到较高水平[7]。
三、化学教学中加强科学本质教育的策略
现阶段中学化学教学如何加强科学本质教育，应该结合化学学科的特点进行。
1. 强化宏观-微观-符号教学
化学教学应该在宏观-微观-符号认知水平同时进行[8]，英国格拉斯哥大学科学教育中心的约翰斯顿（A.H.Johnstone）教授提出此观点已有30多年，化学宏观-微观-符号教学成为国际化学教育领域中最具影响力的理论之一。据此，美国《国家科学教育标准》在物质科学模块的内容标准中指出，学生在思维的三大领域中漫游——可观察现象的宏观世界；分子、原子和亚原子微粒构成的微观世界；化学式、方程式和符号等构成的符号与数学世界[3]。
强化宏观-微观-符号教学，使学生学会从微观水平分析宏观现象，根据宏观现象揭示微观本质，并用化学符号语言进行表征，从而实现在宏观-宏观-符号三个认知水平之间自由转换，形成化学学科特有的思维方式。强化宏观-微观-符号教学，促使学生形成自主学习化学的能力，培养其分析化学问题、解决化学问题的能力，提升其看待化学科学的高度，从而加深学生对化学科学本质的理解。
2. 注重化学观念建构教学
化学观念是在化学科学角度认识世界、解释世界的思想和方法，是在化学科学认知发展上所达到的较高水平，体现着化学科学的本质、规律与价值。美国于2011年发布的《K-12科学教育框架——实践、跨领域的概念和核心概念》，强调学生不仅仅要学习知识，还要逐渐建构学科内的核心概念和跨领域的概念[9]。
在21世纪的课程与教学中，知识内容的日益增长，使得科学教育不能教给学生所有的科学知识。化学观念建构的教学，为学生提供聚焦知识的核心观念（概念），培养学生的化学学科意识、能力，使学生学会运用化学学科的观点、思路和方法去认识物质及其变化规律，让他们不仅是知识的使用者还是知识的创造者。
3. 合理运用化学史教学
近年来，运用化学史教学受到越来越多化学教育工作者的重视。化学史主要涉及化学家传记、化学历史事件，化学发展历程，化学史留给我们的不仅是化学知识体系，还有科学研究方法、科学思想、科学态度。从化学史的角度看，化学科学研究是不同文化背景下不同个体的实践活动，跟随化学史的足迹可以发现，新的理论打破已经被普遍认可的理论需要艰辛的过程[3]。
运用化学史教学，引导学生了解化学发展过程中所面临的问题，化学研究者为解决这些问题提出了怎样的假说、模型和理论，以及如何通过化学实验和科学方法得出结论，使学生了解化学科学探究的历程，了解化学科学与社会发展的关系。此外，课程标准和教科书的编写中应该融入化学科学发展中的典范人物和事件，显性突出化学科学的本质[7]。
4. 进行化学科学探究教学
科学探究是学生为了获取知识、领会科学思想观念、领会科学的研究方法所进行的各项活动[3]。化学作为一门以实验为基础的自然科学，其形成和发展离不开实验，尽管化学理论研究取得重大进展，但实验仍然是化学科学探究的首要方法。
中学化学科学探究以化学实验为主，学生实验探究与化学家进行的科学研究从本质上看是一致的，当化学实验被用作科学探究的途径时，学生在实验过程中体验科学探究的过程和方法，从而加深对化学科学本质的理解。
以上对科学本质及中学化学科学本质教育进行了粗浅探讨。科学本质教育的实施任重道远，需要教育工作者和研究者的不懈努力。教育是事业，事业的意义在于奉献；教育是科学，科学的价值在于求真；教育是艺术，艺术的生命在于创新[10]。
参考文献
[1] 刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：15
[2] 王磊，姜言霞.高中化学课程目标的国际比较研究[J].比较教育研究，2014，（6）：87-89
[3] （美）国家研究理事会.戢守志等译.国家科学教育标准[M].北京：科学技术文献出版社，1999：15-180
[4] 项贤明.试解“钱学森之问”：国际比较视角[J].中国教育学刊，2012，（6）：1-6
[5] A.H.Johnstone.Why is science difficult to learn？ Things are seldom what they seem[J].Journal of computer assisted learning，1991，7（2）：75-82
[6] 田春凤，郭玉英.高中物理教学中科学本质教育的现状与建议[J].课程·教材·教法，2010，（3）：45-49
[7] 陈彦芬，科学本质教育及其教学研究与实践[J].衡水学院学报，2007，（12）：122-125：123-125
[8] A.H.Johnstone.You Can’t Get There from Here[J].Journal of Chemical Education，2010，87（1）：22-28
[9] 黄芳.美国《科学教育框架》的特点及启示[J].教育研究，2012，（8）：143-147
[10] 中华人民共和国教育部《素质教育观念学习提要》编写组.素质教育观念学习提要[M].北京：生活·读书·新知三联书店，2001：46
关键词：科学本质；科学本质教育；化学教学
文章编号：1008-0546（2015）12-0008-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.12.003
对科学本质的理解能力是科学素养的重要组成部分。现阶段以对科学本质内涵、科学本质教育价值的研究居多，具体到某一学科如何进行科学本质教育的研究较少。
一、科学本质与科学本质教育
1. 科学本质的内涵
科学指的是人类获取自然知识，并将所获得的知识构建成一个严密知识体系的过程[2]。科学知识体系包括科学事实、科学概念和原理、科学理论和模型等[3]。科学知识是科学研究者通过科学探究获取的，用来对客观世界进行描述、解释和预测，推动人类社会向前发展。
科学发展的历程是一个充满创造性活动的过程[2]，是人的主观能动性作用于客观世界的过程，其中包含着人主观的想象和创造，因此科学知识不是绝对客观的。在解释相同的客观现象时，可能会产生不同的观点或理论，科学研究者通过寻找各种证据来消除分歧，这正是科学发展的重要途径[3]。
一言以蔽之，科学的本质在于：科学知识是通过科学探究活动人为创造的，在科学探究过程中科学知识将不断地被修正和完善，以便于更加精确地描述、解释和预测客观世界。
2. 科学本质教育
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”[4]，这就是著名的钱学森之问，钱学森之问是我国教育事业的一个艰深命题。我国理科教育重视学生掌握科学知识，注重学生思维训练，对于为什么培养不出杰出人才，笔者认为其中的重要原因是忽视学生对科学本质的理解能力，学生只知道具体的科学知识，而不知道科学知识价值是什么、科学知识从何而来、科学知识为什么合理，学生视野囿于琐碎的科学知识之中，以致“一叶障目，不见森林”。由于教学中缺乏科学本质教育，培养的学生没有对科学知识进行质疑的意识，不能突破已经牢牢建构的知识框架进行创新。
加强科学本质教育，使学生掌握具体科学知识的同时，对科学知识的价值、由来、合理性有一定的了解，从而形成对科学知识的正确看法；加强科学本质教育，使学生知道何为科学、如何做科学，了解科学探究的过程和方法，提高学生的实践能力和创新意识，为其将来的学习和科研奠定良好的基础。
二、化学教学中的科学本质教育
1. 化学科学本质教育的内涵
化学是一门历史悠久而又充满活力的学科，其本质是人类认识和改造客观物质世界的重要方法和手段。化学作为一门基础的自然科学，其中的概念、原理、理论与模型是为了描述、解释和预测客观存在而并非客观存在，如化合价、化学式、物质的量、电子云等[5]，诸如此类就是对化学科学本质的理解。中学化学教学要加强科学本质教育，重视学生对化学科学本质的理解，促使学生冲破思维的禁锢，敢于对所学的化学知识进行质疑，提出自己的观点和看法，培养学生的创新意识。
如何进行化学科学本质教育，以原子结构的教学为例，让学生知道原子结构是如何来的，可能很困难，但是很重要，当教师直截了当地把教科书上的原子结构讲解给学生的时候，进行科学本质教育的机会也就丧失殆尽了[3]，可以按如下思路进行：对于原子结构的认识，至今已经经历了众多理论和模型，在认识原子结构进程中最具代表性的是道尔顿（J.Dalton）、汤姆逊（J.J.Thomson）、卢瑟福（E.Rutherford）、波尔（N.Bohr）等人的理论和模型，关键之处在于引导学生领悟原子结构的本质远未被充分认识[3]，即使学生现在的理论水平不高，也足以促进其对科学本质的理解，激发他们将来进行科学研究的欲望。
2. 化学科学本质教育现状调查
为了解学生对化学科学本质的理解程度，笔者对福州市高一、高二、高三年级的学生进行问卷调查。问卷中的三个题目分别是：“化学物质是由元素组成的，你认为化学元素及元素符号是如何来的？”“你认为化学物质的化合价是客观（真实）存在的吗”“氯化钠（食盐）为什么会溶解在水中？”。调查问卷发放200份，回收179份，回收率89.5%，有效问卷168份，有效率84%，调查结果如表1、表2、表3所示[6]。
通过调查结果分析，93%的学生对元素及元素符号由来没有科学认知，94%的学生对化合价的本质没有科学认知，89%的学生对氯化钠溶解在水中的本质认知浅显。学生虽然能熟练书写元素符号、化学式、化学方程式，但对元素及元素符号由来此类问题都缺乏科学认知，学生的化学科学本质理解能力可见一斑。
3. 影响化学科学本质教育的因素
化学课程标准与教科书的编写，化学课程标准中不涉及对化学科学本质的具体阐述，没有过多强调化学科学本质教育的重要性。教科书依据课程标准编写，自然不能有很大突破，内容大多以化学事实性知识、化学概念和理论为主，在科学本质的体现方面没有过多着墨。就如从初中到高中学生都在记忆化合价，很多学生认为化合价客观（真实）存在于化学物质中，课程标准与教科书中未明确指出化合价是概念（理论、假说、模型），并非客观存在。
教师往往喜欢安于现状，教学方式缺乏创新，人云亦云，更重要的原因在于教师自身在中学和大学接受教育期间，缺乏科学本质教育，教师自身对科学本质的认知水平低，在教学中就不会有进行科学本质教育的意识[7]。教师要想给学生一杯水，首先自己要有一桶水，当教师对科学本质的理解达到较高水平，自然而然就会注重学生对科学本质的理解。 为了消除上述影响因素，笔者建议，在新的课程标准编写过程中，应该强调学生理解科学本质的重要性，将科学本质教育涉及的具体教学内容编入其中，在教科书编写中增加显性突出科学本质的内容。对于化学师范生的培养，适当加入自然辩证法、化学科学哲学之类的课程，从而使教师对化学科学本质的认知达到较高水平[7]。
三、化学教学中加强科学本质教育的策略
现阶段中学化学教学如何加强科学本质教育，应该结合化学学科的特点进行。
1. 强化宏观-微观-符号教学
化学教学应该在宏观-微观-符号认知水平同时进行[8]，英国格拉斯哥大学科学教育中心的约翰斯顿（A.H.Johnstone）教授提出此观点已有30多年，化学宏观-微观-符号教学成为国际化学教育领域中最具影响力的理论之一。据此，美国《国家科学教育标准》在物质科学模块的内容标准中指出，学生在思维的三大领域中漫游——可观察现象的宏观世界；分子、原子和亚原子微粒构成的微观世界；化学式、方程式和符号等构成的符号与数学世界[3]。
强化宏观-微观-符号教学，使学生学会从微观水平分析宏观现象，根据宏观现象揭示微观本质，并用化学符号语言进行表征，从而实现在宏观-宏观-符号三个认知水平之间自由转换，形成化学学科特有的思维方式。强化宏观-微观-符号教学，促使学生形成自主学习化学的能力，培养其分析化学问题、解决化学问题的能力，提升其看待化学科学的高度，从而加深学生对化学科学本质的理解。
2. 注重化学观念建构教学
化学观念是在化学科学角度认识世界、解释世界的思想和方法，是在化学科学认知发展上所达到的较高水平，体现着化学科学的本质、规律与价值。美国于2011年发布的《K-12科学教育框架——实践、跨领域的概念和核心概念》，强调学生不仅仅要学习知识，还要逐渐建构学科内的核心概念和跨领域的概念[9]。
在21世纪的课程与教学中，知识内容的日益增长，使得科学教育不能教给学生所有的科学知识。化学观念建构的教学，为学生提供聚焦知识的核心观念（概念），培养学生的化学学科意识、能力，使学生学会运用化学学科的观点、思路和方法去认识物质及其变化规律，让他们不仅是知识的使用者还是知识的创造者。
3. 合理运用化学史教学
近年来，运用化学史教学受到越来越多化学教育工作者的重视。化学史主要涉及化学家传记、化学历史事件，化学发展历程，化学史留给我们的不仅是化学知识体系，还有科学研究方法、科学思想、科学态度。从化学史的角度看，化学科学研究是不同文化背景下不同个体的实践活动，跟随化学史的足迹可以发现，新的理论打破已经被普遍认可的理论需要艰辛的过程[3]。
运用化学史教学，引导学生了解化学发展过程中所面临的问题，化学研究者为解决这些问题提出了怎样的假说、模型和理论，以及如何通过化学实验和科学方法得出结论，使学生了解化学科学探究的历程，了解化学科学与社会发展的关系。此外，课程标准和教科书的编写中应该融入化学科学发展中的典范人物和事件，显性突出化学科学的本质[7]。
4. 进行化学科学探究教学
科学探究是学生为了获取知识、领会科学思想观念、领会科学的研究方法所进行的各项活动[3]。化学作为一门以实验为基础的自然科学，其形成和发展离不开实验，尽管化学理论研究取得重大进展，但实验仍然是化学科学探究的首要方法。
中学化学科学探究以化学实验为主，学生实验探究与化学家进行的科学研究从本质上看是一致的，当化学实验被用作科学探究的途径时，学生在实验过程中体验科学探究的过程和方法，从而加深对化学科学本质的理解。
以上对科学本质及中学化学科学本质教育进行了粗浅探讨。科学本质教育的实施任重道远，需要教育工作者和研究者的不懈努力。教育是事业，事业的意义在于奉献；教育是科学，科学的价值在于求真；教育是艺术，艺术的生命在于创新[10]。
参考文献
[1] 刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：15
[2] 王磊，姜言霞.高中化学课程目标的国际比较研究[J].比较教育研究，2014，（6）：87-89
[3] （美）国家研究理事会.戢守志等译.国家科学教育标准[M].北京：科学技术文献出版社，1999：15-180
[4] 项贤明.试解“钱学森之问”：国际比较视角[J].中国教育学刊，2012，（6）：1-6
[5] A.H.Johnstone.Why is science difficult to learn？ Things are seldom what they seem[J].Journal of computer assisted learning，1991，7（2）：75-82
[6] 田春凤，郭玉英.高中物理教学中科学本质教育的现状与建议[J].课程·教材·教法，2010，（3）：45-49
[7] 陈彦芬，科学本质教育及其教学研究与实践[J].衡水学院学报，2007，（12）：122-125：123-125
[8] A.H.Johnstone.You Can’t Get There from Here[J].Journal of Chemical Education，2010，87（1）：22-28
[9] 黄芳.美国《科学教育框架》的特点及启示[J].教育研究，2012，（8）：143-147
[10] 中华人民共和国教育部《素质教育观念学习提要》编写组.素质教育观念学习提要[M].北京：生活·读书·新知三联书店，2001：46