論化學(xué)習題的科學(xué)性及影響因素

趙倩 馬宏佳

論化學(xué)習題的科學(xué)性及影響因素

趙倩 馬宏佳*

（南京師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院江蘇南京210097）

從科學(xué)和科學(xué)性界定入手，結(jié)合化學(xué)教育領(lǐng)域中科學(xué)性的多重語境，分析化學(xué)習題的科學(xué)性內(nèi)涵及習題科學(xué)性與知識階段性和教學(xué)可接受性的關(guān)系。

化學(xué)習題；科學(xué)性；階段性；可接受性

化學(xué)習題既是化學(xué)學(xué)習的重要內(nèi)容，又是化學(xué)學(xué)習評價的工具之一?；瘜W(xué)習題的科學(xué)性與知識建構(gòu)的階段性和知識教學(xué)的可接受性三者密切相關(guān)，相互制約，是化學(xué)教學(xué)研究的基礎(chǔ)性問題之一。本文試圖從科學(xué)和科學(xué)性界定入手，結(jié)合化學(xué)教育領(lǐng)域中科學(xué)性的多重語境，分析化學(xué)習題的科學(xué)性內(nèi)涵及習題科學(xué)性與知識階段性和教學(xué)可接受性的關(guān)系。

一、關(guān)于科學(xué)和科學(xué)性

“科學(xué)”一詞源于拉丁文Scientia，本意是知識和學(xué)問［1]。但隨著時代的發(fā)展，科學(xué)一詞的多義性及其本身的復(fù)雜性逐漸顯現(xiàn)。英國的羅吉爾·培根最早對科學(xué)本質(zhì)發(fā)表看法，指出“科學(xué)就是推理加經(jīng)驗”［2]。達爾文則把“科學(xué)”定義為整理事實，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論［3]。喬治·薩頓則視“科學(xué)”為系統(tǒng)的、實證的知識，或在不同時代、不同地方所得到的被認為是這樣的東西［4]。我國1982年版的《簡明社會科學(xué)詞典》指出：“科學(xué)是關(guān)于自然、社會和思維的知識體系，是社會實踐經(jīng)驗的總結(jié)，并在社會實踐中得到驗證和發(fā)展［5]。1999年版的《辭?！范x“科學(xué)”為運用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的知識體系［6]。以上關(guān)于科學(xué)的界定盡管說法不一，但可概括為兩種基本認識：從靜態(tài)或理論方面看，科學(xué)是關(guān)于自然、社會和思維各個領(lǐng)域事物的具體規(guī)律性知識的理論體系。從動態(tài)的活動過程來看，科學(xué)是一種人類探索客觀事實和規(guī)律的知識體系的研究活動。簡單說來，科學(xué)就是一種認識，既包括對規(guī)律的描述，又包括對規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程。

“科學(xué)”與“科學(xué)性”是相關(guān)但不同的兩個概念?？茖W(xué)性是科學(xué)與真理的吻合程度?？茖W(xué)追求真理但不等同于真理，是揭示真理的主要形式［7]。人類不斷在實踐中獲得的對自然和人類自己的認識，這種認識是由淺入深、由局部到整體不斷深化和完善的，是不斷接受客觀事實檢驗的，是需要揚棄和進化的。因此，科學(xué)性是以一定條件為判斷前提的。人類對自然等諸多領(lǐng)域的許多問題只能不斷接近事物發(fā)生發(fā)展的本來面貌，不可能實驗還原。

二、化學(xué)教育領(lǐng)域中科學(xué)性的多重語境

化學(xué)教育領(lǐng)域中的“科學(xué)性”既有與一般意義上科學(xué)性一致的內(nèi)涵，又有其使用的多重語境及獨特指代。通過對相關(guān)文獻資料的查閱，筆者發(fā)現(xiàn)教育領(lǐng)域中科學(xué)性主要在以下幾個方面：

1.作為教學(xué)原則之一的科學(xué)性

《教育大辭典》將科學(xué)性作為教學(xué)原則之一進行解釋，要求概念的表述、所作論證及事實的引述須準確嚴謹;教會學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、驗證理論的科學(xué)方法，并為學(xué)生正確掌握知識創(chuàng)造條件;培養(yǎng)學(xué)生實事求是、尊重科學(xué)的態(tài)度［8]。在此，科學(xué)性不僅指教學(xué)內(nèi)容反映客觀規(guī)律性，在知識上準確嚴謹，而且指教學(xué)方法、教學(xué)組織形式遵循教育學(xué)、心理學(xué)原理，以符合教學(xué)規(guī)律要求的內(nèi)容、方法、組織形式進行教學(xué)。簡言之，作為教學(xué)原則的科學(xué)性判斷標準是雙重的：學(xué)科的和教學(xué)的。

2.作為命題原則之一的科學(xué)性

科學(xué)性也是命題的重要原則之一?；瘜W(xué)命題的科學(xué)性是指問題設(shè)計必須符合客觀事實，所涉及的事實、知識和思想、方法必須是真實的，符合科學(xué)規(guī)律的，在化學(xué)問題解決中所倡導(dǎo)的情感、態(tài)度與價值觀的導(dǎo)向是正確的［9]。特級教師屈直［10]指出，科學(xué)性原則首先是指試題和練習題必須做到在所涉及的知識方面，科學(xué)性是正確的和準確的。其次，試題和練習題在引導(dǎo)學(xué)生的思維方面，思想方法也必須是科學(xué)的、正確的。簡言之，科學(xué)性是化學(xué)命題所涉及的三個目標維度——知識、方法與情感均要符合客觀規(guī)律。

3.作為教材編寫原則之一的科學(xué)性

科學(xué)性要求化學(xué)教材必須傳遞正確的自然科學(xué)知識，在學(xué)科知識上不能出錯誤，同時要體現(xiàn)科學(xué)的自然觀和方法論［11]?！度罩屏x務(wù)教育化學(xué)課程標準(實驗稿)》也提出了同樣的要求，“教材編寫要符合學(xué)生的思維發(fā)展水平”，“教材編寫必須研究學(xué)生的學(xué)習心理，利用一些可讀性強的情景材料和實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。語言要生動活潑，通俗易懂，既富有感召力，又不失科學(xué)性?！保?2]即對教材編寫而言，科學(xué)性要求教材內(nèi)容符合學(xué)科知識，編寫方式符合學(xué)生的思維發(fā)展水平和學(xué)習心理。

綜合上述觀點，不同的研究者對于不同語境中的科學(xué)性的定義是不相同的，但不同中又存在共性。教學(xué)、命題、教材都有其自身規(guī)律，相應(yīng)的科學(xué)性就是與這些規(guī)律的符合程度。我們可以說：科學(xué)就是規(guī)律本身，科學(xué)性是與規(guī)律的符合程度。以教學(xué)為例，它本身有其客觀規(guī)律，教學(xué)的科學(xué)性就是教學(xué)涉及的方方面面要符合教學(xué)規(guī)律，化學(xué)命題與教材編寫亦如此?？茖W(xué)的內(nèi)涵可界定為科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神三個方面［13]。對化學(xué)而言，科學(xué)知識即化學(xué)學(xué)科知識;科學(xué)方法即探究化學(xué)學(xué)科知識的具體手段和過程，如歸納演繹、假設(shè)驗證等;科學(xué)精神則是體現(xiàn)在化學(xué)學(xué)科知識和方法中的思想或理念，如勤于思考、嚴謹求實、勇于創(chuàng)新等。而化學(xué)習題的科學(xué)性則還需要考慮教學(xué)的規(guī)律和認知的規(guī)律。

三、化學(xué)習題科學(xué)性的含義

化學(xué)習題是在化學(xué)教學(xué)中要求學(xué)生解決的化學(xué)問題。化學(xué)習題的科學(xué)性是習題與學(xué)科、教學(xué)和認知規(guī)律的吻合程度。從學(xué)科角度說，化學(xué)習題的科學(xué)性可以從科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神三個方面來理解。即化學(xué)習題的科學(xué)性要求所涉及學(xué)科知識準確嚴謹、對學(xué)生的方法技能要求適切合理、對學(xué)生情感態(tài)度價值觀引導(dǎo)積極正向。從教學(xué)角度說，習題的科學(xué)性要求便教易學(xué)，有恰當?shù)慕虒W(xué)定位和明確的教學(xué)功能。從認知的角度說，習題的科學(xué)性要求激趣誘學(xué)，有合適的認知層次和豐富的表現(xiàn)手法。

在學(xué)科角度上，從學(xué)科內(nèi)容層面考查習題的科學(xué)性是習慣而自然的，但從科學(xué)方法和科學(xué)精神層面追求習題的科學(xué)性在相當程度上是被忽視和懸置的。人們對化學(xué)習題科學(xué)性的分析首先會考查學(xué)科知識是否準確嚴謹，即化學(xué)習題涉及的內(nèi)容與化學(xué)學(xué)科知識的吻合程度。這是因為學(xué)科知識是載體，載體有問題，一切科學(xué)方法或科學(xué)過程、科學(xué)精神等都失去了依托，無從談起。也因為學(xué)科知識的對錯判斷標準明確清晰，便于操作。事實上，試題編制者主觀上總是追求習題內(nèi)容與學(xué)科知識的一致性，并以此強調(diào)化學(xué)作為自然學(xué)科的特征——通過確定的事實和嚴密的邏輯來構(gòu)建學(xué)科體系［14]的。然而，化學(xué)本身的一些特征，如化學(xué)概念的抽象性、化學(xué)事實的復(fù)雜性、化學(xué)規(guī)律的模糊性、化學(xué)理論的矛盾性常使得化學(xué)習題學(xué)科知識層面的科學(xué)性受到爭議。從科學(xué)方法和科學(xué)精神層面追求習題的科學(xué)性在相當程度上是被忽視和懸置的。因為這些內(nèi)容通常是內(nèi)隱的而不是外顯的，也因為習題編制者自己的學(xué)習過程中并未受到這方面的訓(xùn)練和培養(yǎng)。所以在新課程強調(diào)知識技能、過程方法、情感態(tài)度價值觀的三維教育目標氛圍里，習題在科學(xué)方法和科學(xué)精神層面的科學(xué)性被懸置了，成為人人都知道需要，又不知道怎樣做到的一件事。

在教學(xué)和認知角度上，習題科學(xué)性在理論研究上是粗淺的，在實踐中是扭曲的。理論上的粗淺很大程度上緣于研究教學(xué)和認知的人化學(xué)知識不足、研究化學(xué)的人教學(xué)和認知理論不夠。實踐中的扭曲則與評價機制密切相關(guān)?？际裁唇淌裁础⒖款}海長分數(shù)是其最常見的例證?；瘜W(xué)習題是輔助化學(xué)教學(xué)，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識、促進學(xué)生發(fā)展的重要形式。化學(xué)習題學(xué)科上的科學(xué)性再好，如果不與教學(xué)規(guī)律或認知規(guī)律匹配，不能算是科學(xué)的。一道化學(xué)習題設(shè)計得再嚴密、與學(xué)科知識一致性再好，學(xué)生讀不懂、理解不了，對教學(xué)而言仍是不成功的。因此，我們需要全面考查習題的科學(xué)性。不考慮學(xué)科知識的特征、脫離學(xué)生的實際情況來談化學(xué)習題的科學(xué)性是沒有任何意義和價值的。

四、影響化學(xué)習題科學(xué)性的因素

影響化學(xué)習題科學(xué)性的因素眾多，但基本可概括為兩類：知識的階段性和教學(xué)的可接受性。前者體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科知識屬性和結(jié)構(gòu)對習題科學(xué)性的制約，后者反映教學(xué)原則和學(xué)生認知規(guī)律對習題科學(xué)性的規(guī)范。

1.處理好科學(xué)性與知識階段性的關(guān)系

化學(xué)是自然科學(xué)的一個分支，總體上說知識的邏輯結(jié)構(gòu)是垂直型的。其知識體系的構(gòu)建是有層次的，從低級到高級、從簡單到復(fù)雜遞進式的，難以跳躍或從中間切入。比如：必須先有元素符號，才能有分子式;有了分子式，才能有化學(xué)方程式。這不同于社會科學(xué)的扁平化知識結(jié)構(gòu)，比如世界歷史，可以先學(xué)美國史，也可以先學(xué)英國史。

如果進一步細分，化學(xué)知識的邏輯結(jié)構(gòu)又是垂直、扁平、再垂直的?；A(chǔ)教育階段初高中化學(xué)知識是垂直型的;大學(xué)中的化學(xué)知識平行程度增加，無機、有機、分析、物化、結(jié)構(gòu)基本各自成垂直體系，相互卻幾乎是平行關(guān)系;到研究生階段化學(xué)知識的平行度更加明顯，催化、納米、金屬、生化、膠體、電化學(xué)各成一專門鄰域，鄰域內(nèi)再建立相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)?？梢哉f是垂直與平行螺旋上升的。

基礎(chǔ)教育中的化學(xué)，處于第一層次的垂直通道，處理好科學(xué)性與知識階段性的關(guān)系就要仔細分析化學(xué)知識的層級結(jié)構(gòu)，厘清概念性知識的上下位關(guān)系，區(qū)分原理性知識的由來與應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上找到精確與近似的閥域、發(fā)現(xiàn)妥協(xié)與穿越的極限。

美國心理學(xué)家布魯納認為，人類記憶的首要問題不是儲存而是檢索，而檢索的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)組織［15]。如果學(xué)生頭腦中的知識結(jié)構(gòu)組織有序、系統(tǒng)良好、層次分明，在一定的剌激下就能被激活，需要時就會成功地被提取或檢索，在解決問題的過程中，在同化與順應(yīng)的作用下，完成知識組織的擴展與深化。在此觀點的基礎(chǔ)上，考慮到知識的系統(tǒng)性和學(xué)生的認知水平，化學(xué)知識不可能一次性呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，而必須經(jīng)過幾次擴充才能得以完善。也就是說，化學(xué)知識是階段性呈現(xiàn)的。但知識的階段性和階段性呈現(xiàn)又不是一個意思，二者分別服從科學(xué)的邏輯和認知規(guī)律，深刻分析這些概念的內(nèi)涵和作用機制，是處理好科學(xué)性與知識階段性的關(guān)系的前提;實現(xiàn)科學(xué)的邏輯和認知規(guī)律的協(xié)調(diào)，是處理好科學(xué)性與知識階段性的關(guān)系的終極目標。

2.處理好科學(xué)性和教學(xué)可接受性的關(guān)系

教學(xué)可接受性是教學(xué)規(guī)律或?qū)W生認知規(guī)律的反映?？山邮苄允且蠼虒W(xué)內(nèi)容的深度與廣度以及采用的教學(xué)方法要適合學(xué)生的知識水平與智力發(fā)展水平，即讓學(xué)生力所能及。通俗地說可接受性要回答是否便于教和是否利于學(xué)的問題。因此，教學(xué)可接受性的內(nèi)涵將涉及啟發(fā)性、直觀性、互動性等教學(xué)原則，涉及學(xué)習動機、學(xué)習興趣、知識建構(gòu)等認知規(guī)律。教學(xué)可接受性往往是隱形的，也是標準多元的，與特定的教師、學(xué)生等密切相關(guān)。

科學(xué)性與教學(xué)可接受性是相互聯(lián)系、相互制約的，但二者的地位并不等同。首先，與教學(xué)可接受性相比，科學(xué)性必須占首位，這是由化學(xué)科學(xué)本身的嚴密性所決定的。在科學(xué)性上是否有失誤，是教學(xué)中對和錯的問題;而在可接受性上是否處理得當，一般來說是教學(xué)效果優(yōu)和劣的問題。其次，二者的評價標準不相同。從是否失誤的客觀標準來看，科學(xué)性的標準比較明確，而可接受性的標準具有較大的彈性：同樣的習題，對中上等學(xué)生是簡單的，對差生可能是難以接受的。

化學(xué)習題的科學(xué)性是受知識階段性和教學(xué)可接受性影響的。人們一般采取的措施是對科學(xué)性作出適當?shù)挠幸馔俗尅５枰⒁獾氖?，這種有意退讓與科學(xué)性失誤是有原則性區(qū)別的。前者是一種事先約好的簡化、回避和迂回，是為了教學(xué)中適應(yīng)學(xué)生的知識水平和接受能力而在一定條件下的相對嚴謹，還是能夠自成體系、自圓其說的;而后者則是與化學(xué)規(guī)律相悖的錯誤，是在教學(xué)中必須避免的。

處理好化學(xué)習題的科學(xué)性與知識階段性及教學(xué)可接受性之間的相互聯(lián)系，是非常值得深入研究的課題，研究此課題既是發(fā)展習題教學(xué)理論的需要，也是改善習題教學(xué)實踐的需要。

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