新時代下利用化學科普讀物培養(yǎng)初中學生科學素養(yǎng)的研究

【摘" 要】 科學普及與科技創(chuàng)新具有同等重要的地位，建設科技強國，不僅要重視自主創(chuàng)新，還必須加強科學普及，以提升全體公民的科學素養(yǎng)，而這一提升的關鍵在于首先增強青少年的科學素養(yǎng)。文章旨在探討提升初中學生科學素養(yǎng)的有效途徑，具體從科學素養(yǎng)的內(nèi)涵出發(fā)，結合對初中學生化學科學素養(yǎng)現(xiàn)狀的調(diào)研結果及當前國內(nèi)化學科普讀物的分析，進一步探討化學科普讀物編寫的策略與實施框架。希望通過對化學這一學科的探討，為促進我國公民科學素養(yǎng)的全面提升作出貢獻。

【關鍵詞】 初中化學；科普讀物；科學素養(yǎng)；化學科普

一、科學素養(yǎng)的內(nèi)涵

國際上普遍將科學素養(yǎng)（Scientific Literacy）細分為三個核心組成部分：對科學知識的掌握，對科學研究過程和方法的理解，以及對科學技術影響作用的認識。在評估本國公眾的科學素養(yǎng)時，各國普遍采用這一標準。只有當公眾在這三個方面均達到要求時，才能被視為具備基本科學素養(yǎng)?？茖W素養(yǎng)通常是具有崇尚科學的精神，樹立科學思想，掌握基本的科學方法，了解必要的科技知識，并具備運用這些知識分析判斷事物和解決實際問題的能力，同時形成科學態(tài)度并承擔科學責任感。我國已進行了13次公民科學素質(zhì)（與國際上的科學素養(yǎng)概念基本相同）的抽樣調(diào)查。首次調(diào)查于1992年進行，第二次于1994年，而在1996年至2023年期間，共進行了11次調(diào)查。從2024年4月我國公布的第13次中國公民科學素質(zhì)抽樣調(diào)查結果來看，2023年我國公民具備科學素質(zhì)的比例達到14.14%，但與世界主要發(fā)達國家20%～30%的公民科學素質(zhì)水平相比，仍需要進一步持續(xù)提升。

今天的中國，是新時代的中國。當代青少年，正處于一個信息量大、信息更新快，國家科技進步神速的新時代。當今科技人才的培養(yǎng)對國家的發(fā)展至關重要。要提高我國公民的科學素養(yǎng)，需要多個學科協(xié)同合力?；瘜W是科學的重要組成部分，對初中學生影響重大。但是，化學課程在九年級才開設，還有部分學生不能升入普通高中，他們可能很難接觸到化學，所以提高我國公民的化學科學素養(yǎng)，在初三年級尤為重要。因此，本文就新時代下如何利用化學科普讀物培養(yǎng)初中學生科學素養(yǎng)展開探討和研究。

二、初中學生化學科學素養(yǎng)與現(xiàn)行國內(nèi)化學科普讀物的調(diào)查分析

（一）關于初中學生化學科學素養(yǎng)的調(diào)查

本課題組專門設計了化學科學素養(yǎng)調(diào)查問卷，針對本校初中三個年級的約2000名學生進行了全面調(diào)查。調(diào)查結果顯示，初一、初二年級的學生雖然在生活中已經(jīng)掌握了不少化學知識及其應用，但他們往往并未意識到這些知識與化學研究的直接關聯(lián)。在化學學科對社會和個人生活影響的調(diào)查中，學生們不僅關注自身健康與日常生活，還展現(xiàn)出了對化學在環(huán)境、材料、能源、低碳及可持續(xù)發(fā)展方面應用的高度認知?？傮w來看，初中學生能夠認識到化學在生產(chǎn)技術和社會發(fā)展中的關鍵地位，對化學為人類社會作出的巨大貢獻給予了高度評價。然而，調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，盡管初中學生已經(jīng)具備了一定的科學素養(yǎng)，對化學學科知識抱有濃厚的學習興趣，并展現(xiàn)出一定的研究能力，但他們獲取化學知識的途徑仍然有限。多數(shù)學生在科學精神方面有所欠缺，難以準確判斷化學科學技術的價值，這一能力有待在未來得到引導和提升。

（二）關于國內(nèi)化學科普讀物的調(diào)查

當前，科普讀物的內(nèi)容已經(jīng)廣泛涵蓋了科學、技術、自然、歷史和文化等多個領域。然而，在針對不同年齡段的科普讀物中，幼兒園和小學的讀物數(shù)量較多，而針對初中的讀物則相對較少。從形式上看，科普讀物既有傳統(tǒng)的紙質(zhì)書籍，也有電子書、有聲書等新型媒體形式，呈現(xiàn)出多樣化的特點。但從學科領域來看，化學相關的科普讀物數(shù)量并不多，本土編寫的化學科普讀物更是匱乏。與國外科普讀物相比，國內(nèi)化學科普讀物在數(shù)量和質(zhì)量上均存在較大的提升空間。雖然其中有一部分是對國外科普讀物的翻譯，包括來自英國、美國、俄羅斯等國家的作品，但國內(nèi)原創(chuàng)的高質(zhì)量化學科普讀物仍然較少。值得慶幸的是，近年來繪本類科普讀物逐漸增多，不少作品融入了我國的前沿科技成就，更具中國特色和文化底蘊，如《了不起的中國》《了不起的中國科技》《大國重器》等。然而，為了進一步提升學生的化學科學素養(yǎng)，仍需加大創(chuàng)新力度，推動化學科普讀物在內(nèi)容和形式上的多元化發(fā)展。因此，編寫適合初中學生閱讀的化學科普讀物，以提高學生的化學科學素養(yǎng)，是科普工作者和教育工作者所肩負的時代使命。

三、化學科普讀物的編寫策略

（一）弘揚科學家精神，厚植愛國情懷

2021年5月，習近平總書記在兩院院士大會、中國科協(xié)第十次全國代表大會上強調(diào)，新時代更需要繼承和發(fā)揚以國家民族命運為己任的愛國主義精神，以及以愛國主義為底色的科學家精神?？茖W素養(yǎng)與愛國情懷、科學精神是密不可分的。科學成就的取得，離不開科學家精神的支撐，這是科技工作者在長期科學實踐中積累的寶貴精神財富?？茖W家們不僅擁有超凡的智慧，還有著心系天下、國家和人民的大格局。因此，在編寫化學科普讀物時，可以特別設立“化學科學人文”等主題，通過介紹近代以來的杰出化學家，如莊長恭、侯德榜、徐壽、鄒承魯?shù)?，獲得中國最高科學技術獎的化學家，如徐光憲、閔恩澤、師昌緒、張存浩、屠呦呦、王澤山等，以及大國工匠中的化學杰出人物，來弘揚科學家精神。他們在各自領域取得了開創(chuàng)性、引領性的成就，為我國科技事業(yè)和化學事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實基礎。通過倡導科學家精神，激勵年輕一代尊重人才、熱愛科學、獻身科學、崇尚創(chuàng)新，并引導他們學習科學家勇于克服困難的堅毅品質(zhì)和胸懷祖國、服務人民的愛國情懷。

（二）突出化學對人類和社會的重要作用

化學領域的每一次突破與飛躍都深刻地影響著人們的生活與世界?；瘜W不僅是推動科技進步的重要力量，還是促進人類社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在?；瘜W在解決人類面臨的能源危機、環(huán)境污染等全球性問題中發(fā)揮著不可替代的作用，同時在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、材料等領域的應用也極大地提高了人類的生活質(zhì)量和健康水平。例如，如果沒有合成氨、合成尿素和新農(nóng)藥的技術，世界糧食產(chǎn)量將大幅減少，導致大量人口處于饑餓狀態(tài)；如果沒有合成抗生素和新藥物的技術，人類平均壽命將大幅縮短；如果沒有合成新分子和新材料的化學工業(yè)技術，20世紀的許多重大發(fā)明將無法實現(xiàn)。因此，《為何合成氨有關的研究曾3次獲得諾貝爾化學獎》等科普文章重點突出了化學對人類和社會的巨大貢獻。

（三）突顯祖國榮耀與民族自豪

在編寫化學科普讀物時，編者應注重突顯祖國的榮耀與民族的自豪。近年來，我國在新能源、新材料等化學領域取得了重大進展。例如，《充電電池》一文介紹了我國的鋰電池巨頭比亞迪和寧德時代所取得的輝煌成就；《21世紀最重要金屬材料——鈦和鈦合金》一文展示了中國殲-20重型戰(zhàn)斗機采用整體鈦合金大框的先進技術，其機身壽命遠超美國F-22戰(zhàn)斗機。此外，很多科普文章還介紹了中國化學史上的許多“世界第一”，如制瓷技術、青銅冶煉、火藥等。不僅讓讀者領略到化學的魅力，還讓他們感受到身為中國人的驕傲與自豪。這樣的科普讀物不僅能激發(fā)讀者對化學科學的興趣，還能在潛移默化中增強民族自信心和凝聚力，為培養(yǎng)更多具有國際視野和愛國情懷的科技人才奠定堅實基礎。

（四）整合多渠道信息，以主題分類編纂

對多個權威科普平臺與公眾號的信息資源，如中國科普網(wǎng)、科普時報、中國科學網(wǎng)、果殼網(wǎng)等網(wǎng)站，以及中國科普作家、中國科技教育、生活中的化學等微信公眾號，進行細致的篩選與整理；以化學科學人文、化學史、化學與能源、化學與醫(yī)藥、化學與材料、化學與生活等為主題進行分類編纂，旨在幫助讀者全面認識化學對社會、自然環(huán)境、身體健康的友好關系，并減少化學對社會的負面影響。例如，在“化學與能源”這一主題下，編者詳細闡述了能源從煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源到可燃冰、頁巖氣、氫能、核能、電化學儲能等新型能源的演變過程。這樣的編纂方式有助于改變學生對化學可能存在的誤解與偏見，如認為化學即等同于有毒、污染、爆炸與危害等，引導他們重新審視化學的價值與意義，并認識到化學為創(chuàng)造人類更美好的未來所作出的重大貢獻。

（五）聯(lián)系生活，實現(xiàn)科學與生活的融合

生活無處不化學。隨著科技的進步和社會的發(fā)展，化學新事物層出不窮地出現(xiàn)在人們的生活中。為了讓學生更好地認識生活中的化學，真正地學化學、用化學，以化學的眼光去觀察事物、認識世界。在編寫過程中，編者以學生的生活經(jīng)驗和生活認知為切入點，介紹塑料的種類、酒的種類、玩具中的化學、廚房中的化學以及消毒劑、麻醉劑、毒品的成分等內(nèi)容。通過這些生活化的例子，學生可以更加直觀地了解化學知識在日常生活中的應用和價值，從而激發(fā)對化學科學的興趣和熱情。

（六）色彩絢麗、圖文并茂，科普特性鮮明

科普讀物應當以簡潔明快、深入淺出的語言，將復雜的科學原理闡述得既精煉又富有科學性和趣味性。這樣的讀物不僅圖文并茂、富有藝術之美，還能以簡明獨特的視角和新穎的觀點，激發(fā)讀者的好奇心與探索欲。在輕松愉快的閱讀氛圍中，讀者能夠輕松掌握科學知識。同時，讀物應注重創(chuàng)新性、藝術性和思想性的融合，力求使科普內(nèi)容既科學有趣，又淺顯易懂。例如，在編寫“核聚變原理與核能量”這一主題時，可以這樣介紹：核裂變原理。核裂變是指較重的原子核在受到足夠能量的中子轟擊后，分裂成較輕的原子核的過程。這一裂變過程極為復雜，以鈾原子為例，其在裂變時會產(chǎn)生多達35種元素，放射性核素更是高達200種以上。其中一種典型的裂變反應如下圖1所示。

生成的中子又繼續(xù)轟擊另外的鈾原子核，產(chǎn)生鏈式反應，不斷地進行，不斷地釋放能量。如圖2所示，1千克的鈾-235全部裂變放出的熱量，相當于2700噸標準煤或200噸石油完全燃燒時放出的熱量。正是基于這一原理，原子彈得以被制造出來。

四、化學科普讀物閱讀實施的步驟

為了通過科學的方式引導讀者深入了解化學知識，提高科學素養(yǎng)，編者需要考慮到化學科普讀物融合了科學性、通俗性、趣味性、獨創(chuàng)性、思想性和文學性，對不同認知水平的學生，要求應有所區(qū)別，目標設定也需合理，具體實施建構如下。

（一）確立閱讀目標

首先，科普讀物應普及化學知識。借助易讀易懂的科普讀物，向?qū)W生系統(tǒng)介紹化學的基本概念、原理及其在日常生活中的廣泛應用，夯實學生的化學基礎。

其次，激發(fā)學習興趣。利用生動有趣的案例或?qū)嶒?，點燃學生對化學的好奇心，激發(fā)他們的探索欲，使化學學習變得生動有趣。

最后，培養(yǎng)科學素養(yǎng)。引導學生形成科學思維，學會運用化學知識，從化學觀念和化學思維的角度出發(fā)，分析并解決問題，進而培養(yǎng)良好的思想品德和學科素養(yǎng)。

（二）閱讀實施的組織和形式

1. 問題導向，引導閱讀

科普讀物因其科學性、趣味性和思維邏輯性，需要教師在閱讀過程中給予適當指導，以幫助學生更好地理解。在初一、初二年級的閱讀課中，課題組以《五彩繽紛的熒光與應用》為科普閱讀材料，分別開設了閱讀課。通過紙質(zhì)閱讀與實物展示相結合的方式，課題組設計了問題導向的閱讀模式，如提問“你知道哪些動物能發(fā)光嗎”“螢火蟲的發(fā)光原因是什么”“現(xiàn)實生活中的熒光是如何產(chǎn)生的”“熒光在現(xiàn)實生活中有何應用”以及“課后你有何收獲和感受”，這樣的問題設計旨在啟發(fā)學生思考，引導他們循循善誘地進行高效閱讀，從而感受到科學的神奇與奧秘。

2. 助力課堂，煥發(fā)活力

化學科普讀物的閱讀可以巧妙地融入日常授課中。例如，在初三化學跨學科主題學習“合金與古代貨幣”的素材中編入了《神奇的記憶合金》和《21世紀最重要金屬材料—鈦和鈦合金》；在第六單元復習課“碳和碳的化合物”中則編入了《為什么同樣是碳，你卻比我硬》和《顛覆你的想象：淀粉可以用它來合成》等文章。這些科普讀物不僅豐富了教學內(nèi)容，還增添了課堂的趣味性，揭示了科學的奧秘，極大地激發(fā)了學生對化學學習的興趣和動力。

3. 精心設計，形式多樣

針對不同內(nèi)容和不同層次的學生，需要采用多樣化的閱讀方式，這要求教師根據(jù)閱讀材料進行精心設計，認真組織、并創(chuàng)設引領。首先，閱讀形式應靈活多樣，學生既可以通過紙質(zhì)材料閱讀，也可以在電腦室進行電子閱讀；其次，學生既可以自由選擇閱讀，也可以在教師指導下閱讀。例如在學校選修課中開設科普閱讀課，利用電腦室進行電子閱讀、實物展示等形式的學習。這種方式既節(jié)約了紙張，又讓學生欣賞到了多彩絢麗的化學彩圖，視覺效果更佳。當然，科普閱讀還可以利用其他時間進行，如初一級的閱讀課、科技節(jié)書籍的閱讀、第二課堂、寒暑假等。

4. 及時反饋，展示成果

為了評估學生的閱讀效果和學習成果，課題組在課堂上讓學生分享自己的上課收獲和感受，收集學生的書面反饋，并鼓勵學生撰寫小論文進行總結和展示。從初一級、初二級學生的學習反饋來看，學生深刻認識到了化學對生活的作用和貢獻，學到了很多化學知識，增加了對化學的興趣，并對初三的化學學習充滿了期待。

5. 科學評價，適時調(diào)整

課題組設立了科學素養(yǎng)提高評價表，以科學評價學生的閱讀效果。這不僅可以反映學生的閱讀效果，還可以直接反映課題組的研究效果，從而為課題組調(diào)整研究方向、方式方法提供有力依據(jù)。為此，本課題組特別重視以學生科學素養(yǎng)提高評價表來了解學生科學素養(yǎng)的實際情況，如下表1所示。從調(diào)查評價的情況來看，96%的同學反饋自己閱讀學習之后，科學素養(yǎng)都有了明顯和較大的提高，為課題組的研究增強了信心，進一步提高了研究的動力。

（三）反思與改進

科普讀物作為一種重要的教學資源，其獨特性和實用性在初中生的化學學習中占據(jù)著舉足輕重的地位。在教學實踐中，教師嘗試讓初一、初二年級的學生提前接觸并學習化學知識。從教學效果來看，盡管學生們的化學知識基礎相對薄弱，但他們?nèi)匀荒軌蚧菊莆账鶎W內(nèi)容。然而，在科普文章的選擇上，也發(fā)現(xiàn)并非所有讀物都完全符合初中學生的認知水平。因此，在教學過程中，教師需要適當降低難度，淡化復雜的原理闡述。為了更好地適應學生的實際需求，未來需要更加精心地篩選科普讀物的內(nèi)容，確保其既富有趣味性，又蘊含豐富的教育意義。

五、結語

通過利用化學科普讀物，本課題組成功地培養(yǎng)并提高了初中學生的科學素養(yǎng)，實現(xiàn)了小學科學與初三化學之間的有效銜接。在這一過程中，學生的化學科學技術素養(yǎng)和化學人文素養(yǎng)均得到了顯著提升。然而，當前我國科普事業(yè)仍需進一步加強和發(fā)展。為了實現(xiàn)這一目標，不僅需要借助科研機構人員的專業(yè)力量，還需要廣泛動員大學教師、中小學教師等教育資源。衷心希望，未來能有更多的教育工作者積極投身化學科普事業(yè)，共同為提升我國公民的科學素養(yǎng)而努力奮斗。

■ 參考文獻：■

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［3］ 陳浩文，李鐵軍. 化學與生活：第二版［M］. 北京：化學工業(yè)出版社，2021.

*2022年廣州市教育科學規(guī)劃課題“新時代下利用科普讀物培養(yǎng)初中學生化學科學素養(yǎng)的研究”（課題編號：202214400）。