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[摘要]科學精神是科學教育的核心目標之一，但是科學精神在實踐層面沒有得到有效落實，科學精神培養缺失問題較為突出。闡述了科學精神的內涵，選擇了蘇教版高中化學教材“化學史話”“拓展視野”兩個典型欄目，從“感悟化學理論曲折發展過程，培養學生理性思維”“辯證全面看待化學的是非功過，鼓勵學生批判質疑”“賞析諾貝爾獎獲獎者突破性工作，促進學生勇于探究”三個維度管窺高中化學教育過程中學生科學精神的培養。最后，對學生科學精神培養提出若干建議。

[關鍵詞]科學精神；學生發展核心素養；化學學科核心素養；化學教材；欄目素材資源

一、基于學生發展核心素養的科學精神的探討

科學精神培養是科學教育的核心目標之一，但是，在長期的高中化學教育教學實踐中，不難發現，科學精神的培養在高中化學課程和教學中是有所缺失的。綜觀學校里的科學教育，大多數的教師只扮演科學知識搬運工的角色，簡單地把科學知識轉運給學生，卻漏掉了科學家做學問的精神、獲得科學結論的方法。在這種簡單機械轉移知識的灌輸式僵化教育下，學生只會把這些知識當作推之四海而皆準的圭臬，科學精神不可得，卻養成了獨斷的精神。這是科學教育幌子下最不科學的教育。[1]科學精神是伴隨近代科學的誕生，在傳承人類科學思想和知識的基礎上，逐漸發展起來的貫串于科學研究與探索的價值理念、意志行為和思維品質的綜合。[2]每個時代的科學精神都有其特定的內涵，是人類科學精神中發展的鏈條。近而言之，當代中學生的科學精神應有其特定的歷史內涵，其界定既要考慮到國家特定歷史時期的時代要求，又要考慮到當代中國中學生發展現狀和特定學科科學知識發展現狀，從中提煉出中學生科學精神的基本要素。只有這樣，才能為當前中學生科學精神的養成明確方向及實施路徑?！吨袊鴮W生發展核心素養》將“科學精神”作為學生發展核心素養的六大維度之一[3]，教育部正在組織專家修訂的《普通高中化學課程標準》也將“科學精神和社會責任”作為高中化學學科核心素養的五個維度之一[4]?？梢姡茖W精神的重要性已經得到國家教育部門的高度重視?？茖W精神的培養必將成為未來高中化學課程改革的重要目標加以落實?？茖W精神的培養需要基于高中化學課程標準明確的目標規定、內容要求、教材編寫中豐富的素材資源和教師創造性的實踐才能實現。本文對科學精神培養的討論采用《中國學生發展核心素養》的描述和界定，即理性思維、批判質疑、勇于探究，并基于蘇教版高中化學教材“化學史話”“拓展視野”欄目教學素材資源功能和價值的挖掘，探討如何在高中化學教育中培養學生科學精神。

二、基于高中化學教材欄目素材資源培養學生科學精神舉隅

筆者選擇了蘇教版高中化學教材“化學史話”“拓展視野”兩個典型欄目，從“感悟化學理論曲折發展過程，培養學生理性思維”“辯證全面看待化學的是非功過，鼓勵學生批判質疑”“賞析諾貝爾獎獲獎者突破性工作，促進學生勇于探究”三個維度管窺高中化學教育過程中學生科學精神的培養。

（一）感悟化學理論曲折發展過程，培養學生理性思維

化學學科的理性思維是指學生能運用化學的科學原理和方法去分析生活中具體化學現象，從中養成科學的思維方式，尊重事實、實證求知的態度。從原子分子論建立至今，化學理論的發展經歷了漫長發展歷程，從迷茫到雛形，再從雛形到質疑，又從質疑到創新，在創新中不斷地完善和發展，建立了許多新的化學發展理論，科學合理地解釋了現實中遇到的問題。正如原子結構模型經歷了“道爾頓的‘實心球’→湯姆生的‘葡萄干面包式’→盧瑟福的‘行星式’→玻爾的‘舊量子化’→電子云”的演變，盡管每個模型的提出在當時解釋近乎合理，但隨著科學的實踐與發展，需要不斷地修正完善。任何的真理在特定條件下都有局限性，要理性認識客觀規律，崇尚真知，積極探求解決問題的新方法和新途徑，突破思維定式，用科學嚴謹的事實和證據，創立新的科學理論。[案例1]為了解釋共價分子的結構，美國化學家路易斯(G.N.Lewis)于1916年提出了共價鍵的概念。他認為分子中原子間通過共用電子對而使每個原子都達到稀有氣體的穩定結構。路易斯的共價鍵概念初步解釋了一些原子形成簡單共價分子的過程及共價鍵與離子鍵的區別，但其共價鍵概念有其局限性，它存在下列幾個方面的不足：（1）路易斯的共價鍵概念未能闡明共價鍵的本質和特性。例如，它不能說明為什么共用電子對能使兩個原子牢固地結合在一起。（2）路易斯的共價鍵概念不能解釋許多化合物的中心原子的外圍電子數超過8個仍然很穩定的事實。如PCl5分子中磷原子的外圍電子數是l0個而不是8個。為了解決這些矛盾，德國化學家海勒特(W.Heitler)和倫敦(F.London)等人于1927年首先把量子力學理論應用到分子結構中，后來鮑林等人又加以發展，建立了現代價鍵理論(ValenceBondTheory)，簡稱VB法(又叫電子配對理論)。1932年，美國化學家慕利肯(R.S.Mulliken)和德國化學家洪特（F.Hund）從不同于價鍵理論的角度，提出分子軌道理論（Mo⁃lecularOrbitalTheory），簡稱MO法。20世紀30年代以后，就形成了兩種現代共價鍵理論——現代價鍵理論和分子軌道理論。蘇教版高中化學教材選修模塊《物質結構與性質》“拓展視野”欄目中編寫了共價鍵理論從經典到現代的發展歷程，每一次跨越，都是在前人研究的基礎上，引發不同觀點的碰撞，理性辯證地認識前人的研究成果，由表及里，從不同的角度，用不同方法揭示事物發展的內在規律。所以，在教學上要用好這些素材，有條件的學校還可以通過專題講座、情景劇、講述化學史故事等途徑讓學生了解化學理論曲折的發展歷程，懂得尊重事實和證據，遵循科學倫理，培養學生理性思維。

（二）辯證全面看待化學的是非功過，鼓勵學生批判質疑

《中國學生發展核心素養》對科學精神之批判質疑的主要表現描述如下：具有問題意識；能獨立思考、獨立判斷；思維縝密，能多角度、辯證地分析問題，做出選擇和決定等。化學史是一部質疑批判的發展史，正因為有一批又一批科學家不迷信書本和權威，善于捕捉問題，尊重事實和證據，敢于質疑，才能推動科學不斷發展。正如普利斯特利和舍勒在發現氧氣之后，仍忠實于“燃素說”，而拉瓦錫正因為不盲從、敢于質疑批判，推翻了化學界“燃素說”百年之久的統治地位，掀起了一場史無前例的“化學革命”?？茖W的發展充滿著質疑批判，有成功的喜悅，也有失敗的教訓，應在質疑和教訓中不斷發現和解決問題，實現科學的創新發展。[案例2]1948年瑞典皇家科學院將諾貝爾生理學和醫學獎授予1939年發現第一種有機農藥DDT(俗稱滴滴涕)的瑞士科學家米勒(P.H.Müller)。但是，DDT這一歷史上最著名的有機氯殺蟲劑只使用了20年的時間，便在全世界各地逐漸遭到禁用，因此，有人認為這是一個發“錯”的諾貝爾獎。DDT是當時人類首次合成的有機農藥，不但具有絕佳的廣譜殺蟲作用，而且對溫血動物和植物基本無毒害，更重要的是價格低廉，可大量生產，以至在世界范圍內廣泛使用起來，在促進農林業的發展、保障人體健康等方面發揮了重要的作用。第二次世界大戰期間，這種DDT有效控制了那不勒斯斑疹傷寒(主要通過虱子傳播)在同盟軍軍營中的早期流行。但是，不久以后，人們發現DDT相當穩定，能在自然界滯留較長時間，而且還借助食物鏈聚集在動物體內，慢慢形成累積性殘留，給人類身體健康以及整個生態環境造成諸多不利影響。因此，從20世紀60年代開始，一批新的農藥被合成并替代DDT，DDT逐漸被停止使用，但DDT事件留給人類的思考卻是深刻而長遠的。蘇教版高中化學教材選修模塊《有機化學基礎》“化學史話”欄目編寫了“發‘錯’了的諾貝爾獎”等化學史實，用事實和教訓告訴學生科學的發展是要經實踐檢驗的。讓學生認識到在學習中要拓展知識面，不盲從，敢于質疑批判，勇于實踐，尊重事實和證據，科學辯證地分析和解決問題。

（三）賞析諾貝爾獎獲獎者突破性工作，促進學生勇于探究

《中國學生發展核心素養》對科學精神之勇于探索的主要表現描述如下：具有好奇心和想象力；能不畏困難，有堅持不懈的探究精神；能大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法等。諾貝爾獎的獲獎史是一部科學家不懈追求真知，不畏艱難，獻身科學的發展史。[案例3]我們知道，物質由分子、原子、離子等微粒構成，分子由原子構成，原子由質子、中子、電子等基本粒子構成。那么，基本粒子可不可以再分？1964年，美國科學家蓋爾曼（M.Gellman）設計了夸克模型，提出質子、中子由更小的夸克構成。由于該模型能成功解釋許多事實，引起了人們的普遍重視，于是掀起了一股尋找夸克的熱潮。1967年，美國斯坦福大學直線加速器中心建成一座長達3km的電子直線加速器。以費里德曼（J.Frideman）、肯達爾（H.Kendall）、泰勒（R.Taylor）為核心的研究小組用此加速器進行實驗，最終證明了夸克的存在。這三位科學家也因此獲得了1990年的諾貝爾物理學獎。但迄今為止，人們尚未能分離出單個的夸克。隨著科學技術的進步，人們對夸克等基本粒子的認識不斷深入。美國科學家戴維•格羅斯（D.J.Gross）、戴維•波利策（H.D.Politzer）和弗蘭克•維爾切克（F.Wailezek）發現夸克相距很近時，相互間作用力很小，但當距離增大時，相互作用力急劇增大。這解釋了人們在尋找單個夸克過程中所遭遇的困惑。為此，這三位科學家榮獲了2004年的諾貝爾物理學獎。蘇教版高中化學教材重視弘揚不同時期化學領域新成就，重點介紹了不同階段諾貝爾化學獎獲獎案例。如“不對稱合成”“鹵代烴在有機合成中的應用”“有機物的三維結構”“化學家鮑林”等，這些素材是激發學生的好奇心和想象力的很好載體。好奇心和想象力是科學發現的源泉，是推動人類進步和社會文明發展的基石。在教學中，適時開展“走近諾貝爾獎”主題沙龍活動，讓學生通過設計方案、查找資料、沙龍交流等活動，了解科學家在研究中的艱辛與挫折。讓學生通過生動具體的史實和身臨其境的實驗，接受科學精神的熏陶，明白科學的重大發現，不僅要有扎實知識，敏銳的觀察力，豐富的想象力，還要有不畏困難、勇于實踐的探究精神。

三、研究結論與啟示

國家教育部已將“科學精神”作為學生發展核心素養重要組成要素之一，也是高中化學學科核心素養的重要內容，作為一線高中化學教師，未來應該在高中化學教學的細節中更加重視學生科學精神的培養。培養學生的科學精神任重道遠，應該從小學科學教育、初中化學教育做起，而高中化學教育是科學精神培養的關鍵時期。為了實現科學精神的培養，作為教學主導的高中化學教師應該著力加強自身對科學精神的認識和理解，強化自身科學精神教育的責任意識，并充分挖掘高中化學教材中素材資源，通過靈活多樣的形式或途徑，幫助學生感知、領悟、體驗科學精神的核心要義。高中化學教師在化學教育過程中，還須充分考慮不同學段科學教育、科學教育不同學科之間的交叉和融合。作為教師培訓機構和教研機構，要充分認識到科學精神培養的重要性，將科學精神、科學文化、科學哲學、科學史以及科學社會學等內容作為重要培訓課程內容，幫助高中化學教師提升自身科學精神素養。[5]為推動學生科學精神培養，全社會還要大力開展科學精神普及和科學傳播工作，通過圖書著作、報紙、電視、互聯網、自媒體等多種形式準確、生動地弘揚科學精神，使學生在掌握科學知識和科學技能的同時，逐漸地形成科學精神。

作者:吳云 單位:福建省云霄第一中學

參考文獻：

[1]菊農.人格與教育[M]//張君勱,丁文江.科學與人生觀.濟南:山東人民出版社，1997:241-251.

[2]李醒民.科學的文化意蘊[M].北京:高等教育出版社,2007:215-216.

[3]趙婀娜,趙婷玉.《中國學生發展核心素養》[N].人民日報,2016-09-14（12）.

[4]王云生.基礎教育階段學科核心素養及其確定——以化學學科核心素養為例[J].福建基礎教育研究,2016(2):7-9.

[5]蔡鐵權.科學教育中科學精神的地位及養成[J].全球教育展望,2016(4):79-93.