不同版本初中化学教科书理论内容编排比较.docx
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不同版本初中化学教科书理论内容编排比较
LongdongUniversity
化学化工学院学生毕业论文
题目不同版本初中化学教科书理论内容编排比较
专业化学
班级2008级化学1班
姓名马全才
指导教师胡胜利
2012年5月18日
不同版本初中化学教科书理论内容编排比较
马全才,胡胜利
(陇东学院化学化工学院,甘肃庆阳745000)
摘要:
化学理论内容是中学化学教学的核心内容,其重要性不仅体现在理论本身所具有的分析与解决问题的作用,更重要的是其对学生智力与能力发展所起的不可低估的作用。
本研究采用内容分析法,对三套国内初中化学教科书(人教版、科学版、上教版)、一套美国初中化学教科书(浙教版)中化学理论内容编排进行分析比较,结果表明:
四种不同版本的教科书理论内容都有各方面的缺点与优点,理论内容结构都欠完整性,理论的呈现用了不同的模型,活动内容安排都各具特色,编排位置也都不一样。
并依据此结果,对教科书编者和中学化学教师提出教科书理论内容编排层次结构、理论建构方面和教师教学时所运用的理论模型、活动安排及授课方式给出了一些建议。
关键词:
化学教科书化学理论编排比较
DifferentVersionsofMiddleSchoolChemistryTextbookContentsComparisonTheory
MAQuan-caiHUSheng-li
(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,LongdongUniversity,
Qingyang745000,People’sRepublicofChina)
Abstract:
Chemistrytheoryisthecoreofmiddleschoolchemistryteaching,titsimportanceisreflectednotonlyinthetheoryitselftoanalysisandsolveproblem,butmoreimportantisthenderestimatedroleinstudents'intelligenceandabilitydevelopment.Thisstudyadoptsthemethodofcontentanalysisthroughanalysisingandcomparing,thethreesetsofdomesticjuniormiddleschoolchemistrytextbook(personteachingedition,science,toteachtheversion),anAmericanjuniorhighschoolchemistrytextbook(Zhejiangteachesprintingplate)inthechemicaltheorycontents,theresultsshowedthat:
fourdifferentversionsofthetextbooktheoryhavevariousshortcomingsandadvantages,theorycontentstructureowesthestructuetheorycontentistheorypresentedwithadifferentmodel,contentarrangementcharacteristicsandarrangementpositionarenotthesame.Andonthebasisoftheresult,therearesomesuggesttionaregiventotheeditorsandthemiddleschoolchemistryteachers.theoryconstructionandteachingbyapplyingatheoreticalmodel,activityarrangementandteaching.
Keywords:
Chenistrytextbook;Chemicaltheory;Layoutcomparison
0引言
当今,国内外关于科学理论的研究成果比较颇丰,但是关于初中不同版本教科书科学理论内容对比缺乏系统的研究,而科学理论却对科学课程教学特别重要,所以对于不同版本教科书科学理论内容的研究是对科学教科书深入系统的研究,也使得科学理论的研究更加完善,有利于教师更好地进行科学理论的教学,学生更有效地学习科学理论知识。
那么,怎么才能让学生更好地学习科学理论知识,把复杂的理论概念熟练掌握呢?
其中教科书是尤为重要的,教科书是教与学的中介,是教师组织教学的主要依据,也是学生学习的主要资源。
所以教科书完整的将理论呈现给学生才会使得学生更好地掌握理论知识,以便更好地指导实践活动。
基于教科书对理论内容的这种重要地位,对教科书理论内容的研究显得更加重要。
不同的教科书都有它自己的编排特色以及优缺点,所以对不同版本教科书进行对比研究,找出它们各自的编排特色对进一步研究理论内容有着十分重大的意义。
因此,本研究选取人民教育出版社、上海教育出版社、科学出版社出版的义务教育课程标准实验教科书化学(九年级上下册)和由浙江教育出版社出版的美国最权威的研究性学习教科书《科学探索者》四种不同版本的教科书进行系统的分析比较研究。
根据研究所得出的结果给教科书编者和中学化学教师提供宝贵的意见,以便使教科书更加完美地展示给大家,让老师教的好学生学的更好。
让教科书更好地为学生和教师服务。
1研究背景
1.1问题背景
1.1.1新课程改革及教学的需要
科学理论科学课程的内容基础,教师只有自己对科学概念科学理论由深刻的认识和理解,才能根据学生的发展经行教学设计,促进学生对科学知识的融合贯通。
所以关于科学理论的研究对中学化学教育尤其重要,中学化学理论教学目前也成为教学中重要的一部分,一个教师对化学理论的教学是影响学生的学习的因素,因此,中学化学理论的研究在理论教学中是很重要的一部分。
新世纪伊始,我国新一轮基础教育课程改革便如火如荼地展开了。
此次新课改最突出的表现就是依据教育部2001年颁布的《义务教育化学课程标准(实验稿)》编写出版了新的教科书。
新教科书不但打破了以往全国统一使用一套教科书的格局,而且在课程理念、课程内容安排、教与学的方式等方面的改革力度也是前所未有的。
在初中化学新课程实施及上一轮高中化学新教科书实施过程中,化学教育界积累了一定的研究落实新课程、推进新课程的经验,但也发现了一些问题。
其中,对化学基本概念和基础理论的教学存在着以下问题:
部分教师不注重联系实际创设情境,教学内容缺少时代性、人文性和教育性,教学模式僵化、方法单调,学生学习比较被动,缺少自主学习、合作学习和探究学习过程,思维层次低,学生觉得化学基本概念和基础理论枯燥无味,缺乏兴趣,难以生动、活泼、主动地学习和发展。
《普通高中化学课程标准(实验)》认为:
教师不再是代表权威的指导者,而是学生学习化学的咨询者、引导者、帮助者和促进者。
教师应该引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习,帮助学生形成终身学习的意识和能力;引导学生像科学家那样去探究化学科学的真谛,像科学家那样去学习化学科学知识;培养学生的科学学习方法和创新意识;让课堂成为一个师生、生生互动交流、积极探讨、共同发展的场所,学生发现问题、分析问题、解决问题的场所,构建“知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观”的场所。
因此,我们在化学基本概念和基础理论教学设计时,要以学生为中心,尽可能地挖掘教科书,帮助学生发现概念之美,感受理论之实,增加学生的认知体验,把学生能力的培养落到实处。
1.1.2中学化学理论的核心地位及内在要求
课程是社会发展的产物,在教育系统中处于核心地位。
课程历来又是教育研究最为关注的领域,它承载着理论与实践的双重使命,课程的变革蕴涵着新的思想和方法论。
新的课程标准的出台,是我国基础教育领域里的一次革命,它的实施必将给我国基础教育的发展带来新的蓬勃发展的生机。
化学基础理论是整个中学化学教学的核心,其重要性不仅体现在理论本身所具有的分析。
与解决问题的作用,更重要的是其对学生智力与能力发展所起的不可低估的作用。
化基础理论涵盖了整个中学化学的重要领域,既是认识元素及化合物、化学计算与化学实验的认知基础,也是指导学生获取知识、训练思维和解决问题的重要工具。
北京师范大学教育学部的丁永霞总结了化学理论内容几个方面的特点:
⑴化学基础理论的抽象性与概括性
它使用专业化的符号与规则代表其意义,是在长期的历史发展中形成的,需要进行系统的学习训练才能理解和掌握。
⑵化学基础理论的综合性与复杂性
化学的基础理论是化学家长期摸索的智慧集合,几乎每一个理论背后都有无数科学家探索的痕迹。
⑶化学基础理论的认识性与实践性价值
化学基础理论是研究者对客观事物运动规律的总结,也是化学研究的思想、方法的结晶,其中不仅蕴含着巨大的认识论价值,也包含了丰富的思想资源,还为我们的学习实践和生产实践提供了强有力的方法论支持。
1.1.3STS教育对化学理论的需要
科学(Science)、技术(Technology)与社会(Society)教育,即“STS教育”是当代科学教育实践的重要理念,环境(Environment)教育则是公民科学素养教育的一个重要组成方面。
由科学、技术、社会、环境构成的STSE教育强调科学、技术与社会、环境的相互关系,重视科学技术在社会生产、生活环境和社会发展中的应用,是指导和实施学科教育的新理念。
STSE教育的显著特征是把当今与科技相关的重大社会问题及具有地方影响的问题纳入教育特别是科学课程之中,包括科技的应用问题、科技发展动向问题和科技的社会伦理问题等。
当学生看见所学知识在许多方面都有应用时,就会涌现出一股强烈的求知欲望,在化学学习中表现出前所未有的自觉性和主动性。
对于中学化学来讲,最能体现学科基本结构的是课程内容中的化学基本概念和原理,亦即化学理论。
所以对于中学化学课程中的科学理论研究显得尤为重要。
1.2研究目的
本课题的研究目的分析比较四套中美初中化学教科书中化学理论的编排情况,为初中化学教科书理论内容编排和化学理论教学提供参考。
本课题的研究任务主要有:
(1)分析初中教科书所涉及的化学理论内容;
(2)建构化学教科书理论内容编排分析框架;(3)运用建构的化学理论内容编排框架,分析比较四套中美初中化学教科书中化学理论的编排特点;(4)依据分析比较结果,为初中化学教科书理论内容的合理编排和化学理论的有效教学提出参考建议。
1.3名词解释
科学理论:
科学理论是系统化的科学知识,是关于客观事物的本质及其规律的相对正确的认识,是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系。
化学理论:
化学理论是对不可直接感知的化学实体的特点和过程以及实体间的相互作用的有经验支持的解释系统。
化学理论结构:
由一定的理论观点、解释规则、经验事实和规律陈述组成,并通过一系列的理论模型,图片展示、化学史资料或者通过一定的活动将理论内容组织起来的结构框架。
初中化学教科书:
义务教育九年级学生所使用的化学教科书。
2文献综述
2.1科学理论及其发展变化
科学理论由科学概念、科学原理及这些概念、原理的理论组成的系统知识体系,它有科学概念、观念、原理、学说、假说等形式,由理论部分和经验知识两部分组成,科学理论和经验知识构成科学知识的完整体系。
经验是理论发展的必然阶段,是连接理论和实践的桥梁。
理论知识是经验阶段的必然上升,是科学知识体系中的骨干和灵魂,而科学理论则是在经验知识的基础上进行概括、总结个、归纳而形成的逻辑体系。
科学理论具有客观的真理性、系统性、全面性、逻辑性、发展性、遇见性和对实践的指导性等特点。
所谓科学理论,是对某种经验现象或事实的科学界说和系统解释。
它是由一系列特定的概念、原理(命题)以及对这些概念、原理(命题)的严密论证组成的知识体系。
对于科学理论的研究,许多科学家哲学家都进行了大量的研究。
为对经验现象或事实的系统解释,理论表现为一系列具有内在联系的概念、原理或基本命题,是系统化的观点体系。
例如,马斯洛需要层次理论就包含了生理需要、安全需要、社会需要、自尊的需要和自我实现的需要等重要概念,并据此构建起了一个模拟需要变化的动态模型,较完整、系统地解释了人们在某些需要得到满足后却仍然感到不满意这样一个普遍现象,从而具备了科学理论的基本形态。
林毅夫认为:
“理论的构建近乎艺术。
好的经济学家和一般经济学家的区别就在于好的经济学家能把握重要的、一般的、简单化的,但又不偏离现实太远的条件于他的理论中”。
威廉.R.奥斯顿法官认为一个科学理论应当具备如下特征:
①遵循自然规律②根据自然规律解释现象的能力③在经验世界里是可检验的④它的结论是暂时性的,即不必是最终的结论⑤它是可证伪的。
马克思恩格斯十分重视科学理论的大众化工作,不断推动科学理论与世界各国工人运动相结合,积累了丰富的实践经验:
通俗化、民族化的理论宣传普及和教育,是科学理论大众化的主要方式;建立独立的、科学理论武装的无产阶级政党,是科学理论大众化的政治条件和保证;理论与革命实践相结合,是推动科学理论大众化的根本途径;同各种错误的社会主义思潮作斗争,是推动科学理论大众化的重要手段。
“批判的武器当然不能代替武器的批判,物质的力量只能用物质的力量来摧毁;理论一经群众掌握,也会变成物质力量。
”“哲学把无产阶级当作自己的物质武器,同样地,无产阶级也把哲学当作自己的精神武器。
”马克思在《〈黑格尔法哲学批判〉导言》中的这两段名言,揭示了马克思主义一经产生,必然走向大众化的历程。
在推进当代中国马克思主义大众化的背景下,回顾和总结马克思恩格斯推动科学理论大众化的经验,具有重要的现实意义。
现代自然科学已经由近代以来的简单性科学阶段进入到复杂性科学阶段,相应地,其演化发展也呈现出复杂性特征,既有众多内在因素的相互影响,同时也受到诸多外在因素的支配制约。
进入20世纪,西方科学哲学关于自然科学理论进步问题的研究产生了逻辑实证主义、批判理性主义、历史主义等学派,它们都各自建构了比较成熟的模型,产生了不同的研究成果。
逻辑实证主义认为,科学理论的发展是许多绝对命题的积累、是科学知识不断归纳的结果,可以看出,这种直线式累进模式把科学知识的增长看作是一个自觉的量变过程,随着经验事实的不断增多,最终归并成对自然界认识的科学理论,这从一个侧面反映了科学进步的总趋势。
史蒂芬·霍金(S.W.Hawking)是20世纪具有很强国际声誉的理论物理学家之一,这位伟人在科学理论的认识上具有独到的见解:
对物理理论持典型的朴素证伪主义的观点;在物理学上,谨慎而乐观地相信存在一种完整的统一理论;而且“实在”在某种意义上以理论为前提。
科学理论始终是科学哲学考察的核心,科学理论的发展模式是科学哲学家和科学史学家、科学家长期探索的一个重要问题。
科学理论的发展是科学理论在历史上的更替与演变,更替的判断标准构成了这一中心问题的关键,通常被称为“科学理论的检验问题”。
史蒂芬·霍金这方面有自己独特的观点。
理论只不过是(描述)宇宙或它的受限制的一部分的模型,一些连接这模型和我们所观察的量的规则。
”霍金认为,科学理论仅仅是一些模型或规则,而且这些模型和规则“只存在于我们的头脑中,(不管在任何意义上)不再有任何其他的实在性”。
显然,霍金的这种观点存在着很大的局限性,因为科学家必须“可能把它们(指自然界的结构和作用)归结为一些普遍的法则和一般的定律”,这些是纯粹思维的结构,当它把符号同观察到的现象联系起来时,思维就过渡到了实在,思维结构就过渡到了现象结构,物理学家把现象结构“看作是主观现象后面的客观实在”,在这个层面上来讲,科学理论是客观实在的。
然而,霍金强化真理的主观性、弱化真理的客观性,突出科学理论的经验性、否定科学理论的实在性,强调科学知识的认识论性、抹煞科学知识的本体论性,这是极其片面的和不合理的。
科学理论的形成发展也经历了不同的时期。
科学理论经过评价和检验,会进一步向前发展。
科学方法论研究的一个重要成果,就是人们发现,科学研究没有机械的程序和万无一失的方法,科学理论的发展没有固定的单一模式。
另一方面,有些学者,比如法伊尔阿本德,看起来是否定科学方法论的存在,但实际上是在倡导多元方法论。
某个科学理论发展的模式有局限性,只能说明该模式有一定的适用范围和欠完善之处,不能说明科学理论的发展完全就是不能认识和把握的。
历史上,许多学者提出了自己的科学观,试图以一个单一的模式概括科学理论的发展过程。
虽然这些科学观和科学发展模式都受到不同观点的责难和批判,但是它们均从不同方面概括和反映了科学理论发展的某种情况。
科学理论发展的四个主要模式置于不同的角度,分别进行阐述。
亚里士多德等人提出逻辑实证主义精细研究的归纳-演绎模式,反映的是科学累积发展的情况。
笛卡儿、孔德和波普尔等人提出的猜想-反驳模式,反映的是科学否证发展的情况。
萨伽德等人倡导计算科学哲学,提出的概念革命模式反映的是科学理论认知框架的变化。
库恩和拉卡托斯认识到科学理论的复杂性,提出的结构模式反映的是科学理论变化的历史性和社会性。
前两个模式注重的是科学理论发展的逻辑一面,后两个模式注重的是科学认识冷热认知的一面。
累积科学观是关于科学理论发展的较早且较有影响的科学观。
20世纪,围绕科学理论的发展,出现了一个又一个不同的理论。
累积式科学观的科学理论发展模式归纳-演绎模式。
这个模式最初由亚里士多德系统论述,经过赫歇尔(J.Herschel)和惠威尔(W.Whewell)的发展,后来在逻辑实证主义那里得到更加精致的阐发。
科学理论发展的另一种方式是否证。
否证主义科学观虽然是20世纪才出现的科学观,但是,与这种科学观相联系的科学理论发展的假说-演绎模式或者猜想-反驳模式的初步形态,是文艺复兴时期就出现了的。
否证主义科学观有朴素的和精致的两种形式。
本节把否证看做科学理论发展的一种形式而不是普遍的形式,科学发展的否证形式是:
科学始于问题,为回答问题提出猜想,根据猜想演绎出一系列的预见,再根据这些预见设计观察和实验方案,通过经验与预见的比较检验猜想,然后依据经验检验的结果来调整理论或假说。
科学理论的发展就是不断经受否证检验的过程。
这个过程可以简单表示为:
P1→TT→EE→P2其中,P1代表问题,TT代表试探性理论,EE代表排除错误,P2代表新的问题。
科学理论的发展主要三种发展方式:
累计式发展观、否证式发展观和社会历史观。
累积式发展观先假定存在着不依赖于人类认识的科学事实,这些事实有待于类通过各种观察手段来发现:
科学理论来自经验事实的归纳,科学进步就是通过归纳获得科学知识的不断增加,具体表现为科学事实以及能够揭示这些事实的科学定律和理论的不断积累。
它包括两个发展阶段,分别是古典归纳主义的累积式发展观和实证主义的累积式发展观。
科学理论的否证模式代表人物是奥地利著名哲学家波普尔。
他从证伪主义出发,否定了逻辑实证主义的逐渐积累的模式。
科学理论的否正式发展过程是:
猜想-证伪-猜想。
科学理论发展的社会历史观主要代表人物是美国著名的科学哲学家托马斯.库恩。
他反对归纳主义的静态的科学发展观,认为它没有看到科学发展史中的实质性的变化不同意科学发展的证伪主义模式,他主张用历史的的方法,从动态角度来考察科学发展的机制和规律,进而克服片面性的科学发展观,勾画出一幅符合科学是实际的科学发展模式。
2.2科学理论的要素和结构
逻辑经验论者对科学理论的要素结构做过系统的研究。
他们认为,科学理论由三部分组成:
形式系统、对应规则和概念模型。
这一思想最早是由坎贝尔提出,卡尔纳普接受了它,内格尔加以系统的阐发。
形式系统是所谓的“假设”、“抽象演算”,它由逻辑句法以及一组初始概念和公理两部分组成。
利用逻辑句法提供的形式规则和变形规则,可以从公理导出理论的全部定理(科学定律)。
对应规则即坎贝尔的所谓“词典”,它把理论语言同观察语言对应起来,前者的意义可由后者导出。
为此,他们为理论概念和命题制定了详尽的对应规则,这样一来,漂浮或翱翔在经验事实平面之上的纯粹演算的形式系统便获得了经验意义。
概念模型就是对形式系统作语义解释,它施加于形式系统的初始概念和公理或公设之上,由此使抽象的演算变成具体的科学理论。
由于模型,科学理论不仅是“定理的源泉”,而且还成为“知识的源泉”。
此外,理论还通过模型而扩展到新的领域,并借助它指示可以在什么地方引入对应规则。
内格尔在阐明科学理论的三要素时说:
为了分析起见,区分理论的三个成分将是有益的:
(1)一种抽象的演算,它是该系统的逻辑骨骼,且隐含地定义了这个系统的基本概念;
(2)一套规则,通过把抽象演算与具体的观察实验材料联系起来,这套规则实际上便为该抽象演算指定了一个经验内容;(3)对抽象演算的解释或模型,它按照那些或多或少比较熟悉的概念材料或可以形象化的材料使这个骨骼变得有血有肉。
一个完整的科学理论是由其各个不同成分结合而成的有机整体。
科学理论的结构这成分之间相互关系的总和或整体表现。
构成科学理论的主要成分有概念、定律、对应规则逻辑形式和模型。
简单地说科学理论就是理论定律加对应规则。
概念是科学理论的“细胞”。
它有两大类:
一类是与直接经验相联系、明确标示或对应某种客体或属性,称它为经验概念;另一类则是通过理性构思建立起来的,称之为理论概念。
科学理论结构除了包括概念、定律以外,还应包括理论概念与经验概念或实验程序的联系规则,即对应规则。
亨佩尔做了一个十分微妙的比喻:
科学理论可以比做一张错综复杂的空中之网,网结代表了它的术语,而连接网结的网绳,一部分相当于定义,一部分相当于包括在理论中的基本的以及派生的假设。
整个系统好像是漂浮在观察平面上。
可以把这些解释规则看做一些细线,它们不是网的一部分,但是把网上的某些点和观察平面的特定位置连接起来,借助这种解释性的连接,网结就能作为一种科学理论起作用:
从某些观察材料开始,我们可以通过解释性的网绳上升到理论之网的某些点,而通过定义和假设达到其他一些点,其他的解释性网绳使得可以从这些点下降到观察平面。
中国学人任鸿隽也表明,科学智识或科学理论的要素至少有两个:
一是事实,一是观念,事实是由外物的观察得来的,观念是由内心的思想得来的。
观察是属于官觉(sense)的,思想是属于推理(reason)的。
但是观念必须根据于事实,事实必须系属于观念,这两个要素,须如车有两轮,鸟有两翼,同时并用,方能得到真正的知识。
若偏于一方面,不是失之零碎,便是失之空虚,知识既不完全,今后亦因之阻滞了。
对科学理论的要素列举得更为详尽的,恐怕非伊利英和卡林金莫属。
他们把自然科学理论的要素用公式表示如下:
Ω=(Fac,Lw,Cnst,Int,AbstrMdl,Frml,L)。
其中,Fac是符合实在的事实的非空集合;Lw是定律的集合;Cnst是常数的集合,在许多理论中它是空的;Int是自然的、经验的和语义的诠释的集合,该诠释保证了自然科学的理论的AbstrMdl和形式化与实在的类型论的同一;AbstrMal是在理论中所接受的抽象模型语义假定和辅助建构物的集合;Frml是作为自然科学的思维、语言和命题定量化的工具起作用的形式化的集合;L是在理论中所接受的逻辑假定和推导法则。
伊利英和卡林金认为,在自然科学和实在的确定部分之间存在者直接的(刻板的)关联;这个特征。
使自然科学区别于数学,并使它明确地在本体论上被阐明。
作为实在的简化的复制,理论研究在固定域中的对象之间实质性的关系,决定了分
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