مقدمه
علوم تجربی یکی از دانش‌ها و معرفت‌های بشری است که بخش اعظم یافته‌های آن از راه مشاهده و انجام آزمايش به دست می‌آید و ملاک یا معیار درستی آنها، انطباق داشتن با مشاهدات تجربی است. هدف از آموزش علوم تجربی، آموزش پدیده‌هایی است که در زندگی روزانه مشاهده می‌شوند. آموزش علوم تجربي دانش‌آموزان را ترغيب مي‌كند تا توانايي سؤال کردن و يافتن پاسخ در مورد دنياي طبيعي و فيزيکي را کسب نمايند و آنان را با با نحوه‌‌ي کاربرد علوم در زندگي روزانه و شيوه فعاليت دانشمندان در جامعه آشنا نموده و کمک مي‌کند تا در مورد بحثهاي علمي، تصميمگيري و انتخاب موضع، به طور منطقي و عقلاني عمل نمايند.
يكي از حوزه‌هاي فعال و پركاربرد علوم تجربي، علم شيمي است كه به مطالعه تركيب، ساختار و خواص مواد مي‌پردازد. كاربردهاي گسترده‌ي علم شيمي در پزشكي، داروسازي، صنايع غذايي، كشاورزي، آرايشي و بهداشتي، تهيه رنگ، پلاستيك، لاستيك و انواع پوششها، محيط زيست، انرژي و ...، نشان از اهميت زياد اين علم در بهداشت، سلامت، تامين رفاه، رشد اقتصادي و توسعه پايدار جوامع بشري دارد.
در چند دهه اخير، علم شيمي از رشد بسيار زيادي برخوردار بوده و موضوع‌ها و نظريه‌هاي جديدي به اين دانش بشري اضافه شده است. اهميت روزافزون علم شيمي در زندگي انسان‌ها سبب شده است تا آموزش مناسب و اثربخش آن به ويژه در برنامهي درسي مدارس از اهميت به سزايي برخوردار گردد.
در دهه‌ي گذشته، معلمان و طراحان برنامه‌هاي درسي شيمي، همواره معتقد بودند كه هدف از آموزش شيمي، آماده‌سازي دانش آموزان براي ورود به دانشگاه نيست؛ بلكه هدف اصلي تربيت شهرونداني است كه داراي «سواد شيمي» باشند. جامعه‌ي امروز به طور فزاينده‌اي تحت تاثير علم و فناوري است، بنابراين علم شيمي بايد آنچنان آموزش داده شود كه ارتباط آن با زندگي، صنعت، فناوري و جامعه مورد تاكيد قرار گيرد و دانش‌آموزان بتوانند آموخته‌هاي خود را در زندگي مورد استفاده قرار دهند (بدريان، 1387).
فلسفه و اهداف جديد ياددهي و يادگيري شيمي
امروزه متخصصان توسعه‌شناسي بر فاکتور نيروي انساني کارآمد و داراي سطح بالاي «سواد علمي» به عنوان مهمترين عامل توسعه و پيش شرط تحقق آن تاكيد دارند. در همه‌ي نظام‌هاي آموزشي تلاش مي‌شود تا سطح سواد علمي جامعه بهبود بخشد تا از اين راه بتوان زمينههاي توسعه پايدار را فراهم ساخت. مهمترين و شاخص‌ترين فلسفه‌ي آموزش شيمي، ارتقاي سطح سواد شيمي است. با آنكه سواد شيمي داراي گستردگي فراواني است؛ اما مي‌توان در يك نگاه ساده آن را به صورت زير تعريف كرد:
«درک مفاهيم، فرايندهاي علمي و آگاهي‌هاي علمي مورد نياز در زمينه‌ي علم شيمي را سواد شيمي مي‌گويند. شخص داراي سواد شيمي مي‌تواند ارتباط مناسبي بين واقعيت‌ها و پديده‌هاي علمي مشاهده شده در فعاليت‌هاي روزانه و علم شيمي برقرار نمايد. اين شخص مي‌تواند انواع پديده‌هاي شيميايي را تشخيص داده و درك كند و از طريق شواهد علمي، پديده‌هاي مشاهده شده در زندگي، محل كار و جامعه را به صورت منطقي تجزيه و تحليل نموده و براي حل مشكلات، تصميمگيري و انتخاب گزينه‌هاي احتمالي آگاهانه ايفاي نقش نمايد».
در طول ده سال اخير برنامه‌هاي درسي شيمي در اقصي‌نقاط جهان به صورت بنيادي تغيير كرده است و رويكردها، راهبردها و روش‌هاي جديدي مبتني بر يافته‌هاي پژوهشي جايگزين نظام‌هاي آموزشي سنتي گشته است. در اين برنامه‌ها، آموزش شيمي از حالت توصيفي خارج شده و با به‌كارگيري مفاهيم بيشتري از شيمي- فيزيك، حالت مفهومي به خود گرفته اند. در اغلب محتواهاي آموزشي كه با رويكرد چند بعدي و به صورت مفهومي سازماندهي مي‌شوند، اصول پايه‌‌اي علم شيمي در قالب شش بعد به شرح زير آموزش داده مي‌شوند:
ساختار مفهومي علم شيمي
فرايندهاي شيميايي
كاربردهاي فناورانه علم شيمي
افزايش علاقه‌ي دانش‌آموزان به علم شيمي
توجه به جنبه‌هاي فرهنگي علم شيمي
توجه به دلالت‌هاي اجتماعي علم شيمي
با ورود ابعاد جديدي به برنامهي درسي شيمي در مدارس، ضروري است تا روش‌هاي تدريس نيز به طور اساسي دچار تغيير و تحول گردند. در رويكردهاي جديد آموزشي تلاش مي‌شود تا فضاي كلاس درس به صورتي باشد كه در آن به دانش‌آموز اجازه داده شود تا به طور فيزيكي و هوشمندانه با مواد آموزشي تعامل مناسبي داشته باشد. اساس فعاليت‌هاي تعاملي دانش‌آموزان با مواد آموزشي، بر كاوشگري، كشف مفاهيم و انجام فعاليت‌هاي ذهني و عملي استوار است (Johnstone, 1997).
ابعاد مختلف سواد شيمي
يکي از عواملي که بطور مستقيم بر سطح سواد شيمي مردم يک جامعه اثر مي‌گذارد، کيفيت آموزش شيمي در نظام آموزشي هر کشور است. در آموزش علم شيمي تنها آشنا شدن با موضوع‌هاي علمي و درك و فهم آنها مورد نظر نيست؛ بلكه علاوه بر كسب دانش، بايد روش علمي يعني كاوشگري علمي، تفسير علمي پديده‌ها، استفاده از مهارت‌هاي علمي و نيز داشتن نگرش علمي كه تداعي كننده شيوه فعاليت دانشمندان و شهروندان سطوح بالاتر جامعه هستند، را نيز در نظر گرفت (بدريان و كيامنش، 1387).
در بررسي دقيقتر مؤلفه‌هاي سواد شيمي، مي‌توان به هفت بُعد مختلف آن اشاره كرد كه عبارتند از:
1. آشنايي با ماهيت علم شيمي؛
2. آشنايي با مفاهيم كليدي علم شيمي؛
3. آشنايي با فرايندهاي علمي؛
4. آشنايي با رابطه بين علم- فناوري- جامعه و محيط زيست؛
5. آشنايي با مهارت‌هاي علمي و فني؛
6. آشنايي با ارزشهاي ناشي از علم شيمي؛
بنابراين با در نظر گرفتن ابعاد ذكر شده، مي‌توان براي تعريف دقيقتر سواد شيمي، آن را در چهار بُعد «محتوا»، «زمينه»، «مهارت» و «نگرش» تعريف كرد. هر كدام از ابعاد ذكر شده بخشي از برنامهي درسي شيمي در مدارس را تحت پوشش قرار مي‌دهند (Shwartz, etal, 2006).
الف- محتوا و سواد شيمي
از لحاظ محتوا، علم شيمي مجموعه‌اي از دانش بشري را شامل مي‌شود كه تلاش مي‌كند تا پديده‌هاي شيميايي قابل مشاهده را در قالب ساختار مولكولي مواد و از طريق زبان تخصصي ويژه علم شيمي توضيح دهد. اين علم علاوه بر بررسي پويايي فرايندها و واكنش‌هاي شيميايي، تغييرات انرژي را نيز در آنها بررسي مي‌كند. رشد بي‌سابقه علم شيمي در چند دهه ي اخير و پيدايش زير‌شاخه هاي جديدي از اين علم سبب شده است تا تنوع مفاهيم مرتبط با علم شيمي بسيار زياد شده و كتابهاي درسي توان ارايه‌ي اطلاعاتي در همه‌ي اين زمينه‌ها را نداشته باشند. روي اين اصل هم معلمان و هم دانش‌آموزان، براي افزايش معلومات خود ناگزير به استفاده از انواع مجله‌هاي آموزشي- ترويجي، كتابهاي كمك آموزشي و همچنين بانك‌هاي اطلاعاتي موجود در شبكه جهاني اينترنت هستند (Dori & Hameiri, 2003).
افزايش كاربردهاي علم شيمي در تامين رفاه، آسايش، بهداشت، تغذيه، پوشاك، مسكن، محيط زيست، انرژي، اشتغال و حتي روابط سياسي، اقتصادي و اجتماعي، ايجاب مي‌كند تا برنامه‌ريزان آموزشي با هدف ارتقاي سطح سواد شيمي و آماده سازي دانش‌آموزان براي ورود به دانشگاه، محتواي آموزشي مناسبي را براي استفاده در سطح مدارس تجويز نمايند. در اين محتوا به مفاهيم پايه و كليدي علم شيمي در سه محور: رفتار ذره‌اي ماده، ساختار ماده و تبديل‌هاي شيميايي پرداخته مي‌شود.
ب- زمينه و سواد شيمي
كاربردهاي متنوع علم شيمي در زمينههاي اقتصادي، صنعتي، اجتماعي و فرهنگي ايجاب مي‌كند تا برنامه‌ريزان درسي براي افزايش سطح سواد شيمي دانش‌آموزان، به دلالت‌هاي كاربردي مفاهيم نظري آموخته شده در زمينههاي ذكر شده نيز بپردازند. در طراحي و اجراي برنامه درسي شيمي اغلب دو بحث چالش برانگيز مطرح است كه عبارتند از:
1. هماهنگي بين مفاهيم و نظريه‌هاي مطرح شده در كلاس درس و تجربه‌هاي يادگيري
2. انگيزه دانش‌آموزان براي يادگيري علم شيمي
به علت وسعت زياد مباحث طرح شده در برنامهي درسي شيمي و حجم محدود كتابهاي درسي، اغلب ملاحظه مي‌شود كه مطالب كتابهاي درسي به صورت خلاصه شده و نسبتاً محدود ارايه مي‌شوند. در اين حالت، كتابهاي درسي كه ساختاري لايه مانند دارند، از قطعه‌هاي كوچكي تشكيل شده‌اند و ارتباط طولي و عرضي اندكي با هم دارند. دانش‌آموزان با مشاهده قطعات مجزا از مفاهيم شيمي، نمي‌توانند به تصويري جامع و رايج از علم شيمي دست يابند (Gilbert, 2006).
همچنين در اغلب كتابهاي درسي شيمي، مفاهيم، نظريه‌ها و مدلهاي شيمي طوري ارايه شده‌اند كه دانش‌آموزان نمي‌دانند چرا يك نظريه از پس نظريه ديگر آمده است، و اصلاً چه نيازي به اين كار بوده است. اين امر به طور وسيعي سبب كاهش انگيزه دانش‌آموزان براي مطالعه‌ي علم شيمي و ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر شده است.
بنابراين مي‌توان با يك سؤال اساسي به ادامه بحث پرداخت. «آيا دانش‌آموزان قادر هستند مفاهيم و نظريه‌هاي آموخته شده شيمي را در زندگي روزمره خود به كار برند»؟ در پاسخ به اين سؤال مي‌توان گفت كه در سالهاي نه چندان دور، محتواي يادگيري تنها عامل مهم در يادگيري تلقي مي‌شد؛ اما در سالهاي اخير، علاوه بر محتوا، بايد به موقعيت يادگيري نيز توجه ويژه‌اي نمود. نظريه‌هاي جديد يادگيري معتقدند كه «شناخت» و يادگيري بايد «موقعيت يافته»باشند. بنابراين زمينه‌ايي كه در آن شناخت رخ مي‌دهد و يا يادگيري صورت مي‌گيرد، از اهميت به سزايي برخوردار است (بدريان و كيامنش، 1387).
براي فعال كردن دانش‌آموزان در فرايند يادگيري شيمي، بايد زمينه‌هايي را يافت كه براي آنان جذاب و معني‌دار باشد. در برنامه‌هاي درسي جديد شيمي بايد از زمينه‌هايي استفاده شود كه دانش‌آموزان اهميت و كاربرد مفاهيم آموخته شده را در اين زمينه‌ها ببينند و به اين ترتيب براي گسترش دانش خود در جهات مختلف، انگيزه‌ي لازم را كسب كنند.
در چند سال اخير، نگرانيهاي جهاني نسبت به منابع انرژي، تغذيه، آب، محيط زيست و آلودگي‌هاي هوا و آب‌هاي زير زميني، سبب شده است تا علم شيمي جايگاه ويژه‌اي در اقتصاد و علوم اجتماعي كسب نمايد. با استفاده از رويكرد «علم- فناوري- جامعه و محيط زيست» و استفاده از زمينههاي اجتماعي، فرهنگي و اقتصادي، مي‌توان مفاهيم و نظريه‌هاي شيمي را در قالب تجربه‌هاي يادگيري جديدي به دانش‌آموزان ارايه كرد. استفاده از «رويكرد زمينه- محور» در آموزش شيمي سبب شده است تا مفاهيم ارايه شده از جذابيّت بيشتري برخوردار بوده و دانش‌آموزان با ملاحظه كاربرد عيني مفاهيم آموخته شده در زندگي و فعاليت‌هاي روزانه، انگيزه و رغبت بيشتري براي مطالعه شيمي نشان دهند (Johnstone, 2000).
پ- مهارت و سواد شيمي
از لحاظ مهارتي، يك شخص داراي سواد شيمي، بايد بتواند در مواقع لزوم با طرح سوال علمي، به دنبال مشاهده علمي و كسب اطلاعات از منابع علمي روز برود و با گردآوري اسناد و شواهد علمي كافي، فرضيه علمي خود را به اثبات برساند.بنابراين مهارت‌هاي لازم در يك شخص با سواد شيمي عبارتند از : «توانايي كار با اعداد»، انجام مشاهده دقيق، فعاليت‌هاي عملي و ذهني مبتني بر روش علمي، توانايي حل مسئله، كاوشگري علمي، توانايي استفاده از منابع اطلاعاتي گوناگون، رعايت نكات ايمني در كار با مواد شيميايي و ...
يكي از يادگيري‌هاي ضروري در آموزش شيمي توانايي كار با اعداد است. براي هر فردي كه علوم تجربي را درك كند و به ماهيت تجربي بودن دانش شيمي و اهميت جنبه‌هاي كمّي، اندازه‌گيري، احتمالات، صحت و دقت، به كارگيري اعداد و استفاده از رياضي و روابط كمّي در آن پي ببرد، ضرورت كار با اعداد آشكار مي‌شود. حل مسئله به تقويت اين يادگيري مي‌انجامد. بنابراين بايد در جريان انجام فعاليت‌هاي كاوشگري، دانش‌آموزان فرصت تقويت راه‌هايي را داشته باشند كه به كمك آنها بتوانند متغيرها را دستكاري كنند، كميّت‌ها را اندازه‌گيري كنند، داده‌هاي به دست آمده را ثبت و آنها را تحليل و تفسير نمايند و به اهميت اطلاعات عددي در دنياي علم شيمي پي ببرند و به آمار و ارقام به دست آمده از پژوهش‌هاي علمي اعتقاد پيدا كنند.
دانش آموزان علاوه بر آشنايي با زبان تخصصي شيمي و خواندن و نوشتن فرمول شيميايي مواد، بايد به كسب مهارت در نوشتن، موازنه كردن، محاسبات مربوط به جرم، حجم، مول بر پايه معادله‌هاي شيميايي نوشته شده بپردازند.
مهارت انجام مشاهده يك فرايند شناختي است و هنگامي به درستي صورت مي‌گيرد كه داراي هدف مشخصي بوده و بر پايه يك تفكر نظري استوار باشد. بين ديدن و مشاهده كردن تفاوت زيادي وجود دارد. دانش‌آموزان چيزهاي زيادي را مي‌بينند؛ اما همه آنها را مشاهده نمي‌كنند. عمل مشاهده كردن معمولاً متمايزتر و دقيقتر از عمل ديدن است. بايد ذهن دانش‌آموزان را آماده كرد تا بتوانند مشاهده كردن يعني تمركز ادراك، حواس و جديّت در ديدن را ياد بگيرند.
دانش‌آموزان بايد بتوانند با شيوه بهره‌برداري و مهارت استفاده كردن از منابع اطلاعاتي گوناگوني همچون كتابهاي مرجع، مجلات و ديگر رسانه‌هاي گروهي، فيلم، نوارهاي شنيداري و ديداري، نرم‌افزارهاي رايانه‌اي و منابع اجتماعي همچون كتابخانه‌ها، موزه ها، سازمانها و كارخانه‌ها آشنا شوند.
ت- نگرش و سواد شيمي
از لحاظ نگرشي شخص با سواد شيمي بايد ديد واقع بينانه و در عين حال منصفانه از علم شيمي و كاربردهاي آن داشته باشد. همچنين بتواند در سطح جامعه و در زندگي شغلي و شخصي خود از مفاهيم و نظريه‌هاي شيمي استفاده كرده و دلالت هاي علم شيمي در توجيه رخدادها و پديده‌هاي علمي مرتبط را به‌كار بندد. شخص با سواد شيمي با مشاهده مقاله‌هاي علمي يا برنامه‌هاي مستند علمي در تلويزيون، به جايگاه ويژه علم شيمي در حل مشكلات بشري پي ببرد.
شخص با سواد شيمي ضمن آگاهي از ضررهاي ناشي از مصرف سيگار، مواد مخدر، الكل و برخي داروهاي انرژي زا، به صورت منطقي و منطبق بر روش علمي، ديگران را نيز از مصرف مواد خطرناك ذكر شده بر حذر مي‌دارد. همچنين صرفه‌جويي در مصرف آب، انرژي، به‌كارگيري شيوه‌هاي حفاظت از محيط زيست، جلوگيري از آلودگي رودخانه‌ها و فضاهاي سبز از مشخصات يك شخص با سواد شيمي است. در رابطه با استفاده از مواد غذايي، يك شخص با سواد شيمي از ضررهاي ناشي از زياده‌روي در مصرف نمك، مواد قندي و غذاهاي پر چرب، تلاش مي‌كند تا براي حفظ سلامت بدن خود، ديگران را نيز با نگرش‌هاي مثبت تحت تاثير قرار دهد.
شحص داراي سواد شيمي درك مي‌كند كه استفاده بي‌رويه از سوخت‌هاي فسيلي، علاوه بر آلودگي هوا و گرم شدن ناشي از اثرات گلخانه‌اي سبب پيدايش يك سري مشكلات زيست- محيطي در جوامع شهري مي‌شود، كه ممكن است سلامت كودكان و بزرگسالان را به خطر اندازد. روي اين اصل علاوه بر صرفع‌جويي در مصرف انرژي‌هاي تجديد ناپذير فسيلي، تلاش مي‌كند تا زمينههاي استفاده از انرژي‌هاي پاك را در سطح جامعه فراهم سازد.
با توجه به تعريف سواد شيمي در چهار بعد محتوا، زمينه، مهارت و نگرش، سطوح مختلف سواد شيمي عبارتند از:
1- «سواد شيمي اسمي[]»: اين سطح به حيطه محتوا مربوط بوده و شخصي كه در اين سطح از سواد شيمي قرار دارد، فقط با مفاهيم شيمي آشنايي اوليه دارد.
2- «سواد شيمي عملكردي[]»: اين سطح به حيطه زمينه مربوط بوده و كساني كه در اين سطح از سواد شيمي قرار دارند، مي‌توانند يك مفهوم شيميايي را تعريف كرده و توضيح دهند.
3- «سواد شيمي ادراكي[]»: اين سطح به حيطه محتوا و زمينه تعلق داشته و كساني كه به اين سطح از سواد شيمي دست مي‌يابند، توانايي تفسير پديده‌هاي علمي روزمره با استفاده از مفاهيم و نظريه‌هاي شيمي را دارا هستند.
4- «سواد شيمي چند بعدي[]»: اين سطح به حيطه زمينه و مهارت‌ها مربوط بوده و افرادي كه به اين سطح از سواد شيمي مي‌رسند، توانايي نوشتن يك متن علمي شيمي را دارا بوده و مي‌توانند به طور فعال در بحثهاي علمي شركت نمايند (Shwartz etal, 2005).
آموزش شيمي به صورت دو بُعدي
«جانستون»[] (1991) معتقد است كه براي رسيدن دانش‌آموزان به يك درك صحيح از علم شيمي، بايد آنها بتوانند در سه سطح مختلف تفكر به يادگيري بپردازند. اين سه سطح كه در قالب يك نمايه مثلثي شكل ارايه مي‌شوند، شامل سطوح ماكروسكوپي، مولكولي و نمادي مي‌باشند.
در سطح ماكروسكوپي، مشاهده عيني مواد شيميايي و تغييرات آنها با استفاده از فعاليت‌هاي آزمايشگاهي و مهارت‌هاي مربوطه و مرتبط ساختن نظريه‌ها و نمادهاي ارائه شده درمحتواي درسي با اشياي فيزيكي و وسايل اندازه گيري مورد نظر است (Hofstein, 2004).
در سطح نمادي، تبيين پديده‌هاي شيميايي، تغييرات انرژي و نظريه‌هاي علمي در قالب معادله‌هاي رياضي و نمادهاي شيميايي همراه با حل مسئله و «كاربرد اعداد»[] هدف اصلي آموزش شيمي مي‌باشد.
در سطح مولكولي رفتار اتم‌ها، يونها و مولكول‌ها در تبديل هاي شيميايي و ارائه پنجره‌هايي براي مشاهده دنياي مولكولي با استفاده از نمودارها، جدول‌ها، استفاده از مدل‌ها و نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي مجازي در دستور كار قرار دارد. استفاده وسيع از انيميشن‌هاي رايانه‌اي، شبيه‌سازي‌ها ومدل‌هاي مولكولي پويا، انجام آزمايش در يك آزمايشگاه مجازي و ... منجر به تغيير نگرش و توانايي دانش‌آموزان در تجسم مولكول‌ها، يونها و اتم‌ها و همچنين تغييرات شيميايي صورت گرفته در سطح مولكولي مي‌شود.
بايد توجه داشت كه يادگيري و درك مفاهيم شيمي به خاطر پديده‌هاي شيميايي پيچيده و غير قابل لمس، اغلب دشوار است. در فرايند ياددهي و يادگيري شيمي، معلمان و دانش‌آموزان با نظريه‌ها و فرضيه‌هايي روبرو هستند كه به راحتي قابل تجسم نيستند. بررسي ويژگي‌ها و رفتار مواد شيميايي كه در اندازه‌هاي مولكولي و اتمي هستند و با چشم مسطح و حتي ميكروسكوپ هاي قوي نيز قابل مشاهده نيستند، اغلب مشكل است و منجر به كج‌فهمي مي‌گردد. همچنين برخي پديده‌هاي شيميايي را به لحاظ محدوديت زماني و يا ايمني، نمي‌توان در آزمايشگاه مدرسه تجربه كرد. براي اين منظور استفاده از شبيه‌سازي، ساخت مدل و نيز انيميشن‌هاي رايانه‌اي پيشنهاد شده است. استفاده از مدل‌ها و شبيه‌سازي‌ها كمك بسيار زيادي به درك عميق و مفهومي شيمي نموده و بسياري از كج‌فهمي‌هاي رايج را برطرف مي‌سازد (Badrian, 2008).
آموزش شيمي به صورت سه بُعدي
پيشرفت‌هاي اخير در علوم تربيتي و نيز مشخص شدن شيوه يادگيري دانش‌آموزان، به پژوهشگران آموزشي كمك كرد تا بتوانند انتظارات آموزشي خود را به درستي مشخص كنند. بايد توجه داشت كه هدف از آموزش شيمي در دوره متوسطه تربيت شيميدان نيست. اگر يكي از اهداف آموزشي علاقمند نمودن دانش‌آموزان به علم شيمي و ادامه تحصيل در آن رشته باشد، باز مي‌توان با احتمال به يقين گفت كه قرار نيست همه‌ي دانش‌آموزان در رشته شيمي ادامه تحصيل داده و در آينده شيميدان شوند.
هدف اصلي از آموزش شيمي در دوره‌ي متوسطه اين است كه فعاليت هاي انجام گرفته در فرايندهاي ياددهي و يادگيري شيمي وسيله‌اي شود براي آموزش مهارت‌هاي زندگي، حل مسئله، كاوشگري و ارتقاي سطح سواد شيمي. در اين رويكرد، شيمي در خدمت آموزش است و از جاذبه‌هاي علم شيمي براي پيشبرد اهداف آموزشي بهره گرفته مي‌شود. هدف ذكر شده در آموزش شيمي را مي‌توان از منظر عوامل انساني، سياسي، اقتصادي، اجتماعي و نيز فناورانه به شرح زير بررسي كرد:
بافت سياسي، اقتصادي، محيطي، اجتماعي و همچنين ملاحظات تاريخي و فلسفي، با درك ما از مفاهيم شيمي، واكنشها و فرايندهايي كه به دانش‌آموزان وعموم مردم آموزش داده مي‌شود، ارتباط زيادي داشته و بصورت در هم تنيده است.
2. اگر آموزش شيمي در سه بعد ماكروسكوپي، نمادي و مولكولي به صورت مجزا از ساير حيطه‌ها از جمله فناوري و جامعه صورت گيرد، در اين صورت نمي‌توان انتظار ارتقاي سطح سواد شيمي در دانش‌آموزان را داشت. انجام پژوهش، حل مسئله، كاوشگري و ارتباط دادن منطقي بين علم- فناوري، جامعه و محيط زيست به دانش‌آموزان كمك خواهد كرد تا علاوه بر كسب ديد چند رشته‌اي و چند بُعدي در يادگيري شيمي، در حل مشكلات و مسائل موجود در زندگي روزمره فعالانه و آگاهانه عمل نمايند
«ماهافي»[] (2004) با طرح آموزش شيمي به صورت «زمينه- محور»، براي كامل كردن تاكسونومي سطوح تفكر جانستون، معتقد است كه علاوه بر آموزش شيمي در سه سطح تفكر ماكروسكوپي، مولكولي و نمادي، بايد سطح چهارمي با عنوان «عوامل انساني»[] را نيز به اين سطوح اضافه كرد و ياددهي و يادگيري شيمي را به صورت سه بعدي انجام داد.
پژوهشگران معتقدند كه قبل از سال 1975 ميلادي، به هنگام تدوين برنامه درسي شيمي در دوره‌هاي مختلف تحصيلي، اغلب كارشناسان برنامه‌ريزي آموزشي با اين سؤال عمده مواجه بودن كه «چه موضوع‌هايي را بايد در برنامه درسي شيمي آموزش داد؟» اين سؤال باعث شد تا يك برنامهي درسي فشرده و حجيمي از موضوع‌ها و مفاهيم متنوع شيمي تهيه و به مورد اجرا درآيد. اين برنامه‌هاي درسي بر پايه ارزشيابي‌هاي صورت گرفته بارها مورد اصلاح و بازبيني قرار گرفتند. در اواخر قرن بيستم اين سوال در مراكز علمي و صنعتي مطرح شد كه «چه چيزي را بايد دانش‌آموزان ياد بگيرند؟» با اين سؤال، بيشتر پژوهش‌هاي انجام گرفته در سطح جهان، از برنامه‌هاي درسي دانش- محور به سمت برنامه‌هاي درسي بين رشته‌اي و زمينه – محور و اتخاذ رويكردهاي فرايندي، كاوشگري و انجام پژوهش سوق داده شد.
وجود سطوح تفكر سه بُعدي و پوشش دادن حيطه‌هاي مختلف ماكروسكوپي، مولكولي، نمادي و عوامل انساني در علم شيمي، سبب شده است تا طرح آموزش «زمينه- محور»[] علم شيمي مورد استقبال پژوهشگران واقع شده و از آن به عنوان يك الگوي كامل مطالعاتي در فرايند ياددهي- يادگيري و بررسي اثربخشي يافته‌هاي جديد علوم تربيتي استفاده نمايند (بدريان، 1387).
با استفاده از رويكرد «علم- فناوري- جامعه و محيط زيست»[] (STSE) و استفاده از زمينههاي اجتماعي، فرهنگي و اقتصادي، مي‌توان مفاهيم و نظريه‌هاي شيمي را در قالب تجربه‌هاي يادگيري جديدي به دانش‌آموزان ارايه كرد. استفاده از رويكرد زمينه- محور در آموزش شيمي سبب شده است تا مفاهيم ارايه شده از جذابيت بيشتري برخوردار بوده و دانش‌آموزان با ملاحظه كاربرد عيني مفاهيم آموخته شده در زندگي واقعي، انگيزه و رغبت بيشتري براي مطالعه شيمي نشان دهند.
چندين راهبرد براي آموزش زمينه- محور شيمي وجود دارند كه بيشتر آنها بر اساس راهبرد «نياز براي دانستن»[] طراحي شده اند. اين راهبردها منطبق بر رويكرد حل مسئله بوده و هدف اصلي آنها «يادگيري معني‌دار»[] شيمي است. برنامه‌هاي درسي متعددي بر پايه آموزش زمينه- محور شيمي تدوين و در برخي از كشورها به مورد اجرا در آمده است. در جدول 1، برخي از محتواهاي آموزشي تدوين شده بر پايه رويكرد زمينه- محور، براي آموزش شيمي آورده شده است.
