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關鍵詞:農村小學;科學教學;課程資源
《義務教育科學課程標準》(2011版)在教學實施建議中這樣提到:“要充分重視科學教學的實踐性與生活性,把教室作為科學教學的主戰場,把課外生活作為科學教學的延伸。”筆者認為,只有當科學教學與學生生活相結合,才能促進學生知識與技能的共同發展。那么,身為一名小學科學教師,如何開發生活資源促進學生科學實踐能力的發展呢?
一、在課堂中把教學與學生生活經驗聯系
新課程標準強調科學課程的實踐性和教學中學生的主體性,要想讓學生在學習中主動參與,就必須依照維果斯基的最近發展區理論,把新知識的傳授建立在學生已有的經驗基礎中,并使教學目標的設置能夠在學生跳一跳就能實現的水平,這樣學生才不會因為課堂過難或過易而產生厭煩情緒。比如,筆者在教學《植物的繁殖》這課時,大膽地剔除了教材中學生不熟悉的案例,比如,蒲公英、水稻、山藥等,而是根據當地農業的發展,選取了學生比較常見的農作物作為教學案例,包括小麥、蘿卜、白菜、紅薯等。由于這些都是當地農村常種植的農作物,而幾乎每個孩子都有下田幫父母勞作的經驗,因此,他們對這些植物并不陌生。在學生充分熟悉教材的情況下,筆者設計了開放的探究式教學模式,讓學生以小組合作的方式自主調查你身邊的常見的植物是怎樣繁殖的。學生在聽到我介紹這種探究的教學模式后,都非常積極、踴躍地報名參加,希望在自己了解的領域里大展身手。在調查研究后,學生以有關“植物的繁殖”的報告會的形式,匯報了他們的研究成果,并根據教材中的知識點成功地對植物的繁殖方式進行了分類,包括利用種子繁殖和利用根、莖繁殖兩種方式。這樣,不僅培養了學生自主、合作、探究的能力,還使課堂教學收獲了意想不到的效果。
二、挖掘豐富的生活資源,實施現場教學
科學教學的目標之一就是要培養學生善于觀察和思考的能力。而觀察能力的鍛煉,需要直觀的教學道具。一般情況下,教師都是借助多媒體展示實物的圖片,或者把標本帶入課堂中。雖然這種教學道具,有利于學生快速總結實物的特點并進行高效率地教學,但教具并不等于真實的科學環境和觀察實體,不能給學生更加直觀、形象的感受。教師可以不斷創新教學方式,實施現場教學,即把學生帶入真實的科學環境中,讓學生邊進行觀察教師邊引導。尤其是小學的科學教學大都是以揭示生活中存在的科學現象為主,因此,把教學帶入生活中更容易調動學生的學習興趣,為學生提供真實的科學研究場所。比如,一條河流里面的蝌蚪、青蛙、水草、魚都是小學教材中重點教學的對象;大自然中的各種植物樹木等也都是最生動的教學素材,通過帶領學生走進大自然,觀察身邊的生物現象,更能激發學生熱愛自然、天人合一的環境觀,達到環境保護教育的目的。比如,筆者在教學三年級下冊的《螞蟻的觀察》這課時,就摒棄了一般的以教室為主要教學場所,多媒體視頻的播放為主要教學手段的課堂教學模式,而是大膽地采用了現場教學的模式,帶學生們去螞蟻的巢穴進行實地觀察,并一邊觀察一邊寫報告,交流觀察心得。這樣學生在合作交流的過程中能不斷發現自身的不足,改進觀察的方式并最終使得觀察更加準確、全面,通過言語交流和概括促進思考,使觀察更加深刻。通過這次現場教學的實施,學生們對科學教學更加感興趣了,每個人都在現場教學中獲得了愉快的體驗和努力觀察并有所收獲的成就感,對科學教學的意義也有了深刻的認識。
三、使五彩繽紛的家庭生活作為科學探索的大舞臺
[關鍵詞]教學 科研 一體化
在學校教育中,教學與科研是兩個重要的功能,不能偏廢一方。學校調整科研與教學的關系,促進兩者協調發展,把教學與科研統一起來,教研人員的科研成果實現有效轉化,充分應用于教學,從而實現教學科研的一體化,促使學校教育健康發展。
一、學校教學與科研關系的現狀
在新技術革命到來,知識經濟發展的今天,各國都開始重視學校的科研功能。如英國大學幾乎沒有不搞科研的教師和不搞教學的科研人員;美國則將絕大部分國家科研機構設在大學,交由大學管理。而我國學校教育正面臨經濟全球化、科學技術飛速發展的環境壓力,學校教學與科研被賦予新的內涵,教學與科研的關系進一步復雜化。
目前我國部分學校和教師在對待教學與科研之間的關系上存在著誤區,即重科研輕教學。部分學校為了自己學校的榮譽和社會地位,過分重視科研工作而忽視了教學工作;教師為了提高自己的工作業績,獲得他人與社會的認可,就極為重視科研工作的參與,而相對忽視了教學。這樣就導致了學校或院系教學第一線的力量難與科研第一線的力量相提并論,有些專業基礎課則交給年輕教師甚至是研究生來教學。這對培養合格的高質量高層次人才是非常不利的,迫切需要對此加以調整。
二、學校教學與科研一體化的必要性
學校教學與科研兩者是相輔相成、相互促進的。然而,目前部分學校和教師卻過分地重視科研而相對輕視了教學工作。如果想扭轉這種局面,調整好教學與科研的關系,更好地促使教學與科研相結合、相統一,就有必要把教學與科研統一起來,實現教學科研的綜合化、一體化。
1.教學科研一體化是學校教育發展的需要
實現教學科研一體化,促進教學與科研相結合是學校教育發展的客觀要求。在學校教育發展中,教學是中心工作,科研是重要工作,教學與科研同等重要,不能偏廢一方,加強教學與科研的結合是推進學校教育發展的長效措施。而要想更好地促使教學與科研相結合,就有必要把教學與科研統一起來,努力實現教學科研一體化,以科研帶動教學,以教學推動科研。教育行政部門和學校領導對學校評估既要包括教學工作又要包括科研工作,注重教學質量和科研水平兩方面的考核。通過相應標準的制訂,促進教學、科研的健康發展;通過硬性標準的實施,形成學校教學上質量、科研上水平的創新意識、競爭意識,從而促使學校教育健康發展。
2.教學科研一體化是教師自身發展的需要
教師不教課,就不是教師;教師不搞科研,就不是好教師。科研是教師自我增長知識的過程,它包括專業科學研究和教學科學研究,教學是教師向學生傳授知識的過程,這兩個過程相輔相成。教師掌握了廣博的知識、熟練的教技,就能在教學過程中授教自如、游刃有余。反過來,教師在教學過程中,根據教學所需自我學習、自我深造,將所學的新知識、所研究的新成果再用于教學。這種“科研―教學―再科研―再教學”就構成了相互獨立又相互聯系的一個矛盾的統一體,從而使科研帶動教學,教學促進科研。對一個稱職、合格的教師來說,科研和教學二者缺一不可。要實現教學科研一體化,就必須促使教師既重視科研又重視教學,在教學和科研的領域都有所發展,這樣可以使科研與教學有機結合,更有助于教師職責的履行與自身水平的提高。
三、學校教學與科研一體化的可操作性
1.更新觀念,加強認識
學校應堅持教學科研一體化。以提高教學質量為中心,深化學校教學管理體制改革。目前,社會對學校的評價方式越來越多,涉及的范圍越來越廣,機制也越來越完善。但是不可否認的是,標準仍具有很大的趨同性,科研成果仍處于核心地位,甚至是評價的唯一標準。教育不是一朝一夕的事情,它是一個不斷積累與沉淀的過程,任何急功近利的舉措都可能影響到教育事業的健康發展。
學校領導應樹立教學科研一體化的指導思想。目前,大多數學校對科研活動的獎勵形式是豐富多彩的,學校對教學活動采取的激勵措施大多是設置教學成果獎,評選優秀教師,給予一定的獎勵。但二者在勞動付出與收益所得方面的差別也是存在的。學校領導應樹立教學科研一體化的指導思想,認識到教學與科研是相輔相成的,二者對學校的發展是同等重要的,不可偏廢一方,讓教學與科研享受同等待遇,從而促使學校的教學與科研兩者協調發展。
教師應堅持教學科研一體化。學校教師的工作同一般教師的工作存在著很大的不同。一方面,學校教師的基本任務是教學工作,為國家培養高級的專門人才;另一方面,學校是科學技術的孵化器,在教學之外,學校教師必然要承擔起科學研究的重任。教師應堅持教學科研一體化,既包括科研工作又包括教學工作。作為教師,重點毫無疑問要放在教學上,對教師的獎懲、職稱評定等應該側重于其教學成績。在教師評價體系中必須充分體現教學工作應占的分量,聯系實際的情況,在教學與科研之間形成一個恰如其分的比例,保持一定的平衡關系,促進教師教學科研雙豐收。
2.建立教學科研綜合評價體系
教學與科研是相輔相成、相互促進的。科研有助于革新舊的學科,催生新的學科,提高教學的知識覆蓋面,而教學是對科研成果的傳播和驗證,學校及其教師既要重視科研又要重視教學,不可偏廢一方。學校建立教學科研綜合評價體系,通過各項評價指標,綜合評價教師的教學能力科研水平,以及在教學科研活動中付出的勞動,給出一個合乎公平的客觀評價。加強教學與科研的結合,實現教學科研一體化是促使教學、科研兩者協調發展,推進學校教育健康發展的長效措施。
參考文獻:
一、教學內容的改革
環境科學研究方法的教學內容分為理論教學和實踐教學兩個部分。理論教學內容主要包括實驗設計、數理統計、假設檢驗、方差分析、相關回歸等數據分析方法。結合本校環境科學的專業特色,本科畢業生多從事農業環境監測與評價方面的工作。從而要求該課程的教學內容與農業環境監測的特點相結合,在數據統計分析例題方面主要強調監測類數據的總結和分析,建立實用性較強的教學體系。目前,這門課程還沒有適合的教材,以往教材理論部分過于強調數理統計的原理和方法,深奧難懂,與環境科學專業的結合性較差。因此該課程需從以下幾方面進行教學內容改革:
1.強調基本理論的應用性
我們采用蓋均鎰編著的《試驗設計與數據分析》,改革傳統的教學內容,根據農業院校環境科學專業特色,聽取專家建議和學生反饋意見,自編講義,引用環境科學類實驗數據進行整理分析,提高對數據分析的實際應用性。另外對課本上面繁雜的數理統計公式進行簡化式教學,主要強調公式的實際應用性,忽略復雜的推導過程。
2.課程內容緊密結合學生的畢業方向
根據專業特色,明確學生就業和考研這兩個畢業方向。課程學習以畢業方向為指導,就業學生主要側重學習環境類監測數據的獲取和分析。考研學生則更側重環境類實驗的設計與實驗數據的整理與分析。學生認識到學習該門課程與自己畢業緊密聯系,會激發學習熱情,主動獲取更多的知識為就業或考研做好準備。
3.課程內容與時俱進
利用信息網絡,強調課程內容的新穎性,把握環境科學研究方法的發展動向,在理論學習的同時,介紹全新研究方法的進展和前沿領域。并適當結合科研文獻,分析新穎的環境類實驗設計方法和數據分析方式,給課程學習注入活力。
二、實踐教學的改革
實踐教學是環境科學研究方法課程學習的重要環節,實踐學習培養學生設計實驗、全程參與,帶著問題主動學習,從而實現對應用型創新人才的培養。我院該課程實踐教學改革主要從課堂實驗、參與教師科研課題和分析企業監測數據三部分實現。
1.課堂實驗改革
實驗課采用自主編制實驗教材,學習SPSS軟件對實驗數據進行整理、歸納、分析和推導。適量增加環境科學實驗設計性和綜合性實驗,讓學生全程參與實驗設計、實驗布置、實驗管理和實驗數據分析各環節,提高綜合性實驗的效果。其次,以環境實驗數據為實例進行分析,實現數據的整理和深層次挖掘。還利用多媒體課件和FLASH動畫仿真技術展示實際生產工藝以及環境類監測數據的獲取過程,使得課堂講解生動清晰,有效提升授課質量。
2.參與教師的科研課題
把本科學生進行分組,根據環境科學專業的師資情況,分組參與教師的科研課題。結合大學生創新立項項目,培養學生的自主科研思維。學生在教師的指導下查閱文獻,根據實驗目的設計實驗內容,并安排實驗進度開展具體實驗工作并分析整理實驗數據,培養其創新和科研能力。
3.分析企業監測數據
讓學生利用現有的理論知識整理和分析企業監測數據,提高學生解決實際問題的能力,實現課本知識與解決實際問題巧妙的結合。學生自主完成數據分析報告并組織報告展示,真正做到學以致用。
三、考核評價體系的改革
關鍵詞:大學教學;研究性;大學科研;教育性
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 收稿日期:2016-01-11
大學的本質就是進行知識的傳授與人才的培養,所以說具有教學與科研等功能。
在大學教學中,必須保證教學與科研工作的統一,這樣才能確保大學教學具有研究性,科研具有教育性。同時,想要實現兩者的有機統一,就必須堅持以人才培養為中心,做好教育與科研工作,這樣才能突出大學的本質,保證教學科研教育具有教育法的價值。
一、大學教學具有研究性
對于教學來說,就要突出教與學。從教上來看,就是要做好知識與技能的傳授,而這一過程就是對已編碼化知識進行傳播。從學上來看,教學工作就是要引導學生進行有效學習。所以說,教與學就是要指導學生進行學習;簡單來說,也就是實現教與學的有機統一。從歷史背景來講,大學教學以向學生傳授人類長期發展背景下所積累起的知識為主,同時也應當要明確大學教學與中小學教學的不同;在大學教學中,比較注重研究,以提升學生的理論水平,促進理論與實踐的有機結合。因此,對于大學生來說,在教師的引導下,進行科學研究,可以有效提高自身的創造能力與培養創新精神。
大學教學具有專業性。大學教學的目的專業性十足,即將學生培養成為專業性人才,這使得大學教學中的教學計劃、課程設計以及教學活動等都是根據培養人才目標來制訂的。因此,不可以將大學教學目的理解得過于狹隘,必須加強基礎知識的創新與傳授,幫助學生擴展知識層面。[1]
大學教學具有前沿性。在大學是學生研究學問的地方,只有保證大學教學內容的前沿性,才能實現確定性與不確定性的有機統一。因此在實際中,大學教學不僅要讓學生掌握專業技能,還要讓學生掌握最新的科學成就等,并引導學生進行探究。所以教師要將自己的科研成果融入教學中,以豐富教學內容。
二、大學科研具有教育性
科研就是在預設的目標下進行知識的探索與發現其中存在的規律,綜合利用好有效的資源與知識來解決存在的問題。因此,科研本質上就是對未知領域進行探索的活動,同時也必須是一種對知識進行創新的活動。
大學開展科研工作的主要目的就是為了培養更多的人才,將科研工作作為一種教育的手段。隨著我國信息技術的不斷發展,科研開始從大學職能中分離出來,出現了專門的研究機構。大學本身存在大量的科研內容,但其最終的目的是實現育人,所以說,要將科研與大學科研進行有針對性的劃分,便于大學生不斷學習。[2]
三、實現人才培養目的
將大學教學的研究性與大學科研的教育性相統一,最基礎的內容就是進行人才的培養。根據我國目前的教育法,高校必須堅持以人才培養為工作的核心內容,將教學與科研工作運用到人才培養上。同時也要明確教育才是工作的中心環節,科研工作必須要經過教學來服務于人才培養方針。
大學要堅持以培養人才為基本的發展方針,所以教學就成為培養人才的手段之一。大學教學不僅具備教育性,還具備高度的研究性,這是大學教學與其他教育之間的本質區別。
大學培養人才,不僅需要教學,還需要科研來進行輔助。只有高質量的科研才能保證高水平的教學,通過有效引導,讓學生主動進行探索,做到大學科研工作與大學教學工作的相輔相成。
四、結語
綜上所述,將大學教學的研究性與大學科研的教育性進行有機融合,不僅要堅持以人才培養為中心,還要實現兩者的有機融合。教師也要有針對性地引導學生,促使學生去發現,不斷提高學生的學術水平,增強學生的學習效果。
參考文獻:
學校案例:
北京市育英中學
2015年3月,海淀區教委與北京教育科學研究院簽署了共同支持育英中學發展的合作辦學框架協議,在育英中學加掛“北京教育科學研究院實驗學校”校牌,將學校作為教科院的教育教學科研實踐基地;教科院發揮自身資源優勢,為育英中學發展提供全面指導和智力支持,在隊伍培養、資源開發、課程建設等方面密切合作,不斷探索構建科教一體化的學校發展模式。2015年,教科院成立了實驗校聯盟專家指導委員會,定期深入學校開展調研指導,從整體規劃的角度幫助學校梳理和確定發展中的關鍵問題以及教科研支持的著力點。在教科研支持中,把教科院的高端智力資源首先作用于教師,通過教師作用于學生,使教學與科研相互成全、相互融通、相得益彰。
1.開展課堂教學診斷,關注學生有效學習
教科院專家團隊以“關注學生學習有效性”為主題,先后進行六次覆蓋全學科的教學視導活動,聽評課總計達到222節,覆蓋所有一線教師的課堂。教研員們每次聽課后都認真地組織學科教師進行面對面評課,并以學科為單位向學校反饋聽課意見,提出改進建議。專家評課時不僅關注教會學生什么,更引導教師關注是否在教學過程中創設自主空間;不僅要看教師是否講清了知識,同時更要看教學是否符合學生的認知規律,并被學生接受;不僅看課時內容的完整性,更要看教學過程和環節的有效性。學校逐步形成了“三位一體”(主講、探究、評價)的備課、評課運作方式,兩年持續改進的課堂教學有效性診斷研究使得教師的問題意識越來越強烈,以學生“學”為核心的有效教學研究成為了教學工作的常態。
2.專家進課堂,示范引領教師專業發展
兩年來,教科院學科專家走上講臺,上示范課 11節,為學生開設各類學科講座15次,為學生做學科學法指導,與教師共同研究教學改進與提高的策略。他們把先進的教育理念帶到課堂,也把有效的教學方法帶進課堂,拉近了專家與一線教師的距離,激發了教師參與研究的熱情。每一次思想與方法碰撞的過程,都是教師自主發展內驅力生發的過程。
3.讓科研走進課堂,培養研究型教師
2015年開始,學校與教科院專家著力于研究把真實的教學問題轉化成科研課題,圍繞學科核心素養和能力的培養,通過科教一體化途徑尋找解決問題的有效辦法,參與了多個國家和市區級課題。這些課題大多來自于教師在教學過程中的困惑與需求。在教科院專家帶領下,重點開展的學科科研課題緊密契合中高考改革的導向,力圖通過研究,轉變教師的教學觀念和教學方式,提升學生的實際獲得。
4.建立學科工作站,發揮資源輻射作用
2015年3月,教科院在學校建立了語文學科工作站和物理學科工作站。學科工作站是集教學、研究、培訓于一體的教研共同體,由教科院學科專家領銜,由學校學科帶頭人主持,其主要目的在于創設一種相互支持和相互協作的學習環境,教科院專家團隊帶領聯盟校乃至全市范圍內的學科教師開展相關學科教學實踐研究,學校教師以團隊形式進行研究,立足學科課程建設與課堂教學,實現學科團隊整體教研與科研能力的發展。
關鍵詞:高效課堂;教師發展;專業化;游戲化
對于教育這個大的框架,在當今的中國有著太多的呼聲,為何培育不出高科技人才,為何沒有尖端人才,這些問題是爭論的焦點,可以進行簡單的總結,不管是高科技人才還是尖端科技,歸根結底都是科學技術,這就不難看出問題的關鍵。我們國家對于小學生科學素養的培養存在很大的漏洞,雖然開了科學這門課程,但是跟“漫畫書”其實沒有多大的區別。究其原因,主要是這門課程的教學缺乏生動性,死氣沉沉,如何實現這一課程的活潑化、游戲化無疑是解決這一問題的有效方法之一。小學生天真活潑,適當地加入游戲會帶動其積極性,科學研究表明,快樂學習是最好的學習方法,下面就從三個方面談談如何實現科學教學的游戲化。
一、完善教師選拔制度,選取專業化教師,實現長足發展
過去的教師是沒有教師資格證的,雖然他們有著長期的教學經驗,并在長期的教學實踐中有著自己獨特的看法,也有著更加獨特的教學水平,教育出了好多優秀的學子,但是這只是針對某些課程,比如,數學、語文,但是對于科學這門新型學科,一些教師缺乏足夠的認識,也不夠重視,不能更好地發揮他們自身的教學優勢,這不是他們本身所能決定的。這是自身知識面的問題,短時間里面很難得到徹底的完善,這就需要進行改進。所以,對于科學這門課程,應該選取專業地接受了系統教學理念培訓的教師來進行教學,這些教師能夠更多地了解和運用現代的新技術。根據這樣的需求,就要求在進行教師選拔的過程中,盡可能地選擇年輕教師來進行教學,他們有著更加豐富的科學知識,有著年輕的心態,更加活潑,有助于課堂氣氛的調節,有著更多的游戲化心態。經歷了大學的他們接觸了更多的新興科技,懂得更多的科技成果,這樣他們會在課堂講述中更多地引用科技成果,用來調動學生的好奇心,從而增加學生的興趣。
二、充分利用課堂40分鐘,實現高效課堂
科學研究表明,學生聽課最有效的只有15分鐘,這就需要把握好這15分鐘內的教學質量,實現有效教學。如何在短短的40分鐘里面讓學生學得更多,懂得更多,如何利用這有效時間,就需要興趣,需要激情。興趣和激情來自教師的教學方法以及個人魅力,在科學這門課程中要引進當今最新的科技成果,如果條件允許的話,可以帶學生去參觀科技館,了解一些新技術,實現理論和實踐的結合。還可以安排科學小實驗,在實驗中培養合作探究的精神,增強動手能力,擺脫傳統的灌輸式教育,走向新型的互動教學,讓學生真正參與進來,實現快樂學習,就如孔子所說:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”。同時,教師在教學的過程中,還要根據學生的特點來設計。一般情況下,小學生都有著活潑好動、好奇心強的特點,針對這樣的特點,就需要教師在教學的過程中,根據學生的實際情況隨時做出調整。
三、采取有針對性的游戲設置
為了充分調動學生學習的積極性,還需要設置好相應的游戲方式。例如,可以在課堂上開展角色扮演類游戲,以學生為主體,提供想、動的機會,有利于加深學生對知識的理解與鞏固,有利于培養學生的表達能力,有利于提升學生學習的積極性,為提高學生的科學素養起到了推動作用。例如,在講述我們身邊空氣的時候,就可以在課堂上開展相應的教學主題的游戲設置,可以從空氣污染引申出隨著全球溫度的升高,企鵝們居住的家園――南極的冰山已經開始融化,當地的生態鏈也受到了嚴重的破壞,企鵝們找不到吃的東西,一些珍貴的物種也因此滅絕,在這樣的背景下,就需要組織角色扮演類游戲對這些問題進行深入的探討,并圍繞著全球變暖和生態平衡這一主題,制訂出關于環境保護的教育類活動。與此同時,在設計游戲的過程中,要保證游戲設計的新奇性和合理性,充分激發學生主動學習的積極性,幫助學生在學習中進步。
綜上所述,就目前我國小學科學這門課程來看,甚至是輻射到其他學科,都應該采取積極的教學改革措施,那就是游戲化,也就是快樂學習轉變。所謂游戲化,就是讓學生開心,提高課堂的教學效率和教學質量。至于如何活化課堂,這就要求教師有著更加充實的專業知識和更加廣泛的課外知識,做到博覽群書、滿腹經綸,這樣的教師能夠更多地帶動學生的激情和興趣。實踐是檢驗真理的唯一標準。這也是經過歷史證明的。科學這門課程更是,增加課堂實踐環節,不但可以活躍課堂氣氛,還能調動學生的興趣,提高動手能力,做到一舉三得。國家應該對于這一游戲化教學方式更多地給予支持,做到科學這門課程的長遠發展,也是科技的保證,更是國家發展的保證。
參考文獻:
關鍵詞:科學研究;教學改革;實驗教學;人才培養
目前,我國普通高校的大學生普遍存在科研思維較弱和動手能力不強的問題,與我國所提倡的創新型和應用型技術人才的培養目標還存在較大的差距。因此教育培養模式,尤其是實驗課教學模式的改革勢在必行。我國高校專業課教師的主要工作內容包括教學和科學研究兩大塊。其中教學是專業課教師最重要的工作任務。教學效果的好壞直接決定了所培養學生的業務水平和創新能力。而開展科學研究能逐漸提高專業教師的業務能力和教學能力,教學和科研兩者互相補益。一般從事一線科研工作的專業課教師其課堂內容更豐富,教學內容更能貼合社會需求,更能引發學生的學習熱情,使學生畢業以后具有更高的工作適應性。目前大多數高校的專業課教師均將科研項目與博士和碩士研究生的培養相結合。在保證研究項目順利完成的同時,也培養了研究生理論聯系實際、分析問題、解決問題的能力。相對來說,本科生很少有機會接觸教師的科研項目,缺乏對科研流程最基本的了解,主要通過本科實驗課程的學習和完成畢業論文兩種方法將理論知識與生產實踐相結合。實驗課教學是學生尤其是理工類學生理解并運用理論內容,進行科學思維培訓和創新知識培養的媒介。相對于理論課教學,實驗課教學更具有直觀性,是理論聯系實踐的重要環節。開展生動有趣的實驗課,能極大地促進學生的學習熱情,提高學生的動手能力。目前專業實驗課多采用經典實驗和驗證性實驗的教學模式,對學生創新能力和綜合應用能力的培養相對較少[1],學生通常按照實驗課教材記錄實驗步驟,獲得實驗結果,撰寫實驗報告。這種教學方法相對保守、枯燥,長期開展會降低學生對實驗課的熱情,產生應付實驗課的情況。培養本科生的創新能力成為亟待解決的問題。將專業課教師的科研項目融入本科生實驗課教學過程中,讓學生能接觸到更多先進的科研儀器設備,了解當前的專業熱點,進而全方位提高專業素質。尤其是探索性的科研能極大地提高學生的科研熱情和自主學習能力,為其今后在專業工作中積累經驗。天津科技大學設立的“實驗室創新基金”和“大學生創新創業大賽”,點燃了本科生參加科技活動的熱情,培養了學生的創新意識,提高了學生的動手能力。
一、將科研成果與本科生實驗教學相結合必須
保證學生掌握學科基礎技能通常科研項目的研究內容較多,科研難度與本科生的能力不匹配,不能直接作為本科實驗教學的內容,必須經過取舍,保證在培養本科生基本技能的基礎條件下開展;必須先將科研項目中的實驗內容經過篩選、拆分成更小的單元作為實驗課教學內容,將科研項目中前期成熟的方法手段與本科生實驗教學內容相結合。例如在生物化工系教師的許多課題里,需要從環境中分離獲得大量不同的功能菌株。一般新分離的功能菌株,首先需要將這些菌株進行分子鑒定,將新獲得的功能菌株的分子鑒定與“基因工程實驗”相結合。這樣做既能保證本科生學習獲得必要的基礎知識,又能增加實驗的不確定性。例如從環境中分離獲得的是什么菌種,一般通過16SrRNA序列與GeneBank中已有序列相比對,與16SrRNA序列最近的菌種就有可能是獲得的新菌種的種屬。只有在確定新菌種的種屬后,才有可能知道該菌的特性和潛在的應用價值,以及后續確定獲得菌種未來該從哪些方面進行開發等。學生通過該學習才有可能發現實驗中潛在的應用價值,從而激發他們的創新意識和探索精神。在“基因工程實驗”課程中,教師首先帶領學生提取細菌基因組DNA,并分析基因組DNA的含量和質量。接下來根據細菌16SrRNA序列設計引物,聚合鏈式反應(PCR)擴增16SrRNA,獲得16SrRNA全基因序列。之后將PCR產物進行膠回收,獲得高純度的PCR產物,并將目的基因片段導入質粒。在制作感受態大腸桿菌時,將前期獲得的帶有目的16SrRNA序列的質粒轉化到感受態大腸桿菌中,通過抗性篩選和藍白斑篩選,獲得攜帶有目的基因的大腸桿菌,提取質粒,并利用質粒特定引物PCR擴增,檢測攜帶導入大腸桿菌的質粒中目的基因是否是陽性的,最終將攜帶陽性質粒的大腸桿菌送測序公司進行測序,獲得目的片段的堿基序列,與GeneBank上的DNA序列進行Blast比對。利用Mega和Clustal等軟件建立細菌16SrRNA進化樹,初步確定微生物的種屬。在這些實驗過程中,既能保證本科生獲得實驗技能,又能感覺到實驗具有的應用價值。在成功獲得一些真正有用的實驗結果后,這種成就感會激發學生的科研熱情。反之,在實驗失敗后,鼓勵學生尋找實驗設計的不足,并改善實驗方法,從而最終解決問題。這種將科研項目與實驗教學相結合的模式,既能培養本科生的學科實驗技能,又能促進教師的科研項目推進,一舉兩得。
二、將科研方法引入實驗教學
科研方法是指在研究中發現新現象、新事物,或提出新理論、新觀點,揭示事物內在規律的工具和手段。這是運用智慧進行科學思維的技巧。采用適宜的科研方法能使科研工作高效快捷。相對于傳統的本科實驗課程,科研項目一般更具有探索性。將科研項目引入實驗教學既能降低學生因做傳統實驗而造成的枯燥感,又能有一定的創新性,抓住學生的興趣點。作為本科生,如果能在實驗教學的過程中學習到一些常用的科研方法,對他們今后從事科研工作或發揮創新能力具有重要意義[2]。例如在“基因工程實驗”課教學過程中,需要不斷尋求更優性狀的菌種以提高發酵產品的經濟性和高效性。教師將實驗室新分離的菌種交給本科生進行分子鑒定,學生有機會提取不同微生物的基因組DNA,了解不同微生物的特性。因為不同微生物的基因組DNA提取方法略有不同,學生就要從專業網站查閱相應微生物基因組DNA的提取方法,并與專業課教師討論實驗開展的可行性。查閱文獻的過程中,教師要培訓學生從哪些科研網站查閱文獻,因為大多數本科生的專業英語基礎不強,筆者一般建議本科生首先從CNKI中查閱一些中文文獻,通過閱讀中文文獻讓學生對該領域有個大致的了解;然后再查閱英文文獻,如WebofScience、SpringLink、Science-Direct等網站的文獻,在該網站主要查閱一些文章的標題和摘要;最后對真正感興趣的文獻再下載進行全文精讀,獲取需要的實驗方法和思路。這種培養學生查閱文獻的方法,會培養本科生從科研的角度解決問題,提高他們解決問題的能力。
三、將科研實驗室設備和技術引入實驗教學
在我國大多數高校中,本科實驗教學和科研工作是相互獨立的。大部分高校對于本科實驗經費投入相對較低,本科實驗室所配備的設備和儀器基本上都是一些常規的儀器,缺乏先進的科研設備。學生使用老舊的儀器設備,導致其參與本科實驗課的熱情不高。如果學校的重點實驗室和科研實驗室能面向本科生開放,將能提高實驗室資源的利用率,同時本科生能有機會接觸到先進的技術、儀器和實驗方法。天津科技大學生物化工方向的專業課教師參與完成了許多國家級和省部級科研項目,具有完成該類項目的軟件條件和硬件條件。而一些高精尖的儀器設備在大學中普遍使用率不高,尤其是一些儀器的電子器件如果長期不使用,也會導致損壞,這將直接導致資源的巨大浪費。如果這些科研實驗室對廣大本科生開放,不但可以提高學生的動手能力,而且還能使他們掌握最新的研究設備的使用方法,拓展其科研視野。
四、改進研究方法
在保證學生掌握基本實驗技能的基礎上,本科實驗教學要盡可能減少驗證性實驗的比例,提高綜合性實驗和研究性實驗所占的比例。在科學技術飛速發展的當下,實驗內容和研究方法也在不斷更新。如果本科生實驗課僅限于課本,不能及時更新,那么培養出的學生很難適應社會需求。因此,將本科生實驗教學與當前正在實施的科研項目相結合,能促進實驗教學不斷探索新的實驗方法,讓學生了解最新科技成果[3]。對實驗項目進行科學重組,使其與現代化科技發展相適應,與生產和工程實踐相結合,既能培養學生的創新能力,增強學生的實踐能力與自主研究意識,為社會輸送創新型人才提供途徑,又能讓學生及時了解學科發展動態和趨勢,學習最新技術和理念。例如PCR技術在“基因工程實驗”課中非常重要,學生充分掌握該內容對其今后的科研開展具有重要的意義。影響PCR的因素有很多,一個小失誤就可能導致實驗失敗。在實驗失敗后,讓學生及時總結經驗,不斷完善實驗方案,例如通過改變模板濃度、Mg2+濃度、退火溫度及時間等條件,最終獲得陽性結果。在解決問題的過程中,學生能扎實地掌握基礎知識,同時掌握分析問題、解決問題的方法。
五、養成持續學習的習慣
構建全民終身學習的教育體系既是國家經濟社會發展的民生政策,也是教育事業發展客觀而意義深遠的要求。科研項目應用于本科生實驗教學的關鍵是實驗內容的邏輯化設計。在教學過程中轉變教學思路和方法,根據學生目前的知識水平,培養其能力,最終實現學生學習和思維方式的轉變,以培養出適合社會發展需要的創新型人才。在學習過程中學生會形成一定的生物化工學科素養,其主要核心內容包括以下方面:理解“基因工程”基礎理論;將基因工程原理用于生物化工技術領域;了解一系列的相關實驗技能;在學習生活中遇到不懂的事物時,養成觀察現象、分析結果、得出結論的習慣;在學習“工業微生物”課程的過程中,養成獨立思考的能力,形成終身學習的習慣。現代高等教育是連接基礎教育與社會生活的橋梁。在大學生畢業進入社會遇到問題時,學生的最初想法不應該是繞開問題,而是要找到解決這個問題的方法。例如在什么網站查閱資料、如何查閱資料、如何綜合分析問題,并最終找到合適的解決問題的方法。
[關鍵詞]研究性教學 農科院校 本科教學
為了適應時展對高等教育人才培養的要求,順應高等教育教學改革發展的趨勢,教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中明確提出“積極推動研究性教學,提高大學生的創新能力”。近年來,許多高校都實施研究性教學作為教學改革的重要方面,高等農業院校也不例外。
一、研究性教學的概念
研究性教學是一個多層次的綜合概念。從宏觀層次來講,研究性教學是從教學思想、教學觀念上來理解,即研究性教學是轉變“以教師為中心”或“以學生為中心”的教學觀念,教學中堅持“以課題或問題為中心,充分發揮教師主導作用和學生主體作用,師生共同探索和共同發展的教學觀念”。從中觀層次來講,研究性教學是從教學模式上理解,即研究性教學模式以研究探索教學模式為主,根據教師、學生的特點、學科特點、課程內容、教學目標等教學條件的特點來結合自學模式、合作模式和傳授模式的高度優化組合的教學模式。從微觀層次來講,研究性教學是從教學方法上來理解,即在教學中學生在教師的指導下以研究性學習為主,根據教學內容和學生的特點合理結合自主學習、合作學習、體驗學習和反思探索學習的過程,是學生在老師的指導下積極、主動、探索、求知的過程。
二、研究性教學的特點
與強調知識傳授和注重知識蓄積為特征的傳統教學模式相比,研究性教學更多地體現了一種以促進學生發展、培養學生自主創造能力為根本價值追求的教學范式。
1.探究性
研究性教學在教學過程中通過提出問題、設立課題,引導學生提出不同看法和觀點,鼓勵學生通過查閱資料、開展實驗、討論分析來驗證書本知識,解決現實問題。盡管這種探究并不一定具備科學研究中的嚴謹性和規范性,探究的結果也多是對科學研究成果的驗證,但是學生在這種探究活動中,科學研究思維方式的得到訓練,已有知識得到靈活應用,學習興趣得到培養和提高。
2.開放性
在研究性教學中,問題的提出和課題的設計等都與學生生活和社會現實密切相關,而問題的解決和課題的研究需要大量依賴教材、學校以外的知識和資源。因此,研究性教學必須讓學生直接參與學習和社會生活,運用所學的知識解決實際問題,讓學生真正體會到學以致用。通過研究性教學達到更有效、更合理的知識結構,協調研究性教學課程內容之間的關系,在有限的時間內,更有效地完成學習任務,等等。
3.靈活性
在研究性教學過程中,盡管教學目標和教學內容都預先有所安排,但在具體實施中,要充分考慮學生的認識水平和個體差異,并根據學生認知能力的發展、興趣點的轉換等適時地調整教學進程和教學內容,而不是一成不變地按照既定的教學計劃組織教學活動。
4.實踐性
研究性教學十分強調實踐。一方面,教學內容與社會生活實際和科學研究進展緊密結合,社會生活中的重大現實問題常常是學生課堂討論問題和開展課題研究的源頭活水;另一方面,研究性教學強調學生的親身實踐,注重學生的廣泛參與,提倡學生開展調查研究,深入農業生產一線,鼓勵學生在科學研究的基礎上發表自己的見解和看法。
三、農科院校研究性教學的實施
研究性教學與傳統的教學模式有很大的不同,在農業院校教育中推進和實施研究性教學,必須對教學過程的諸要素進行重新定位,對教學過程的諸環節進行重新調整。
1.更新教育思想和教育觀念
觀念是行動的先導。在高校實施研究性教學必須更新教師的教育思想和教育觀念。首先,要確立學生在學習和研究中的主體地位。學生是有思想、有情感、有欲望、有個性的學習者,教師在教學中要根據學生的身心特點來組織教學和加以引導;其次,在進行知識傳授的同時,要注重對學生思維方法的訓練,努力培養學生的自我教育和自我學習的能力,注意啟發學生的非智力因素,讓學生能夠根據自己的興趣和個性特征實現自身的發展;最后,要確立師生平等的觀念,營造民主的教學氛圍。
2.注重多種教學方法的融合
教學方法和教學手段與教學效果密切相關。作為任課教師,必須抓好理論教學這一重要環節,為學生創新提供較為堅實的知識基礎。改革課程教學內容,使教學內容具有基礎性、前沿性和理論聯系實際。改革課程教學方法,可采取多種多樣的教學模式,如發現式教學、問題式教學、情境式教學、支架式教學、討論式教學、合作式教學、案例教學、隨機訪問教學等等。通過多樣化的教學方法,引導學生自主進行學習和研究,使學生真正成為教學過程的主體。對于抽象程度高、學科內容復雜的課程,如《動物遺傳學》教師可采用講授法闡明該學科的理論框架,對一些轉基因和克隆動物的時事和熱點問題,可要求學生研討。通過多種方法的優化、組合來達到最佳效果。在研討過程中,要留有足夠的思維空間給學生,盡可能地讓每一個學生都有發表自己的見解和意見的愿望、機會和條件,各抒己見。
3.切實加強實踐教學
實施研究性教學必須切實加強實踐教學,來提高大學生的實踐能力。一方面,要切實改進實驗教學內容,積極開設綜合性、設計性實驗,化驗證性實驗;要改進實驗教學方法,按基本訓練、綜合訓練、設計實驗、專題實驗四個層次來培養學生的能力。另一方面,學生可以通過參與任課老師承擔的科研項目,在老師的指導下,進行科研實戰訓練,在科研進程中豐富知識、提高能力。并在此基礎上,積極申報大學生學術科技創新基金,自主地組織研究團隊,設計研究方案,開展課題研究實踐,撰寫研究報告。
在農科院校教學中引人研究性教學理念,把著力點放在培養學生的創新精神與實踐能力上,是提升本科教學質量的一個重要突破口。在研究性教學過程中,汲取知識、培養能力與發展個性,從而提高學生多方面的素質,培養學生創造能力和創新精神,最終達到培養創新性人才的目的。
參考文獻
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[3]饒玲.論高校實施研究性教學的六大要義.文獻資料,2007,(32):141-142.
關鍵詞: 前沿知識 交叉科學 物理課程 分類研究
引言
依據教育部頒行的《中華人民共和國基礎教育課程改革實施綱要》的要求,教育部在對中學物理課程的內容改革中,加入部分涉及前沿科學、交叉科學、復雜科學相關的一些內容,特別是新近物理科學中的新發現、新進展等熱點內容的基礎介紹等。目前而言,學術界尚未對中學物理課程內容體系中的前沿知識做出明確界定,較少見到關于這方面的系統性分析,顯然不利于教師合理地處理物理課程的教學內容。本研究即依據教學改革前后課程內容的對比,基于人教版教材剖析其中的前沿科學知識內容,對其進行整理分析。
1.中學物理教學內容中前沿知識的特點分析
中學物理課程學習必然關聯到物理科學的相關前沿,尤其高中物理課程更加如此。例如,現代量子理論、場論、超弦理論等,還有物理學科與生物、化學、材料等學科的交叉融合,形成地球物理、非線性系統、材料物理、物理化學等分支交叉學科。這些交叉學科和物理前沿知識雖然處于科學發展的前沿,但大多不脫離物理課程的基礎知識,尤其是最經典的物理基礎概念,交叉復雜的前沿物理表征之下,是傳統基礎物理內涵的新發展、新應用。因此,本研究將具有時代性、非常識性、復雜性、交叉性特征的物理知識內容,都歸納為中學物理的前沿知識。
1.1時代性
首先,前沿知識應具有鮮明的時代性。從前沿科學知識的發現和運用時間來看,前沿知識本身是新近發現和運用的。例如,中學物理課程人教版教材中提及的黑體與黑體輻射、非線性系統、愛因斯坦光電效應,等等,皆為時下物理科學研究的熱點前沿,因此順理成章成為中學物理課程當中的前沿內容。從另一角度考察,由于新課標的要求和課程改革的推動,相對于之前的教材,新教材突破性地提及了部分新知識,如牛頓經典物理與愛因斯坦相對論及量子理論,等等,作為經典物理與現代物理的分水嶺,在20世紀已經確定,但由于其復雜性和日常生活當中的運用不普遍,因此對于高中物理來說,依然將近代物理的量子理論與相對論作為前沿知識進行介紹。
1.2非常識性
前沿物理知識應當是非常識性的。即在日常生活和生產實踐當中,并不廣泛、普遍運用這些知識。這些知識僅在某專業領域具有不廣為人知的運用與實踐。對于中學生現有的知識結構來說,這類知識大大超出了學生目前的知識結構范疇和認識程度。舉例如物理教學中對于真空的描述,通常將真空解釋為空空如也、一無所有的地方,即不存在任何物質與能量的空間。但這種觀點與解釋僅在牛頓經典物理理論中成立,在近代物理中并不成立。實際上,就量子理論而言,真空作為量子場的基態,包含漲落和極化的效應。由于引力作用存在引力場等,近代科學解釋早已遠遠超越牛頓經典物理中對真空的理解和認識,因此成為物理教學當中的前沿內容。
1.3復雜性
前沿物理知識具有相當的復雜性。這里復雜性指物理現象較為復雜和物理解釋過程較為復雜。在中學物理課程教學內容中,這兩類復雜性內容都有體現。其一,如大幅度擺動的單擺,需要運用非線性物理與混沌系統理論進行解釋,并非簡單的力的分析可以簡單闡釋;其二,如光電效應,雖然光電效應的發現和運用早在上世紀已經實現,但是對于高中生的認知水平和知識結構來說,對這類復雜的微觀的抽象物理現象較難有直觀的感受,其發生的物理過程解釋較為繁瑣,必須牽涉光的量子理論,以及光的粒子系統理論進行解釋。在中學物理課程內容中,非線性系統與光電效應等知識,都應當歸屬于前沿內容。
1.4交叉性
前沿物理知識具有學科的交叉特性。由于物理學科的進展和分支差異,物理學科與許多其他學科交叉形成了新興的交叉科學,在微觀和宏觀上,在運用領域上,都存在一定程度的互相滲透。如生物物理、物理化學、現代材料物理、地球空間物理等,與眾多自然科學發生了多種多樣的融合。這些融合和交叉同樣基于許多物理知識和物理現象,同時拔高于普通的物理現象,需要與其他科學知識共同聯系起來進行解釋和學習。因此,這類教學內容應當引入中學物理中進行介紹,一方面培養學生對物理科學的興趣與愛好,另一方面擴大學生的知識面,具有較好的促進作用。
2.中學物理教學內容中前沿知識的分類
縱觀中學物理中涉及的前沿知識,其編排嵌入各個章節,分布在不同知識領域,其組織安排較為零散,但都與歸屬章節關聯緊密。因此,本研究根據上述四大特點,依照從初中到高中的課程章節順序,根據呈現形式、章節內容、關聯的前沿知識等部分進行分析和歸納整理。整理歸類為四個主要模塊:一是非經典物理概念;二是生活中需要用前沿知識解釋的現象;三是需要用到交叉學科知識解答的問題;四是與新技術應用相關的知識。
2.1非經典物理概念
近代物理的基礎諸如量子理論、相對論、場論等知識作為完全不同于牛頓經典物理的內容呈現在中學物理課程內容當中,特別是高中物理內容中較多。這些知識可以有效地激發學習者的學習興趣,引發他們的學習探究熱情,激勵學生勇于創新和嘗試,培養學生優良的科學素養和正確的世界觀、科學價值觀。這些內容都具有豐富的趣味性,盡可能貼近學生的知識結構進行科普,涉及的物理概念歸類如表1所示。
2.2生活中需要用前沿知識解釋的現象
不同于課本當中枯燥的物理概念、原理闡述和繁瑣的公式推導過程,生活當中的物理更容易使學生接納,并容易引起學生的好奇心。但是生活中存在一些少見的現象,其中一部分與物理前沿知識密切相關,這些物理現象在普通中學生知識結構下無法解釋,運用一些復雜的前沿知識對這些現象進行闡釋和分析。表2統計了物理課程內容中用前沿知識解釋少見的生活中的物理現象。
2.3需要用到交叉學科知識解答的問題
近代科學發展的重要特征就是交叉學科的極大豐富。特別是交叉學科往往出現在應用科學當中,因此存在較強的實用性,并且有相當一部分內容已經在社會生產和生活當中運用,只是中學生現有知識結構較難掌握,但許多內容和現象已經可以在生活中逐步遇到。這些內容提供給學生使其將物理與其他課程知識相結合,并引導學生激發想象和創造性思維,并解決生活中遇到的實際問題。具有交叉內容的物理知識整理如表3所示:
2.4與新技術應用相關的知識
物理前沿科學迅猛發展為人類社會發展與進步起到了極大的促進作用。由于超導特性的發現,使得超導懸浮列車成為現實,極大提高了列車的運行速度,對城際交通進行了優化;原子能的發現和運用使得核裂變技術為核心的原子反應堆實現了發電功能,為千家萬戶送去了光明,并且成了無污染的清潔能源;全息影像技術和超聲技術服務與醫療技術,使得千百萬新生兒疾病能夠在發病初期就能及時判斷并治療,極大提高了嬰兒的出生率和健康水平……這些豐富的科學技術內容從頭到尾貫穿物理學習過程中,能夠較好地讓學生感悟到物理科學的實用性,較好地發展學生的動手能力與創新能力。新技術在中學物理教學內容中的關聯知識點整理如表4。
3.結語
將前沿科學知識、復雜交叉學科知識嵌入中學物理教學內容當中,是新課程改革的一個重要舉措,也是順應社會進步和發展的必然。本研究梳理了初中、高中人教版教材中關于前沿科學的相關內容,為教師在課堂中靈活運用和把握前沿知識、關聯基礎知識提供有益的參考。
參考文獻:
[1]郭芳華.論物理前沿知識課堂教學滲透的路徑選擇[J].理化生教學與研究,2008(12):5-8.
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