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關鍵詞:科技史的教育;地位和作用;滲透;基本方法;認識誤區
長期以來,科技史在科學課程中只是一種點綴,其重要作用往往被廣大科學教師所忽視。《義務教育科學(7~9年級)課程標準》(以下簡稱《課標》)中指出:“科學課程以提高每個學生的科學素養為總目標”。此目標落實在科學課程內容的五大領域中,在現有的科學教材和實際的教學過程中,“科學探究(過程、方法與能力),科學、技術與社會的關系”兩個領域因其內容滲透在其他三個領域中,目標的落實往往被廣大教師所忽視。仔細分析原因不外乎以下三點:一是在現有的評價制度下,教師在理念上還沒有到位;二是在實際的課堂教學中不知如何有效地滲透“科學、技術與社會的關系”教育;三是對學生的學習評價更是難以把握和操作。基于以上的認識結合自身的實踐,現選取“科學、技術與社會的關系”領域中“科技史”這一主題,闡述科技史教育的作用和意義,以及在科學教學中滲透科技史教育的基本方法。
一、科技史在科學課程中的地位和作用
科技史是人類文明史的重要組成部分,學習和研究科技史,是汲取全人類智慧精華的一種途徑。通過科技史可以了解科學發現、技術發明和科學本質的認識,還可以了解科學家的科學精神、科學思想和思維方法,以及科學發現和發明的艱苦、曲折的歷程。
1.從科學知識學習看科技史的重要性
科技史教育能提供豐富的科學知識是不言而喻的。但是,作為科技史教育的目標,不能僅僅停在這個方面,更應關注科技史所能提供的科學知識背后的東西,如科學概念、科學假說和科學理論的來龍去脈;科學知識的發展變化等。而后者對于學習和掌握科學知識是十分重要的,這是因為科技史可以使我們對抽象的科學概念、理論有更直觀的了解。關于科學知識體系的理解和掌握,從科技史的角度來考查可能更具有直觀和具體的特點,因為科學體系就是歷史形成的,有了關于科學知識體系的知識,在從事科學研究和科學教育時,就可以少走彎路。此外,科技史教育還能夠提供知識的創新過程和創新的案例,提供關于知識創新的知識,為創新意識的培養提供素材,這對當前的科學教育同樣有著非常重要的意義。
2.從提高科學素養看科技史的重要性
科學態度就是實事求是,科學精神就是敢于懷疑、敢于求真、敢于創新,科學世界觀就是要認識到世界是可知的,同時還要關注科技發展對社會的影響,養成負責任的態度。20世紀的許多重大事件,還要想到會給他人和社會帶來什么不便,甚至災難。只有依靠科學的世界觀,才能對事物作出判斷并采取適當的個人行為。
科技史中記載著科學家的生平事跡,從中挖掘科學家的科學態度、科學精神和科學世界觀,把它們滲透到科學教學中,對于培養學生的科學素養和人文素養都具有積極的教育意義。
在“每一歷史事件背后,必須有一種精神”,在科學教學中,通過科技史的學習,就是要進一步樹立科學精神,堅定求真、求實、敢于懷疑和敢于創新的科學態度。
3.從弘揚科學與人文精神看科技史的重要性
對學生進行科學態度、情感與價值觀的教育,是科學教育的重要方面,但是缺乏合適的載體的科學態度、情感與價值觀的教育勢必流于一種空泛的說教,其效果往往是不到位的。如果以科技史的史料作為載體,那么這種教育就會變得非常具體、生動,有說服力,甚至能激發學生的愛國主義情感。例如,在學習“耳和聽覺”時,我們就可以介紹教材上閱讀材料“我國古代在聲學方面取得的成就”的科技史,其中就有“聲學的發展有悠久的歷史。距今已有7000多年,我國古代勞動人民在史前時期對聲學就有深刻的認識。到3000多年前的商代,人們已能系統地掌握樂器制造方法和相應的樂律規律等。我國古代對樂律的研究比西方早得多。又如北方的四合院建筑,北京天壇的回音壁等”。
在科技史中,有科學家對待困難和逆境的態度,對名譽地位的看法,對祖國對人民的熱愛,對科學對事業的獻身精神,對社會盡責的高尚情感,這些豐富事例,同時又是生動的故事,能夠造成心靈的觸動與震撼。例如,居里夫婦為了得到純凈的鐳,在低矮的柵屋里艱苦地工作了四年,從8噸鈾瀝青礦渣中提煉出微量的氯化鐳,以后用電離法分離出了純鐳,為了紀念居里夫人的祖國波蘭,把他們發現的一種放射性元素起名為“釙”。這些感人肺腑、催人向上的事例,比起空洞的語言,簡單的說教顯得更有說服力和感染力。能夠使學生從中陶冶思想情操,樹立遠大志向,增強責任感和使命感,激發奮發向上的斗志。
一部科技發展史,實際上就是一部人類不斷完善自己、發展自己、提升自己,這正是人文精神的體現。
二、科技史進入科學課程的基本方法
《課標》的一個重要特色,就是明確地將“科學、技術和社會的關系”作為科學教育內容的一個領域。從中我們可以發現初中科學對科技史教學的地位和作用,那教科書又是如何來體現《課標》的這一要求,滲透科技史內容呢?
統計分析4種不同版本(浙教版、華師大版、上教版、武漢版)科學教材中的科技史實,我們可以看出不同版本的教材引用科技史的數量和形式安排有所不同。但內容主要是以介紹科學家及其成果、重大的科學事件為主,還有介紹科學技術發展過程,科技史上神話故事,科技給人類帶了帶來的影響等。這些科技史蘊含著豐富的教學資源,在實際的科學教學中有著不可低估的作用。在科學教學中如何運用教材中科學史的材料,以充分發揮科技史應有的價值和教學功能。
1.作為引入課題的情境素材
許多科技史具有故事性強,生動有趣,引人入勝。如果我們用科學史作為引入新課題的素材,就能起到事半功倍的功效。既能讓學生了解相關的一段科學史,又能激發學生的求知欲,更有助于新知識的學習。例如,在學習“水的壓強”時,教材的開頭就是引用一段“海洋學家約翰·墨累曾經做了一個有趣的實驗”。為了解答這個問題,我們需要學習有關壓強的知識,從而自然地引入新的課題。
2.作為科學探究的事實來源
“突出科學探究”是科學課程的基本理念之一,不只是為了滿足外在的需要,更重要的是科學探究的過程作為學生的學習方式具有促進學生發展的內在價值。科學探究的學習過程能有效保持學生對自然的好奇心,激發他們的求知欲,使他們體驗探究過程的喜悅和艱辛;科學探究的題材選擇是多方位、多角度的,教材中許多科學探究的事實來源就是引用的科學史料。
在第一冊1.7“科學探究”中,以漫畫的形式闡述了:科學史上一位科學家一次成功的探究活動——天花和牛痘的故事。然后得出探究的一般過程。這樣就為科學探究提供了一個清晰的歷史背景,為學生闡述了科學探究的過程及科學家取得成果、科學發展歷程。
3.作為科學知識的相關資料
科學(浙教版)教材共為教學提供69處科技史料,其中大部分是篇幅較大的閱讀材料,其內容主要是原章節科學知識的相關資料,主要有介紹科學家的生平及其取得的科學成果,介紹科學知識、科學技術的發展歷程,介紹科學知識相應的最新高科技成果等等。將這些資源融入課堂教學和學生的課外自主閱讀,是科技史滲透到科學教學中的主要途徑。在教學實踐中,老師不必拘泥于教材對相關資料本身的呈現形式,把科學史料進行有機地整合,大膽創新,以多樣的形式展現給學生。
例如,在學習“力的存在”時,講到力的單位,就可講述“力的單位是牛(N),它是為了紀念英國科學家牛頓而命名的”,接著可以讓學生通過教材上的閱讀材料“牛頓”了解他的生平及做出的偉大的成就。又如,在學習“水的浮力”時,我們就可以讓學生了解阿基米德的故事,通過閱讀材料介紹阿基米德的生平及其他方面的科學成果。
在學習“新生命的誕生”時,我們可以利用閱讀材料“試管嬰兒”來了解人工受精的方法,也可以讓學生討論試管嬰兒技術所帶來的高科技應用和社會問題。還有在學習“動物新老個體的更替”時,教材中就有介紹生物學上的最新技術“克隆技術”,便于讓學生了解這一技術的過程和原理,以及這一技術在繁殖優良品種的動物和人體器官移植等方面的應用。關于是否可用克隆技術來克隆人,可以讓學生發表自己的見解來討論,也來初試一下科學技術的“雙刃劍”問題。
三、當前科學教學對科技史認識的誤區
初中開設綜合理科科學是現代教育的一種新發展,也是當代社會對教育提出新的要求。當中學科學教育逐步走向成熟,全面展現其自身價值的和意義的時候,逐步形成了科學教育的范疇和理念,然而科學課程中的科技史教育對于大多數人來說還是一個新課題。由于在我們起步較晚,重視程度不夠,認識不深,以及理論基礎不足等多方面的原因,從而在中學科學課程的實施過程中,導致其進入種種誤區。
誤區一:把科技史等同于科學傳說故事,以期引起學生對科學的興趣
科技史可以增加科學教學的趣味性,科技史有助于科學教學已是不爭的事實。科學傳奇故事確實誘發了兒童對神奇的科學世界的向往,但我們也應該看到,能夠誘發兒童熱愛科學、向往科學事業的傳奇故事,對于正規的科學學習并不見得有很大的幫助,倒是相反,某些以訛傳訛的傳奇故事對于深入理解科學理論還是有害的。傳奇故事往往過于強調科學發現的偶然性、機遇性,使人們容易忽略科學發現的真實歷史條件和科學工作的極端艱苦性。
除了科學傳奇之外,科技史所能告訴人們的科學思想的邏輯行程和歷史行程,對學習科學理論卻是十分有益的,這正是我們所要挖掘的。當我們開始學習科學時,常常為那些與常識格格不入的觀念而煩惱,這時候,如果了解一下這些科學觀念逐步建立的歷史,接受這些觀念就變得容易多了,科學家們也并不是一開始就這樣“規范”地思考問題,他們建立“規范”的科學概念需要一個不斷發展的過程。
誤區二:把科技史作為知識點傳授并加以考核,從而“掌握”科學史實
作為溝通人文教育與科學教育橋梁的科技史教學,在教學中我們很遺憾地發現也并未擺脫傳統應試教育的怪圈。有些教師在在教育的過程中,將其像對待科學課程中其他知識一樣應試化。教師認真講述科學家的出生年月、生平事跡、后人對他的評價等等,讓學生看書、劃書、背書。在考試時出現題目作為監督、檢查學生與老師教學的效果。正如物理學家勞厄說:“重要的不是獲得知識,而發展思維能力,教育無非是一切已學的東西都遺忘掉的時候所剩下的東西。”科技史教育更應是如此。
誤區三:把科技史作為科學課程的點綴,成為可有可無的附加品
受應試教育的影響,在中學教育界往往出現這樣的現象:考
試考什么,老師就教什么。在科學教學中應防止兩種傾向,一種認為科技史教育是科學教育的附加品,可有可無與整體教育無關,
甚至會影響教學質量。另一種傾向是把所有的知識都牽強附會地與科技史教育聯系起來,為興趣而興趣,喧賓奪主,忘了一節課的主要教學任務與目標,本末倒置,從而削弱學科知識的掌握、技能的訓練和能力的培養。
我國著名化學家和教育家傅鷹教授曾經說:“化學只能給我們知識,而歷史卻能給我們智慧”。期望中學科學教育者能把科技史作為一個重要的課題去學習、研究。歷史表明:任何一個發展比較快的國家都無一例外地重視科技與教育,任何一個偉大而有所作為的民族,都十分重視科技史的教育和研究工作。進一步研究科技史,挖掘科技史的教育價值,優化科技史的教學途徑是每位初中科學教育工作者應有的責任和義務。
參考文獻:
[1]袁運開,趙錚,余自強.義務教育科學(7~9年級)課程標準解讀.湖北教育出版社,2007.
[2]吳國盛.科學的歷程.北京大學出版社,2004.
關鍵詞:初中科學;科學史;情感教育
科學不是一個個概念機械地串聯起來的,也不是一個個科學成果簡單地堆積而成的,而是從活生生的實踐中形成的一個有機的整體。而科學史就是科學知識發生和發展的歷史,具體包括了學科知識的產生背景、發生、發展歷程、科學家研究工作有關的內容以及科學家的故事等方面的內容。《科學課程標準》中提出,科學技術史能提供科學發現、技術發明的歷史背景、探索歷程和典型案例。
一、學習科學史有助于培養學生學習科學的興趣
[教學案例] :阿基米德在浴盆里發現了浮力定律后,大喊大叫著跑上街道,赤身地告訴每一個人他終于發現了,學生在捧腹大笑后,逐漸理解了阿基米德原理。
給我一個支點,我就能撬起整個地球!阿基米德的豪言壯語使學生在想象中,加深了對杠桿平衡原理的理解。
二、W習科學史有助于培養學生的創新精神
[教學案例] 人類對地球形狀的認識:古人認為,天圓地方,天圓如張蓋,地方如棋局;隨著生產技術的發展,人類活動范圍的擴大和各種知識的積累,人們逐漸認識到,大地在大范圍內不可能是平坦的,而應該是彎曲呈弧形的;麥哲倫環球航行,進一步證實地球是圓的;人造地球衛星照片,說明地球是球體;牛頓提出萬有引力后,提出地球是扁球體;18世紀30年代,經測量證實地球是扁球體;20世紀50年代,通過實測和分析,證明地球是梨形體。
三、學習科學史有助于培養學生的協作精神
[教學案例] DNA雙螺旋結構的發現:20世紀人類最偉大的成果,莫過于遺傳學中DNA雙螺旋結構的發現。沃森與克里克,他們都確信遺傳物質是DNA而非蛋白質。但在化學領域,他們倆都不是專家,誰也不清楚解開DNA結構所需的基本化學知識,但他們卻都愿意彌補自身貧乏的化學知識,并將來自化學與晶體學兩門學科的數據結合。他們從多諾霍那兒學習了酮-烯醇互變異構的知識,從而為他們建立最佳的化學結構奠定了基礎。
四、學習科學史有助于培養學生的愛國主義精神
[教學案例]侯德榜制堿法:純堿是工業生產中不可缺少的重要原料,1862年,比利時人索爾維用食鹽、氨、二氧化碳為原材料,成功制取了碳酸鈉。這種制堿工藝稱為 “索爾維制堿法”(又稱“氨堿法”),這一工藝還是作為商業機密被牢牢把守在資本家手中。第一次世界大戰期間,當時較為先進的蘇維爾制堿工藝由英美等國嚴密壟斷,對外絕對保密,外人無從染指,當時價格最高的時候一盎司黃金一磅純堿,這簡直就是把純堿當銀子賣。強烈的振興民族工業的熱情,使侯德榜回國后投身于制堿工業。侯德榜抱著外國人能做到的中國人也能做到的決心,全身心撲在改進制堿工藝和設備上,1928年永利廠終于投產 。兩年后 ,中國的“紅三角”牌純堿闖進了在美國費城舉辦的萬國博覽會,獲得金質獎章。這時,只要以專利出售,侯德榜馬上可以黃金到手。但他出乎人們意料,于1931年寫成《制堿》一書,1932年在美國出版,把人們夢寐以求的制堿法做為厚禮獻給了全世界。緊接著,侯德榜又在南京籌建硫酸銨廠,不斷改進工藝,使食鹽的利用率達到95% ,降低了純堿的成本,還生產出氯化銨。這是世界制堿工藝的重大突破,因而震動了化工界。
五、學習科學史有助于培養學生鍥而不舍、勇于進取的科學精神
[教學案例] 鐳的發現:1896年,貝可勒耳發現了鈾鹽的放射性現象,引起居里夫婦的極大興趣,下決心研究這一不尋常現象的實質。他們先檢驗了當時已知的所有化學元素,發現了釷和釷的化合物也具有放射性。又進一步檢驗了各種復雜的礦物的放射性,意外地發現瀝青鈾礦的放射性比純粹的氧化鈾強四倍多,他們斷定,鈾礦石除了鈾之外,顯然還含有一種放射性更強的元素。最初居里夫人只是理論上推測但無法證明新元素“鐳”的存在,所以巴黎大學的董事會拒絕為她提供所需的實驗室、實驗設備和助理員,他們只能在校內一個無人使用、四面透風漏雨的破舊大棚里進行艱苦的實驗。他們將大袋的瀝青礦渣倒在一口大鐵鍋里,自己用鐵棍攪拌鍋里沸騰的瀝青鈾礦渣,眼睛和喉嚨忍受著鍋里冒出的煙氣的刺激。經過一千多個日夜的辛苦工作,8噸小山一樣的礦渣最后只剩下小器皿中的一點液體,不久之后,他們就確定,在鈾礦石里含有兩種未被發現的元素,分別命名為釙和鐳。由于這個偉大的發現,居里夫婦和貝可勒耳共同獲得了1903年諾貝爾物理學獎。
科學研究除了要有正確的科學方法,還需要堅持不懈、百折不撓的科學精神,通過科學史的學習,能培養學生不怕困難、勇于探索的精神。
綜上,在科學課堂中,科學史的學習對情感態度與價值觀教育有重要意義,如何充分挖掘科學史的情感教育價值,展現科學史的內在價值,還值得深思和研究。
參考文獻:
[1]《利用科學史促進高中生物核心概念建構的策略研究》,葉天晴.
環境保護是現在全球都在關注的一個大問題,教育問題也是世界上最最關注的問題,將教育問題與環境保護問題結合在一起,可以大大提高全國人民環境保護的意識。國家也在越來越重視這個問題。希望大大地改善環境問題,可以使我國更好的堅持科學發展觀,使我國能夠可持續發展,減少自然災難對我國百姓的傷害。本文用以下幾個方面將初中科學滲透生活環境教育的策略進行分析
關鍵詞:
初中科學;生活環境;教育
前言
隨著國家與環境的不斷發展,世界各國的資源也被開發的越來越多,大片大片的森林正在逐漸的消失,大量的魚類也在被污染的河流里不斷地死去。在我國地震也在頻頻發生,各個地區也逐漸出現了霧霾,所以環境的保護問題就成了現在世界上最最關注的問題,也是全世界都需要解決的問題。
1.初中科學教育中滲透生活環境教育的重要性
要是想讓環境保護問題有巨大的改善,那么就因該將環境的問題融入到教育中去,讓人們從小就將環境保護問題放在心中。國家也早在90年就提出相關的規定將環境保護問題融入到初中科學中去,老師也應該將環境問題科學的與中學生的教育聯系在一起。通過初中科學的將環境問題的對學生的滲透,可以讓學生養成保護環境的思想,將環境保護當作是自己的責任,這樣將環境保護問題從孩子做起,從小做起。只要人人都有環境保護意識,那么環境污染源就會大大地減少。在初中科學這本教材里加入環境保護問題是國家的需要,也是世界發展所不可缺少的一步。
2.初中科學教育中生活環境教育的滲透
2.1深入挖掘教材中的生活環境教育知識點
我國的教育主要是在課堂上,老師在課堂上將教材上的知識傳授給學生,使學生明白教材上的內容,使學生明白做人的道理。所以在我國的教育問題上應該注重教材這一方面,懂得挖掘的教材中的內容,將環境保護問題融入在教材中,老師可以在課堂上就讓學生了解相關的知識,使學生將環境問題記在心里。舉一個例子:在生物課堂中,講生物鏈的時候,就可以涉及到環境的保護問題。例如,人們隨手亂扔垃圾,工廠向河里排放沒有處理過的污水,造成水體的污染,河里的與受到了污染。生物鏈就是大魚吃小魚,小魚吃蝦米,在這個過程中有害物質也在逐漸的累計,人類作為食物鏈的頂端,吃到的有害的物質是最多的,從而會使人類出現一系列因為環境污染而感染的疾病。這樣,就可以加強學生的環境保護意識,使學生在日常生活中就能為環保做出貢獻。
2.2在實驗操作中的滲透
學生在學校的課程不僅僅只是局限在教室里面,學校還為學生們開設了實驗課,除了可以加強學生的動手能力意外,還可以讓學生之間學會相互協作相互配合。實驗課對學生的教育也是非常的重要。在實驗操作中如果將環境保護問題融入其中,,那么學生就能近距離的體驗一下環境污染給人們所帶來的危害,也能更加的明白環境保護問題的重要性。同時,老師在教導學生實驗操作的時候應該教會學生節約資源,用水更因該節約,這樣使環境保護成為學生的日常習慣。
2.3課堂教學中環保教育的滲透
在初中的課堂教育中有很多的內容可以將環境的保護問題融入到當中去。比如在化學的實驗課上,學習氧氣的一課時,運用的實驗物品都是易燃品,這樣就可以教育學生物品燃燒時所釋放的有害物質不僅能夠危害環境還會危害人類的健康。還有講酸堿度的時候,就可以將酸雨形成的原因告訴學生,還有酸雨對人類生活得的危害。再比如將金屬的時候,就可以將重金屬的危害將給學生聽,例如鉛中毒,汞中毒等等,這樣學生就不會將廢舊的電池隨意的拋棄,這樣就會減少電池內有害物質泄露對土壤的危害。而且,不同的重金屬都會引起人類不同的疾病,很大的影響了人類的生活與健康。這些都是在老師在教材教學,在課堂上可以教授給學生的內容,然而實驗課是加強學生操作能力,團結協作能力的課。那么在學生的實驗課堂上,在老師指導學生實驗操作的時候,就因該教育學生不要浪費資源,尤其是化學課。化學課上的一些藥物都是對環境有害的物質,在做完實驗時老師應該教育學生應用最少的藥品做出滿意的實驗結果,應該節約資源。在試驗結束后不能將實驗用過的藥品隨意拋棄,不能將藥品直接倒在水池當中,因為藥品會污染水體與土壤,應該將廢棄的藥品統一回收,統一處理。
2.4聯系地方生活環境進行教育
在教育學生環境保護問題的時候也不能只拘泥于教材上的內容。還應該根據本地的實際情況與環境保護聯系在一起教給學生。讓學生了解當地的環境狀況,更能夠切身體會環境保護的重要性。在全國的各個區域都會有我國的工業產鏈,我國的大多工業也都是重工業,對環境的污染及其的巨大,因為工業廢氣廢水的一系列污染,全球的氣溫逐漸變暖,海水與河水也不像原來那么清澈了,土地上也長不出茁壯的莊家了,當孩子們看到這些景象之后,當孩子們看到自己的賴以生存的甚或環境因為污染而變了樣子的時候,孩子們就都會將環境保護的問題放在心里。同時也應該將與環境保護的工作部門都介紹給孩子們,讓孩子們可以配合相關部門做好環保的工作。每年也應該開展環境保護的社會實踐活動,讓中學生們都積極地參加,讓學生為家鄉的環境保護工作做出貢獻。
2.5利用第二課堂進行環保教育
在中學大多都設立的第二課堂,我們也應該充分的利用第二課堂的時間對學生們進行環境保護的教育。在第二課堂的時間可以向課堂上一樣對學生進行環境保護的教育,亦可以以學生之間相互討論的形式讓學生們自由闡述自己的觀點,讓學生們在互相討論的過程中認識到環境保護問題的重要程度,也可以讓學生們將這個問題牢牢地記在心里,而不是將知識硬塞進腦子里。還可以利用二課堂的時間開展一系列的活動,讓學生們把課堂當中學到的知識更加牢固的掌握。在開展活動的同時也可以達到環境保護工作宣傳的作用,讓大家都能將環境保護問題當作自己的責任。
3.總結
環境是我們生存的前提條件,當環境受到了污染以后我們的生活與身體健康都會出現一系列的問題,現在不光是我們國家面臨著環境污染的問題,全世界在環境保護上都面臨著最大的挑戰,所以我們應該將環境的保護問題當作是自己的責任,從教育上著手是最簡潔的一個途徑。我們應該從身邊做起,從小事做起,將環境保護養成習慣。只有這樣才能將我國的科學發展觀貫徹下去,實現可持續發展,讓我們的子孫后代都能有源源不斷的資源可以利用。
參考文獻:
[1]益永鋼.初中科學教學中滲透環境教育的策略[J].現代教學,2011(4):68.
[2]陳小峰.初中科學教學中滲透環境教育的策略[J].雜文月刊:學術版,2015(5):117-119.
一、課程標準指導理念的比較
我國《 初中科學課標 》提出了核心理念:提高每一個學生的科學素養,并羅列了五大基本理念,分別是面向全體學生、立足學生發展、引導學生逐步認識科學的本質、體現科學探究的精神、反映當代科學成果。美國《 科學教育框架 》中提出了六大指導理念,分別是兒童是天生的調查者、專注于核心概念和實踐、對科學的理解是一個逐漸積累的過程、科學和工程都需要實踐、聯系學生的興趣和經驗、提倡平等。
從篇幅來看,《 初中科學課標 》對這一部分的介紹僅僅占了兩頁,每一條理念的論述非常簡短;《 科學教育框架 》在這一部分的介紹用了將近六頁的篇幅。從內容上看,兩者在要求科學課程要面向所有學生,以學生為本,遵循學生的“最近發展區”以及堅持學習是一個循序漸進的過程等方面同樣持肯定的態度,但是《 初中科學課標 》中對每一條理念的論述僅僅是從較為寬泛、概括性的角度進行了介紹,并且每一條理念的提出沒有強調證據的支持,不免給人一種籠統、空洞、類似喊口號的感覺,不利于讀者對其中真正內涵的理解。《 科學教育框架 》是根據已有的研究作為證據支持而提出指導理念,這些研究包括了《 美國實驗報告 》(調查了實驗在高中科學教學中的作用)、《 在非正式環境中學習科學 》(研究了校外科學學習的作用)、《 國家科學評價系統 》(研究了大量的科學學習評價)、《 K-12年級教育中的工程教育 》(關注了在K-12年級要向學生介紹的有關工程的知識和技能)[1],等等。在每一條指導理念的論述中均體現了有理有據的特點。
二、課程目標和課程內容的比較
1.課程目標
(1)課程總體目標。《 初中科學課標 》中提到科學課程的宗旨是提高學生的科學素養。具體來說有三點:①培養學生對自然的整體認識和與自然界和諧相處的生活態度;②發展學生在科學探究,科學知識與技能,科學、技術、社會、環境等方面的認識和能力;③使學生逐步形成用科學的知識、方法和態度解決個人與社會問題的意識,保護自然的意識和社會可持續發展的意識。[2] 由此看來,我國所提出的總體目標中所涉及的學生將要學習的范圍較寬,盡可能涵蓋科學素養的所有方面,稍顯得空泛,不夠具體。
《 科學教育框架 》也提到了新課程的總體目標是:到12年級之后,所有的學生都能感受科學的美好與奇妙;擁有豐富的科學與工程方面的知識,能夠參與有關的公共事務的討論;針對生活中的一些有關科學與工程的信息做一個明智的消費者;在校外生活中仍有能力繼續學習科學;具備從事自己的事業(包含但是不僅限于科學、工程與技術)所需的技能。總體看來美國新課程標準僅僅是圍繞了科學與工程兩個方面做了描述,強調了實踐和技能的掌握,目標具體而明確。同時還反映了課程標準希望改善美國國家目前科學課程中的一些弊病:只重視學的“寬度”而忽略了學的“深度”,沒有給學生提供參與科學與工程實踐的機會,等等。
(2)具體目標。《 初中科學課標 》對科學、技術、社會、環境四個方面分別提出了不同的目標,同時針對每一學科領域的每一個主題內容設計了詳細的課程內容和活動建議,但是沒有指明適用于哪一個年級或哪一個年段,顯得比較籠統,很難作為實際操作的指標。《 科學教育框架 》以2年級、5年級、8年級、12年級區分年段,有依據地分別對“概念”和“實踐”的學習目標按年段進行了劃分,詳見表1。
不論是“概念”還是“實踐”的學習進程,都展現了一個螺旋式上升的模型,從簡單到綜合,從生活化到學科化,從樸素到科學,從宏觀到微觀。目標之間銜接貫通,同時也更具體,可操作性更強。
2.課程內容
從《 初中科學課標 》的課程內容來看,與三維目標相對應:知識與技能(科學知識與技能),過程與方法(科學探究),情感態度與價值觀(科學態度、情感與價值觀和科學、技術、社會、環境)。《 科學教育框架 》所設定的課程內容可以歸為兩類:實踐(科學與工程實踐)和概念(交叉概念,學科核心概念)。
(1)“科學探究”與“實踐”。在《 初中科學課標 》中將“科學探究”定義為:學生經歷與科學家相似的探究過程,為獲取知識、領悟科學的思想觀念、學習和掌握方法而進行的各種活動。以科學探究的實踐來實現“做科學”,以此真正提高學生的科學素養。《 科學教育框架 》則使用了“實踐”這一概念,既包含了“科學探究的實踐”,也包含了“工程設計的實踐”。科學探究的實踐幫助學生理解科學知識是如何發展的,提供機會讓學生了解用來調查、建立模型、解釋世界的多種方式;工程設計的實踐讓學生了解工程師的工作,以及工程和科學之間的聯系。這樣加深了學生對學科概念的理解,使得學生所學的科學知識更有現實意義,賦予了“做科學”更豐富的含義。[3] 除此之外,“科學探究”與“實踐”在具體環節上也有所不同,詳見表2。
(2)“知識技能”與“核心概念”。《 初中科學課標 》與《 科學教育框架 》中設計的學科領域有相同之處,都包含了生命科學、物質科學、地球與空間科學,《 科學教育框架 》中還增加了“工程技術和科學的應用”,這也是與“科學與工程實踐”相呼應的。《 科學教育框架 》中“核心概念”的設計是基于美國科學教育研究者對于“學科核心概念”的進展研究和對于學生學習科學的認知發展研究上的。[4] 與之相比,我國《 初中科學課標 》中對學科知識與技能的內容和要求的確定似乎缺少了一些證據支持。
(3)“課程整合”與“交叉概念”。《 初中科學課標 》提出為了使學生能夠從整體上認識自然和理解科學以提高科學素養,強調科學課程的整合。首先是力圖超越學科界限,保留帶有結構性的基本內容,注重不同學科領域知識與技能之間的融通與鏈接。其次是將科學知識與技能,科學態度、情感與價值觀,過程、方法與能力進行結合與滲透。整合科學課程的途徑有:在教學方面可以使用統一的科學概念和原理,注重不同學科領域知識與技能之間的融通,強調科學、技術、社會、環境的關系,組織科學探究活動等;在課程內容設計方面,通過專題的設計采取多種整合方式,可以從不同領域探討同一對象,也可以保持一定的學科邏輯結構并與其他相關學科內容相聯系。
《 科學教育框架 》中提出了“交叉概念”,其目的是為了幫助學生將各學科知識和實踐聯系整合起來,形成一致的、科學的世界觀。根據在科學和工程中的重要作用羅列出了七種主要的“交叉概念”:模式,因果關系,規模、比例和數量,系統和系統模型,能量和物質,結構和功能,穩定和改變。下面用“生命科學”中的一個例子來說明交叉概念與學科核心概念及實踐在課程中的體現,詳見表3。
三、實施建議的比較
我國《 初中科學課標 》依次從教學、評價、教材編寫和資源開發與利用幾個方面提出了課程標準的實施建議。美國《 科學教育框架 》中實施建議則分為五大部分,整合三個維度(學科核心概念、交叉概念和實踐),從課程、教學指導、教師發展、評價等方面實施,科學和工程教育里的平等和多樣化,對課程標準完善者的指導,展望未來。兩個標準在這一部分有相同的地方,例如,在教學中強調課程內容的整合,強調教學方式的多樣化。不同的地方在于:第一,《 科學教育框架 》中每一部分的“實施建議”均附有大量的參考文獻,有證據可循。第二,《 科學教育框架 》在“實施建議”部分再次使用了大篇幅強調了教育平等,而在《 初中科學課標 》中僅僅在“課程目標”中有所提及。第三,《 科學教育框架 》中對教師發展提出了相應的實施建議,而在《 初中科學課標 》中沒有提及。第四,《 科學教育框架 》中提出,課程、教學、教師發展和評價是科學教育過程中的四大關鍵因素,并強調四者的連貫性,包括了橫向連貫、縱向連貫和發展性連貫。橫向連貫,即向課程標準看齊,擁有相同的目標,共同發揮作用;縱向連貫,即各級(課堂、學校、地區、州和國家)對科學教育的目標有共同的理解,對評價的方法和意圖也一致同意;發展性連貫,即對于不同年級重點教授哪些概念以及如何提高學生對這些概念的理解力有著共同的觀點。而《 初中科學課標 》中沒有強調這其中的連貫性。
四、啟示
1.重視相關研究證據的支持,提高科學課程標準的實證性
課程標準應當建立在大量相關研究結論和證據的基礎上,這樣才能經受住理論和實踐的檢驗。[5] 從美國《科學教育框架》中的每一部分所附的參考文獻的篇幅就可以看出其實證性。相比而言,我國《初中科學課標》顯得缺乏實證性。
2.著力課程目標的細化和具體化
與美國《 科學教育框架 》相比,我國《 初中科學課標 》在目標的制定上顯得較為籠統和寬泛,可操作性不強,同時對某一年級或某個年段沒有設定具體的標準,這必然會影響到教材的編寫、教師的教學、評價等過程。
3.工程、技術與科學教育相結合
科學、工程、技術本身就是相互聯系的,而且國家實力競爭也越來越倚靠科學、工程、技術之間的聯系。[6] 美國已經有STEM項目,科學教育中逐漸重視工程學和技術教育。《 科學教育框架 》中提到,工程和技術作為科學應用,為學生提供了一個可以檢測他們所掌握的科學知識并將其應用到實際問題的環境,有助于他們對于科學知識的掌握,增強興趣,了解科學、工程和技術之間的關聯。
(作者單位:上海師范大學生命與環境科學學院,上海,200234)
參考文獻:
[1][4]王磊,黃鳴春,劉恩山.對美國新一代《 科學教育標準 》的前瞻性分析――基于2011年美國《 科學教育的框架 》和1996年《 國家科學教育標準 》的對比[J].全球教育展望,2012(6).
關鍵詞:科學實驗 環境教育 實施
環境教育是當前世界各國普遍高度重視的教育領域,被視為從根本上解決日益嚴峻的環境問題、實現人類社會可持續發展戰略的一條必由之路。實施環境教育的途徑是多種多樣的,其中途徑之一是通過科學實驗進行環境教育。
初中科學實驗包括學生分組實驗、課堂演示實驗和學生隨堂實驗。許多科學實驗中蘊藏著環境教育的因素,也是直接影響環境質量的因素。例如氧氣的制取與性質實驗、檢驗SO42-離子的實驗等等。所以在科學實驗教學中滲透環境教育就顯得直觀、生動,使學生在學習、掌握知識的過程中提高環境素養。在科學實驗中主要通過以下三個環節來進行環境教育。
一、改進實驗,加強環境教育
目前全國數以萬計的高校、中學的化學實驗室每天排放著各種各樣的污染物,這樣“聚沙成塔”的污染,成分復雜,累積效應強,而又容易被人忽視。因此在2000年舉行的全國綠色化學工作會議上,專家呼吁應立即采取應對措施。其中一條提出各中學、高校應推廣“微型化學實驗”和“小量化學實驗”。前者是將試劑用量減少到常量的十分之一至千分之一;后者則是將試劑用量減少到常量實驗的二分之一或四分之一。兩者的優點是減少試劑用量,降低實驗費用,降低實驗排廢量,減少環境污染,縮短實驗時間,且安全可靠。[1]
1. 采取微型實驗,減少藥品用量。
微型化學實驗是在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗,是一種新興的實驗方法。其特點是儀器微型小巧,所需試劑用量少,濃度低,反應快,減少了燃、爆、毒、腐蝕等危險性,污染顯著減少。有一些實驗我們根據實際需要,先用化學方程式從理論上計算出所需反應物的量,然后據此控制用量,從而達到節約藥品、減少污染的目的。如硫在氧氣中燃燒時,按常規實驗,每次反應需要硫粉0.3~0.5克,反應后生成的二氧化硫為0.6~1克;而在微型實驗中僅需硫粉為0.02克,反應后生成的二氧化硫為0.04克。這樣不僅試劑用量少,而且排污量大大降低,對師生的健康有利,也使其對環境的污染降至最低。
2. 改進實驗設計,強化環境教育。
一些有毒物質參加化學反應或生成的實驗,若仍沿用原來實驗操作,雖能達到實驗效果和目的,但在實驗中操作較復雜,時間長,藥品用量也較大。不僅費時費事,而且排污量較大,也沒有采取有效的控制措施,長年來一直危害著教師和學生的身心健康。若將這類實驗進行改進,能使操作更合理有效,又能控制或避免排污量,提高環保意識,培養學生相應的素質,以適應現代文明之需要。例如磷、硫分別在氧氣中的燃燒實驗,可以改為:用一倒立的無底集氣瓶,內裝水或稀氫氧化鈉溶液,用單孔橡皮塞、導氣管與制取氧氣裝置相連接,用玻璃棒蘸取少量硫粉或紅磷(也可以用微型燃燒匙取),在酒精燈上點燃后立即伸入倒立的無底集氣瓶中,產生少量的有害物質大部分溶解在液體里,不僅現象明顯,還控制了有害物質的排放量,而且可以進行反復演示,加深印象,操作便捷,安全可靠。
3. 充分運用多媒體實驗教學,改進實驗,加強環境教育。
這幾年來,我們在新生進入實驗室之前,組織他們觀看多媒體課件,主要內容是實驗基本操作和實驗室安全知識,讓學生充分了解如何做到實驗操作規范化和實驗操作規范化的重要性,使實驗課有一個良好的開端,減少在實際操作中的一些不規范操作,減少不必要的浪費,減少對環境的污染,使實驗這門課程在一開始就融入環境教育。可將一些試劑耗量大、價格昂貴、毒性大、對環境污染嚴重且不易控制的化學實驗采用計算機模擬實驗,讓學生在計算機上操作也能達到身臨其境的效果,運用科學的手段來實現化學實驗“零排放”、“零污染”,它將對化學實驗綠色化,對環境保護、增強學生的環境保護意識起到不可低估的作用。
二、注重實驗過程,把環境教育落到實處
實驗教學可以使學生通過表象增強直觀的感性認識,進而能培養學生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力。在實驗教學過程中落實環保行為可從實驗目的、原理、步驟等多方面展開。
科學實驗中,要求學生做到基本操作正確而且規范化,使學生在藥品的取用、物質的稱量、液體的量取和轉移、物質的加熱、玻璃儀器的洗滌、液體的過濾等做到動作準確、操作熟練、運用靈活。但是,大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確給出限量,多用“少許”、“少量”、“適量”、“一定量”等籠統地來限定,往往使學生很難把握藥品的實際用量。這樣既影響實驗的科學性和實驗的效果,又會造成藥品的不合理利用,還會對環境造成一定程度的污染,從而不易培養學生的規范化操作。若將藥品規定用量和濃度,既方便施教,又方便操作,更易讓學生接受、觀察和記憶,從而培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法,同時節省藥品,減少污染。
許多學生不明確為什么要嚴格控制試劑用量。例如在檢驗SO42-離子的實驗中,學生往往加入較多的BaCl2溶液。事先應向學生們簡要介紹鋇化合物中毒性最大的是易溶于水的BaCl2,水體中含鋇最高允許濃度為1.0mg/L,過量的BaCl2溶液轉入廢液,會造成潛在的水質污染、土壤污染。并且講述硫酸鋇是溶解度很小的不溶性鹽,加入少量的BaCl2就可觀察到不溶于稀硝酸的白色沉淀。這樣既可節約試劑用量,達到實驗效果,又可凈化環境。
三、及時、妥善處理實驗廢棄物,實現實驗綠色化
培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法,并正確引導學生妥善處理化學實驗的廢棄物,這既提高了學生的實驗能力,又提高了學生的綜合素質。同時增強了實驗本身的科學性,為實驗的規范化、綠色化奠定了基礎,也有利于樹立學生自覺的環境保護意識,為減少環境污染提供了重要保證。特別是化學部分的科學實驗中要產生大量的廢棄物,如不及時處理隨意排放,久而久之,不僅對環境造成污染,而且會淡化學生的環境意識,養成不良習慣。科學實驗廢物主要有三類:廢渣、廢液、廢氣。廢渣的處理一般較簡單,能夠回收的直接回收,不能回收的進行掩埋、焚燒處理。而且初中科學實驗生成物是純固體的較少,大多混在其它液體中成為廢液。而對于廢液和廢氣來說種類比較繁多,性質比較復雜,下面將對這兩類廢物進行分類處理。
由于在實驗過程中所產生的廢液其組成經常變化,所以我們處理前必須充分了解廢液的性質,分別處理。在處理中應考慮盡量加入量少而無害易處理的藥品,減少和防止再生有害廢液的排放,認真考慮一些貴重藥品的回收問題,對一些用量較大的有機溶劑,也應盡量回收利用,再焚燒其殘渣與實驗過程中沾有的有害物質的濾紙、包藥紙等廢棄物焚燒后一起做深埋處理。這樣對實驗廢棄物進行無害化處理既可培養學生良好的實驗習慣,又可使學生學到實際應用技術,還可節約資源、變廢為寶、化害為利。
目前有很大一部分師生沒有意識到化學實驗中尾氣處理這一問題的重要性,普遍認為有些氣體如CO2、N2、CH4、H2等無毒,因此,就無須進行尾氣處理,殊不知溫室效應正是CO2、CH4等氣體的超量排放所造成的惡果。有些人甚至對一些直接對人體有害的氣體如HCl、SO2等的排放也等閑視之,認為這類氣體在實驗中排放量小,不會造成多大污染,在實驗室中習慣把尾氣導入通風櫥,這種做法也是不正確的,一樣會造成環境污染。
處理尾氣不僅可以減少(或防止)有害氣體對環境造成的污染,而且還可以從中得到某些副產品,如用NaOH溶液處理SO2尾氣可制得亞硫酸鈉。另外,通過實驗中尾氣的處理可以增強學生的環保意識,培養學生嚴謹的科學態度。
總之,通過以上三個環節,學生不僅在科學實驗教學中掌握了科學的基礎知識,培養了實驗能力,同時也提高了他們的環境素養。
參考文獻:
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[2]陳錫恩.改進實驗教學防治環境污染[J].遼寧教育學院學報,2001,(9).
“全納教育”是1994年6月10日在西班牙薩拉曼卡召開的《世界特殊需要教育大會》上通過的一項宣言中提出的一種新的教育理念和教育過程。它的主要內容是:容納所有學生,反對歧視排斥,促進積極參與,注重集體合作,滿足不同需求,是一種沒有排斥、沒有歧視、沒有分類的教育。經過10多年的研究和發展,“全納教育”已經為各國的教育界所認可,它不僅僅是針對殘疾人教育提出的教育理念,也為普通學校的教育指明了行動方向。本文就“全納教育”理念下的初中科學實驗復習提出一點實施策略。
一、將演示實驗與學生分組實驗改為邊學邊實驗,以滿足學生不同的人權需求
“全納教育”提倡學校要給學生提供學習機會,容納所有的學生,以滿足學生的各種不同的人權需求。針對這個思想要求,本人將演示實驗與學生的分組實驗改成邊學邊實驗,有效地體現了“全納教育”這一理念。
1.選擇合適的內容邊學邊實驗,保障每個學生都會積極參與實驗。演示實驗是初中科學教學中的小結課、復習課重要形式之一。根據“全納教育”的思想,在初中科學的實驗復習教學中也應該創造出一種全納的氛圍,在這種氛圍中,每個人受教育的權利都有充分的保障,以滿足學生的不同需求。例如,托里拆利實驗的做法:將一個帶有橡膠蓋的小玻璃藥瓶下部去掉,然后塞進一個插有短玻璃管的橡膠塞,再用一個長約15cm的軟橡膠管連接托里拆利玻璃管。實驗時,先從瓶口一根細長鐵絲用以帶出管內氣泡,將管稍微傾斜后,從瓶口里倒進水銀,讓水銀緩慢進入管內,至乳膠管內約3cm處時,在玻璃管口處用止水夾夾緊乳膠管,然后固定在鐵架臺上,松開止水夾,即為托里拆利實驗裝置了。待教學進行到玻璃管內的汞柱高(即兩管內汞面之間豎直距離)產生的壓強,相當于瓶里水銀面上方氣體壓強時,又可以設計這樣一些題目來讓學生進行討論:在下列情況下,玻璃管里的柱面有何變化?為什么?
改進后的托里拆利實驗裝置,不僅組裝簡單,操作方便,現象明顯,而且便于測量汞柱高(在常規實驗中學生看不見水銀槽內的汞面),能避免水銀的散失和操作者接觸有毒的水銀,且水銀用量少,又特別宜于上述問題的驗證,使學生深刻理解汞柱高的物理意義。由于實驗的內容選擇合適,學生討論十分激烈,不同意見相持不下,紛紛要求到講桌前演示,實驗結果給他們做出了公正的裁決,再讓答案正確的學生說明理由,讓答案錯誤的學生找出原因。
2.選擇合適的器材邊學邊實驗,以滿足每個學生的不同學習需求。在實驗的復習教學中,由于初中學生實驗能力差,學生對實驗的注意力常常集中在操作上,教師則往往忙于協助學生排除故障。師生完全處于被動狀態,以致往往無法達到獲取知識、培養能力的目的。而“全納教育”要求每一個教師要牢固樹立接納所有學生的思想,逐步創造條件,滿足學生的各種不同需求。
在教學中,把教師的演示實驗改為學生的邊學邊實驗,既能使學生對實驗獲得更加清晰的印象,在學到該知識的同時又能培養學生的實驗能力,提高學生的學習興趣和主動性。采用邊學邊實驗的教學形式后,學生在教師的指導下邊看、邊學、邊實驗、邊思考、邊討論,能較快地掌握實驗知識。邊學邊實驗課一般安排在教室里進行。每個桌上都有一套儀器,每位學生都有動手的機會,能滿足不同學生的不同尋求,有利于學生能力的培養。因此,從某種意義上講,邊學邊實驗起到了演示實驗與學生分組實驗的綜合作用。
二、注意實驗的有機歸類,將知識進一步系統化,給學生提供合適的學習條件
現在的初中科學教材中的實驗內容,都是根據課文知識的章節安排的,各章節的實驗內容,基本上無必然的聯系。學生所掌握的有關實驗方面的知識,往往既多又亂。根據“全納教育”理念和心理學的研究,人的思維的敏捷性和知識的遷移能力,是以思維的條理性為前提的,只有系統性、條理性強的知識,才便于掌握和遷移。因此,在總復習中,往往將原教材中實驗內容的章節次序打亂,重新歸類。
1.基本儀器的使用歸類。這類實驗要求了解儀器的基本結構,熟悉各部分的名稱,懂得工作(測量)原理,掌握合理的操作方法,會正確讀數,明確注意事項。例如,自然科學實驗中的儀器使用,家用電器,故障的判斷,安培計伏特計的示數變化情況,物質的檢驗,物質的推斷等要以小專題進行復習,做到熟悉掌握,認真分析領會實驗意圖,靈活掌握有關儀器的組成結構、性能特點,還能根據實驗目的和需要利用常見儀器,通過必要的改進和裝配,完成合乎實驗要求的創意與設計。同時可以開放實驗室,讓學生重新回到實驗室,做教材中的實驗,以達到牢固掌握實驗基本操作、基本技能的目的。
2.測量類的實驗歸類。這類實驗要求明確被測物理量的含義,懂得實驗原理,掌握正確的實驗方法,并對實驗結果能科學地進行誤差分析。例如,溫度測量、長度測量和密度測量。
3.驗證類的實驗歸類。這類實驗要求明確驗證的規律,懂得實驗原理,掌握實驗步驟,能科學地進行實驗誤差分析。如針對《熱學》中溫度計示數變化的一系列習題,筆者采用一邊進行理論分析,一邊讓學生動手驗證的方法,使他們不僅從理論上明白并且通過實驗觀察到:用扇子對著溫度計的玻璃泡扇風時,溫度計示數不變。把溫度計玻璃泡置入盛有酒精的燒杯內部時,示數不變;當溫度計的玻璃泡離開酒精時,溫度計示數會下降;當用扇子對著濕玻璃泡扇風時,示數下降加快。這種讓學生動手驗證典型習題的做法,使學生既加深了對題目的印象,又鞏固了相關知識,同時培養了他們的動手能力。
4.探索類的實驗歸類。所謂探索性實驗,是由教師給出實驗課題,提出實驗要求,讓學生根據實驗目的,靈活運用所學的知識,獨立構思,設計擬定實驗方案和步驟,自己動手實驗,觀察、分析、推理、判斷、總結,得出結論的一種實踐活動。在實驗教學中,我們要有意識地創設一種探索的氛圍,使它帶上一定的研究色彩,促使學生更好地領會實驗思想的精髓,有助于提高學生的實驗素養和創新能力。因此,在實驗教學中,要加強實驗的探索性,有意識地為學生創設探索情境,提出和啟發探索問題,并通過設計一些探索性實驗,讓學生在實踐中探求新知識,親身經歷探索知識的全過程。
實驗分組歸類,是在學生掌握系統知識的基礎上,進一步用實驗的方法,由淺入深,由現象到本質配合學生的學習的。打破教材中實驗內容的章節,重新分組,目的是避免學生套用一種方法和方式學習,使學生靈活地運用各種儀器、各種方法,從不同的角度解決實際問題,從而使學生獲得新知識、新技能。在歸類分組實驗中,還可以及時補充對比性或綜合性強的實驗,以提高學生的綜合、分析能力。
三、創造條件,讓學生積極參與多做實驗,使每個學生體驗到自己是實驗的主人
國際社會曾提出過“學會生存”的思想。現在我們的一些學校也將“學會生存”作為一種口號或指導思想,來培養學生在課堂教學中的學習技能,使其更好地提升學習態度,提高學習效率。按照“全納教育”的觀點,教師和學生都是教學和學校生活中的主體,都應積極參與和投入到教學過程和學校生活中去。
“積極參與”反映了“全納教育”的民主觀。在我們的初中科學學科的復習課堂中,按照“全納教育”的思想,注重的應該是每一個人的積極參與,每一個人都是課堂實驗的主人。“全納教育”反對任何學生被排斥在教學過程以及學校生活之外,主張學校要努力促進所有學生的積極參與。
為了多給學生動手的機會,學校開放實驗室,讓學生走進實驗室做自選實驗或演示實驗,還把課外小實驗改為學生實驗。筆者還根據不同的教學要求,深入鉆研教材,精心編排實驗操作流程,擬定實驗方案,優化實驗課題,對實驗進行創新設計,包括教具的改進、實驗層次的安排、問題的設置及解決的辦法等。在上述實驗復習教學中,依據“全納教育”思想本人能充分發揮學生是實驗的主體作用,使每個學生均能多做并且做好每一個實驗,從中是每一個學生都能體驗到自己是實驗的主人,這對于培養學生的創新能力大有好處。
四、開展多樣化教學,把課外活動納入實驗復習范疇,以適應學生的多種需要
“全納教育”的課程教學觀認為,每個學生都有其獨特的特性、興趣、能力和學習需求。課程應該適應學生的需要,而不是讓學生去適應課程的需要。因此,我們的初中科學實驗的復習教學必須根據學生的不同特性,開展多樣化的教學,才能滿足學生的不同需求。
為了從多方面培養學生做自然科學實驗的興趣,滿足學生的不同需要,本人在學生掌握了一些基本實驗技能后,應按統一計劃,組織好課外活動,將課外活動納入初中科學實驗的復習范疇,以配合課堂實驗教學。具體措施:一是根據教材實驗特點和青少年的心理要求,精心設計課外活動的內容,做到既注意內容和形式的統一,又注意活動的趣味性;保證課內和課外教學的內在聯系。二是抓好落實,一學期的實驗內容要事先確定,建立活動小組,保證課外活動經常化、制度化。
五、加強對學生獲取知識和表達能力的訓練,倡導合作,體現每人的實驗價值
通常,在我們的學校班級中,如果有學生在學習上產生了困難、往往被認為是學生個體的事;而“全納教育”認為,在學校班級里,學生的學習或活動有困難或有問題,這不僅僅是他個人的問題,也是班級集體的問題。因為我們的班級是一個學習的集體,而有問題的學生屬于我們這個學習集體的一員,是我們學習集體中的合作者。這就是“全納教育”主導的價值觀之一是倡導集體合作觀。
為了更有效地體現學生的“合作學習”的價值,在教學中適當補充一些課外相關資料來拓展學生知識面和提高閱讀寫作能力,強化學生如何把實驗原理、方法、步驟、現象、結果和結論正確表達出來,從而提高學生解答實驗的能力。
關鍵詞:全納教育;初中科學;實驗教學;探究創新
一、問題的提出
全日制義務教育《科學課程標準》明確提出:“義務教育階段科學課程中的科學探究,是學生積極主動的獲取科學知識,認識和解決科學問題的重要實踐活動”,“科學探究是一種重要的學習方式,也是義務教育階段科學課程的重要內容”。按照新課程標準的設計理念,在科學(綜合)課程中大力倡導探究性學習,目的就是能使每個學生都能積極參與科學學科的學習。
鑒于初中科學實驗的復雜性和不確定性,在新課程背景下的初中科學演示實驗教學,盡管教師已經改變了學科本位的觀念,開始重視科學課程在情感、態度、價值觀方面的教育功能,注重了全體學生的發展,強調過程與方法的教學,注重科學探究。但在目前還存在著很多問題,主要表現在:一是演示實驗課件化,很多演示實驗用動畫和視頻來呈現,忽略了學生的思維過程和知識形成過程;二是實驗功能單一化,很多演示實驗僅僅是為了得出某一結論而演示,沒有將其豐富的內涵挖掘出來,更大限度的發揮它的作用;三是能力培養被動化,很多演示實驗操作者是教師,學生沒有親自動手,發揮不了學生的主觀能動性;四是演示實驗口頭化,有的教師因為怕麻煩而不做或少做演示實驗,甚至就用口頭講解代替演示實驗。也就是說,現在的初中科學實驗至少還存在著學生參與面狹窄、動手少等有違于“全納教育”理念的情況。
怎樣通過演示實驗的功能激活每個學生的靈動思維,使初中演示實驗真正符合初中生的心理特點和認知規律,讓新奇、有趣的演示實驗在激發學生興趣的同時,養成學生的觀察能力、分析能力、動手能力、自主探究能力和創新能力,還有待于教育工作者的共同努力。任何一次課程改革的目標都是以學生發展為本,這就要求我們以“全納教育”理念為指導,面向全體學生,通過科學探究來重點培養學生的創新精神和實踐能力。
二、“全納教育”理念下實驗教學的探索與應用
“全納教育”是在1994年6月10日《世界特殊需要教育大會》上通過的一項宣言中提出是一種全新的理念。盡管當時是針對殘疾學生而提出的,但是現在“全納教育”已經走出特殊教育的范疇,進入全民教育大概念之中:全納教育意味著和諧,努力構建家庭、校園、社會三位一體的和諧環境。它的主要理念是容納所有學生,反對歧視排斥,促進積極參與,注重集體合作,滿足不同需求,是一種沒有排斥、沒有歧視、沒有分類的教育。
科學是一門以實驗為基礎的學科。盡管一些新穎、奇特的現象能給學生以強烈的感官刺激,增強學生大腦皮層的興奮性,但是由于初中科學內容的復雜性、名詞概念的抽象性等原因,有許多學生對這一門學科的學習不感興趣。特別是在實驗操作時,會有許多學生躲避一旁做旁觀者。要促使所有的學生都能高效地進行學習,教師就必須要有“全納教育”的人權觀理念指導科學的實驗教學。因此,把“全納教育”理念應用于初中科學的實驗教學是一項意義重大的探究。
1.貫穿“人權觀”理念,借助課本實驗,培養學生觀察實驗現象的能力
現在的教育實踐過程中,將“學困生”與“優秀生”分開進行教育已成為一種慣例常態,人們亦已習以為常。而“全納教育”提出了人的受教育的基本權利問題,認為教師應接納所有的學生,主張所有學生都應有機會接受教育。
按照“全納教育”理念,那些“不愛參與學習”的學生也是教師必須重視的對象,堅決不能因他們“不愛參與學習”而冷落了他們,參與實驗是他們的基本權利。教師要好好借助課本實驗這個載體,對課本上的演示實驗展開延伸,為學生的參與提供平臺。因此,在實驗教學中教師要積極利用課本中、生活中的資源,通過科學實驗創設一些問題情境,激發學生科學探究的意識,通過培養科學探究的觀察能力來保障他們的學習權利。
在初中科學教學中,科學實驗是進行科學探究的主要方式,它既是科學探究的構成要素,又是科學探究其他要素在科學教學中得以實施的重要活動載體。培養學生有效的觀察能力是科學教學中發展學生科學探究能力不可或缺的重要途徑,它對促進學生科學素養目標的實現,具有其他教學手段無法代替的特殊重要作用。因此,借助課本實驗進行實驗觀察,能吸引每一個學生的參與,實現“全納教育”提出的“學習權”。
2.落實“平等觀”理念,合理選擇內容,培養學生解決實驗問題的能力
“全納教育”不僅主張人人都有平等的受教育權,而且要能做到平等地對待每一個學生,滿足他們的不同需求。這里強調的平等觀,并不是要追求一種絕對平等,而是強調我們的教育應要關注每一個學生的發展,不要只關注一部分學生,而歧視或排斥另一部分學生。
關注每一個學生,其關鍵是教師要選擇合理的、能引發學生積極參與實驗的內容。從心理學的角度看,合理的科學實驗對初中學生的學習思維起著解決的作用,其整個過程符合學生認知世界、認識物質的認知規律,實驗過程中的許多因素都可能刺激學生去探究、去發現新知識,領悟科學道理。
3.體驗“民主觀”理念,大膽開展假想,培養學生參與實驗設計的能力
按照“全納教育”的觀點,教師和學生都是教學和學校生活中的主體,都應積極參與和投入到教學過程和學校生活中去。“全納教育”反對任何學生被排斥在教學過程以及學校生活之外,主張學校要努力促進所有學生的積極參與。
積極參與反映了“全納教育”的民主觀。在學校教育中,“全納教育”注重的是每一個人的積極參與,每一個人都是學校生活的主人。在現在的初中科學實驗教學中經受的這種民主體驗,不僅對學生以后走上社會以及改造社會具有極大的意義,而且對現在的科學學習也有很大的促進作用。
4.實施“價值觀”理念,體驗合作力量,培養學生創新實驗方法的能力
“全納教育”培養人的價值目標之一就是注重集體和合作,因為未來社會的工作更注重集體合作。現在,在我們的學校班級中,如果有學生在學習上產生了困難、往往被認為是學生個人的問題。解決的辦法也僅僅是關注他的個人問題。而與我們通常的觀念不同,“全納教育”的立足點是集體,解決的方法是合作。
在實驗教學中,不妨將一些演示實驗改為學生實驗,或者將習題改為實驗。這樣不僅可以培養學生的思維能力,而且還會激發學生的創新能力。
教師要接納所有的學生。由于學生的需求各不同,因此更需要教師組織強大集體的合作,依靠集體的力量來解決問題。教師與學生之間都應該建立一種合作的關系,共同創建一種全納的氛圍。
5.顯現“教學觀”理念,滿足個性需求,培養學生拓展實驗思維的能力
“全納教育”的課程教學觀認為,每個學生都有其獨特的特性、興趣、能力和學習需求。課程應該適應學生的需要,而不是讓學生去適應課程的需要。因此,教師的教學必須根據學生的不同特性,開展多樣化的教學,才能滿足學生的不同需求,培養學生的實驗推理能力。
這樣的教學顯示的是教師關注學生的學習欲望,通過啟發、誘導,打破學生的思維定勢,給學生創造出展示自己聰明才智的平臺,讓學生在輕松愉快的教學環境下,積極地去思考、探索,迸發出更多的智慧和靈感,培養學生良好的創新能力。
從心理學的角度看,科學實驗過程符合學生認知世界,認識物質的認知規律,實驗過程中的許多因素都可能刺激學生發現新知識,領悟科學道理。正如我國科學家戴安邦所指出的那樣:“只傳授科學知識和技術的科學教育是片面的……用實驗解決科學問題,使各項智力因素皆得到發展,故科學實驗是全面科學教育的一種最有效的教育形式。”實驗教學有利于培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度和勇于開拓、團結協作的創新精神及觀察、思維、實踐等創造能力。科學實驗是科學教育中發展學生科學探究能力不可或缺的重要途徑,它對促進學生科學素養目標的實現,具有其他教學手段無法代替的特殊重要作用。
三、運用“全納教育”進行教學的體會
素質教育的改革關鍵還是要落實在課堂教學的改革上,尊重學生、把學生作為課堂的主體已成為人們的共識。“全納教育”理念與我國課程改革的指導方針是一致的,課堂教學改革的重點是更加關注從學生的經驗出發,促進學生自己建構知識;課程是為了學生,而不是學生為課程而學習;課程教學首要考慮的是學生的個性特點。
實驗教學是實施科學教育的一種有效形式,科學實驗有利于培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度,有利于培養學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力,還有利于調動學生學習科學的積極性,是科學教學中的一個重要環節。
1.運用“全納教育”理念要樹立全體意識
大力開展實驗探究,是科學實驗教學體現和落實科學探究教學思想的重要方面。突出實驗教學的探究意識,目的是培養學生探究的習慣和能力。在教學中,教師針對教材內容,結合學生認知水平設計問題;學生在教師引導下提出假設,設計實驗,進行實驗,分析實驗結果。在問題解決過程中要面向全體學生,使每一個學生都能不同程度地獲得知識,發展能力,獲得學習科學研究的方法、態度。
2.運用“全納教育”理念要突出主體意識
教學的主體是學生。因而在實驗教學中應提倡開放意識,設置開放性的實驗問題,讓學生參與思考、討論、動手實驗,培養學生操作能力、思維能力、探究能力等。例如,學習酸的時候,可以請學生設計實驗區分濃鹽酸和濃硫酸,引導學生設計科學合理的方案。創造開放的實驗環境。如開放實驗室、開展家庭小實驗等,可以引發學生自覺參與科學實驗。
3.運用“全納教育”理念顯現能動意識
實驗教學的方向之一是在科學實驗中滲透學生的主動意識、能動意識。
教師在實驗教學的整個過程中,貫徹“全納教育”理念,強調了學生的主體性;強化了學生知識、技能的掌握,既注重結果又重視知識的獲取過程,實現了以實驗為基礎,強調教學的探究性、能力的培養在實驗教學中的統一。
隨著當前課程改革的不斷推進,科學實驗教學在科學教育中的作用日益凸顯,因此,師資水平的高低,教學設備的配置,創新觀念的革新等都對科學實驗教學提出了挑戰。面對挑戰,教師們應當以“全納教育”理念作指導,克服現實中的種種困難,在教育教學工作中致力于讓每一個學生學會思維,學會思考,成為一個智慧的人,一個真正受過教育的人。
關鍵詞:初中;科學;教與學;整合
科學教育在我國的基礎教育中占據著重要位置,對我國教育事業的發展有著極為重大的意義。初中科學課對于整個科學教育來說是一門入門學科。通過學習科學課,學生能培養獨立思考、分析、歸納、推理、計算等能力,開闊眼界,拓展視野,在腦海里構建起一個神奇的科學空間。
然而,在目前的初中科學課教學中,存在著諸多問題,如教學模式生硬,學生積極性不高,課堂沉悶等。究其原因,就是教學模式的老舊與科學課的學科特點不相適應。因此,這就需要我們大膽地對過去的傳統教學模式進行改革,實現教與學的有效整合。
一、初中科學教與學結合的三大基本原則
要在初中科學課教育中實現教與學的結合,就要求實現以下三大原則:主體原則、動態原則以及探究原則。
1.主體原則
何謂主體原則?主體原則就是指要在初中科學課的教育活動中,突出學生的主體地位。初中科學課的教師在設計教學方案、施展教學過程時均要體現出“以學生為中心”的思想,對學生教學指導應該以學生的興趣、愛好、現實需求為主要依據,將“因材施教”同“因人施教”結合起來,激發學生的興趣。調動學生的積極性和主動性。變學生的“被教學”為“求教學”。
2.動態原則
在現代教育中,知識已不再是靜止的,而是處于一個不斷運動和發展的過程中。學生掌握知識的過程就是學生對知識進行認知、探尋、分析、歸納、吸收、再創造的過程。在課堂上,科學課的教師要時刻觀察學生的課堂表現、課堂求學需要,并以此為依據及時調整教學內容,把控教育節奏。將計劃性教學目標跟實際教學情況相結合。
3.探究原則
“授人以魚,不如授之以漁。”初中科學課教育的最終目的,不僅要增長學生知識、開拓學生眼界,還要培養學生對知識的探究能力。科學課教與學的有效整合,就是要強調科學課的探究性。讓學生在教師的指導下,自己動腦、自己動手,去實踐科學課課本上的知識,吸收知識并運用知識,一方面,有利于學生對知識的掌握;另一方面,也有利于學生動手動腦能力的培養。
二、初中科學教與學結合的基本措施
初中科學要實現教與學的有效整合,就要先在思想上確立起“以學生為中心”的意識,在教學目標上、在教學資源上、在教學的時間和空間上實現教與學的結合。
1.在教學目標上實現教與學的有效整合
教學目標上的教與學整合,是初中科學課實現教與學整合的先決條件。它要求科學課的教師在教學活動中實現對知識的超越,做到知識和技能、過程和方法、情感和價值這幾者的結合。根據不同學生的不同特點,從實際出發設置不同的教學目標。一視同仁,搞統一化標準的教學行為是錯誤的。針對學生的差異,以學生的實際學習需求,科學合理地設定不同的教學目標,有利于提高學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,體現學生自身的主體地位,變“被動教學”為“主動求學”,實現教與學的有效整合。
2.在教學資源上實現教與學的有效整合
實現教與學的有效整合,就要求科學課教師在教學資源上不再局限于課本教材。科學課的涵蓋面較為廣泛,教學內容豐富多彩。僅課本教材無法滿足科學課的教學活動。所以,要實現教與學的有效整合,科學課教師就要充分開發和利用學校內外以及日常學習生活中一切跟科學課教學活動有關的教學資源。一方面,科學課的教師要積極組織學生參加課堂實驗。另一方面,教師也可以指導學生利用身邊日常生活用品動手制作簡易的實驗用具和模型。這樣做,有利于培養和增強學生的動手能力,促進學生主動思考。同時,科學課教師還可以充分利用校外的各種環境資源,例如田野、動物園、植物園、博物館等,實現教學的生動化。課堂教學活動的豐富多彩,自然會帶動學生的學習熱情,讓學生學會主動學習。
3.在教學時間、空間上實現教與學的有效整合
在教學時間上實現教與學的有效整合,就是要在課前和課后實現教與學的有效整合。在課前實現教與學的有效整合,要求科學課的教師在開展課堂教學活動前對學生進行課堂教學內容的預告,指導學生在課前對教學內容進行預習并查找相關資料,讓
學生通過對生活的觀察和思考,將所學的知識融會貫通,解決問題。在實際教學活動中,很多課前課后的實驗準備、數據的調查研究等活動,就是在教學時間上的教與學的整合。
在教學空間上實現教與學的有效整合,要求科學課的教師帶領學生走出課堂,大膽開辟第二課堂,擴大教學空間,親近生活,親近自然。比如,組織學生參觀動物園、植物園、農場、博物館、文化館等。
在初中科學課上實現教與學的有效整合,就要求做到:打破舊有的教育教學模式,以主體原則、動態原則以及探究原則為指導,在教學目標上、教學資源上以及教學的空間和時間上實現教與學的整合。開展生動課堂,豐富教學內容,因人施教,充分調動學生的學習熱情和學習積極性。
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【關鍵詞】初中科學;教學模式;教學設計
從目前的情況看,初中科學教學理論已經較為完善,關于各個教學理論的運用,也有了較為廣泛的研究。事實上,無論采取何種教學理念,采取何種教學方式,最終的目標都是一致的。即將素質教育貫穿與整個教學的本身,讓學生在各種教學方式之下,獲得知識,更實現自身學習能力的提升。因此,筆者將在下文結合不同的教學內容,對幾種常用的教學模式進行相應的論述。
一、以體現認識過程為主的教學模式
對初中學生而言,在學習科學這門學科的過程中,首先要解決的就是對科學的認知問題。因此,在初中科學的教學過程中,如何讓學生從不同的觀點和角度,認識科學,掌握科學的基本概念,就顯得至關重要了。
因此,在以“概念”認識為主的教學中,教學的具體工作就可以分為兩個方面:首先是實現知識的結構化;其次是讓學生在原有的知識結構上,建構新的知識網絡,實現認知的系統化和具象化。
其實,所謂的知識結構化,反應在具體的教學中,又可以分為多個方面。比如說,在科學概念的教學中,如果能夠應用直觀的觀察,讓學生直接獲得具體概念,那么,初中科學教師就需要盡可能的利用現有條件,讓學生從具體事例中完成整個概念的建構,即通過對各種事物和現象的比較、歸納,最終找到同類事物共同特征,最終完成“概念形成”的目標。例如,對“升華”的概念,可通過樟腦丸消失和碘受熱等實驗進行教學,讓學生在具體事物和現象的比較中,準確的把握概念的本質。
但是,如果碰到只能通過定義才能獲得的概念,那么教師就不能一成不變,按照原來的教學模式組織教學,而是需要通過學生原有的認知結構,來理解新概念,最終通過相應的知識架構,順利完成“概念同化”的目標。
例如,完成光合作用和蒸騰作用的教學后,教師可以通過更系統的知識架構,讓學生直觀、清晰的認識到植物對環境的影響。具體而言,可以形成以下概念圖。
光合作用與植物對環境的影響概念圖
(必要時可在連接線上注明關系,如“需要”、“利用”等)
二、以動作技能教學為主的模式
在素質教育理念下,提升學生的動手能力是教師教學的重點。而作為科學入門課程,初中科學課程具有培養學生動手能力,增加學生動作技能的特點。事實上,技能是知識學習的基礎,也是能力發展的基礎,學生自身的學習能力和綜合素養,都是在動手操作能力之上實現提升的。
因此,初中科學教師,在教學中就必須要注重對學生動手能力,動作技能的指導。而要做到這一點,需要在教學中通過系統的教學步驟來實現。正如加涅在《學習的條件與教學論》中所言,動作技能的獲得需要言語的指導、圖片展示、動作演示、練習、反饋等五個外部條件。
落實到具體的教學環節中,就需要把教學的過程分為三個階段。
(1)認知階段,即教師根據相關流程,對學生進行操作知識和注意事項的培訓;
(2)分解階段,即教師需要根據教學的內容和學生的學習能力,將整個流程劃分為多個動作,讓學生在分解流程中分步驟學習;
(3)定位階段,即在學生掌握分階段技能的基礎上,讓學生將所有的步驟連接起來,最終在教師的示范和指導下,完成整個學生的過程。
比如說,在“過濾”操作技能的教學中,教學的基本步驟應該為:講解將器具安裝、濾紙折疊將安放、液體傾倒等動作按順序演示,同時要求學生模仿練習讓學生在練習中將自己的操作與老師的演示,或者是其他小組及同學的操作進行比較,形成一定的結論教師針對學生練習中出現的問題,進行集中處理,并有針對性的進行矯正學生最終能夠自己全程操作。
三、以體現探究過程為主的模式
其實,探究教學在現代教育中已經廣泛運用,而事實也證明,這種教學方式是適用于素質教育的,也取得了相對較好的成果。但是,關于何種探究教學,更能夠體現學生的學習能力和探究能力,我們還需要進行更多的思考。
例如,在“平面鏡成像”的實驗教學中,我們可以設置2中探究模式:
1.推理性探究的設計思路。(1)演示平面鏡成像的實驗,接著讓學生就平面鏡成像的規律進行總結討論。(2)按照光的反射定律,讓學生作出物體經平面鏡反射的光路圖。(3)按照畫出的光路圖,對像的位置和大小進行全面的解釋。(4)最后得出結論。
2.實驗式探究的設計思路。(1)提出問題:平面鏡成像時,像的位置、大小與物體的位置、大小有的關系?(2)在確定變量的基礎上,做出假設,即當物體移面鏡時,像也隨之向鏡面移動,因此,像與物體距離鏡面距離可能成正比;物體距鏡面越遠、像就越小,所以像的大小可能與距離成反比。(3)制訂實驗計劃。(4)實施實驗方案,即根據相應的試驗計劃,取點燃的蠟燭距玻璃板的不同距離,進行有針對性的反復實驗。好記錄,尤其是像的大小與蠟燭大小的關系。(5)分析論證,即根據試驗結果,對假設進行論證。
事實證明,后一種探索模式,更符合素質教育的要求,所取得的教學效果更明顯,學生的學習熱情也更高。
四、結語
總而言之,在初中科學教學中,教學模式的運用至關重要,但是不是所有教學模式都適用所有的教學內容,教師需要根據教學內容,制定相應的教學目標,采取相應的教學模式,這樣才能取得最佳的效果。
【參考文獻】
[1]劉寶劍.初中教學“輕負擔高質量”的典型調查《教研員的視角與思考》[M].浙江:浙江大學出版社,2007:9.