時間:2023-03-17 18:03:58
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初中科學教學中的生物學內容在整個課程中占大約四分之一的比例。學校實驗室的儀器、標本及掛圖、投影等,包括電腦里現成影像資料對生物學教學起了很大的作用。但這些資料在培養學生觀察能力、動手能力方面還是有一定的局限性。如果帶學生去野外進行生物實驗教學,這就意味著存在嚴重的安全隱患。再說帶學生外出費時,費力,不經濟;再者,當學生們取得生物體后,且不能及時到實驗室利用儀器(如顯微鏡)進行實驗。所以在校內或學校就近建立一個有利于科學實驗教學的人造綠色環境——生物園,既可為科學教學提供生物標本,又為學生提供實踐活動的場所。讓學生去探究一個個鮮活的生物體以及成長環境,必將激發學生的求知欲、探究欲,有效提高課堂效率。因此建立校園生物園對初中科學教學來說是極其必要的。
一、校園生物園的布局
早年我們學校已在校園一角建立了一個小小的生物園,面積30多平方米。10多年的教學實踐表明,生物園可充分提高初中科學教學的效果,建立生物園在我們的校園內也是可行的。依照課本內容和知識結構是校園生物園布局的主要依據。
南面墻下背陰而潮濕,分布的生物有蕨類植物、苔蘚植物、藻類植物,種植麥冬等喜陰植物;堆放瓦礫、石塊以棲息蜈蚣、蟋蟀之類的節肢動物;部分松土,堆放腐殖質以利蝸牛、蚯蚓等軟體動物、環節動物生養;半向陽處放置大缸兩只(系校棄之不用之物),得以繁殖水綿等藻類植物,又臨時放養魚、蛙等備用動物。
北面向陽處,種植竹、棕、松、銀杏、桕、水衫、冬青、繡球、辛夷、三七等,放養社群生活的蜜蜂一箱。
中間空地備用,按照教學程序提前種植韭、蒜、白菜、水稻苗(下層鋪上塑料薄膜,上面放一層土,灌水即成小塊水田),大青等等植物以利于學生實驗時隨時取用。
生物園里還根據教學的需要進行了分區:教學區、盆景區、勞動實踐區等,有的生物實驗基地有一些常見的花卉、谷物、蔬菜等,可供學生進行實踐活動,進行培育種苗,也可進行科學學科的教學活動。
二、校園生物園的功能
(一)有利于優化實驗教學,激發學生濃厚的學習興趣
初中科學教學中,實驗和觀察是教學的基礎,它具有積累感性知識,激發學生思維,培養學習興趣,訓練動手技能等作用。生物園提高了初中科學實驗開出率。就初中學生的分組實驗而言,應開出34個,其中需要活體生物做的實驗就有8個,占應開出數的23.5%,這個比例還不包括實習的部分。以前任課教師面對這些實驗,因無活體,往往只好放棄。建立了生物園后,完全解決了實驗、實習的課題需要,使初中科學的實驗開出率由不足60%提高到了95%以上,完全達到了課程要求的實驗開出率標準。例如浙教版八年級下第二章第五節《光合作用》中的“綠色植物制造淀粉”的實驗,需要的活體植物是天竺葵或白菜,還要一個暗室。以前,任課教師只好“紙上談兵”,把這一實驗步驟、結論講一遍,得出結論;學生根據教師所講的去死記硬背,嚴重影響了教與學的效果。有了生物園后,事先種上天竺葵或者白菜,數量是所需的兩、三倍,以便選擇最佳的來做實驗。當教學進度到需要實驗時,白菜也長大到了最旺盛的時候,實驗教師組織學生到生物園,指導他們選擇健壯的植株,生長旺盛的葉片,邊演示邊指導學生在葉片上套上事先涂黑了的牛皮紙信殼(牛皮紙信殼能經受風雨而不破裂),別上大頭針若干枚,使該葉片部分遮光。兩天后(若天不晴朗則可延),就可以取葉進實驗室完成以下的步驟了,用酒精在水浴狀況下脫去葉綠素滴上碘酒后,就可以看到遮光部分不變色而受光部分變藍色,對比十分明顯,實驗相當成功。從這個實驗中學生們由感性認識綠色植物在光照下制造出淀粉,領悟到了藍色的色彩演變原因,最后達到了理性認識:綠色植物的葉和嫩莖中的葉綠素在光照下以二氧化碳和水為原料制造出淀粉,放出了氧氣及鑒定淀粉的方法。像這樣的實驗課,教師上得有根有據,自然直觀明了,學生親自動手動眼動腦,見得明白,學得容易,教學效果不言而喻。
(二)有利于提供課堂實踐的基地,提高學生的自主探究能力
初中科學學科是實踐性很強的學科,它的學習過程需要學生動手動腦的實際操作來幫助消化理解;各種理論知識需要在實踐中得以驗證,就培養目標而言,更需要通過實踐提高學生分析問題和解決問題的能力。因此隨著教學形式、教學課程改革的不斷深入,人們越來越深刻意識到建立像生物園這樣的實踐基地的必要性、迫切性,因為它是優化科學課堂結構,以及實驗活動課與理論相結合的載體。
我們學校的生物園就經常對學生開放,還鼓勵學生參加課外興趣小組——園藝小組、養殖小組等,一個小組給一個課題進行活動研究,課題內容與課本知識相聯系。這些實踐活動利用生物園讓學生在老師指導下完成種植活動,還讓學生學習觀察和記錄植物的生長情況,使學生興趣盎然,比起讓學生回去種效果肯定要好。如科學興趣小組結合浙教版八年級下冊第三章第三節《植物和土壤》的“植物生長需要無機鹽”決定研究小課題《增施鉀肥對塊根作物——番薯產量的作用》,肥料就地取材,焦泥灰為鉀肥,人畜尿為氮肥。五月份帶園藝小組學生進生物園,對中間實踐部分的空地松土后插上番薯苗,根據同樣光照、同樣的土地肥力、同樣的種植密度,所施的基肥——人畜尿量也相同的薯地并將其隨機劃成兩小塊,待薯苗生根發芽后,一塊不施焦泥灰,另一塊多施焦泥灰成為對照組。平時閑暇之余帶學生到園中給薯苗除草、松土、起畦、翻騰(除去節上的不定根為目的)等日常管理。發給每位小組成員一小筆記本,記錄勞動和觀察到的薯苗生長情況。教師指導實驗,經常檢查學生活動、記錄情況,強調觀察、記錄的重要性,引導和督促學生們做好這方面的工作。10月下旬按對照組分別采收、稱量;比較塊大小,測量土地面積,計算得產量,記錄備案。最后,要求學生根據自己所記的材料,寫課題小論文。11月份,學生小論文陸續上交給我,發現學生們有了親身感受,論文生動,知識性較強。我們學科組及時組織論文評優。通過這樣的勞動實踐,學生動腦動手能力大大增強,培養了學生主動地去探索問題、分析問題、解決問題的能力,提高了良好的科學素質。
(三)有利于創設教學的露天好課堂,提高課堂教學的有效性
如果讓學生整堂課呆在教室中,學生總是坐在一排排的課桌里面對著黑板上課,這種環境對學生的學習態度、學習積極性難免有些消極影響。利用生物園這一“綠色教室”則打破了傳統的教學環境,讓學生在幽雅的環境中,不用單一的座位編排和總對著黑板的模式。可采用各種座位編排方式(圓形編排方式、方形小組編排方式、雙圓形編排方式、蹄形編排方式等)和開放式編排方式(在教室里講清楚要求后,讓學生在生物園自由組合活動)。讓學生心情輕松,在自由的空間中學習,這樣可增加學生參與學習的機會,激發學生學習熱情,有利于課堂效率的提高。如七年級上冊第二章第五節《常見的植物》和第六節《物種的多樣性》這兩節課時,老師可以帶學生到生物園里上課,讓學生在生物園的蔭棚下以小組的形式,座位編排為長方形,四周是生機盎然的各種植物,充滿的是清新的空氣,學生沐浴于綠的世界中,和植物直接“對話交談”。學生在觀察各種各樣的植物后,找出一些種子植物(如樟樹、白菜、黃豆、松樹、水杉等)和一些無種子植物(地錢、葫蘆鮮、貫眾、鳳尾草等),讓學生分成兩類,有了這些活體標本,學生就能較快地找出它們的區別,并把它們分為種子植物和無種子植物兩類。接著又讓他們區分被子植物和裸子植物,很快他們又找出被子植物和裸子植物的一些特征,把被子植物和裸子植物進行區別。而后通過對生物園內各種各樣的動植物的觀察,同學們又很快明確保護生物多樣性的意義并懂得怎樣從我做起。
(四)有利于啟蒙學生的生命意識,培養學生良好的科學素養
在初中科學教學中,滲透和培養學生的生命意識如適應意識、創新意識、健康意識、環保意識等,這是我國當前科學教學中一個不可忽視的新課題。幾年來,我們在教學中有意識地對學生滲透了一些現代生命意識的啟蒙教育,取得可喜的效果。
建立生物園后,因病來采摘大青葉、三七的人是絡繹不絕,有老師也有學生,尤其是春秋感冒流行期間,更使生物園門庭若市。問其效果都說很好,省錢省時藥效明顯,又環保又健康,沒有副作用,有5人還挖去幼枝種植到家中。學生們因此認識了大青葉、三七的藥用作用,懂得了藥用植物對人類健身治病的貢獻,既增長了知識,又提高健康意識和環保意識。
關鍵詞:“讀一讀” “寫一寫” “辯一辯” “做一做” “靜一靜”
《初中科學課程標準》中指出:科學學科的教學必須更多地學習終身必備的科學知識,以順應時代的要求;科學探究是一種讓學生理解科學知識的重要學習方式,但不是惟一的方式。教學中要求運用各種教學方式與策略,讓學生把從探究中獲得的知識與從其他方式獲得的知識聯系起來,奠定可廣泛遷移的科學知識基礎。如今我們的有效課堂教學對“科學探究”這種學習方式“疼愛有加”,而忽視了一些傳統的學習方式。教學之余,反思自己的教學實踐,發現通過讓學生“讀一讀”、“寫一寫”、“辯一辯”、“做一做”、“靜一靜”,有利于學生得到全面的科學方法的訓練,有利于教學效率的提高。現就此談一點膚淺的認識:
一、不妨讓學生“讀一讀”
古人說“書讀百遍,其義自見“這說明閱讀對于理解掌握知識來說作用是明顯的。可如今在我們的科學課堂上常見到一節課下來,學生的書始終沒有打開。我不認為這種做法是合理的,我更認為科學課必要的翻書不僅不能淘汰,在某些時候還應該強化。教材是學生學習的主要材料,它是科學課程編制專家在充分考慮學生心理、心理特征、教育教學質量、科學學科特點等因素的基礎上精心編寫的,具有極高的閱讀價值。尤其是概念教學時,可根據學生的認知水平,配合合理的自學目標,放手讓學生自學課本。可是目前我們廣大教師并沒有很好地利用教科書,教師上課就在課堂上循循善誘地深入淺出地娓娓動聽地講解,講完之后就讓學生翻開作業本練習。這正是因為缺少閱讀教科書的環節。因此,在科學課堂教學中,教師要加強學生的閱讀,這樣有助于教科書作用的充分發揮。
二、不妨讓學生“寫一寫”
可能大部分老師都認為寫作是語文學科的事,與科學這門學科無關,可我認為在教學過程中嘗試讓學生寫寫“科學日記”、“科學小論文”將大有益處。首先,它有利于培養學生科學思考、解決問題的意識和能力。現如今在中考中科學探究題的比例在逐年加大,觀察能力、敘述能力的培養就顯得尤為重要。
“科學小論文”可以促使學生用科學的眼光去看待生活中的問題,用科學的方法來分析生活問題、解釋生活現象、解決實際問題。學生可以通過“日記”的形式記錄下來,或對自己所學的內容進行總結,這樣不僅可以考察學生對所學知識的理解,而且有利于培養學生的思維方式,有助于提高學生運用科學知識解決實際問題的能力。同時“科學小論文”可以促使學生勤于觀察,學習做實驗,做調查,提出自己的觀點;學習“與人合作”、“與人交流”,學會“動手實驗,自主探索”,逐步養成“勤觀察,勤思考,勤動手”的良好習慣。 轉貼于
三、不妨讓學生“做一做”
如在《體內物質運輸》的教學法中,可以讓學生用不同顏色的橡皮泥做一做紅細胞、白細胞、血小板三種細胞的模型。在做的過程中,學生會從顏色、大小、有無細胞核等不同點去制作這三種細胞的模型,而后讓學生把制作的模型展示給大家看。做出的模型可能和真正的細胞有差異,但我覺得學生是通過自己的理解在做,在做的過程中已經掌握了三種細胞的結構。至于“血紅蛋白在氧濃度高的地方與氧結合,在氧濃度低的地方與氧分離”這一教學難點,就可以用有磁性的圍棋代替氧氣分子,結合上面的模型讓學生演示血紅蛋白的這一特性。做的過程是一個學生對知識理解感悟的過程,是一個知識升華的過程。
四、不妨讓學生“辯一辯”
一般說來,“聽一遍不如看一遍,看一遍不如做一遍,做一遍不如講一遍,講一遍不如辯一辯”。除了聽老師講、看老師做以外,要自己多做習題,而且要把自己的體會主動、大膽地講給大家聽,遇到問題要和同學、老師“辯一辯”,堅持真理,修正錯誤。例如在概念學習時,可以將模糊不清的概念一一列出,然后分成甲、乙兩方進行辯論,直到弄清楚為止。而且進行辯論也正是學生主動參與的一種好形式、好方法。
五、不妨讓學生“靜一靜”
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.003
美國教育系統實行的是分權制的管理系統,分為聯邦政府、州政府、學區三個級別。新世紀以來,美國各州立足實證研究并結合本州實際對已有科學課程標準進行修訂與豐富,呈現出多元文化的特質。其中,德克薩斯州位于美國南部,幅員遼闊、經濟發達、人口眾多、文化多元而繁榮,其教育在美國諸州中是比較領先的。因此,本文參閱德州的2010年8月最后修訂的課程標準《德州科學基本知識與技能(高中)》(Texas Essential Knowledge and Skills for Science (High School))[1],介紹其中高中化學課程部分,以此來探析德克薩斯州高中化學課程教育設計與實施特色,以期為我國高中化學教育改革及課程標準修訂提供有價值的啟示。
一、德州高中化學課程設置簡介
德州從幼兒園階段就開始開設科學課程,其中高中科學課程內容最為豐富,難度也最大。高中科學課程可劃分為4個一級科目,8個二級科目;二級科目以選修形式滿足不同學生的需要:部分課程適合低年級學生選擇,如“生物學”、“綜合物理與化學”,部分課程要求有其他科目的知識基礎,適合高年級學生選擇,比如“化學”、“天文學”等(詳見表1)。
化學是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段,現已成為生命科學、材料科學、環境科學、能源科學、信息科學等領域的重要基礎,在解決人類社會發展過程中面臨的有關問題、提高人類的生活質量、促使人與自然和諧相處等方面發揮著越來越重要的作用,化學教育在整個國民教育體系中占據著舉足輕重的作用。德州高中階段所涉及的化學課程是其高中科學體系的重要組成部分,是在初中科學的基礎上加以延伸、拓展,并且為未來學習與工作奠定基礎,具體包括“綜合物理與化學(Integrated Physics and Chemistry)”、“化學(Chemistry)”、“大學預科化學(AP Chemistry)”、“國際學位化學(IB Chemistry)”。
現將各具體化學課程的特色介紹如下:
(1)綜合物理與化學――該課程供低年級(9年級或10年級)學生選擇,以化學和物理的基本概念為基礎,旨在讓學生初步理解生活中的物理、化學現象,培養學生最基本的化學、物理素養,建立起科學與社會相互關聯的理念,如“清楚在日常生活中的能量轉移和節能減排的影響”、“了解物質的變化影響著人們每日的生活”。本課程作為學生進一步學習物理學、化學的基礎課程,學生學完后可以在未來從事如土壤化學與物理、原子與分子物理、理論化學、工程化學、核物理等專業的工作。
(2)化學――該課程供中高年級(10-12年級)學生選擇,以最基本的化學學科知識為載體,旨在培養學生最基本的化學素養,且對數學的要求比較高,如“學生必須花40%以上的學習時間在實驗室里用安全的、環保的、人性的方式進行科學探究”、“運用批判思維、科學推理來解決各種問題”。本課程為學生未來學習、從事如法醫、環境分析、化學教師、醫學與藥物化學、材料化學研究、生物化學研究、大氣化學與氣候、土壤化學與物理等化學相關專業作準備。
(3)大學預科化學――該課程適合對化學有興趣的高年級學生選擇(建議學生已修完“化學”和“代數2”兩門課程),目的是提供與大學化學一年級相當的學習經驗,內容包括大學化學課程中規定的課題,化學計算和公式、原理的理解,豐富多樣的學生實驗等。本課程為學生進入高等院校學習化學及相關專業奠定堅實基礎,未來適合從事如無機化學研究、有機化學研究、物理化學研究、高分子化學研究、高水平化學教師等相關專業的工作。
(4)國際學位化學――該課程適合有意向去世界各地學校深造的高年級學生選擇(建議已學完兩年的高中科學實驗課程),目的是為在快速全球化的環境下培養人才。該課程的綜合性很強,主要著重科學素養的培養,學生未來可以從事與化學相關的國際化工作,如在世界頂尖大學開展化學研究、在國際著名化工、食品、醫藥、電子等公司進行產品?_發與生產、在國際學校承擔化學教學工作等。
二、德州高中化學課程內容微探
《德州科學基本知識與技能(高中)》(Texas Essential Knowledge and Skills for Science (High School),以下簡稱“德州高中科學課標”)是德州教育廳依據“K-12科學教育框架”的思想,自己研制的中小學科學課程標準,由州教育委員會(The State Board of Education,SBOE)授權通過,該課標的相關要求將對學校的課程與教學提供指導性建議。
德州高中科學課標基本要素涉及三個方面:“總體要求(General requirements)”、“前言(Introduction)”、“知識與技能(Knowledge and skills)”,這是對標準整體框架所作的宏觀說明(圖1)。其中,“總體要求”從宏觀上介紹課程的學分、學習要求以及開設年級等整體狀況;“前言”部分扼要說明了科學學習的內容主題及科學本質、科學探究、科學與社會道德、科學系統的相關內容;“知識與技能”部分具體描述了學生學習每部分內容將要達到的目標,可以作為教師教學與學生學習的依據;上述三個要素蘊含著“課程理念”、“課程目標”、“課程內容”、“教學建議”以及“課程評價”等方面的具體要求,這些則直接指向學生科學素養的提升。
本文將重點探析德州高中科學課標涉及化學課程部分的特點:
1. 課程理念
德州高中化學課程理念在課程標準中并沒有直接的描述,而是滲透于“前言”和“知識與技能”兩要素中。表2從科學素養、科學本質、科學探究方法、科學與社會倫理、評估方式等角度總結概括了“綜合物理與化學”和“化學”這兩門課程的基本理念。
對比我國高中化學課程標準[2],不難得出以下認識。
兩者間的相同之處:
(1)兩者在文本中分別提到了“著眼于提高21世紀公民的科學素養”、“在科學素養上達到一定的水平”,表明兩者均注重學生科學素養的提高;
(2)兩者都鼓勵開展多種探究活動,從而“使學生體驗科學研究的過程,激發學習化學的興趣,促進學習方式的轉變”;
(3)兩者均注重從實際出發學習科學,讓學生意識到化學與社會生產、生活是緊密相連的;
(4)兩者均強調評估要多向度,如我國課標明確提出“積極倡導學生自我評價、活動表現評價等多種評價方式”,德州則在評估方法、評估內容上作了具體的說明,這都將激勵每一位學生走向成功。
德州課程理念獨特之處:
(1)德州高中化學課程始終堅持“以人為本”,基于學生未來發展的需要設置多個科目,而且指向性更加地明確,不同需要的學生根據自身可以作出適合自己的選擇;
(2)德州高中化學課程在具體內容選擇時刻體現著“職業生涯教育”這一教育思想,這不僅有利于學生進一步接受高等教育,也有利于學生進入未來的工作崗位;
(3)德州高中化學課程更注重學生對科學史內容的學習,這更有利于讓學生將“嚴苛的科學世界”與“豐富的生活世界”兩者有機統一起來,逐步加深對科學本質的理解。
2. 課程目標
德州高中化學課程構建了三層次的目標體系:高中科學總目標、化學類課程目標、具體課程內容目標(圖2)。其中,化學類課程詳細描述了綜合物理與化學、化學兩個學科的課程目標(表3)。
對比我國高中化學課程標準[2],不難得出以下認識。
兩者間相同之處:
(1)兩者都提出“理解基本的化學概念和原理”、“學習科學探究的基本方法”,表明兩者都注重“雙基”;
(2)兩者都非常重視科學探究過程,并強調在過程中?煉自主學習能力,這是考慮學生終身學習的需要;
(3)兩者都非常注重化學與社會生活的關系,充分體現了STS的教育思想;
以上內容體現了兩者均關注到了學生的“四基”發展,即不僅掌握“雙基”,更要在活動中學習“雙基”,形成基本的學科思想,最終指向于科學素養的提升。
德州課程目標獨特之處:
(1)德州高中化學課程目標沒有集中描述,而是根據不同課程模塊分別描述,更具有針對性、靈活性,可供不同未來需要的學生自由選擇;
(2)“職業生涯教育”已經成為常態教育,綜合培養學生的“人際交往能力”、“文獻查閱技能”、“數據整合能力”、“批判性思考能力”等,要求“學生用批判性思維、科學推理對課堂內部和課堂以外出現的問題作出明智的決定”,具體要求進一步細化為“在科學的各個領域,通過分析、評估、經驗證據、邏輯推理和實驗,包括科學解釋和科學證據各方面來批判科學的解釋”、“學會溝通,并學會從各種來源,如時事、新聞報道、出版的期刊文章和市場營銷材料中提取科學信息”。“職業生涯教育”克服了知識的學習與運用在時間和空間上的局限性,在所學知識與個人職業生涯之間起到了很好的過渡作用,有利于學生進一步接受高等教育,走向職業生活。
3. 課程內容
美國高中科學以綜合的形式出現在課程體系當中,“化學課程內容”是其實現提升學生科學素養的一個重要載體,所有內容均為選修,現從宏觀、中觀、微觀三個層面來簡述其體系構建。
宏觀上看,美國高中化學課程由綜合物理與化學、化學、大學預科化學與國際學位化學四個部分組成:“綜合物理與化學”是在初級階段所學物理和化學知識的基礎上有所提升,培養公民所具備的基本科學素養;“化學”則介紹高中階段最基本的化學學科知識,培養學生須具備的最起碼的化學素養;“大學預科化學”和“國際學位化學”更進一步深化化學素養有專攻的方向,與職業生涯教育相關。
中觀上看,內容以“主題式”推進學習,如“化學”的主題包括“科學的定義和方法”、“化學實驗及實地調查中的安全操作”、“科學與社會環境”、“化學與職業生涯”、“物質的性質”、“元素周期表的發展與應用”、“原子理論的發展”、“化學鍵”、“化學計量學”、“氣體定律”、“溶液化學”、“熱化學”、“核化學”等。
微觀上以“化學”課程中的“化學鍵”主題為例,其內容要求細分為以下幾點:①采用IUPAC規定的命名規則命名離子化合物、共價化合物、酸、堿;②會書寫常見的多原子離子、離子化合物、共價化合物、酸、堿的化學式;③會用電子式表示離子鍵、共價鍵;④會描述金屬鍵的性質,并將其用于解釋金屬的導熱性、導電性、延展性;⑤會用VSEPR理論預測分子的結構。
綜合來看,德州化學課程內容選擇呈現出以下幾個特點。
(1)體系中的四大化學類課程,分別適合于不同階段、不同需要的學生,注重培養學生的實際能力,為學生的職業生涯發展奠定基礎。如“化學”部分中的“化學鍵”主題要求“使用VSEPR理論預測分子的結構”,這體現了專業學習的深度。
(2)提供給有興趣的學生學習“大學預科化學”和“國際學位化學”的機會,讓學生擁有更廣闊的時間、空間視野,鼓勵學生將化學學習與個人終身發展相聯系。
(3)更重視實驗安全知識的學習,如要求“學生必須花40%以上的學習時間在實驗室里用安全、環保和人性的方式進行科學探究”,讓學生在真實體驗中去感受化學安全常識。
4. 教學建議
德州高中化學課程標準中涉及教學建議的內容融合于知識與技能板塊,主要體現如下:
(1)依據化學學科特點,重視實驗教學
將“化學實驗及實地調查中的安全操作”主題列為“化學”課程的第一主題,并多次提及“用于實驗室和實地調查的教學時間至少為40%,須展開安全、環境友好、符合道德準則的教學活動”、“恰當使用安全淋浴器、洗眼器、護目鏡和滅火器”等實驗室基本技能;化學課程的其他主題要求學生在掌握理論知識的前提下“通過實驗和實地調查,獲得樣本數據,將數據應用于理論公式、定理,驗證公式、定理的正確性”。
(2)遵循科學探究規律,關注方法培養
該課程標準提出要培養學生多種探究方法,如實驗法、描述法、對比法等等,鼓勵學生批判性思考問題。科學探究活動要求學生“規劃和實施調查程序,包括提出問題,制訂可檢驗的假設,并選擇設備和技術”、“收集數據,并做準確度和精密度的測量”、“采用科學和數學規定表達數據,包括多維分析法、科學計數法,突出化學量的數字化”、“整理,分析,評估數據,作出推論,預測數據變化趨勢”、“交流,得到以數據為支持的結論”。
(3)關注學生未來發展,體現生涯教育
該課程標準明確要求“學生用批判性思維、科學推理對課堂內部和課堂以外出現的問題作出明智的決定”、“在科學的各個領域,通過分析、評估、經驗證據、邏輯推理和實驗,包括科?W解釋和科學證據各方面來批判科學的解釋”、“學會溝通,并學會從各種來源,如時事、新聞報道、出版的期刊文章和市場營銷材料中提取科學信息”,這種學習形式的開展不僅有助于學生認識到化學與實際生活的聯系,更體現了“貫徹職業生涯教育”的主旨。
5. 評價特色
德州高中化學課程標準中涉及評價的內容也融合于知識與技能板塊,主要體現如下:
(1)豐富的評估內容
成績不再是衡量學生學習情況優劣的唯一標準,學生參與科學學習的情況也納入評估內容,若某一學生積極參加科學活動并表現出眾,他將取得較高的綜合成績。這樣的做法有利于改善目前學生被動學習的狀況,激發學生科學探究的興趣,培養學生的參與意識、合作精神、探究能力和批判性思考能力等。
(2)多樣的評價方法
評價方法包括傳統的紙筆測試、操作表現、撰寫調查報告和書面論文、口頭測試等。如在開展科學探究活動時,可以采取撰寫調查報告、口頭報告等的評價方法,這不僅豐富了課堂內容,也培養了學生的文獻摘錄能力、口頭表達能力、小組合作能力等;在開展實驗室和實地調查學習時,“學生是否恰當使用化學儀器、是否安全操作、是否合理搭置實驗裝置”都將成為操作表現評價法的評估內容。
(3)采用學分制,進行綜合評定
德州高中化學課程屬于選修,其中化學、綜合物理與化學課程在修完后將被分別授予1個學分,大學預科化學、國際學位化學在修完后將分別被授予1-1.5個學分。在具體評定時,要根據學生在相應課程中的紙筆測試、操作、調查報告和書面論文、口頭測試等中的表現進行綜合評定,并計量學生參與科學學習的機會,以決定學生是否獲得相應課程的學分。
三、德州高中化學課程特色分析
德州高中化學課程標準中有關教育理念的體現、學習層次的設置、學習形式的引導、評估方式的選定以及學生職業生涯的規劃等方面值得我們深入研究與借鑒。
1. 教育理念人本化
德州高中化學課程理念的第一條就是“每個學生都應該有接受科學教育的機會和權力,并在科學素養上達到一定的水平”,體現了教育理念中的人性平等。整個科學教育課程的課程理念的具體內容一直在遞進變化,但始終貫穿著“追求人性化”的思想,體現了“以學生為主體”的課程理念,注重學生科學素質的培養。我國在今后的教學實際中應需加強落實這一理念,以適應化學課程學科特點、時展的需要、新課程改革的訴求。
2. 學習層次進階化
德州高中化學課程目標根據不同課程設置,四大課程中前兩類課程為基礎、后兩類課程為拓展,具有更強的針對性和可操作性,更加貼切學生,循序漸進、相輔相成,更具有進階性。這樣的課程目標具體、豐富,不易產生歧義,且實用性強,便于直接實施。我國在新一輪的課程改革中,可以借鑒這一作法,充分考慮到不同學習層次的需要,為不同學生的未來發展奠定基礎。
3. 學習形式多樣化
德州高中化學課程要求將學生學習看作一個主動學習的過程,以“動手做”的方式開展教學活動,在課堂教學、實驗室實驗、實地調查過程中進行“合作與交流”,既能使學生更加主動、積極和自信,也將加深學生與學生、學生與教師之間的情感,讓學習充滿生機與活力。因此,我國要一改以往“灌輸式”教學方式,采取多樣化的學習方式,既能鞏固已學知識,又能將理論與實踐真正結合。
4. 評價方式多元化
德州高中化學課程十分重視外部效度,即“真實評估”,參考因素不再局限于理論考試,更關注學生知識的實踐應用能力,更加靈活地考查學生的學習狀況。我國目前的考試氣氛依然十分濃厚,很大程度上影響了課程改革的實施,課程標準中倡導的評價理念和方法并沒有得到很好的落實。因此,德州的評價做法對我國改變其“一考定終身”制度、轉向多元評價具有很強的參考價值。
5. 生涯教育常態化
一、初中科學教育的價值和功能
我國中學學科教育中曾經強調雙基教學,把科學教育目標具體化為使學生掌握基礎知識和基本技能,并由此發展出精講多練的教學法,這正是傳統教育思想的集中體現。這種教育思想裨上反映了人們對科學教育價值和功能的認識。論文百事通在50~60年代,人們認為科學教育的本質和功能是使學生認識自然,獲得利用自然、改造自然的能力,培養有文化的勞動者。
到了70年代末和80年代初,我國出現了科技人才的斷層。當時,黨和政府提出了到本世紀末實現四個現代化的宏偉目標,可是,現代化建設面臨的最大困難是,科人才奇缺。所以,培養現代化建設人才就成了國家的當務之急,也成了教育界第一等重要的任務。在這樣的情況下,發展智力,培養能力便理所當然的成為科學教育的重要目標,在這個時期,科學教育的價值和功能被理解為培養更多的科學家和工程師,以適應現代化建設的需求。
隨著社會和經濟的發展,基礎教育的價值和功能被確定為提高全體國民的素質。科學教育的價值和功能便相應地被明確為提高國民的科學素質。這是建國以來教育思想的一次重大的根本性的變化。但對什么是科學素質以及如何培養國民的科學素質等問題,迄今還沒有形成共識。從課程編制的角度考慮,筆者認為以下問題是科學教育應該研究的問題。
(一)初中理科教育的目的主要不是培養未來的學科專家,而是使所有受教育者具備最基本的常識、能力和情感。教育的結果要引起理念和行為上的變化。
(二)科學素質的核心是科學理念。科學理念是人對自然筇科學的基本看法,包括正確的自然觀、科學觀、科學思想和科學認識論,表現為科學精神、科技意識、科學方法、科學態度和科學道德。在此基礎上構建科學認知的框架,確立行為取向和態度。因此,科學理念是一個人參與科學學習和科學活動的基本支撐點,對人的認識與實踐活動有決定性的導向作用。初中科學課程,不能無視這一點。
(三)科學教育要使學生具有認識世界、解決問題的科學基本能力,這種能力包括:1、對重要的科學事實、概念、原理的理解;2、把相關的科學知識運用于日常生活的能力;3、進行科學探究的能力;4、能理解科學技術的特點,并能據此進行判斷;5、能正確理解科學、技術、社會三者的關系,并關心其發展。
(四)一個人的科學理念和科學基本能力不是憑空而來的,是在對具體的科學知識、技能和方法的學習與實踐活動過程中,通過內化、升華而逐漸形成、發展起來的。任何科學問題的認識和解決,任何科學思維和實踐的活動,都必須以一定的知識和技能為基礎,其結果又表現為新的知識和技能的獲取。在這樣的循環過程中,一個人對客觀世界的認識便越來越豐富,能力水平也越來越高。同時逐步建立起對自然和科學穩定的興趣、觀點和態度,并最終上升為科學理念。
(五)初中科學課程的內容不應過于形式化、專業化。那樣的課程難以聯系實際,不易引起學生的興趣,不利于培養適應現代化社會需要,對科學有一定了解的社會主義建設者和接班人;還會使學生的思維和視野過早地受到學科的局限,不利于創新精神的培養。因此,應突出能在認知發展上起“先行組織者”作用的基本概念,增加科學過程、科學方法與科學史的內容。
(六)不能把科學與技術混淆,也不能以為通過對科學的學習就能提高科技水平和能力,教育要適應技術飛速發展的時代,初中科學課程應實施科學、技術、社會相結合的教育,即STS教育。STS教育主張科學為大眾,強調合作和參與,強調科學、技術與社會的兼容。其基本精神是要把科學教育與當前的社會生活、生產的發展結合起來,要求科學技術能夠更好地為人服務。
二、以辯證唯物主義的自然觀為指導
如何看待人與自然的關系?60年代后生態學研究的繁榮是自然科學的一大發展,并被迅速引進到社會科學領域,建立了社會生態學等交叉學科。但是,隨之而來的人本主義和自然主義的復蘇應該引起我們的重視。人本主義是一種從生物學意義上解釋上的學說,德國哲學家費爾巴是其主要代表。費爾巴哈認為,世界上除了自然以外,再沒有其他東西,人是自然界的一部分,是自然界的最高表現。他說:新哲學(指他本人的哲學)將人連同作為人的基礎的自然當做哲學唯一的、普遍的、最高的對象--因而也將人類學連同生理學當做普遍的科學。自然主義則試圖用自然原理來解釋社會現象,如用自然規律、氣候條件、地理環境、種族特點等來解釋社會發展。恩格斯曾指出:這各歷史觀“是片面的,它認為只是自然界作用于人,只是自然條件到處在決定人的歷史發展,它忘記了人也反作用于自然界,改變自然界,為自己創造新的生存條件。”
近年來發展迅速的“行為科學”和“社會生物學”正是這些思潮的產物。行為科學把動物筆為學的知識向社會領域推廣,把一切社會現象都還原為行為,把行為作為研究社會的基礎;社會生物學以生物學知識為基礎來探索社會學現象。如果從行為科學和社會生物學出發來說明人與自然相統一,并以此為中心概念建立科學課程體系,結果必然會如同19世紀的社會達爾文主義用進化論和生存斗爭來說明來解釋社會現象一樣,把學生和思維引入歧途。
因此,我們在科學課程中講人與自然的關系時,要避免犯人本主義和自然主義的錯誤,應該幫助學生建立辯證唯物主義的自然觀。一方面,要讓學生認識和改造自然的過程中推動了社會的發展和人類自然的進步;另一方面,又要讓學生認識人是自然生態系統的一員,人在改造自然的過程中一定要遵循自然規律,要不斷調節自己與自然的關系,使兩者趨于和諧統一。我們應當使學生就人與自然的關系建立一種既積極能動,又唯物辯證的觀點。以此為基礎,讓學生建立正確的生態觀、環境觀、資源觀和人口觀。
三、堅持歷史唯物主義的人類發展觀
60年代,西方社會面臨日益激化的各種社會矛盾和日益尖銳的全球問題的困擾,工業污染嚴懲能源危機頻頻發生,南北差距加大。在這種情況下,產生于第一次世界大戰末的存在主義哲學迅速流行,成為西方的主要哲學流派。存在主義脫離人的社會性來考察人性,認為人在選擇和創造本質時是“絕對自由”的,它不受社會關系的總和,是由社會實踐和社會條件以及所處的社會地位決定的這個基本原理。同時,存在主義對人類發展前景又充滿了悲觀主義,它把人生建立在虛無的基礎上,認為人的存在只是一種變幻莫測的意識沖動,只有死亡才是不可避免的。
存在主義是西方社會各種矛盾和危機的產物。60年代初的西方社會危機,使一些人對人生的意義和價值失去信心,對人類的命運和前途感到憂慮,但又找不到出路,存在主義剛好反映了人們的這種心理。因此,存在主義盛行時,其影響遠遠超出了單純的哲學范圍而波及西方社會精神生活的各個方面。70年代初,托夫勒的《未來的沖擊》(1970年)和《經濟痙攣》(1975年),羅馬俱樂部的《增長的極限》(1972年)等影響很大的著作都反映了這種社會思潮。這個時期的國外中學科學課程不可避免地受到了存在主義哲學的影響,其表現以生態悲觀主義最為突出。它們在講述生態、環境、資源、人口等人類面臨的緊迫問題時,都有很強的危機感。有一定的危機感這是好事,但講過了頭,就會走向歷史唯心主義。對這個問題,我們要有清醒的認識。
我們認為,人類通過生產勞動和社會勞動,不斷加工改造自然物,賦予它們新的、非自然的社會屬性,創造了工具、農田、建筑物、合成材料、人造天體等人工自然物。同時,以人工自然物為基礎,又形成了寵大的人工生態系統,如農田生態系統、城市生態等。這樣,就在原生自然的基礎上,產生出人類生產與原生自然融為一體的人工自然。這是社會的進步,也是自然的進化。由于過去人類在物質資料生產和人類自身生產中的自發性和無政府狀態,在創造人工自然的過程中也產生了一些消極因素,造成了一些不良后果。例如,對自然資源的過分消耗,生產和生活廢棄物對環境的污染,某些地區出現了人口過度增長等。然而,隨著生產和科學技術的發展,人類社會的進步,人工自然必將產生更大的變革。人類必將逐步消除其消極因素,發揮其積極作用。目前,建立自然保護區,保護野生動植物,合理采伐森林和進行漁獵,控制人口增長,優生優育等,都是積極有效的措施。因此,生態悲觀主義是沒有道理的。實際上,從70年代后期開始,事態的發展便證明了人類是能夠解決這些社會危機的。因此,在西方哲學界,存在主義從60年代后期開始衰落,70年代后,已不再有大的影響。
在初中科學課程中,我們應該基于上述的認識,向學生講人與自然的關系,講保護環境立歷史唯物主義的人類發展觀。
四、課程的科學本體論概念
建國后我們的科學課程一直非常強調對學生進行辯證唯物主義教育。這種教育主要包括6項內容:1、世界的物質性;2、物質運動的普遍性;3、運動形式與物質層次的對應性,也即各種物質運動形式的特殊性;4、自然界由簡單到復雜,從低級到高級的演化;5、演化采取量變到質變和否定之否定的形式;6、物質運動和深化的原因是事物內部以及事物與外部條件之間的矛盾(內因和外因勢利導。從科學本體論的角度看,這個哲學框架突出的是物質和運動。
自從系統論、控制論、信息論作為新科學方法論出現,并得到文學應用后,人們進一步認識到,自然界的基本屬性,除了物質性外,還有系統性。從宏觀來看,宇宙是由各種天體系統組成的系統;從微觀來看,分子是原子或離子經各種化學鍵的作用而組成的系統;生物體更是與外界環境有不斷的物質、能量和住處交換的復雜的開放系統;至于生態與環境問題所涉及的,就是生物或人類與非生物共同構成的復合系統。新世紀的初中科學課程應該的科學本體論的意義上引進系統概念,這樣有助于克服傳統科學課程的一些認識上的偏差。
(一)關于事物間的聯系
系統中諸元素的相互作用,由貝塔朗菲系統方程描述:議程意為自然系統中任何一元素狀態的變化,是該系統所有元素的函數(或相互作用的結果)。根據這個議程,組成系統的諸元素間互為因果關系。傳統的初中科學課程非常突出單因素進行考察的方法。事實上,這種方法只適應于人工嚴密控制的簡單系統,與我國過去實行的單一計劃經濟相適應。而在對大量的、隨處可見的自然事物或其他復雜系統進行研究時,不能只進行單因子分析,而要注意元素之間的普遍聯系和相互作用。這促聯系和作用常常不是簡單的某元素為因,某元素為界,而是表現為隨機、統計的關系。建立這樣的觀點,可以減少看問題的片面性,有利于克服建立在近代科學基礎上的自然觀機械論和決定論的弊端。
(二)關于平衡
一個系統的結構結構獲得穩定?首先是元素之間通過相互關系而形成限制和約束。例如,在一個生態系統中,草食動物的數量限制了肉食動物的數量,而肉食動物的捕食反過來又影響草食動物的數量,從而避免了綠色植物被過度地取食。這樣,綠色植物、草食動物、肉食動物之間就會達到某種平衡,生態系統才能維持。這樣的例子很多,如組成分子的原子之間的相互作用及其平衡是分子結構穩定的基礎。因此,平衡是系統結構穩定的前提,要避免那種認為平衡是相對的,矛盾斗爭引起的不平衡才是絕對的認識偏差。
(三)關于信息
任何自然系統都有三要素:物質、能量、信息。在比較簡單的系統中,平衡是通過物質和能量的交換達到的(如可變電阻器對電路的調節、化學平衡的還有甚至主要是信息交換(如神經調節)。因此,在系統概念的基礎上可以引進信息的概念。
(四)關于環境
系統的環境是指與系統組成元素有直接相互作用而又不屬于這個系統的事物的集合。例如,一種生物的環境就是它所處的生態系統中的其他生物以及非生物因素的總和。因此,從系統的觀點看,某一層次的系統及其環境,將組成上面一個層次的系統。其實,任何一個系統的存在,都依賴于環境給它提供的條件。如原子、分子這樣的物質系統都只能在一定的環境條件(溫度、壓力等)下存在,更不要說生物了。由于每一個自然系統都需要特定的環境才能存在,所以環境對系統都調節作用并對系統進行選擇。
綜上所述,從科學本體論的角度考慮,初中科學課程最基本的概念,除了物質(包括物質的結構和屬性)和運動(包括能量)外,還應包括系統、信息、平衡、環境、調節和選擇等。
五、課程的科學認識論
從認識論的角度看,科學是通過一定的方法進行研究與探索的過程。科學課程應讓學生了解科學的過程。
(一)科學探索的起點
科學探索從觀察開始,這是近代時期唯物主義經驗論者的一個重要的觀點。他們認為,科學認識的基本程序是通過觀察、測量和實驗,獲得經驗事實性的知識,然后從經驗事實中,通過歸納與假說,上升到定律,再逐漸形成理論。基本認識程序是:事實--定律--理論。這一觀點由英國哲學家弗蘭西斯。培根首先提出的,它在歷史上起過積極的進步作用而且影響深遠。迄今為止,我國初中科學課程的科學認識論基本上采用這個觀點。
20世紀30年代,英籍科學哲學家波普爾提出,不是假說來自觀察,而是觀察來自假說。如海王星和冥王星的發現,就是根據牛頓萬有引力定律進行計算被證實的,這種發現又反過來證實萬有引力定律的科學性。波普爾主張科學認識的程序是:問題--試探性假說--批判與檢驗。那么假說又是從哪里來的呢?波普爾認為,它來自愛因斯坦所說的“自由創造”或“創造的直覺”。但在認識論上喚起人們對科學創造精神的重視。
當代許多科學哲學家的觀點介科二者之間,如有人主張科學探索程序是從觀察中提出問題,為解決問題而提出假說,為檢驗假說而進行實驗,最終形成理論。實際上,科學探索的程序可能是多元而不是單線的。然而,有一點是大家都贊同的,就是科學探索從問題開始。沒有問題,就引不出假說,就不知道要觀察什么和怎樣觀察,要收集什么材料和怎樣整理這些材料。正是在這個意義上,愛因斯坦指出:“提出一個問題比解決一個問題重要。”我們的科學課程應讓學生了解科學探索的起點,學習如何發現問題并提出問題。
(二)科學一般方法教育
對學生來說,初中科學課程是他們接受嚴密的科學教育的開始,在此之前,他們很少有科學知識的積累,在獲得這些知識的過程中,他們發展起來的主要是經驗方法和猜測性的思辨。經驗方法的主要手段是觀察和描述事實,以表象為基礎進行粗淺的概括。這在某種程度上也能深化對自然的認識,也能深化對自然的認識,但也往往會導致錯誤的結論,形成所謂“前科學概念”。他們的狂測性思辨是非常隨意的,從他們喜愛的童話中可看出其思維的特點。它們往往是夸張的、非邏輯的、無時間序和空間序的。初中科學課程知識體系的學習,要從常識水平進入科學水平,那么在方法上也應該相應地從經驗方法上升到科學方法論。實際上哲學方法論不能代替科學一般方法,所以我們應該結合有關內容講授觀察、實驗、調查、模擬、比較、分類、歸納、演繹、分析、綜合、科學假說等基本科學方法。
(三)科學認識模式
除了讓學生了解科學一般方法外,還應該有選擇地向學生介紹一些科學成果的認識模式。例如,牛頓的認識模式是邏輯方法與實驗方法的結合。就力學而言,他首先抽象出力的概念,然后用推理(歸納和演繹)的方法構建力學體系,更重要的是引進教學方法,最后用公理化方法構成體系。他同時又十分重視實驗的作用,提出“用實驗建立法則”,主張對科學真理性的判定來自實驗。牛頓的科學認識模式盡管有其不足,但在科學史上有很重大的意義。又如,道爾頓創建原子論和達爾文建立生物進化論的科學認識模式,都是非常具有教育價值的材料。科學認識論的教育可使學生懂得書本上的知識是怎樣獲得的,要實現知識創新,應該怎樣進行工作;同時讓學生運用科學認識論去觀察周圍的世界,提出問題,給出假設,并嘗試用實驗去證實和解答,這樣,就能使學生裝的學習超越單純掌握書本知識的范疇,開始創造性的學習。這對培養學生的探究精神和創造力,具有十分重要的作用。
六、對科學本質的認識
筆者認為,對科學本質的認識應該成為課程的重要內容。對初中學生來說,這方面的教育要達到兩個目的:一是將科學與非科學或反科學的東西相區別;二是對科學有一個正確的認識,建立正確的科學觀。
(一)如何區別科學與非科學
邏輯經驗主義者認為,科學的特點表現為理論體系的邏輯性和經驗的可證實性。20世紀80~90年代,我國曾發生過一場涉及面頗廣的“水變油“騙局。在總結教訓時,人們注意到兩點:一是不能用表演代替實驗,二是不能以直觀(水加入某種物質燃燒后,水沒有了,表演者說都燒掉了)替性分析。說到底,就是在邏輯經驗主義提倡的理論體系的邏輯性和驗的可證實性這兩個方面犯了錯誤。
(二)什么是科學
傳統的教科書給予學生的是這樣的認識:科學就是真理,科學是已被人類發現的關于自然規律的知識體系,只要學好它,我們就無所不能了。這種觀念嚴重束縛學生的思想,楊振寧教授在對中美學生作比較時,認為中國學生的一大不足是“膽子太小,覺得書上的知識是天經地義的,不能夠隨隨便便地加以懷疑”。事實上,科學或科學活動本身總是存在不足的,今天認為是正確的東西,明天也可能會發現它的錯誤。所以,我們不能將科學定義為真理性的知識,只能定義為對真理不得性知識追求。波普爾提出:凡是可證伙的理論體系才是科學的。當然,他所指的證伙并不是邏輯上或事實上已被證伙,而是說在邏輯上或經驗上有可能被證伙。這種理論強調了科學的批判性,強調一切現行科學理論如同牛頓力學一樣都是暫時的。
邏輯實證主義和波普爾的理論均有其不足,20世紀50年代以后發展起來的歷史學派,認為科學的目的不是去追求永恒的真理,而是解決面臨的問題。筆者并不主張要在初中科學課程中講述邏輯經驗主義、證伙主義或歷史主義的觀點,而是說,我們在向學生介紹科學知識時,應該講述科學的特點和價值。同時,不應該把一切理論都作為絕對真理呈現,而應注意現代科學哲學思想的滲透,讓學生形成科學理念。我們在前面已經講到,科學理念才是科學素質的核心。
七、實現科學課程本土化
從科學教育的價值觀來看,科學課程除了教給學生科學知識、科學技能和科學方法外,更重要的是要培養他們正確的科學思想。而是說在我國古代的科學思想中,“天人合一”是個極具代表性的命題,其哲學基礎是“和合”觀念。在長期探討中,對它形成了不同的解釋,其中所表現的科學思想比較復雜,便不乏真知灼見,特別突出的就是人與自然和諧發展的觀念。春秋時,思想家范蠡認為,天道就是日月運行和四時代謝所表現的自然規律,認為“夫人事必將與天地相參,然后乃可以成功”。莊子說:“人與天一也”,“有人,天也;有天,亦天也”。他認為天是自然,人是自然的一部分,因而天與人是合一的。唐代劉禹錫進一步提出了“天人交相勝”的觀點,認為自然界和人類社會各有自身的規律,它們的作用也不相同,有時人勝天,有時天勝人。正是在這種科學思想指導下,古人很早就重視環境保護,如秦之前,就有“春三月,山林不登斧;夏三月,川澤不入網罟,以成魚鱉之長”的記載。1975年12月在湖北云夢發掘的秦代古墓中出土了大量竹簡,其中記載的“田律”應是世界上第一個環境保護法規,伐林木、漁獵等都作了規定并有處罰措施。此外,許多方的古建筑,包括北京的四合院,都有許多關于人與環境關系的考慮。當然,“天人合一”并非現代的可持續發展戰略中人與自然和諧發展的概念。可持續發展是對人與自然關系認識的歷史發展結束結果,其中經歷了農業文明、工業文明和后工業文明的階段,而“天人合一”的社會基礎是農文明對自然環境的高度依賴。
[關鍵詞] 初中 科學 綜合實踐活動 整合
《國家九年義務教育課程綜合實踐活動指導綱要(7―9年級)》規定:“綜合實踐活動是《九年制義務教育課程計劃》所規定的7―9年級的一門必修課程。”其內容主要包括:信息技術教育、研究性學習、社區服務與社會實踐以及勞動與技術教育。盡管全國各地同行做了很多有益的嘗試和探索,但作為必修課程,沒有教材,沒有太多的成功經驗和模式可供借鑒,受時間、空間、學生認知水平、繁重的教學任務、教師的習慣思維等諸多因素的影響,綜合實踐活動課的全面開展在很多學校依然是舉步維艱。
因此,在目前情況下,初中階段各學科教師應盡量揚長避短,加強本學科與綜合實踐活動課的整合。《綜合實踐課程標準》中提出:綜合實踐活動課作為一門高度綜合的課,具有整體性、實踐性、開放性、生成性、自主性。與此相同的是科學這門學科也是一門綜合性課程,課程的設計同樣具有整體性、實踐性、開放性、生成性、自主性。作為科學課教師,我們具有很好的學科優勢,有必要、也理應走在新課改的最前列。科學課與綜合實踐活動課整合的最佳突破口就是參考科學教材所給的相關研究性學習課題,并用以指導學生開展相應的研究性學習活動。
一、活動課題的確立
確定課題對于開展研究性學習很重要。應該肯定的是科學教材所提供的課題都具有科學性,都是和生活實際聯系在一起的,具有實踐性,只是具體到學生個體來說,不同學校的學生具備的研究條件不同,不同的學生的研究興趣、學習的基礎也不同。綜合實踐活動強調學生的自主性,因此在課題的選擇上,我們教師要給予學生一定的幫助,要對學生的自主選擇做一定的指向。
教師應當指導學生對于自己選定的課題從準備工作、實踐方法建議、成果展示、方法建議等角度,對課題從整體上給予適當的解釋,使他們了解課題,了解課題開展的宗旨。我們應該充分尊重學生的個人意見,也應允許學生根據實際情況對相關課題作出適當的調整,不斷完善課題的細節問題。
例如《動物的行為》這一節,相關的課題是“動物行為的形成”。課題過于寬泛,會讓學生不知道具體研究什么。老師可以引導學生將課題具體化,根據自己的興趣愛好去探究自己身邊某種小動物的行為。于是有的同學很快提出了諸如“螞蟻行為的研究”、“探究蝸牛的行為”,還有關于蚯蚓、小狗、小貓、雞、鴨等動物的行為研究課題。轉化后的課題更貼近學生,學習任務更明確、更具體,更具操作性。
又如學習了《常見的植物》,教材提供了“校園植物的種類分布”這一研究性學習的課題。我班的學生將它進一步深化,衍生出若干相關的小課題:校園植物名片的制作;校園植物的特征;校園植物的功能;肥料對校園植物的影響……
再如“調查生活廢水對環境的污染”,有同學提出是不是可以“調查農業生產對環境的污染”、“調查工廠企業對環境的污染”?我說當然可以,這個課題還可以通過縮小范圍,讓目標更明確,更具有可操作性,比如“生活廢水對水資源的污染”,甚至小至“生活污水對××河流的污染”。
此外,除了書本給定的課題之外,老師還應該積極鼓勵學生在學習了相應的章節的內容后,發現并提出自己感興趣的問題。因為綜合實踐活動是開放性的,同時也是生成性的,同學們在自己學習的過程中對自己所提問題從科學性、實用性、可行性等不同角度進行分析、整理、歸納和論證,將問題轉化,然后確定一個值得研究也能夠研究的課題。這樣,學生確立自己的課題都是自己想要研究的課題,他們就會有持續研究的動力。因此我們認為:在課題的確立這一環節中,我們要把握的原則是:注重教師導向分析,尊重學生自主選擇,不斷細化課題。
二、課題實施的有效嘗試
確立一個課題容易,但實施起來還是充滿了諸多挑戰。我們要幫助學生組建合作團隊,制定課題研究方案,在活動中強調過程,引導學生接受挑戰,享受成功與失敗。具體可分以下三步完成。
1.自主形成,多方助力,合理組建合作團隊
研究性學習強調學生通過實踐,增強探究和創新意識,學習科學方法,發展綜合運用知識的能力。學生通過研究性學習活動,形成一種積極的、靈動的自主、合作、探究的學習方式。學生確定自己的課題中,在對自己的課題進行了不少的思考的同時,會發現許多目標若只靠一個人是無法完成的,這時需要組建一個有效的合作團隊,大家共同來完成這個課題。
這里的組建合作團隊和平時科學課上的就近分組討論或按座位分組四人進行小組實驗有區別。教師要對學生進行相應的指導,要求每個人從全局利益考慮,從自己的問題出發,結合平時學習相處中的了解,根據自己的興趣愛好,找到志同道合的伙伴,以四到八人為宜,同時還需要尋找指導老師。我在指導學生組建合作團隊的時候,是讓學生用討論的方式,首先從自己的興趣出發,尋找幾個有相同研究興趣的合作伙伴;其次要考慮活動是否便于開展,從聯系比較方便的或居住在附近的同學中尋找合作伙伴;再次,還可通過老師或朋友的介紹,尋找其他班級甚至其他年級的合作伙伴。組建合作團隊的過程,對于每一個學生而言,都是一種人際交往能力的鍛煉和培養,對每一個學生的心胸也是一種考驗,挑戰性很大。在科學課的研究性學習中,作為科學老師的我自然是他們當仁不讓的指導老師,同時我也引導他們去邀請更具有指導經驗的老師、專業人士,也可以是自己的父母擔任自己小組的指導老師。
2.教師把握方向,學生實踐生成,不斷完善研究方案
在以往的科學課教學中,老師總是習慣地把一切細節考慮到位,安排好,學生只是按照教師預設的步驟一步一步地得到老師想要得到的結果。要把科學課和綜合實踐課整合到一起,我們就要積極改變教師和學生的角色。教師不再是課堂的主宰者,學生也不僅僅是知識的接受者。教師不僅是知識的傳授者,而且更是學生發展的促進者、指導者、學習者和合作者等。學生不只是學習者,而是合作者和研究者。自主制定課題研究方案是學生自主規劃的第一步。在具體制定課題研究方案的時候,我們教師要注意把握方向,以實踐促生成,不斷完善研究方案。
以“調查生活廢水對環境的污染”為例。在課堂里,教師指導學生先通過課內活動、小組討論、共同策劃,從研究背景(剛上完《水資源的保護和利用》這一節)、研究方法(調查法)、研究過程(調查自己家庭生活廢水和垃圾的種類對環境造成了哪些污染,采訪居民和污水處理廠相關負責人等)、準備工作(制定具體的調查方案,制作保存資料的研究檔案袋,借或買記錄影像的相機,設計調查表等研究過程中要用到的表格等)、過程記錄(調查員、采訪人員、專門的信息記錄員、查閱資料員、匯總分類員等)、成果展示(調查報告、論文)等方面進行深入細致的思考,初步制定研究計劃;再通過課外活動,以征求他人的意見或者參考網上資料等方式完善研究計劃;最后回到課內活動,全班師生交流互動,進一步修改完善計劃。
在指導學生進行課題研究時,每一個課題實施開始之前都必須對研究方案進行周密設計。但是,綜合實踐活動是生成性的,這意味著每一個行動都是一個有機整體,而非根據預定目標的機械裝配過程。隨著研究課題的不斷展開,新的目標不斷生成,學生在這個過程中的認識和體驗也不斷加深,創造性的火花不斷迸發。我們要積極肯定學生的這種生成性思維,對研究課題的整體規劃和周密設計不是為了限制其生成性,而是為了使其生成性發揮得更具有方向感、更富有成效。
3.管理常態,突出過程,渴望成功,享受挫折
研究性學習活動通常不是靠一堂或幾堂課里就能完成的,而是一個連續的長期的過程。這就需要我們對課題研究性學習作常態管理,使相關工作常規化、制度化。
課內主要是教師結合教學內容,提供有關的背景材料,引導學生自己發現并提出問題,制定計劃,進行有關的課題研究小實驗,開展交流研討、匯報展示和相互評價等活動。實施中的信息采集、觀測、實驗、調查訪談、查找資料和咨詢論證等大量研究活動,則要在課外時間來完成,對于課外時間的安排上我們也要建立一定的章程,以保證實踐活動的有序進行。
教師還要密切關注研究活動的整體性,指導學生有針對性地收集自己所需要的資料,并引導學生對資料進行分析。比如,向學生收集的資料發問:這些資料說明了什么現象?為什么會出現這一現象?你發現了什么問題?懂得了什么道理?這些資料使你明白了什么?經老師點撥,學生進行如此思考定會使主題得到深入,避免了研究的膚淺。老師還要及時了解學生的進度,及時提出指導性意見;對學生取得的階段性成果及時肯定、表彰;注意學生生成性的問題,選擇有代表意義的問題深入探究,充分體現教師的主導作用。同時教師還不應忘了自己是研究活動的參與者和合作團隊的一員,積極參與學生的討論,用自己的熱情感染學生,做學生行動設計的參謀,把有效的學習方法潛移默化地傳給學生;課前課后經常性地詢問學生任務完成的狀況、所遇到的困難,嘗試分享探究過程中所擁有的樂趣,積極主動要求參加到學生的研究隊伍中去,使學生感受到老師時刻與他們在一起。
關注學生的研究過程,教師應有意識地引導學生按計劃、有步驟地完成預定學習探究目標,在需要其他老師協助的時候,充當介紹人的身份,加強與其他指導老師的溝通;在他們需要進行相應的實驗時,為他們提供實驗器材及場地;對于部分毅力不強或者興趣易轉移的學生更要及時給予鼓勵或督促,培養學生良好的責任感和堅持不懈的優秀品質;在活動過程中,要求學生積極參與到各項活動中去,在“做”、“考察”、“實驗”、“探究”等一系列的活動中發現和解決問題,體驗和感受生活,發展實踐能力和創新能力,保證整個活動的完整性和實踐性。
在課題的實施過程中,學生不可避免地會遇到失敗的經歷,如實驗的不成功、調查中的冷遇、與人合作的不愉快等。如果放任學生自由發展,很容易讓研究活動半途而廢。教師要引導學生樹立“失敗也是一種教育資源”這一價值觀,積極地讓失敗體現出它特有的作用,引導學生從失敗中進行反思,將失敗的沮喪轉化為一種有價值的體驗,使學生認識到失敗也是一種必要的情感體驗,這些失敗只是一生中各種失敗中極小的一個,無法承受生活中隨時遇到的失敗,只能是經不起打擊的懦夫,而且從失敗中所學到的,可能遠比在成功中所得到的要多得多。適當的失敗體驗在成長的經歷中是必要的。在失敗中往往蘊含著豐富的機遇,它將是學生進一步活動的起點,失敗的不良情緒如果調整得好,將轉化為下一步活動的內在動力。
三、展示成果,注重評價
研究性學習過程中,學生們收集了很多信息,積累了很多資料,也對這些信息資料經過了一定的分析整理。當活動進入收尾階段,教師應該指導學生對活動的信息進行進一步篩選、分類、歸納、匯總,使之條理化;根據所獲得的資料特點,尋求最佳的成果表達形式;要指導學生通過反思既關注有形成果,又注意挖掘活動中有價值的活動體驗;指導學生分工合作,形成一份基本規范的、有個性的小組活動成果報告;出示各種形式的研究成果,引導學生認識到研究課題不同,成果的形式也不同,不同的展示方式,成果的形式也不同;鼓勵學生設計不同的展示形式,充分發揮活動的最佳效果。
活動成果的展示主要分為小組活動過程介紹及結果展示。小組活動介紹請各組成員在班級或活動小組中進行,結果展示可用多媒體課件展示和實踐報告書面展示等。前者如《校園植物的種類分布》,實驗研究報告如《螞蟻行為的研究》,調查研究報告如《調查生活廢水對環境的污染》。范圍可以是班級,也可以是年級甚至學校。特別優秀的成果可以推薦到整個地區分享交流。形式多樣的成果展示,對于肯定學生的探究活動成果,調動學生持續參與活動的積極性,有著非常重要的意義。
在進行科學課題的研究性學習時要進行認真評價。激勵性的評價能提高學生的積極性,能讓學生看到自己的成績,能促使他們以更熱情的態度投入到抽查、收集、分析、研究的過程中去。
在活動過程中,教師要把重點放在過程評價上。對學生的評價主要是以下幾個方面:(一)科學態度:主動、堅持完成課題、團結協作等。(二)研究能力:搜集與處理信息的能力、設計與操作實驗的能力、抽象與假設的能力、聯系實際的能力、交際表達能力、相互協作的能力、使用現代信息技術的能力等。(三)探索精神:選題的創新性、善于發現問題、獨到的見解、合理的建議、研究的價值。把學生在參與活動的情感、態度、積極性及時記錄在評價表中,并力求做到一周一評,月月匯總。另外,評價的手段、方式也力求多樣化,如學生自評、小組互評、教師評價等。
初中浙教版《科學》教材共設有30個研究性學習課題。在目前情況下,如果每個研究性學習課題都能認真指導學生展開,一定會促進學生創新精神和實踐能力的培養,推動學生綜合素質的發展。
綜合實踐活動的研究性學習在科學教學中的積極運用,讓我和學生建立了深厚的感情的同時,也讓我所任教班級的科學教學成績取得了較大幅度的進步。通過這樣的學習,我認識到自己在教學中的主要任務已經不再只是傳授知識,我不僅僅是他們進行學習活動的指導者,更是他們研究活動的參與者與合作者,也是研究過程中各種情感意志的共同體驗者。幾年的實踐下來,我成了學生學習上擅長導引的良師、生活中無所不談的好友、活動中可以共享成功與失敗的合作者。
我在和學生一起成長,我深深地感到將科學課和綜合實踐課整合到一起,學生成為了學習活動的主角,學生的自我愿望得到了重視,學生參與學習的主動性得到了激發,學生的探究能力、綜合實踐能力得到了提高,學生的整體素質得到了發展。目前階段,可以運用綜合實踐活動課程的最新理論和思路,引導我們上好科學的研究性學習課題,反之也可以用好科學研究性學習的實踐經驗,促進綜合實踐活動課全面深入地開展。
綜合實踐活動的有效開展需要各門學科的有效配合,而各門課程的課程教學改革更需要引入綜合實踐活動的原則和各種要素。幾年來科學課的教育教學實踐告訴我,綜合實踐活動與科學課研究性學習活動的整合,是科學課課程改革的必由之路、整合之舉,大有可為。
[參考資料]
1.浙教版《科學》教師參考書
2.初中綜合實踐活動手冊教師教學用書
3.《國家九年義務教育課程綜合實踐活動指導綱要》(7-9年級)
1.必須從科學的本質來把握科學素養的內涵
人們通常從對科學的狹義觀的認識出發,總是把科學教育僅僅理解為科學知識的傳授,把科學素養僅僅理解為具有一定的科學知識,而在我國的傳統教育中相應地也就把自然科學的基礎知識與基本技能,即所謂“雙基”作為科學素養的唯一內涵。顯然這種認識是有局限性的。這是因為,倘若教師在科學教育中僅僅強調科學事實,那么學生就會認為科學是事實的堆積;倘若只強調科學的概念,那么學生就會以為科學是一連串的概括;倘若教師只強調科學的原理,那么學生就體驗不到科學探究的過程和科學對自然現象的解釋與預見的功能。因此,在我們的科學教育中,如果不能超越事實、概念與原理的局限,是難以促進學生科學經驗的形成的。
與此不同,如果我們能從對科學的本質認識出發,效果就兩樣了,這是因為:既然科學探究是科學過程的本質特征,是科學的核心所在,當然過程、方法與能力就成為學習科學者必須培養的素養;既然科學就其結果講是通過探究活動取得的對自然的認識,科學知識與技能當然應當是一個重要素養,科學活動應經受科學道德與一般社會道德的雙重約束,這種約束的結晶就是科學態度、情感與價值觀,也就是科學精神,它正是科學活動的規范,所以,科學態度、情感與價值觀應成為科學學習者培養的又一科學素養;科學技術是第一生產力,是全社會的事業,對科學、技術與社會關系的認識也就很自然地構成科學素養的又一要素。這樣,科學課程,以全面培養每個學生的科學素養為目標的科學教育,其科學素養的內涵就應該包含四個方面:一是科學知識與技能,二是科學過程、方法與能力,也就是科學探究,三是科學態度、情感與價值觀,也就是科學精神,四是對科學、技術與社會關系的認識。
在教學中如能緊密結合學生實際,將四個方面整合好,我們的科學教育就必然會有效地促進學生科學經驗的形成、科學素養的提高。近年來,在我國教育部基礎教育司直接領導下進行的科學課程改革,在課程標準中明確把上列四個要素作為構成課程目標的四個方面,并提出了具體要求,從教改實驗區實施的效果看,成效是明顯的,其中最可喜的一點是激發起學生學習科學、探究自然的濃厚興趣。
2.對科學與科學本質的認識
科學是反映自然界客觀規律的知識體系,這是不少人對科學的一種普遍的理解,但是應當指出,這是一種狹義的理解,是不全面的。科學作為對自然界客觀規律的認識,不能離開認識過程,所以如果從廣義上看,科學實際上是一種特殊的社會文化探究活動,這里有兩點應當強調:一是科學就其過程來說是一種對自然的探究活動,而作為知識體系的科學理論只是這種探究活動的結果;二是科學是一種特殊的社會文化現象,它是只有在特殊條件下才有可能得以產生和發展的探究活動。因此,我們認為對科學更為全面的理解應當是,從科學活動的結果講是科學理論——一種知識體系,而從科學活動的過程講是科學探究。
如果我們綜觀人類社會的發展歷史,就會發現各種文化形態的神話、宗教、藝術、歷史、哲學和科學作為人的認知活動,都曾經各自在一定程度上刻意描述和說明自然現象,試圖具有認識自然的功能,但是歷史證明,在這眾多的文化形態中只有科學才為人類提供了認識自然的精確而有效的工具,雖然科學不是絕對真理,但是自從科學產生以來,人類對自然的認識總是愈益正確和深入。原因正是由于科學在認識自然上所具有的一種“探究性”使然。科學的目的在于求真,科學家對自然的認識決不停留在事實的層次上,更不是采用引經據典、詮釋經典,然后邏輯地演繹出關于自然現象的論述,而是進一步透過現象,深入事物的內部,提煉出反映事物本質屬性和內在規律的各種“概念”和“定律”來,而這個過程正是通過探究來完成的。所以,我們認為“探究性”是科學作為科學的核心所在,是科學所具有的首要特征。
進一步分析,我們必須回答的是科學的本質屬性究竟還包含哪些內容,哪些方面?搞清這些,對于深刻而全面地認識科學,進而教好、學好科學都是很重要的。
一是多樣統一的自然界是科學探究的對象。
自然界不同物質形態之間,不同運動形式之間呈現出的是一幅多樣又統一的畫面,各個系統之間通過物質、能量與信息的交換而發生相互作用,并且相互交織、滲透,從而不斷運動變化著,為我們展示出一個瞬息萬變、絢麗多彩、多樣統一的面貌。以人體的生命活動為例,一方面人體內部的消化、呼吸、循環、泌尿、運動、生殖、神經和內分泌八個系統,密切聯系,相互配合、制約,共同完成人體的新陳代謝、生長發育、生殖與運動等生命活動,從而使人體成為一個統一的整體;另一方面人體又與外界環境之間進行著物質、能量與信息的交換,體現出人體與環境的統一。自然界的這種運動變化是有規律的,而這種規律是可以被人們所認識的,科學家們通過智慧并借助擴展感覺的工具,在探究自然的科學實踐中確認了這一點,宇宙作為一個巨大的孤立系統,其中的基本規律各處是一致的,探究宇宙一部分所獲得知識也適用于其他地方。例如,關于運動與重力的同一規律既可解釋地球表面的自由落體運動,也可解釋月球和其他行星表面的自由落體運動,科學家就據此計算出了人造衛星的運行軌道。所以,更全面地講,我們所探究的自然界這個對象是一個可以被人們所認識的,多樣統一、有規律地運動變化著的整體(綜合體)。這一點告訴我們,對科學教育來說,單純地分門劃類的學科教育是不夠的,還必須創設條件,讓學生也能從整體上來認識自然,了解科學。這一點還告訴我們,在科學教育中重要的是引導學生從紛繁復雜的自然現象中通過觀察、分析去探究規律,認識它并學會應用它,把握好科學的基本觀念而不是死記一個個定義、公式與定理。
二是科學是一個具有可驗證性、真理性和開放性的系統,它的可驗證性與真理性決定了它對自然現象具有解釋與預見功能。
由于人們認識的局限性,在一定歷史條件下,所獲得的關于自然界的科學知識只能是相對真理,但它包含著絕對真理的顆粒。由于科學理論是通過邏輯推理與實驗活動而獲得的,并經受過經驗事實的檢驗,所以它是客觀真理,也就是說科學具有真理性的特征,反映的是人們對自然規律,亦即自然本質的認識,并且它還具有相對的穩定性。這從科學規范里可以看得很清楚。一般而言,科學的規范總是修正而不是擯棄,其結構特點往往是保留、培育更為精確和變幻被更為廣泛的認同。例如愛國斯坦在表述相對論時并沒有拋棄牛頓的運動定律,而是進一步說明,它只是在更為普遍的概念中一個有限范圍內應用的近似。為此,科學對自然現象具有解釋與預見的功能。而可驗證性正是科學與偽科學的根本區別所在。
另一方面,已有的科學理論因為是相對真理,所以又只能在一定的條件下與范圍內適用,牛頓力學就是如此。隨著客觀條件的變化,人們認識能力的提高,科學知識會不斷發展與進步,新的觀察常常會對已有理論提出挑戰,知識的變化就不可避免。在客體作高速運動情況下,牛頓力學就得由相對論力學來代替,因此,科學是一個開放的系統。當然還應當指出科學也不能解決所有證明或反證。
以上,明確回答了科學的內在基本屬性與作用。這一點告訴我們,在科學教育中必須重視科學實驗與邏輯思維能力的培養;它還告訴我們既要引導學生認真學習已有理論,又要防止把它視為永遠不可逾越的認識頂峰,從而扼殺學生對科學進一步探索的向往與尋求發展的樂趣。即使科學方法也不是一成不變的,所以科學方法教學也不應程式化。
三是科學活動應經受科學道德與一般社會道德的雙重約束。
科學的目的在于追求真理;科學是理智的探索與追求;科學是實事求是的事業,創新是科學的生命,這就要求科學家必須在其個性、情感、態度等方面體現出一種求真、理性、務實與創新的科學精神,自覺接受科學道德的約束。同時科學家共同體也是一個小社會,要使這個小社會正常而有效地運行,科學家也需要由一些社會化的規范來約束,也就是科學道德的約束,否則就會產生種種越軌現象,不利于科學事業健康、有序地發展。這里有一個科學家正確對待自己、正確對待他人和正確對待科學事業的問題。另一方面,科學活動就像一把雙刃劍,對社會既有正面作用,也有負面影響。像原子能利用、克隆技術等都是如此。我們就是要讓科學技術成為促進社會進步的力量,防止與抑制其對社會的負面影響,所以科學活動還必須接受一般社會道德的約束。這里揭示的是科學與人文不可分割的關系。
作為一個現代社會的合格公民,面對社會各種問題同樣有一個如何對待的問題:解決日常生活、工作中的各種問題,都有一個如何去解決的思路與探究過程。特別是在科學技術迅猛發展,并且滲透到人們的工作、生活乃至思維領域各個方面的今天,每個公民都會面臨各種如何對待與運用科學去處理各種問題的決策與過程,所以基本的科學道德與一般的社會道德對于現代合格公民,不論從事什么職業同樣都是必不可少的,差別僅在于程度與著重點不同而已。
這里從精神方面回答了科學的外在屬性,它告訴我們科學本身就蘊含著道德因素、人文因素,我們在教學中不應把科學精神與人文精神分割開來,而應當統一起來,和其他課程與教育環節一起,共同為提高學生的思想、道德水平與社會責任感而努力。
四是科學技術是第一生產力,是一項全社會的事業。
科學可以轉化為技術,變為改造世界的物質力量,科學技術不僅是第一生產力,而且是先進生產力的集中體現與主要標志。今天,它已經對經濟與社會發展起著決定性的作用,正因為科學在促進社會物質文明和精神文明中的作用和科學的發展也有賴于社會各方面的支持,科學的社會功能與它的這種和社會之間的互動關系,才使我們清楚地看到科學不僅僅是科學家的事業,而且是一項全社會的事業,每個公民都應當關注科學的發展。
這里進一步揭示了科學的性質和它與技術、社會的關系,或者說從社會文化方面闡明了科學的外在屬性。這一點告訴我們,在科學教育中不應把科學與技術、社會分割開來,就科學談科學,脫離學生生活實際與社會實際,從而抑制學生學好科學服務自身、社會、振興中華的意識與實踐,進而為全人類奉獻服務的意愿。
二、立足學生的發展,全面提高其科學素養
為適應經濟增長、社會進步與科技發展對我們的挑戰,全面提高全民族的科學素養,增強我國科技創新能力,我國正在進行著一場意義深遠的基礎教育課程改革。在改革實踐中,我們愈益深刻地認識到科學課程應當把全面培養學生的科學素養作為目標,為他們的終身發展奠定基礎。要實現它,下列幾個方面是很重要的。
1.精選科學的內容,體現基礎性、選擇性、整體性、開放性與時代性的統一,使學生獲得最有價值的知識
在科學技術知識迅速增長的今天,學習什么樣的知識愈益成為科學教育必須回答的問題。為了給學生終身發展奠定堅實的知識基礎,基礎教育中的科學教育內容必須精選,這里有幾點值得關注,一是要適應學生心理特點與認知規律;二是對每一個學生的共同需求來說,應當對他們的終身發展是必須的和基本的(適應個性發展、供學生自選的拓展內容則不受此限,但同樣必須認真精選);三是要反映當代科學技術發展的新成果,讓學生了解一些他們能夠接受的現代科學技術知識;四是注重與社會現實生活的密切聯系,使學生對科學、技術、社會、自然之間的關系有一基本的認識;五是要反映自然的統一性、科學的整體性,注意不同學科領域知識與技能之間的融通與連接,通過科學的統一概念和原理(如物質、信息、能量、運動、系統等)、科學探究活動和科學、技術與社會關系的專題進行整合,使學生不僅了解各分科知識,還對科學有一整體的認識;六是對已有的科學知識要認真對待,但又不要把它人為地構成封閉系統,必須重視科學開放性與發展性的特點。
為此,我們在新的基礎教育7—9年級科學課程標準中,精選了生命科學,物質科學,地球、宇宙與空間科學領域的最基本的內容;對生命科學領域提出了生命系統的構成層次,生物的新陳代謝,生命活動的調節行為,生命的延續與進化,人、健康與環境的關系等最基本的要求;對物質科學領域提出了常見的物質,物質的結構,物質的運動與相互作用,能與能源等最基本的要求;在地球、宇宙與空間科學領域中則介紹了地球、太陽和宇宙的基本情況,人類在空間科學技術領域的成就,地球環境中的陽光、大氣、水、生物、地殼、土壤的相互聯系、影響、制約的最基本的關系,并力圖通過科學的統一概念與原理,科學探究,科學、技術與社會的關系對構成科學素養四個方面的整合,讓學生從中學好科學,發展能力,培養素養。
2.突出科學探究,著力培養學生的科學探究能力
發展學生的科學素養離不開科學的認識過程,科學過程的本質是探究,教育的重要目標是促進學生的發展,科學課程應當體現這兩者的結合,突出科學探究的學習方式,注重創設學習科學的情境,為學生在教師的指導與幫助下自己動手、動腦,主動進行科學探究,提供充分的條件和機會,使他們得以在科學探究的實踐中,感受、領悟和理解的學習過程中實現一些重要科學素養的培養目標,而不只是被動地接受一些科學的結論。這是因為科學探究的學習過程能有效保持學生對自然的好奇心,激發他們的學習興趣與求知欲,使他們體驗探究過程的喜悅與艱辛,培養科學精神;能促進學生主動構建具有個體意義的科學知識與技能,習得科學探究思維的方式、方法和能力;科學探究的學習過程還有利于學生更多地接觸生活和社會,從而領悟科學、技術與社會的互動關系。為此,在我國新的科學課程改革中,特別強調學生學習方式的變革。例如在7—9年級科學課程及其教材中把科學探究作為學生體驗科學過程、理解科學本質、培養科學能力和學習科學知識的主要學習模式,要求學生多用探究的方式獲取科學知識,掌握科學研究方法,提高分析和解決實際問題的能力。當然,我們也不是把科學探究視為唯一的方式,根據教學內容的不同,學生的學習方式可以是多樣的,教學中要求運用各種教學方式與策略,讓學生將探究方式的學習與其他方式的學習結合起來,以獲得最佳的學習效果。
3.強調科學素養各要素間的結合與滲透,體現科學精神與人文精神的統一,全面提高學生的科學素養
正如前面已指出的,在當代,科學技術對社會進步的作用越來越明顯。科學技術已經滲透到人們生活和工作的方方面面,正在迅速改變著人們的生活方式和工作方式,人們應積極順應這種變化,將自己的生活和工作導入文明、科學的軌道,形成一種科學、文明、健康的生活方式。我國自古以來雖然有著偉大而豐富的文明成果和優良的文化傳統,但相對來說,全社會的科學精神不足乃是一個缺陷,改革開放以來,實事求是的科學精神得到極大的發揚,近年來相繼出現的一些與現代文明相悖的迷信、愚昧活動甚至,卻干擾、破壞了健康的主流,嚴重阻礙著社會主義物質文明與精神文明建設。在學術界,科學道德的基本情況是好的,但在一定程度上也存在著急于求成、追求論文數量的情況和評價與宣傳中一些浮夸不實的現象,一些違背科學道德的行為也偶有發生。這應當引起我們的極大警惕與關注。現代社會又一突出特點是人類在獲得了改造自然甚至改造生命的巨大能力的同時,也產生了生態環境惡化、資源日益匱乏等一系列問題。因此,基礎教育新課程改革中的科學教育,更應重視挖掘科學課程本身所蘊含的德育因素,將科學知識與技能、科學精神、過程方法與能力進行結合、滲透,努力反映科學、技術與社會的互動與關聯,注重培養學生尊重事實、尊重科學、敢于質疑、勇于創新的科學精神,激發學生的好奇心與求知欲,使學生在探究過程中體驗學習科學的樂趣,培養科學探索的熱情,養成與自然界和諧相處的生活態度,了解科學、技術與社會之間的關系,有一個健康的心理和獻身事業,服務社會、祖國與人類的胸懷與情操,把科學精神的培養與人文精神的塑造統一起來,從而為大面積提高學生的科學素養奠定堅實的基礎。在我們7—9年級的科學課程標準和依據標準編寫的教材中對此都作出了具體要求與呈現。
三、以科學的探究對象與歷史發展為依據,構建科學課程體系
在義務教育階段采用“綜合型”,在高中階段則以“分科型”為主,并在此基礎上設置以綜合實踐活動為內容的研究性學習課程,這就是我們對基礎教育階段科學課程體系的意見。這種安排的認識依據,我認為有以下幾點:
1.從科學探究客觀對象進行考察
正如前面已經指出的,自然界是一個有規律的、不斷運動變化著的、多樣統一的綜合體,而就人工制成的事物來說,只要仔細觀察剖析,也無一不蘊涵著多種物質形態或多種運動形式,是多種機制的綜合體。譬如一個具有一定功率的電動機,從物理機制講是一個電磁運動向機械運動轉換的問題,而它的構成和質量就涉及構成它的材料、機械加工的過程、絕緣的措施、安全防護與環保等多個方面。這里既有物理、化學問題,也有生物、環境問題。這樣,對自然界包括其他物質客體的認識,就需要我們既要從分析的角度去剖析,又要從綜合、整體的角度去探究。
2.從人類對自然認識發展的歷史進行考察
再就認知規律來講,從人類對整個自然界認知發展的歷史考察:最初,人們把自然界作為一個整體從總的方面來觀察,科學是籠統的自然哲學,它為人們把握自然界提供了一個總的畫面;16世紀以后才進行分門別類的研究,形成各門學科分支,它使人們的認識得到深化;從19世紀至今,自然科學技術在總體上出現了結構性的綜合化、整體化趨勢,它使人們在更高層次從總體上去把握自然界。由此可見,人們對自然界的認識正經歷著一個螺旋式前進上升的過程,由于個體認識的發展過程與人類認識的發展過程是一致的,所以,基礎教育的科學課程按照“合—分—合”的思路來設計體系,是符合認識發展規律的,也反映了學生的認知發展歷程。
3.從科學技術發展趨勢進行考察
科學技術的發展一方面不斷分化,一方面不斷綜合,但從總體上說,表現出一種結構性的綜合化、整體化趨勢。在新的世紀,雖然學科本身的進一步分化和繼續向微觀深入仍然是發展的重要方面,但是,進入現代科學時期以來,特別是近二、三十年,另一個新的方向正成為更具旺盛生命力的重要方面,甚至成為主流。這就是向著宏觀、交叉、復雜的綜合集成、整體化方向發展。像系統科學、生命科學、能源科學、地球科學、環境科學、空間科學、認知科學與腦科學及行為科學等綜合性、交叉性、邊緣性學科都已成為一批不斷迅速發展的學科。“科學—技術—生產”的一體化和“科學—技術—社會”日益緊密相連的趨勢,更突出地呈現在人們面前。分化和綜合可以講是并駕齊驅。
4.從“綜合型”與“分科型”兩類科學課程各自的特點進行考察
前者力圖超越學科界限,統籌設計、整體規劃,強調各學科領域知識的相互滲透和聯系整合。它有利于改變長期以來初中課程存在的門類過多、學科間相互脫節、缺乏聯系的弊病。這樣的課程,有利于學生從整體上認識自然和科學,根據統一的科學概念和原理與各領域知識之間的聯系來構建開放型的知識結構;有利于學生知識的遷移和學習能力的發展;有利于對學生科學探究能力培養的總體安排,使學生得到比較全面的科學方法的訓練;有利于學生較為全面地關注和分析與科學技術有關的社會生活問題,獲得對科學、技術與社會關系的理解,加深對人與自然、社會協調發展的整體認識。但綜合型課程對任課教師與教學組織提出了更高的要求,為實施、推廣帶來了一定難度,必須作出更多、更大的努力。后者作為一種單學科的課程組織模式,它強凋不同學科門類之間的相對獨立性,強調一門學科的邏輯體系的完整性。其開發以學科知識及其發展為基點,其組織則以學科知識的邏輯體系為線索,這樣的課程,有利于突出教學的邏輯性與連續性,使學生能比較簡捷有效地獲取學科的系統知識,有利于體現教學的專業性、學術性與結構性,從而有效地促進學科尖端人才的培養,也有利于組織教學與評價,便于提高教學效率。但分科課程易輕視學生的需要、經驗和生活,導致學科之間的割裂,從而限制學生的視野,束縛學生思維的廣度。應該承認我國原有分科課程的這些缺點是比較突出的。而采取義務教育階段與高中階段綜合與分科各有側重的科學課程體系,既符合學生認知規律,又使兩者可以互補,從而讓學生得到比較全面的科學素養的培養。在這次新課程改革中,即使“分科型”的科學課程,像義務教育階段在初中開設的物理、化學與生物也都強調科學素養各要素之間的整合,注重體現基礎性、時代性、實用性和綜合性,從而使課程內容存在繁、難、偏、舊和過于注重書本知識傳授的傳統分科課程有了顯著改善。在義務教育階段,3—6年級作為科學啟蒙教育,統一采取綜合型,而進入科學入門教育的7—9年級則采取了“分科型”與“綜合型”并存的組織形式(主要是照顧到我國當前師資的專業結構現狀),各地區、各學校可根據各自條件任選。與此同時,創設條件使“綜合型”課程逐步得到推開。
參考文獻:
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[4]教育部師范教育司組織編寫,袁運開、王順義主編:《基礎教育新課程師資培訓指導——初中科學》,東北師范大學出版社,2003年版。
摘要:從對科學的全面認識出發,揭示科學的本質屬性,并據此導引出科學素養的內涵。進而在此基礎上對全面培養學生科學素養提出立足學生發展的三條教育實施意見。最后通過對科學的探究對象、歷史發展與認知規律以及“綜合”與“分科”兩類課程特點的考察,對中學階段構建“合—分—合”科學課程體系作了論證。