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领域分别是:(1)植物种植领域。让学生自己在学校的生态馆大棚中,去亲手种植蔬菜,体验蔬菜种植的过程,结合科学课观察植物生长的过程,培养亲近大自然的情感。(2)动物养殖领域。让学生在学校生态馆的动物培养池中,自己动手养殖金鱼、鲤鱼、蚕等动物,观察它们的成长过程,了解动物的成长历程,完善自己的知识链。(3)物理力学领域。让学生通过自己动手制作各种力学模型和游戏。如搓制纸绳,在科学课了解纸的植物纤维韧性的基础上,初步探索力学的奥秘,通过动手实践,实现一张报纸搓制的纸绳能拖动一百千克重物的目标。(4)化学实验领域。让学生利用活动课上的化学试验箱,了解500余个简单的化学实验,知道液体变颜色的奥秘,知道在铁上镀锌的方法,学会制作液体电池等等,争取设计出属于自己的实验,做出新的产品。(5)电学制作领域。让学生通过太阳能电池板的光电转化特性,制作各项利用太阳能的电子产品,如太阳能竞速小车、太阳能音乐贺卡等。在校外辅导员的大力协助下,我曾经辅导学生参与制作风光互补智能发电系统和全自动太阳能红绿灯的制作过程。(6)磁学利用领域。让学生利用磁铁同极相斥、异极相吸的特性,引导学生自己动脑,动手制作简单的科技作品,参加学校组织的各种科技比赛。如制作磁悬浮乒乓球、磁吸纽扣等。(7)木工设计领域。让学生利用学校木工活动室中的科技操作台,认识各种木工工具,亲手操作各种木工器械,动手制作承重木梁、框架等各类木工作品。(8)模型制作领域。让学生利用各种资源,通过学习简单的空气动力学原理,设计制作橡皮筋弹射式航空模型,体会航空模型的奥妙。通过这领域的动手探究,将科学课上所学的理论常识应用于动手实践中,既有了丰富的探究体验,又在动手制作、操作、竞赛中提升了自己的认知水平。
二、分学科
在小学阶段开设的各类学科中,进行各学科间的科学教育的渗透整合,达到学科教学和科学教育相辅相成、共同提升的目的。在学校开设的十余门课程中,积极挖掘教材中的科学因素,有机渗透科学理念,在注重学科差异性教学的基础上,适时根据教学内容用科学探究的方式方法,采用感知质疑的问题模式、动手操作模式、小组合作模式等,进行学科间科学教育的渗透整合。如在语文课上,我们采用科学课中常见的教学模式“感知——质疑——探索——延伸”。在初步感知课文的基础上,学生质疑或教师提出重点疑问,抓住实质的问题进行深入的研究探索,通过学生的积极互动以科学的研究态度积极地辨析,运用观察法、比较法、讨论法、实验法等进行实践,让学生到更广阔的科学天地里不断探寻、验证。如课文《新型玻璃》(你还能想象或设计怎样的玻璃)、《曹冲称象》(还有什么好办法?)、《乌鸦喝水》(还可怎样能喝到水?)、《跳水》(船长的办法最好吗?)、《詹天佑》(自己用泥土做一个隧道进行开凿,设计“人”字形铁路)、《捞铁牛》(你还有什么办法?)在科学课的教学中,充分利用各学科刻意培养的学生素养,提升科学课堂的教学水平。在各学科都在进行科学教育的渗透整合下,科学课的教学因此大受裨益,学生的科学素养大大提升。语文课让学生们练习了严谨的科学现象的描述能力,让学生们在科学实验之后能够用语文的标准来完成实验现象的描述,在进行植物种子的种植过程中,写出好的观察日记等;美术课渗透了科学教育的意识后,不仅提高了学生的绘画水平,使学生们在描绘科学实验的草图时更加准确,而且开发了科学思维,使学生们的想象力更丰富,能从多个角度完成图纸绘制,并用科学的语言加以解释。在各学科相互渗透整合的过程中,我们做到了学科教学和科学教育相辅相成、共同提升,学生的科学素养得到了提高,学生能在各学科中感受科学学习的乐趣,形成了爱科学、用科学的良好氛围。
三、分级别
1激发探究欲望的点
一旦没有激情,做好一件事是很困难的,对于科学探究也是如此。在整个过程中,学生思维是活跃的;在这样的情境下,学生才想学习,学会研究,体验在这个过程中的那种快乐的情感体验。
2鼓励学生大胆质疑
我在实验室中,探究CO2气体性质时,根据教材的要求,向学生解释了本实验中注意的方面,只有使用的盐酸是稀盐酸,实验的结论是正确的,这是实验成功的关键,此时,学生会提出这样的问题,即:能否是用浓盐酸做实验,一旦用了浓盐酸,会出现怎样的结果,而我却肯定其这种质疑的态度,然后按照他所提出的,采取了浓HCl代替稀HCl,这样的实验结果是,在石蕊试液的烧杯中,颜色呈现红色,而在澄清的石灰水中,并没有什么现象出现,请学生思考现象。在改用浓盐酸后,是不是能用上面的实验来验证,CO2所具有的性质,大家很快得到结论:浓盐酸是挥发性的物质,而氯化氢气体能够干扰二氧化碳气体,在做性质实验时,用浓盐酸会使反应速度快、反应不好控制。所以,在整堂课中,学生是动的、乐的、积极的[3]。一般具有创造能力的学生都有以下的特点,比如说淘气,喜欢争辩,不受别人的约束,行为不太合群,平时喜欢想一些鬼点子;这些学生虽然有些难管理,但是,他们骨子里的这种队事物质疑的态度,就是一种创新,在教学中,教师要多注意这些学生,发现并培养他们,培养适合社会发展的人才。比如以前有过一个相关的例子,一位美国教师在上“蚯蚓”一课时,他在讲课之前没有把现成的蚯蚓给学生装好放在桌上,而是让学生自己去讲桌那去领,这时候,学生便发现了问题,蚯蚓表面太滑,很多学生都爬到地上捉的。
3养成学生求真务实的品格
在21世纪的今天,以及更加遥远的将来,我们的生活和工作都将受到科学技术的影响,而且这种影响将会与日俱增,总之,我们是生活在一个科学技术主导的时代。我们生活中的一切物品,无不打上了人类科学文明的印记。在这种时代背景下,提高人的科学素养无论是对个体还是对国家或者民族来说,都有着重要的意义。首先,它是个人生存的需要。在这个时代,如果一个人没有科学素养,他对科学一无所知,他就简直难以生存。农业生产劳动已经日益离不开科学的指导,科学育种、科学播种、科学施肥、科学施药,收获后还要科学储藏,几乎每一个环节都和现代科学技术密切相关。工业生产本身早已实现了科学生产,科学技术几乎主导着所有的工业门类,不用说生物技术工业、精密器械工业、信息工业,就连一些传统的工业门类,也都必须紧跟时代科学技术的步伐,否则就会被淘汰。服务业虽然离不开人的参与,看重人的个性特长,但是许多服务业也都依附着科学技术,甚至本身就是在提供最新的科学技术服务,从事这些行业都需要掌握较多的专业技术知识,具有专业技术能力。至于日常生活,我们生活中的很多消费品都是科学技术的产品,对其使用都需要一定的科学知识。比如各种家电产品、各种电子产品,对它们的使用需要电器和电子方面的基本知识,否则很容易带来危险。甚至我们对基本的医药知识也需要掌握,否则也会产生危险,每年都有大量因误用药物而导致中毒、甚至死亡的案例。其次,它是个体发展的需要。人的发展是一个追求全面发展的过程,未来的社会就是以人的自由全面发展为根本追求的社会。但人的全面发展离不开科学素养的提升。科学素养的提高不但可以为个人提供更多的发展手段和方式,而且它本身就是人的全面发展的一个方面、一个指标。科学素养和人文素养共同组成人的综合素养,只有同时具备才算是一个全面的人。同时,现在很多的教育都借助现代的科学技术手段,比如网络教育、远程教育,如果想进行这方面的学习,就必须具备这方面的科学素养。现代的各种最新资讯、最新知识都是通过互联网等现代手段来传播的,对它们的接受,都必须依靠基本的互联网技术。
再次,它是提高国民整体素质的重要方面。一个国家和民族的强大固然可以通过强大的经济实力表现出来,但这只是一个方面,而且不是最主要的一个方面。21世纪是科学技术主导的世纪,其最宝贵的是人的素质,整个国民素质的强大,才能确保国家和民族的强大。如果一个国家和民族具备较高的国民素质,这个国家和民族就会真正地强大起来,并且会持续强大,即使遇到挫折,也会很快复兴起来。20世纪的德国就是一个很好的例子,它是两次世界大战的战败国,两次战后甚至都被别的国家“分割占有”,但它每次都能很快再次强大起来,成为少数最强大的国家之一。历史学家在分析这一现象时就找到了国民素质这一项,德国被誉为义务教育最伟大的国家。早在1619年,当时的德意志魏玛公国就明确做出义务教育的规定,1885年的普鲁士政府就开始实施了免费义务教育。可以说,提升国民素质一直都是这个国家和民族最看重的事情。在国民素质中,科学素养是其重要的方面,也是整个国民素质的基础。最后,它是国家科学技术发展的基础。一个国家和民族只有在整体上提高科学素养,其国民基本上都拥有了基本的科学知识,掌握了一定的科学理论和思想,具有了一定的科学思维,这个国家才能培养出更多科学技术方面的人才,也才能更有效地把科学技术转化为生产力,从而为新的科学技术开发提供各种资金、技术、空间等支持。这个国家和民族才能不断地“冲击”科学技术的高峰。
二、形式逻辑的科学精神:求真
形式逻辑作为一种“科学的逻辑”,一种探索“物的世界”的思维工具,它具有科学的精神,那就是对真理的追求。可以说形式逻辑和真理具有密切的关系,真理就是形式逻辑的根本追求。形式逻辑和真理的关系,基本上是无人质疑的。其实,形式逻辑追求真理的理论诉求,在亚里士多德创制形式逻辑时就已经明确进行了论述。在亚里士多德看来,形式逻辑是一种获得科学知识的有效工具,形式逻辑的存在本身就是为了获得知识。在他那里,知识就是真理,就是关于事物本质的认识。“我们无论如何都是通过证明获得知识的。我所谓的证明就是指产生科学知识的三段论。所谓科学知识,是指只要我们把握了它,我们就能据此知道事物的东西”。从真理观上看,亚里士多德所提出的符合论真理观目前依然是最被广泛认可的真理观。这种真理观认为,“一事物之真理与各事物之实是必相符合的”。而这和他在三段论中关于真理的认识是一致的。亚里士多德在形式逻辑上也坚持一种符合论的真理观,在《工具论》中,他明确指出:“真实就在于符合事实。”形式逻辑所获得的真理就是关于事物的真实认识,即如实反映出事物的本真面貌,正确把握事物的各种特性规律。亚里士多德主张在科学三段论推理时,其前提必须是真实的、可靠的,并且推理应该按照形式推理的格式要求进行,这些都是为了获得真理性的结论。除了符合论的真理观之外,目前比较流行的其它几种真理观也主要是依据形式逻辑来进行界定的。比如融贯论的真理观。真理的融贯论认为:“一个命题的真不在于它与事实、实在的符合、一致或对应,而在于它与它所从属的命题系统中其他成员是否融贯。融贯者为真,不融贯者为假。”[3]另外,真理的冗余论也是如此界定的,这种真理观认为我们给句子加上“真的”或“假的”是多余的,说“P是真的”就等于“P”,“真的”这一谓语只不过是意味着我们接受P、肯定P等,它没有给出什么新的描述。这一界定是依据逻辑句法结构来进行的。形式逻辑把真理作为自己的理论追求,一种最高的价值,这也和形式逻辑要求成为一种“客观性”的逻辑是密不可分的。形式逻辑要求在相同的前提下,依据形式逻辑的推理程序,要得到同样的结果。为此,形式逻辑还在自己的运作过程中,做出了自己严格的程序设计:其一,形式逻辑要求进行形式化的思考,使形式逻辑可以做到同一性标准的要求;其二,与其一相关,形式逻辑是一种外延逻辑,它的外延化思考使这种逻辑在思考事物时可以进行量化和计算;其三,形式逻辑为推理规定了严格的形式程序,三段论的格和式就是形式推理的一种程序规定;其四,形式逻辑建立起公理化系统,要求推理在系统内进行,每个系统都是完备和自足的。当然,形式逻辑把真作为自己的理论追求,形式逻辑贵在求真,并不代表形式逻辑就没有价值取向,就放弃了善的要求。逻辑本身并不外在于人,即使是形式逻辑,它也有着人文关怀。只是,与善比较起来,形式逻辑更偏向于真,真是形式逻辑的最高指向。
三、形式逻辑对提升科学素养的意义
形式逻辑是一种“物的逻辑”,它的首要功能就是理解和解释人类自然界的奥秘,从而获得关于外界的知识,它是科学探索的“拐杖”,是进行科学研究的工具。形式逻辑有时又被称作知性逻辑,这和它的知识本性有关系,亚里士多德就把获取知识看做形式逻辑的德性。可以说,形式逻辑对于科学知识和科学思维都有重要的意义,它本身就是一种科学方法。最重要的是,形式逻辑的精神就是科学的求真精神,形式逻辑天生和科学素养有着内在的关联。因此研习和掌握形式逻辑有助于自身提升科学素养。第一,具备形式逻辑思维能力是进行科学研究的基础。从科学理论的角度来看,从事任何科学研究,都无法离开形式逻辑思维,都必然要求从事者进行符合逻辑的思考。整个科学的研究过程,从收集整理材料,到提出一定的科学假说,再到对假说和理论进行验证,都需要形式逻辑思维,都需要推理和证明,没有推理和证明的帮助,这一切都将寸步难行。
可以说,形式逻辑思维能力是一个人从事科学研究的基本素养。正是在这一意义上,爱因斯坦才说:“作为一个科学家,他必须是一位严谨的逻辑推理者。科学家的目的是要得到关于自然界的一个逻辑上前后一贯的摹写。逻辑之对于他,有如比例和透视规律之对于画家一样。”[4]第二,形式逻辑是获取新知识的工具。形式逻辑的一项根本功能就是从已知推出未知,也即新知。在前提给定的情况下,我们通过有效的形式逻辑推理,来发现前提中隐藏不明的新知识,形式逻辑被视为获得新知识的工具,也主要是从这个意义上而言的。恩格斯也曾指出:“形式逻辑也首先是探寻新结果的方法,由已知进到未知的方法。”[5]迄今为止的很多重大科学发现,都首先是通过形式逻辑推理得出的,然后通过一定的科学实验和观察来进行验证。门捷列夫提出的化学元素周期律,天文学家通过测量推理得出的海王星的存在,都是如此。
第三,形式逻辑是科学发现的基础。在科学发现中,假说演绎法是一种重要的方法,它有着十分重要的意义。很多事实和现象的发生,依据当时现有的科学事实和理论,不足以对其做出满意的解释和说明。在这种情况下,科学只好借助一定的假说来进行解释,然后在某些条件具备时来验证依据假说所推出的事实,如果依据假说所得到的事实被验证,假说就变成了科学理论。比如魏格纳的大陆漂移学说就是一个著名的假说,目前的宇宙大爆炸学说也是一个重要的科学假说。
第四,形式逻辑有助于提高人们的表达能力。科学研究既包括科学实验操作,也包括理论表述。操作的过程和结果都需要被表述出来,才能为人们所了解和掌握,也才能进行重复性操作。只有通过一定的语言对科学研究的过程和结果进行表述和论证,把它变成一种科学理论,这项科学研究才算最终完成。形式逻辑主张概念要清晰明确,命题要恰当真实,推理过程要合乎逻辑的有效性要求,论证要有充分的依据,并且结构清晰。因此,研习和掌握形式逻辑有利于提高人们的表述和理解能力。符合逻辑的表达,是科学理论的基本要求。爱因斯坦在谈到他的广义相对论时曾说:“这个理论主要吸引人的地方在于逻辑上的完备性。从它推出的许多结论中,只要有一个被证明是错误的,它就必须被抛弃;要对它进行修改而不摧毁其整个结构,那似乎是不可能的。”
科技论文;生物科学素养;文献检索
高中生物学教学使用的教材以及生物科技书籍与生物科技新进展存在较大的时差,将生物科技论文中的新观点、新作法,以及相关的新知识、新成果和新应用传播给学生,可促进学生对不断发展的生物科学及其研究的理解和应用,引导学生主动学习,提高生物学学习能力和生物科学素养。
一、科技论文的概述
所谓科技论文是指论证、描述运用科学技术,开展科学研究,获得一定科研成果的学术性文章。中国国家标准GB7713-87明确指出:“学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录;或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结,用以提供学术会议上宣读、交流或讨论;或在学术刊物上发表;或做其他用途的书面文件。”科技论文能体现最新的科技成果及科技发展,科技成果已广泛运用于生产、生活。在高中生物学教学中,有效地运用科技论文,能激发学生的探究欲望,促进学生对生物学的认识,提高生物科学素养。
二、科技论文的选择
应选择近期发表的较高水平的科技论文,注意选择研究角度新颖、涉及生物学热点话题的研究文章。如学习有关育种知识时,介绍有关华中农业大学科研人员克隆出控制水稻光敏感核不育的基因pms3,该科研成果可加速水稻“两系”不育系培育,促进作物杂种优势利用。引导学生由此相关信息为主题,检索有关科技论文,让学生获取科学性、权威性的基因工程育种的最新科学进展。
还应注意选择有关促进社会、生产、生活等方面研究的科技论文。例如,在学习“生态环境的保护”时,根据不断加剧的“雾霾”天气,引导学生学习《北京一次持续性雾霾过程的阶段性特征及影响因子分析》,帮助学生了解北京地区持续性雾霾天气过程中的气象因素和气溶胶演变特征。学生结合“雾霾”天气亲身体验,加深了对“雾霾”天气的了解,提高保护环境的意识,有利于学生掌握生物科学知识,运用所学的知识解决现实生活中的问题。许多实验验证性的科技论文包含有实验材料、实验方法、实验结果、讨论和结论,不仅具有科学的、最新的实验技术和方法,还有翔实的实验数据,让学生易于理解实验过程、实验数据和结论之间的关系,体现科技论文的应用价值与社会意义。
三、科技论文的教学应用
首先在课堂上为每位学生提供一份论文,要求学生围绕“文章的研究的目、研究的对象、研究的结论或结果、研究的问题对社会或研究领域有什么影响”等一系列问题进行阅读,培养学生快速地获取有关信息的 能力。
然后指导学生罗列论文中相关的生物学概念和难理解的专业名词,并尝试理清生物学概念与难理解的专业名词之间的关系,通过新情境的构建,培养学生对知识的理解、分析、应用等迁移能力,为理解实验和科学进展打下良好基础。
科技论文表述的实验原理和步骤等具有前瞻性,专业性比较强,学生难以理解。课堂教学时教师应简要地解释实验过程,引导学生理解新的实验方法和实验设计,尝试用通俗易懂的文字简化复杂的实验条件和方法,设计相关类似的实验,提高学生的实验设计能力。
四、科技论文的教育价值
1.促进学生学会文献检索
指导学生从公共媒体如报纸、公共科学杂志,比如《新科学家》《科学新闻》或者中国知网等相关网站,采用“文献检索方法”“数据库检索方法”“出版物检索方法”,使用关键词搜索,在论文期刊上网站上或搜寻合适的论文,比如早期原创性研究论文,进行对比阅读,培养学生学会求知、学会学习,掌握认识世界的工具、学会最迅速、最有效地获取信息、处理信息和运用信息的能力。
2.促进学生对生物学核心概念的掌握
高中生物核心概念是建立在一般概念、原理和规律之上的对生物学核心问题认识和理解,从不同的角度阐释生命的本质,有利于帮助学生理解与掌握生物学主干知识。在有关“光合作用、呼吸作用”等核心概念学习中,以关键词“光合作用、呼吸作用、影响光合作用、呼吸作用速率等”检索到《不同营养条件对金鱼藻净化作用及其生理生态的影响》《静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响》等科技论文,通过学习,拓宽视野,加深对光合作用速率、光合效率、净光合作用速率等生物学核心概念理解和掌握。
3.提高学生图文转换和图表处理能力
生物科学经常以生物绘图或图表方式呈现科学研究方法或成果,在教学中尝试将论文的数据用简化的图表进行特殊处理,剔除冗余信息,并将图表与文字相结合,培养学生科学思维和习惯,提高图文转换和图表处理能力,加深对新的科学实验的理解。
4.提高学生解决问题能力
首先,正确把握化学教育的特点:这是达到化学教育目的的前提.遵循化学学科教育的中心任务的要求,依据化学新课程的实施原理,化学学科的课堂教学中必须依据“探究型”化学教学新观念来构建化学教学的方法和教学基本模式,同时,要将“探究型”与“训诲———驯化型”、“传授———训练型”化学教学观念的区别与联系分析清楚,这样才能更为清晰地在课堂教学中合理地进行“探究型”的教学模式的自觉建构,使化学学科素质教育的基本任务得到落实.
其次,积极倡导自主、合作、探究的学习方式,这是达到化学教育目的的策略.让学生的化学学习在依据化学科学探究活动的基本原理:提出问题———猜想与假设———制订计划———进行实验———收集证据———解释与结论———反思与评价———表达与交流的全程中,发展自己的能力,健全自己的人格,使化学教育真正体现科学素养的核心目标,完成化学学科培养学生科学素养的任务.教师在实施探究教学中要成为探究教学的组织者、引导者重要在以下三个方面着力完善.其一,激发学生的探究兴趣,要通过创设情境,介绍背景、资料等一系列教学前提条件.其二,培养良好的探究态度和习惯.其三,在探究教学中,教师应努力帮助学生“找到自己”,有了独特的见解,才能展开探究.人教版九年级化学上册第七单元课题一《燃烧和灭火》一节的课堂教学流程是情景激趣导入新课———合作交流实验探究———群策群力探寻奥秘———实践应用火场逃生———趣味练习巩固新知———课堂小结认识升华———布置作业课外延伸.其中设计燃烧的探究实验,用蜡烛、火柴、烧杯等实验室较常见的物品引导学生参与探究,让学生亲身感受“燃烧”,通过科学探究得出可燃物与空气或氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫做燃烧的定义描述.而在探究燃烧的条件实验时,白磷在空气中燃烧产生大量白烟五氧化二磷,对环境造成了严重污染,考虑该实验在班级进行,如何尽量做到实验“绿色化”,引导学生进行自主学习,合作探究在纸上设计实验方案,进行小组汇报交流,进行论证分析,进行实验,将教材中用红磷、白磷的进行探究实验的加以改进,收效很好.
第三,努力建设开放而有活力的化学课程,这是达到化学教育目的的保障.营造科学探究的环境,激发学生学习科学的兴趣,通过渗透情感、态度和价值观等教育因素,从而推动学生观察能力、操作能力、思维能力和创造能力的培养.在灭火的原理探究教学中使用教材,不拘于教材的内容,适时进行拓展,增加了火灾自救和安全防火的一些常识性知识,并及时进行情境再现教学,如在云南省的香格里拉县独克宗古城发生的火灾,造成了古城335户群众受灾,烧毁了房屋242栋,还造成了古城部分文物、唐卡等文化艺术品被烧毁的后果,引导学生分析讨论找到解决方案.又如根据我校教学楼的特点,设计预防火灾的方案(包括发生火灾时需采取的灭火和自救措施)等等.这些化学探究教学中设计的内容更加贴近学生的生活实际,充分体现了理解科学、技术与社会(即STS教育理念与科学素养的培养)的密切联系,通过学习学生能更好的认识化学学科的重要性,体会化学学科的实践性,为提高学生科学素养发挥重要作用.
安全是实施教育的前提,分组实验前,教师和实验管理人员对学生进行实验安全教育和实验室纪律教育是必不可少的。要让学生知道化学实验不单单只有科学性和趣味性,还有危险性。好奇是学生的本能,如果学生对实验规则、仪器的性能、药品的性质及设备的使用须知没有充分的认识,就无组织、无纪律地盲目动手操作,就容易引发实验事故,损坏仪器设备、浪费实验药品,造成不必要的经济损失,甚至造成人员伤亡,学生学习化学的兴趣和自信心都会受到挫伤。教师和实验管理人员可以通过实验事故视频、事故案例、预防措施等对学生进行安全和纪律教育,让学生明白重视实验安全和遵守实验纪律的重要性,这样才能保障分组实验顺利进行。
二、做好实验预习,明确实验目的,了解科学知识
经过多年的分组实验教学笔者发现,很多学生在实验过程中都是盲目的,要么“按方抓药”,要么无从下手。实验课的时间是非常有限的,要在规定的时间内高效地完成实验,就需要学生做好实验预习,明确实验目的,了解科学知识。实验前要指导学生复习有关知识,让学生依据实验报告册的实验要求,明确实验内容,熟悉实验步骤,并书写实验预习报告,包括实验目的、仪器、药品、装置图、流程图、预期现象和解释、疑点分析和改进等,由课代表和任课教师监督完成。通过书写预习报告,学生对整个实验过程就会更加明确、思路更加清晰。
三、优化实验流程,认识科学过程与方法
实验过程是学生分组实验的重要环节,是科学探究的过程,是加深科学知识、了解科学方法的过程,优化实验流程,有利于提高科学探究的有效性。有些实验涉及的仪器、药品较多,步骤繁,过程复杂,需要教师和实验员做好充分准备,科学合理地优化实验流程。
四、鼓励实验创新与改进,培养学生创造力
指导学生按照教学要求有序完成实验的同时,也要鼓励学生创新实验,对实验进行改进,并进行可行性探究,培养学生实事求是的科学态度、开拓创新的科学精神。例如,高中《化学选修4》化学反应原理实验2~1测量锌与硫酸反应速率的装置相对复杂,用到的仪器较多,操作不方便,实验用时较长,这是一个定性实验,不要求十分精确的实验数据,教师可以提出疑问,启发学生思考可以怎样改进和创新。再如,高中《化学选修4》化学反应原理实验2~4验证催化剂对反应速率的影响,这个实验在初中课本出现过,与初中教材实验相比,高中教材的实验装置较为复杂,药品用量大,可操作性不强,对比初高中两套装置和药品,可以启发学生对实验进行改进和创新,以达到更好的实验效果。
五、半开放实验室,树立学生科学精神
很多学校由于硬件设施不完善、实验管理人员不足、不重视学生分组实验等问题,不能保证实验课的顺利开展,更别说是半开放或者开放实验室。为全面实施素质教育,提高学生的科学素养,中学化学实验室应因地制宜,发展自身优势,取长补短,争取半开放或者开放实验室。在实验人员不足的情况下,教师和管理人员可以充分调动学生的积极性和自主性,课前由课代表将全班学生分好小组,让学生对号入座,避免学生来到实验室找不到座位的乱象;一般的学生分组实验课都是实验员依据实验要求提前将实验所需的仪器、药品摆放到实验桌上,实验员可以尝试将实验用品统一放到仪器车或者指定的地方,供学生自主取用,实验结束后再由学生自觉放回指定地方,实验结束后的保洁工作也由课代表和小组长监督完成,这样既可以节省人力,也有利于学生高效地完成实验,还可以提高学生的自主性和科学探究精神。针对对化学极其感兴趣、想补做实验或者想探究实验的部分学生,教师和实验员要提供支持,半开放实验室让学生进行实验,可由学生向任课教师提出实验设想,任课教师认为可行的,任课教师向实验员下实验通知单准备实验,在指定的时间和实验教师的指导下半开放实验室让学生进行实验。
六、实验竞技,激发学生科技能力
在实验、制作中巩固、掌握科学知识,从而提高学生的科学素养。在学习了三年级《地球上的水》以后,就决定让学生做观察洋葱在不同水质中生长的实验,并让学生做好观察记录:第一天,洗发水中的洋葱根部长白芽,而在清水中,洋葱根芽部长了0.5厘米,第二天,洗发水中的洋葱根部的白芽受到污染变成黄色,因为时间长,受污染渐多,清水中的洋葱吸足了水份,生长很快。第三天到第六天,洗发水中的黄芽不再生长,而清水中的洋葱吸收了足够水份,越长越快。第七天洗发水中的洋葱根烂,体变软,而清水中的根越长越长,并长出了叶芽。第十五天,洗发水中的洋葱才长出叶芽,而清水中的则长出3厘米的叶。以后的时间,洗发水中的洋葱总是比清水中生长的慢,而且洗发水中的洋葱出现叶黄黑、扁平、体烂缩小,直径只有5.5厘米,最后落入烧杯中。而清水中的洋葱叶绿,秆圆,虽体软而没缩小多少,直径还有8厘米,更没有落入烧杯中。通过实验观察发现:洋葱在洗发水这种污水中不能正常生长,而且逐渐腐烂,而在清洁干净的水中能正常生长。除了洋葱不能在污染的水中正常生长外,其他动、植物包括人也不能在污水中正常生长,只有清洁的水能才使他们正常生长。
二、在亲身经历中探索、创新
让学生在亲身经历中进行探索和创新,在学习了四年级科学《养蚕》后,为了提高学生的动手动脑能力,我们成立养蚕兴趣小组,让学生亲自动手采桑叶、喂蚕、管理蚕,学生都很认真,很投入。历时五十多天的活动告一段落,共收蚕茧,彩茧4斤多,白茧3斤多,蚕卵:彩蚕卵约三千枚,白蚕卵约三千枚。取得了养蚕的可喜成果。经过养蚕,学生兴趣浓厚,科学的了解蚕的一生具体过程,并树立了学生科学观及主人翁精神,体验了养蚕的艰辛和快乐,受到同学的欢迎,老师的好评,引起较好的社会反响,而且学生对养蚕前景展望,更体现了学生的创新精神,2015年计划:⑴扩大养殖数量①2013年20条,②2014年三千条,③2015年六千条。⑵提高蚕茧质量①彩茧:进一步扩大彩茧的数量与质量,②方茧:蚕上山时让蚕在方格内结茧,从而结出方茧,提高蚕茧质量。⑶开发蚕茧艺术:①花状模型:将蚕上山用的麦秆等材料换成其它花状工艺品,让蚕上山结茧,从而形成花瓶式的蚕茧艺术品。②冷冻处理:将花瓶式艺术品放在冰柜里冷冻一段时间,从而让蚕耐久保存,不至于发霉变化。③美观长久,这样的艺术品既美观,又便于长久保存。在养蚕的实践基础上,学生又尝试养兔,跟养蚕不同的是:兔的食量大,有腿喜动。责任心要强,稍有疏忽,跑出笼外易丢失。正如李画同学在养兔记录和体会中所写:兔子跑出笼后,急的吃不下饭,四处找。好在兔子记家,到晚上它自动回来了,一场虚惊后,抱着兔子好久时间不放手。历时一个多月的时间,免儿从原来最大710克增长到1725克,日平均24克,最小660克,增长到1500克,日平均20克,取得了养兔比较好的成果。
三、结语
1.科学探究方法。生物科学探究的一般方法和过程包括:提出问题、作出假设、制定计划、收集证据、得出结论、讨论和交流。教师在教学过程中,不仅要教授知识,更应该注意培养学生发现问题的能力,或者说是获得知识的能力。学生发现问题后能够首先对问题进行思考,尝试解决问题。当已有知识无法解决问题时,教师要引导其独立思考,提出自己的猜测和假设,再设计实验来验证自己的假设,这个过程就是在进行科学探究。在这个发现问题、解决问题的过程中,学生不仅获得了新的知识,还培养了获得知识的能力。最后,教师再引导学生对整个过程进行总结和反思,以巩固和促进。在高中学习阶段,科学探究过程中设计的实验方法和技能学生不需要全部掌握,但最重要的是要具有科学的思维,对科学探究过程有整体上的把握和理解。
2.STS观念。科学、技术与社会(science,tech-nologyandsociety,STS)的相互作用,是生物科学乃至科学的一个重要维度,对学生生物科学素养的培养有重要影响。科学进步推动技术的创新,技术的创新又反作用于科学的进步,两者相互促进。这在高中生物教学中也有很直接的体现。例如,光学显微镜的发明使得人们对生物体结构的认识进入细胞水平,而电子显微镜的发明又使得人们对细胞的认识深入到了亚显微结构。同时,科学、技术的发展也推动着社会的进步,社会的进步也反作用于科学、技术的发展,二者相辅相成。如对生物体结构和功能的认识的不断深入,让人们对各种疾病有了更多认识和治疗方法。同时,为了寻找这些解决方法,又不断促进了生物科学的发展。在生物课堂上,教师应该多注意渗透STS方面的内容。
二、生物科学素养培养的目标
《普通高中生物课程标准(实验)》中对生物课程目标作出了规定,包括知识目标、能力目标、情感态度与价值观目标。这三维目标,同时也是生物科学素养培养的目标。
三、生物科学素养培养的方法
1.探究式教学。学生的探究式学习是指学生对于问题自主地去研究,通过科学探究的过程获得科学上的知识,同时在这个过程中获得探究能力,从而形成科学概念,培养科学态度。教师的探究式教学则是使学生通过自己的努力来解决问题或回答问题,保持学生的好奇心,让学生参与需要高水平认知和技能的活动,形成积极对待科学的态度,为学生提供具体的经验。生物是一门实验的科学,或者说是探究的科学。科学探究活动能够使学生主动地获取生物科学知识,体验科学过程与运用一定的科学方法,能更好地理解科学的本质,有助于形成一定的科学探究能力以及科学态度。前述的科学探究一般过程是针对于实验探究而言的,但在课堂教学中也同样适用。课前教师提出问题,学生针对问题进行思考、讨论,提出自己或者小组的推测。然后在课堂上,由教师带领学生一起,通过实例或者示范实验来验证之前的推测,从而得出结论、解决问题,也即探究式的教学和学习。
2.增加科学发展史。生物科学的发展史就是自然科学的探究史。传统的生物教学过程中,注重结论的介绍和记忆,而忽视了得出结论的过程。这让学生失去了对科学历程、科学精神、科学家的意志品格等多方面的了解,把多元化的生物科学变成了单一的生物知识点。在高中生物教材中,有很多内容提到了相关科学发展史。如光合作用的发现过程、矿质元素的发现故事等。教师带领学生了解生物科学的历史,有助于培养学生对于生物科学的兴趣,激励学生沿着科学家的探索道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对于培养学生的生物科学素养具有重要的意义。
3.渗透STS教育。一方面,在生物教学过程中,教师应注意把生物科学知识融入当今社会生活的发展中,以开阔学生视野,培养学生的社会责任感。如选择一些与生物学相关的社会热点问题及人类所面临的共同难题,如埃博拉病毒、雾霾、温室效应、人口、生态等。这些内容反映了生物科学与社会的紧密联系,使学生了解到生物科学对人类社会的生产方式、生活方式产生了广泛而深刻的影响。另一方面,学生在生物学课程的学习过程中,通过参与和解决现实生活中的具体问题,可以获得科学与技术的知识,形成正确的态度和社会责任感,在日常生活中知道如何把所学的知识、方法与具体实践相结合;参与社会活动时,能够依照自己的价值观对某些问题做出合理的价值判断,并能够采取适当的个人行为。现阶段学生接受教育的主要途径依旧是课堂教学,课堂教学时间有限,教师在教学过程中应注意权衡比重、把握进度,但也不能过分强调科学方法教育主题而淡化或舍弃必要的知识体系。
地理教学过程广义上来看,是指在遵循地理教学,贯彻地理教学原则的基础上,实现地理教育目的和任务的过程。教师有目的、有计划的指导学生主动掌握系统的地理知识、技能,培养学生学习能力,并形成一定地理科学思想观念的过程。同时,在教学中,注重学生地理科学方法的培养,例如地理观察、区域综合分析、地理实验等方法。在现代地理教学理念的指导下,生成性地理教学越来越受到教育学者的关注。
地理生成教学是一个师生共同学习、对地理知识内容积极的认识和建构的动态教学过程。在开放的地理课堂教学活动中,师生都处于多元变化中,教师需要敏锐的发现从学生的思考活动中显现出来的各种信息,教师根据学生的需要做出合理的价值判断,并把预设中没有想到的有价值的问题和信息在教学中不断的动态生成,特别是在教学过程中活动的设计,教师需要联系学生的生活,创设情境,依据学生特点设计探究活动。探究是地理情境化教学的精神。地理学科的实践性要求学生在地理情境活动中要体现自身的主体地位,鼓励学生独立自主地参加地理学习活动,成为学习的主人。教师通过组织和引导学生对地理学习资料分析、研究和讨论,获得地理结论,获取地理知识,培养学生分析和解决实际问题的能力,让学生关心社会,关注环境,关注人与环境的和谐发展,从而提升地理素养。
二、地理情感态度与价值观
高中地理课程体系中,主要是人口、资源、环境、发展等内容展开的,引导学生关心身边发生的地理事件,比如人口、环境问题、资源利用问题,区域可持续发展问题等内容,增强未来公民的责任感。地理素养有利于公民良好的思维品格的养成,有利于公民环境观的形成,更有利于公民国家意识、全球意识的养成。
所以在进行课堂地理教学时,教师要注重对学生地理情感的教育,努力营造探究情境,让学生具备地理学科的求实、创新的地理科学精神和务实、实践的地理科学态度。
1.在阅读教学中培养学生的科学素养
阅读教学是现代语文教学中的一个重要环节,也是培养学生科学素养的一个重要途径。通过阅读教学不仅能够使学生增强人文精神的学习,而且还能够树立起正确的科学观,掌握有效的科学方法。第一,充分的利用多媒体技术,激发学生对科学探究的兴趣。随着计算机网络技术应用的普及,课件、视频、音乐等多媒体的教学资源开始慢慢进入到现代的课堂教学之中,在教学环节中扮演着十分重要的角色,大大提高了教学的实效,提高了学生的学习兴趣,而且还会触动学生的灵感,激发学生对科学探究的兴趣。第二,拓展课内外阅读范围,丰富学生的科学常识。多阅读科普类读物,文章中都蕴涵着丰富的天文、生物及宇宙等方面的科学知识,学生通过阅读这些文章就可以很好地了解这些方面的内容,增强他们的科学知识。因此,要培养学生的科学素养的重要方法就是扩大学生的阅读范围,使他们了解更多、更广的科学内容,从而提高科学常识。
2.在口语交际中培养学生的科学素养
口语交际能力是现代语文教学课程中的一个重要内容,通过口语交际课的练习,增强学生的思维能力,提高学生的语言表达和人际交往能力。老师在口语交际课堂中要有意识锻炼学生的思维模式,培养学生倾听与交流的能力,培养学生的科学素养。
第一,提高注意力,学会倾听。在口语交际课堂上,经常会发生学生发言被打断或者是不愿意听别人发言这样的状况,究其原因,是学生没有养成良好的倾听习惯,这对科学精神的培养也会有一定的阻碍。为了能够有效的改变这一现状,我们必须要培养学生学会倾听,认真的倾听,通过相互的倾听学习取长补短,从而有效的培养他们的科学精神。
第二,交流、合作、睿智、创新。人类的思维活动是依托于人的语言而进行的。语言是思维的工具和载体,通过语言的发展进步可以促进人的大脑发育和思维发展,因此,在口语交际的课堂上,老师要有意识地加强学生的口语交流,提高他们相互合作的意识,通过学习提高他们的知识含量、培养创新地思维,从而有效地促进学生科学素养的综合提升。
第三,在写作教学中培养学生的科学素养。写作一直是语文教学的一个难点,很多学生不喜欢写作,这大大增加了老师的教学难度,为了能够有效提高学生对于写作的兴趣,我们可以通过刻意训练学生的写作思维和培养学生的“求真”精神的方法来提高学生对于写作的兴趣,提高写作能力。在这个过程中学生的科学思维和科学方法也会得到有效的锻炼,从而大大的提高学生的科学素养。
高中化学实验教学是教学的重要内容,教师通过实验教学渗透对学生的科学素养教育,以此实现科学素养提高的目标。在具体教学时,教师首先要引导学生对教材中安排的实验进行分析,通过小组合作讨论等不同形式,针对实验设计中的不足进行优化,借此培养学生的思维能力与创新意识。其次,在化学实验教学中,教师还可以借助仪器设备的制作来培养学生的动手能力和创新精神。日常实验教学中,适当引入实验器材的自制活动,以及对现有器材进行组装、改进和调整,让学生在操作过程中进一步掌握实验器材的设计原理与实验的反应原理。如“氨气的性质”在高中化学中是一个重要的知识点,教材用三个演示实验分别介绍了氨气极易溶于水、水溶液成碱性和能与酸反应的三个性质,但实验中存在着以下的缺陷:前期制备氨气的过程复杂,而且排空气法收集氨时容易扩散到空气中,造成空气污染,预先准备好的氨气往往会出现泄漏、潮湿等现象,导致实验效果不理想,实验2和实验3中的浓氨水露置在空气中,也造成空气污染,不符合绿色化学的理念,影响健康。因此通过改进实验方案和实验装置,把三个实验结合在一起做可以避免上面的缺陷。
实验装置设计如图1。具体操作如下:进行气密性检查后在烧瓶1的底部加入一些固体氢氧化钠,在针头处换上装有浓氨水的针筒,在烧杯1处放PH试纸(红色石蕊试纸)后,慢慢的把浓氨水注入烧瓶1中,通过向下排空气法收集氨气,若PH试纸变(红色石蕊试纸)蓝色了(实验2),说明氨气已经收集满了。然后在烧杯2中滴入酚酞,关闭止水夹2和止水夹3,把针筒内的水打入烧瓶2内,同时打开止水夹1,烧杯2中的水迅速上升,在烧瓶2中的尖嘴导管上出现红色的喷泉现象(实验1)。最后等喷泉结束后,在烧瓶1上口的针头处换上装有浓盐酸的针筒,把浓盐酸打入烧瓶1内,出现大量白烟(实验3)。这个实验首先实现了氨气的制备、收集和物理性质、化学性质实验的一体化处理,使实验成功率,可信度更高,让学生更真实地去体验理解氨气的性质;同时操作轻松快捷,现象明显,课堂耗时短,非常适合做演示实验;而且两个烧瓶一红一白,有很强的视觉效果,很好地提高了学生的实验兴趣。最重要的避免了氨气进入空气中,环保无污染,体现了绿色化学思想。高中化学课程标准指出:“通过以化学实验为主的多种探究活动,培养学生的创新精神和实践能力。
”在本案例中,首先通过操作复杂实验,来引导学生思考如何简化,通过合作讨论,互通信息,解决学生在实验理解上的“信息沟”差距,达到共同思考共同提高的目的;其次根据学生讨论结果和教师引导的方向进行实验改装,让学生更直观地把思考和动手结合起来,有效强化学生的探究意识,促进思考方式改变,进而促进学习方式的自觉转变,更重要的是通过改装,让学生明白技能创新和实践方法的真正意义所在;同时培养学生的实验兴趣和个性特长,良好的实验兴趣是形成良好的科学品质的前提。有了良好的科学品质,科学素养的提高是指日可待的事情了。
2利用化学史,培养学生科学上的人文素养
化学学科在发展过程中,无数研究人员为之付出了艰辛努力,他们的介绍化学家们的科学态度、研究方法、成功或失败的经验教训,勇于探索、大胆创新的科学态度,坚持实践、百折不扰的科学精神,既能向学生展示化学知识的“来龙去脉”,加深对化学知识的理解,又可让他们明白化学并不枯燥呆板,而是一门不断发展的生动有趣的学科。因此,傅鹰教授认为化学史教育是很有必要的,他认为“化学史给人以智慧。”如在学习元素周期表知识时,可介绍元素周期律的发现史:1862年尚古多的“螺旋图”1864年迈尔的“六元素表”1869年门捷列夫化学元素周期律的确立,把化学元素纳入了一个完整的体系,使化学进入了系统化的阶段。从以上的故事中我们可以让学生领悟到:科学和真理是人们在不断追求和探索中逐渐呈现的,许多科学家始终坚持实事求是的科学态度、精益求精的工作作风、锲而不舍的钻研精神,获得了一个又一个的重大发明和发现。通过对这些史实的感受,使学生体会人类在追求真理的道路之曲折艰辛,但只要孜孜不倦的不懈努力终会结出累累硕果。
讲到科学素养时,人们往往会有一种误解:认为科学素养就是做实验或通过研究得出结论。实验、研究的确是有关科学的方面,但绝不是全部。实际上,实验、研究是进行科学研究的一种手段和方法,科学家进行研究的过程实际上就是科学素养和探索精神的体现。而这个研究过程和体现的素养和精神其实就是人文素养的一个方面。案例中的“元素周期表”知识,表面上看来是一个记忆性的知识,但它的发展完善历程却能体现出科学家的素养和精神,因此可以认为是科学方面的人文精神,而这对于现代学生而言又是不可或缺的。
1.设计实验教学内容明确实验教学的正确观念后,教师还需要精心设计实验教学的内容。教师要重视实验教学,但不等同于只有实验教学,所以教师在课前应该对知识点进行梳理和深思,区分好适宜实验教学的知识点和不适宜的知识点。区分好后,对于适宜进行实验教学的内容教师就应该尽可能地为每位学生创造实验的机会,让学生仿一仿,做一做。
2.转换多种实验教学模式科学素养所要求得能力和素质是多方面的,所以教师在课堂实验教学时应该转换多种模式,不能太过局限课堂实验的做法和原理,这样才能从不同维度提升学生不同方面的科学素养。
二、重视创新思维培养
创新是一个国家科学不断进步的基本,勇于创新的国家刷新科学成就的可能性要比原地踏步的大得多,而学生就是国家未来科研的顶梁柱,所以如果不从小培养学生的创新能力,学生只会唯唯诺诺,科学素养根本无从谈起。而教师在课堂教学中应该怎样培养学生的创新能力呢?笔者认为可以从以下三方面入手:
1.创造宽松课堂氛围科学需要创新力,但是创新精神只能成长于宽松的土壤中,强硬的种种框架规则只让学生学会遵守,学不到创新,所以在教学中,教师应该营造一个宽松自由,尊重和谐的具有开放性和探索性的课堂空间,让学生敢于质疑,踊跃提问,这样才有利于“求知”的科学学习态度,当然,宽松不等同于放任,只是一种思维上的鼓励开放性而不是纪律上的放纵性。
2.激发创新意识具备客观的宽松的课堂氛围,还必须要有学生主动创新的主观驱动力,而要激发学生的创新意识,应该以唤醒学生好奇心和探究欲入手,因为好奇心是学生主动探究的内驱力,而探究欲是学生真正动手探究的推动力。故教师在教学设计中应该深入剖析教学内容的内在联系,挖掘当中的趣味性,提出一个个发展性问题等运用多种方式激发学生的创新意识。
3.提供合适场景知识场景中的陌生感会让学生把注意力放在理解和尝试和熟悉场景这些旁枝末节上,不利于学生内里创新思维的运转,无法让学生专心思考问题的本质;另外,创新由提出疑问开始,但是限于学生对科学的实际认知能力,他们很难能够主动挖掘出矛盾,提出质疑,自然也无法实现创新学习的素养培养,所以教师应该根据学生的实际水平,在适当时候推学生一把,给学生提供一个合适的认知场景,巧妙地拉出矛盾,让学生创新地思考问题,解决矛盾,提高迁移学习能力,活化主动探究的学习态度。
三、灌输科学精神
强化学生的科学素养始终是要建立在学生的主动提升的欲望上,上述两点主要讲的是课堂技法,具有一定的取巧性,而灌输科学精神就是直接灌输给学生正确的科学学习的态度,渗透给学生情感和价值观的教育,让学生主动地提升自己的科学素养,主动地实验,主动地创新,主动地寻求科学的本质。灌输科学精神的方法很多,有客观事实灌输法,例如正确对待实验中所出现的偏差,教育学生实事求是;有科学史实灌输法,例如详细介绍光色散现象的研究过程,让学生明白研究不是一日之功,需要不懈坚持等等,需要教师捉住时机,适时灌输,慢慢将科学精神渗透到每个同学的心理,提高学生的科学素养。
探究性实验有利于激发学生学习兴趣和发展他们的思维能力,这种实验完全排除了实验结论的已知性,可以模拟科学研究的过程,从而更能促进学生思考实验过程中的相关问题,培养他们的思维能力.例如,复习“镁与水反应”的实验.(1)光亮的镁条放入滴有酚酞溶液的蒸馏水中,镁条表面出现极微弱的小气泡,片刻镁条表面及其附近溶液显淡红色,此时气泡几乎停止.表明常温时,镁与水能微弱反应生成Mg(OH)2.(2)加入CH3COONH4晶体,振荡使其溶解,镁条表面明显又连续产生小汽泡.引导学生思考:①Mg在H2O中,开始有极微量的小气泡,但片刻就几乎停止,为什么?(类以块状石灰石与稀硫酸的反应).②加CH3COONH4后,气泡明显又连续发生,为什么?此时,教师应把学生的思维引导到“什么因素能使附在镁条表面、难溶的Mg(OH)2溶解”的轨道上来.Mg(OH)2存在着溶解、电离平衡:Mg(OH)2=Mg2++2OH—.此实验中加入CH3COONH4后,是什么因素使c(OH—)降低,最后可得出NH4+跟OH—结合成NH3•H2O而使Mg(OH)2溶解.再让学生思考:其他铵盐是否具有同样的作用?在实验过程中,经过一系列的观察与思考,学生探索新知识的热情已被激发,学生思维的火花发生碰撞,思维能力在碰撞过程中得到提升.
二、开辟第二课堂,培养学生的动手能力
1.开设化学兴趣小组活动.通过表演“喷字”、“小木炭跳舞”、“液体里的星光”、“雪条燃烧”、“烧不坏的手帕”等趣味横生的节目,可把学生带到美妙的化学世界中.
2.举行科幻创作活动.可以以“没有碳的世界”、“假如空气中只有CO2”、“未来的化学世界”等为题,发挥学生的想象力,激发起学生奇异的联想和不寻常的构想.
3.开展社会实践活动.如,测量土壤的酸碱性;模拟检测司机是否酒后驾车;中草药成分的测定;等等.4.开展家庭小实验.在条件允许下,家庭小实验简单易行.这些实验使学生既动手又动脑,既能增强学生学习化学的兴趣,又能使学生巩固复习课堂所学知识.
三、自行设计实验,培养学生的创造能力
通过引导学生根据实验目的和原理自行设计实验方案,独立完成有关实验,可以有效地培养和锻炼他们的实验能力,并在具体操作过程中,使他们的创造性思维得到发展.例如,选用下列部分仪器,装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置.(a)铁架台,(b)试管,(c)带橡皮塞的导气管(导管带有夹子),(d)烧杯,(e)干燥管,(f)酒精灯,(g)长颈漏,(h)烧瓶.本题实际上要求学生根据启普发生器原理设计实验,可用干燥管代替球形漏斗,烧杯代替容器,再与(a)(c)组装成CO2发生装置.在实验教学过程中,教师应将实验知识、方法、操作有机统一起来,调动学生的学习积极性,使他们始终处于不断探索的情境中,主动实验、仔细观察、积极思考,这样才能培养学生的创造能力.
物理课程教材在“观察与思考”“实验探究”“交流与讨论”等栏目中,安排了许多的演示实验、分组实验、探究实验。演示实验的作用是创设问题情境,展现物理现象,引导学生经历知识生成的过程,建立物理概念,理解物理概念的本质意义。探究实验的价值在于再现科学探索的过程,引领学生经过实验验证,发现物理规律,认识物理概念之间的内在联系,理解物理现象必然发生、发展、变化的条件和规律,为形成较完善的物理知识体系做好铺垫。
二、物理思想方法资源
初中物理课程中蕴含着丰富的思想方法,它们是连接物理现象、概念和物理规律之间的方法和纽带,学生只有掌握了物理思想方法,才能顺利地理解物理规律。例如,在用物理规律解决实际问题时,需要对问题进行简化,忽略次要因素,突出主要矛盾。用这种方法将实际问题进行简化,得到一系列的物理模型,称为建立模型法。教材中的典型模型有:液片模型、光线模型、磁感线模型、力的示意图或力的图示模型、电路图模型、杠杆模型、研究液体内部压强使用到的液柱模型等,都是解决实际问题的有效方法。
三、科学精神教育资源
科学精神是指在求知过程中表现出的求真务实、尚善爱美、敢于质疑、勇于创新的个性品质。教材中的科学精神教育资源蕴含在物理实验、物理学史料、科学家的故事中。
1.实验探究中的科学精神教育资源
实验探究既是学习物理课程的主要方法,实验探究是培养科学精神的主阵地。如,在实验开始时,设计了各种问题情境,使学生发现与已有经验和知识的矛盾冲突,使学生产生怀疑,进而提出自己的观点,培养学生的质疑与批判精神。提出假说后,引导学生动手动脑,设计实验,验证各种假设,培养学生的创新意识,受到科学实证精神的熏陶。在实验过程中,教育学生爱惜实验器材和实验装置,掌握正确的使用方法、规范的操作程序、准确的读数方法、科学的观察方法等,培养学生认真严谨的科学态度。在收集信息和记录数据时,要求学生如实观察、测量、记录,不能更改、编造现象,不能拼凑数据,一切活动行为都要实事求是,培养学生求真务实、一丝不苟的探索态度。
2.物理学史中的科学精神教育资源
在科学发展的历程中,出现过许多激烈的辩论,甚至残酷的斗争,也有许多感人至深的故事。例如,关于力和运动的关系,古希腊哲学家亚里士多德提出“力是维持运动的原因”的观点,在很长时期占据统治地位。后来亚里士多德的学生伽利略采用试验的方法,经过科学的分析、推理,得出“力是改变物体运动状态的原因”,驳斥了亚里士多德的错误观点,写下了“我爱我的老师,但我更爱真理”的至理名言。教育学生不要盲从权威,要善于思考、敢于质疑、敢于实践、勇于创新,才能获得真知灼见。
3.科学故事中的教育资源
开设有助于提高学生科学素养的选修课,并在学期末进行考核,记录学分。《自然科学素养》选修课。通过本课程的学习,使学生获得一些自然科学的基础知识,使其有利于现代生活及个人生活的实际应用,学习一些自然科学的基本思想方法,进一步树立辨证唯物主义观点,提高分析问题和解决问题的能力,开阔眼界,培养学生的科学态度,提高自身的科学素养,以适应21世纪学前教育的改革、发展和需要。《生物实验》选修课。培养学生的实验设计能力、创新能力、语言表达能力、并进一步形成学生运用生物知识去分析和解决生活实际问题的能力。能够从生活中提炼生物小实验需要的材料,并能够准确的做出相应的实验,掌握指导幼儿参与生物小实验的技能和技巧。《物理实验》、《化学实验》选修课。了解幼儿能够理解的化学小实验,物理小实验;能够从生活中的物品准备化学小实验、物理小实验需要的材料,并能够准确的做出相应的实验,掌握指导幼儿参与化学小实验、物理小实验的技能和技巧。丰富学生的物理、化学知识,使得学生能够在未来的工作中,以科学的物理、化学知识来解决幼儿所提出相关的科学问题。通过选修课的开展提高学生对于学习与科学有关的知识的兴趣。并能潜移默化的提高学生的科学素养,为学生在未来的教师工作岗位上,能很好的指导幼儿进行科学探究做好准备。
二、组织科学探究兴趣社团
鼓励学生开展科学兴趣社团,提供时间、场地,学生可以按照自己的兴趣参加科学探究活动。举办特色科学主题探究活动。结合幼儿期感兴趣的科学现象作为主题开展探究活动。如:幼儿常感兴趣的恐龙为什么会灭绝、月亮为什么不会在白天出现,等等。开展探究活动的同时,结合幼儿的年龄特点,思考如何指导幼儿进行科学探究。由学生创设情境,教师以帮助者的角色参与活动,规范学生活动中的科学知识的应用,避免学生的错误记忆。
三、开放实验室
定期向学生开放实验室,提供材料鼓励学生进行科学探究,为学生积累科学探究的经验,增强学生进行科学探究的兴趣。学生在实验室可以探究适合幼儿开展的科学探究小实验。规范实验操作,明确实验器材、实验材料的安全性。为工作中指导幼儿进行科学探究做好准备。
四、增加幼儿园见、实习