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關鍵詞:新課程理念;高中物理;實驗教學
【中圖分類號】G633.7
在高中教學中,物理是一門十分重要的學科,高中物理知識比較難,具有抽象性,學生理解起來有一定的難度,如果只靠單純的講解,很難有準確的理解和把握,我們可以借助于物理實驗,通過實驗,調(diào)動學生學習的積極性,使他們能夠更加積極主動的參與到物理學習中來。
一、高中物理實驗教學中存在的問題
1、忽視學生的主體地位
在高中物理教學中,由于受傳統(tǒng)教學觀念的影響,許多教師依然把自己作為教學的主體,在物理實驗中,只是自己演示實驗,學生在一旁觀看,學生很少有機會參與到實驗當中來,他們只是看到了實驗的現(xiàn)象和結果,不能夠真正體會到物理實驗的樂趣,所以使得許多學生都不愿意學習物理,對物理失去興趣,物理教學的效果也就很難達到。
2、實驗中缺乏必要的指導,搞形式主義
隨著新課程改革的推進,許多教師意識到學生的主體作用,但是在實際的教學中,沒有很好的落實這一理念,在高中物理實驗中,教師為了發(fā)揮學生的主體作用,讓學生自己進行實驗探究,但是教師在探究過程中,沒有有針對性的進行指導,學生在實驗時,自由散漫,有些學生還出現(xiàn)打鬧的情況,教師缺少必要的管理,只是為了貫徹一種理念,忽視了實際的教學效果,探究性實驗教學目的根本達不到。[1]
二、促進高中物理實驗教學的有效策略
1、樹立以學生為主體的教學理念
由于長時間受傳統(tǒng)教學理念的影響,教師在教學時,仍然以自己為課堂的主人,對學生進行知識的灌輸,學生只是被動的接受知識,學生的積極性得不到調(diào)動,沒有學習的興趣,物理教學的效果就很難達到。所以教師要轉變教學觀念,樹立以學生為主體的教學理念,在物理實驗教學中,不僅是教師演示實驗,也要給學生留有足夠的時間,讓學生自己進行實驗操作,在操作過程中,感受實驗的奇妙和樂趣,而且也鍛煉了學生的動手能力,同時,由于學生的認知水平不同,在實驗中很容易出現(xiàn)不同的實驗結果或其他實驗方法,有助于發(fā)散學生的思維,提高他們的創(chuàng)新思維能力,促進學生的全面發(fā)展。
2、創(chuàng)設合理的問題情境,指導學生實驗
在傳統(tǒng)的物理實驗教學中,許多教師只是進行演示實驗,學生的積極性得不到調(diào)動,加之物理知識比較難,學生理解起來有一定的難度,如果只是教師做實驗,學生容易出現(xiàn)走神的情況,學生不知道教師演示的是什么,也不明白其中的原理,教學效果就很難達到。所以教師就應該進行適當?shù)霓D變,在教學時,向學生提出一些問題,激發(fā)學生學習的欲望,引起他們的興趣,然后教師進行指導,讓學生自己進行物理實驗,學生可以根據(jù)教師提問的問題,有針對性的進行實驗,使學生能夠全身心的投入到實驗中,提高學習的效率。
在學習《曲線運動》這一問題時,教師先引導學生分析曲線運動的速度、方向,使學生對曲線運動有一定的了解,然后提出問題,沿水平直線滾動的小球,若在它前進的方向或相反方向施加外力,小球的運動情況將如何?若在其側向施加外力,運動情況將如何?指導學生進行實驗,鋼珠在磁鐵作用下做曲線運動的情況,或鋼珠沿水平直線運動之后飛離桌面的情況。通過實驗使學生明確物體做曲線運動的條件。[2]
3、組織學生進行自主的實驗探究
新課程標準要求學生進行自主探究和合作探究,以培養(yǎng)學生的自主學習能力。教師應該根據(jù)新課程標準的要求,在物理教學中,培養(yǎng)學生的自主學習的能力和意識,為今后的學習打下良好的基礎。在實驗探究中,教師要讓學生自己進行實驗的設計,自己選擇實驗的儀器,制定實驗步驟和內(nèi)容,自己分析實驗結果,使學生真正感受到自己的主體地位,積極的參與到學習中來,發(fā)揮自己的思維能力、實踐動手能力,激發(fā)學生求知的欲望,使學生的效果效果得到明顯的提高。這種自主探究的模式,不再束縛學生的思想,使他們能夠說出自己的意見,表達自己的想法,充分發(fā)揮學生在課堂中的作用,使物理教學達到事半功倍的效果。
在學習《自由落體運動》這節(jié)課時,教師先把紙片團成一個小紙團,再讓它和小石子同時下落的現(xiàn)象。提問:如果沒有空氣阻力,只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢如何?教師演示"牛頓管"的實驗,然后讓學生自主分析自由落體的含義,在此基礎上提問自由落體運動使一種怎樣的運動呢?它遵循什么樣的規(guī)律呢?讓學生根據(jù)一系列的學習,自己進行設計實驗進行操作,教師為學生提供實驗所需的器材,讓學生自己進行實驗,然后進行分析和討論,探究自由落體運動的規(guī)律和特點。[3]
4、積極評價學生,激發(fā)學生的學習興趣
教學評價是物理實驗教學中的一部分,并且起著十分重要的作用。教師在教學時,要積極的評價學生的學習情況和實驗情況,使學生樹立學習的信心,更好的進行物理學習。教師在教學時,要多給予學生鼓勵性的評價,用激勵的方法調(diào)動學生學習的積極性,增強他們的自信心,同時引導學生進行互相的鼓勵和正面評價,使他們共同進步。
結束語:
實驗教學是高中物理教學中一種十分有效的教學方式,教師要充分利用實驗教學的優(yōu)勢,努力提高學生的物理水平。
參考文獻:
[1]李育民.新課程理念下的物理實驗教學嘗試[J].新課程學習(中),2011(1).
物理教學課改的目標就是提高全體學生的物理科學素養(yǎng),讓學生在學習當中掌握物理知識與技能、過程與方法,并培養(yǎng)他們良好的情感態(tài)度和價值觀,這就對高中物理情境創(chuàng)設提出了更高的要求。要求教師必須精神設計課堂情境,利用課堂情境讓學生能夠參與到教學當中來,提高教學的實效性。為此,在教學情境設計上要考慮多數(shù)學生的需要,以物理基礎知識教育為主,通過教學情境深化學生對物理基礎知識的理解。比如說在學習自由落體運動的時候,教師可以準備幾個體積差不多的物體如毛筆、鋼筆等,讓其在樓上落下,計算其下落的時間,并比較時間上的差異,看看那個物體下落的比較快,觀察當中讓學生講解物體下落的過程中下落的速度與質(zhì)量、體積、阻力等因素之間的關系,在此基礎上講解自由落體運動的公式等基礎知識。如初速度Vo=0,末速度Vt=gt等,讓學生對公式當中變量之間的關系有更加深刻的理解。這樣的教學情境,針對的是全體學生,是一種全體學生都能接受和參與的課堂情境。當然,不同的教學內(nèi)容對于課堂情景設置的要求是不同的,教師在教學實踐當中應該根據(jù)教學內(nèi)容和要求確定課堂情境創(chuàng)設的形式,最大程度地將全部學生納入到教學體系當中。
二、有選擇地進行課堂情境設計
在高中物理教學當中,并不是所有的內(nèi)容都適合情境教學法,在使用情境教學法上應該有選擇性,選擇最適合的內(nèi)容進行課堂情境創(chuàng)設。這一點,與高中物理新課改的基本要求相一致,在新課標當中強調(diào)在課程結構上重視基礎,體現(xiàn)出課程的選擇性,這就要求高中物理教師必須詳細分析高中物理課程的特點,掌握課堂教學的內(nèi)容,并對現(xiàn)有的教學內(nèi)容進行認真的梳理,從中篩選出適合情境教學法的教學內(nèi)容,進行課堂情境創(chuàng)設。至于哪些內(nèi)容可以進行情境創(chuàng)設,筆者認為必須符合“基礎性”和“選擇性”的要求。所謂的基礎性,也就是要針對高中物理的基礎性知識點,主要是指教材上要求必須掌握的知識點,比如說直線運動、勻速直線運動等等,這些知識具有基礎性的特征,知識點難度并不高,但是要想熟練地掌握,必須不斷創(chuàng)新教學方式,讓全體學生都參與到教學過程當中來,只有這樣才能讓全部學生熟練地掌握知識點。所謂的選擇性是指在基礎性知識當中,選擇一些具有代表性的知識進行課堂情境設計,使課堂情境始終保持對學生的吸引力,避免因為長時間使用讓學生對這種教學方式產(chǎn)生厭倦的情緒。
三、在課堂情境創(chuàng)設上必須不斷創(chuàng)新
創(chuàng)新是實現(xiàn)進步的基本形式,也是提高高中物理教學水平的重要條件和因素。創(chuàng)設良好的教學情境,利用教學情境提高課堂教學的效率,是高中物理應用情境教學法的基本目的。但是一種教學方法如果在內(nèi)容和形式上不進行創(chuàng)新,久而久之學生對這種教學方式就會產(chǎn)生審美上的疲勞感,這種疲勞感會讓學生的注意力下降,同時也會影響到學習的興趣。在物理教學課改當中,提倡的是教學手段的多樣化,在這里也包括教學方法的多樣化,除了類型上的多樣化之外,還包括教學內(nèi)容和形式上的多樣化。因此,高中物理教師在運用情境教學法,創(chuàng)設教學情境的時候,必須不斷地創(chuàng)新課堂情境的內(nèi)容和形式,利用課堂情境創(chuàng)設的創(chuàng)新,保持對學生學習的吸引力,只有這樣才能達到物理教學課改的基本要求。為此,高中物理教師要采取多種手段創(chuàng)設教學情況,既可以利用多媒體創(chuàng)設,也可以利用課堂模式的方式創(chuàng)設,還可以利用戶外活動的方式創(chuàng)設,保持課堂情境創(chuàng)設的新穎性。同時,為了創(chuàng)新教學的內(nèi)容,教師還要廣泛地收集教學素材與資料,并與教學結合起來,利用教學素材和資料的創(chuàng)新,讓學生在不同的課堂情境當中來學習知識,提高學習的專注度和學習的效率。當然,有條件的學??梢灾苯釉谖锢韺嶒炇抑薪虒W,在真實的情境當中可以有效地提高學生的專注度,以達到更好的教學效果。
四、在課堂情境創(chuàng)設中增加評價的環(huán)節(jié)
1.1書面測試的考試方式對實驗教學的影響
目前對于學生的實驗能力考查都只在書面測試中體現(xiàn)。雖說高考試卷中有獨立的實驗試題,但受到測試形式的制約,學生的實驗能力難以在試卷中比較完整地得到體現(xiàn),這就導致教學中出現(xiàn)不用做實驗而只通過“講實驗”也能應付考試的現(xiàn)象。另外,對高中生的實驗操作能力的現(xiàn)場考查也取消了,更不利于實驗教學的開展。
1.2教學時間的影響
現(xiàn)在新課程設置的學科課程模塊化,選科分班之前物理學科的周課時數(shù)只有兩節(jié),要完成相應的教學內(nèi)容以及完成一定數(shù)量的鞏固習題,這就促使教師在實驗教學中盡可能地少花時間:將學生分組實驗改成演示實驗、將探究實驗改為驗證實驗、將定量實驗改為定性實驗,少做或是不做實驗。
1.3高考方案的影響
現(xiàn)在江蘇省的“3+學業(yè)水平+綜合素質(zhì)評價”的高考模式,使物理學科處于比較尷尬的地位,甚至出現(xiàn)擔心學生物理學科的學習,會影響學生語數(shù)外學科學習的現(xiàn)象。而在高校錄取中,選修學科的等級計量方法和不同高校對于等級要求的差異,也弱化了學生主觀上對物理學科的重視程度。學生學習物理的興趣與熱情勢必也將影響對于實驗的投入與專注。
2實驗教學認知中的幾個誤區(qū)
2.1做實驗總比不做好
案例:在“幾種常見的磁場”課堂教學中,教師讓學生分組做實驗,利用細鐵屑顯示條形磁體和蹄形磁體周圍的磁場分布情況。
許多教師總認為做實驗總比不做實驗更能體現(xiàn)物理學科的特點,因此在課堂中總是盡可能地引入實驗的內(nèi)容。其實,一節(jié)課是否需要實驗,要看該實驗的內(nèi)容是否符合本節(jié)課的教學設計,是否能為本節(jié)課的教學目標服務。
2.2分組實驗比演示實驗好
案例:在“簡諧振動”的課堂教學中,利用提供的漏沙擺和長木板,教師讓學生做分組實驗去探究振子的位移隨時間的變化規(guī)律。但實驗過程中有些小組漏沙擺的擺角偏大,有些小組沙子漏的太快,有些小組長木板拉動的速度不恒定,導致許多小組的實驗結果不理想。
分組實驗能培養(yǎng)學生的動手能力、合作能力,提高學生的參與程度,能讓每個學生親歷實驗操作過程。但分組實驗過程中不確定因素較多,特別是一些條件比較苛刻的實驗,分組實驗的效果更加難以預測。再加上現(xiàn)在教學時間偏緊,教學任務重,不妨將某些學生分組實驗改成教師的演示實驗,同樣也能達到實驗教學的目的。該案例中的實驗采用教師演示的方式,實驗效果會更好。
2.3定量的實驗比定性的實驗好
案例:在“幾種常見的磁場”課堂教學中,教師借助于傳感器精確地測量出了通電螺旋管內(nèi)部一些點的磁感應強度,然后就下結論說“通電螺旋管內(nèi)部的磁場是勻強磁場”。
定量的實驗能比較準確地揭示物理規(guī)律,而且許多物理規(guī)律也都是采用定量化的表示方法,因此實驗過程中容易導致對定量化的一種依賴與追求。但定性的表示能比較宏觀地反應物理規(guī)律,也具有定量實驗所無法比擬的優(yōu)勢。案例中的定量實驗固然準確直觀,但僅從幾個測量點的磁感應強度就得出結論,顯得不夠全面。若用鋪有細鐵屑的紙片插到螺旋管內(nèi)部,就會發(fā)現(xiàn)紙片上的細鐵屑基本上是分布均勻的,由此也可以直觀地得到螺旋管內(nèi)部磁場的分布特征。這種定性的演示能直觀、完整地顯示螺旋管內(nèi)部各部分磁場的分布特征,相比于定量實驗更具有說服力。
2.4技術含量高的實驗比傳統(tǒng)的實驗好
案例:在“探究功與物體速度變化的關系”課堂教學中,在得出了功和物體速度的實驗數(shù)據(jù)后,教師就借助于計算機對實驗數(shù)據(jù)進行擬合,發(fā)現(xiàn)功和速度的關系圖像是曲線,功和速度的平方關系圖像是直線。由此得出該實驗過程中功與速度的平方成正比這一結論。
案例中借助于計算機擬合實驗數(shù)據(jù)的處理過程固然快捷、直觀,但學生卻不能理解各個實驗數(shù)據(jù)的取舍、擬合的依據(jù)。讓學生使用傳統(tǒng)的在方格紙上描點作圖的方法去找規(guī)律,雖費時費力,但卻可以讓學生體驗實驗數(shù)據(jù)的具體處理過程。
2.5學生分組實驗時教師可以“忙中偷閑”
案例:學生分組實驗時,教師要么在教室內(nèi)來回走動、要么參與小組交流討論,對實驗細節(jié)進行點撥引導。教師的行為顯得比較隨意。
在學生分組實驗時,教師需要完成三項任務:一是面上巡視,查看各個實驗小組是否能正常開展實驗。若存在實驗儀器故障等不能正常實驗的,需及時給予幫助,使其能順利開展實驗;二是查看實驗操作過程中技術或程序出現(xiàn)問題的小組,及時加以記載并提出修改意見;三是尋找實驗過程中操作規(guī)范、效果顯著的實驗小組,或者實驗過程中有創(chuàng)新之處的一些做法,及時加以記錄。在實驗結束時適當對實驗過程中出現(xiàn)的問題和值得推廣的一些做法加以總結,給更多的學生以提醒和參考。
2.6課堂中實驗安排的時機具有隨意性
案例:“自由落體”這一節(jié)的課堂教學中,上課開始教師就說“下面我們來看一個實驗”,然后就演示了將一張白紙裁成相同的兩半,將其中一片揉成紙團,讓其同時從同一高度由靜止釋放,比較紙片和紙團下落的快慢。在得出了自由落體的概念后,教師就說“下面讓我們用實驗探究的方法來研究自由落體的規(guī)律”,就讓學生分組實驗,探究重錘自由落體運動過程的速度、加速度特征。
諸如此類的課堂教學中借助于實驗引入新課和探究物理規(guī)律,好像是很自然的事情。但若仔細考慮一下,為什么要做這個實驗,什么時候做這個實驗,這樣的問題很少被教師所重視。物理學是建立在實驗基礎上的學科,所以需要通過對一些物理實驗現(xiàn)象的觀察引發(fā)對現(xiàn)象背后物理本質(zhì)的思考,需要通過實驗去驗證或探究一些隱性的物理規(guī)律。比如案例中的背景是需要研究“物體下落快慢的規(guī)律”,需要總結不同的物體下落的快慢與哪些因素有關系。然后再比較“相同質(zhì)量不同形狀的物體下落快慢情況”、“質(zhì)量不同的物體下落快慢情況”等。紙片和紙團的對比實驗,在這樣的背景下才有意義。這就需要教師在做實驗前給出適當?shù)慕淮?。在實驗前沒有鋪墊,沒有適當?shù)倪^渡性解釋而直接進入實驗,就會產(chǎn)生實驗教學與概念、規(guī)律的教學有拼湊之感,顯得不自然。
3對實驗教學的幾點建議
3.1認識到實驗應有的教學功能
首先,教學的任務不僅僅是應對考試,若教學淪落為考什么就教什么,勢必導致教學的片面性,教學的三維目標難以得到落實。若只是通過“講實驗”肯定不能提升學生的實驗素養(yǎng)與能力。其次,實驗教學過程不是浪費時間,因為在實驗過程中除了培養(yǎng)學生的動手操作能力、合作交往能力之外,分析能力、判斷能力、邏輯推理能力等也能得到提升。最后,江蘇省的高考方案出發(fā)點是好的,只是在對教學結果過度的功利化追求會導致物理學科教學的異化。物理教師的職責之一是要不斷提升學生的物理學科素養(yǎng),學生的實驗能力就是必備的物理素養(yǎng)之一。所以,教師不僅僅是幫助學生追求更高的考試成績,更應該站在培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)的高度去認識課程,能動地、智慧地踐行課程。
3.2明晰實驗的教學目標
實驗也應該有具體的教學目標。首先,可以將實驗分為記憶(實驗儀器的名稱、用途、主要結構和操作規(guī)則等)、理解(實驗原理和操作步驟等)、綜合(結合具體的實驗條件進行有目的的實驗等)、運用(創(chuàng)造性地運用實驗探究規(guī)律,解決問題等)四個認知層面的目標。從操作層面可以將實驗分為模仿(學生對教師所做的示范性動作進行仿造的行為活動)、定勢(學生在模仿的基礎上,能連貫地完成操作并基本符合要求)、熟練(學生在具備了定勢操作之后達到熟練自如的操作程度)、自動化(學生在掌握一定數(shù)量的操作技能的基礎上能創(chuàng)造性地完成實驗操作)等四個操作層面的目標。任何一個實驗都對應有具體的教學目標,有了目標才能對實驗教學進行準確的定位,才能對實驗教學過程和結果進行恰當?shù)脑u價。
本節(jié)課是《普通高中物理課程標準》必修二第七章第七節(jié)中所涉及的內(nèi)容, “動能和動能定理”的學習,可以使學生深入理解功能關系,是高中物理的核心概念之一,也是本章乃至整個力學的重點之一,為其他學科和今后的學習打下基礎.
2 學情分析
本課針對高一學生,學生基礎較好,思維比較活躍,從知識準備上,由于學生在初中對物理有一定了解,并學習了牛頓運動定律相關知識,且對功和能的概念有了認識,并且通過第六節(jié)的實驗探究認識到做功和物體速度變化的關系即W正比于速度的平方的基礎上,但是由于初中學生還沒有深入學習功能關系,所以容易憑借生活經(jīng)驗形成錯誤的潛概念理解,本課的內(nèi)容與我們的生活實際息息相關,所以本節(jié)課,我將在培養(yǎng)學生思維轉換的基礎上,聯(lián)系實際力求將STS的理念以及辯證關系滲透到本課的教學中.
3 教學目標
知識和技能方面.第一,學生要理解動能的概念,理解動能定理的物理意義,并進行相關的分析和計算,第二,深入理解合外力做功的含義,第三,學會聯(lián)系實際運用和解決動能定理相關問題的步驟.
在過程和方法上,掌握恒力和變力分別作用下動能定理的推導,并且學會對比分析動力學知識與動能定理的應用優(yōu)勢.
在情感和價值觀方面,學生通過類比學習,歸納推導,培養(yǎng)科學探究的興趣,逐漸形成認真嚴謹?shù)膶W習態(tài)度.
4 教學重難點
(1)重點:對動能概念的理解;動能定理的理解和應用
(2)難點:[JP3]深入理解功能關系并利用動能定理解決實際問題.
5 教學過程
5.1 復習回顧,引入新課
教師活動1 運用視頻資料,1998年上海虹橋機場一飛機緊急迫降時,由于巨大機身與軌道摩擦產(chǎn)生爆炸這段視頻,讓學生回顧初中對動能的認識,以及思考為什么會引發(fā)爆炸這一現(xiàn)象,進而引出課題.
學生活動1 讓學生交流,思考飛機迫降的巨大動能最后為什么消失了?
設計意圖 調(diào)動學生的思考,鍛煉學生從現(xiàn)象探究本質(zhì)的思維,并且體會我們生活中處處存在物理.
教師活動2 提出以下問題:
(1)在必修一學習速度這一物理量的時候,為什么會引入速度這一物理量?
(2)我們初中對物理的了解,知道物體會由于運動而具有能量,那么我們用什么來描述這一物理量呢?
學生活動2 學生代表發(fā)言回答問題1,并思考問題2,能明確為了描述物體空間運動變化快慢而引入速度.
設計意圖 回顧知識,并通過思考從“為什么引入這一物理量的角度”,用類比的思維方式引出對動能的學習.
5.2 新課教學
5.2.1 動能
教師活動3 利用多媒體展示以下問題
一個物體在只受牽引力作用下,從A位置沿直線經(jīng)過位移x到B位置,A點初速度為va,B點速度為vb,這一過程中物體的動能如何變化?發(fā)生這種變化的原因是什么?
學生活動3 學生動腦思考,頭腦中建立模型,交流討論后發(fā)言.得出物體速度越來越大,所以動能越來越大和由于這個過程牽引力做功,導致動能增加.
教師活動4 教師歸納總結動能的定義,公式,單位以及注意事項.
5.2.2 動能定理
教師活動5 給學生展示以下物理情境,計算,討論并總結以下過程中功能關系的關系式.
(1)一物體質(zhì)量為m,從高度h處,做自由落體運動,下落h后,速度變?yōu)関1.
(2)物體質(zhì)量m,在只受力F的作用下,沿初速度v0的方向運動,經(jīng)s位移,速度到v2.
學生活動4 分別計算并歸納兩種情境下,物體各自所受的力做的功與他們對應的機械運動過程中的動能的變化.
設計意圖 讓學生自主發(fā)現(xiàn),歸納總結,同一運動過程中,物體所受力做的功同動能的變化的關系,從理性上,認識功能關系,認識數(shù)學知識與物理內(nèi)容之間的交叉運用.并且鍛煉了學生的歸納推導能力.
教師活動6 教師評價并總結單個力作用下,功和能的具體計算關系.再引發(fā)學生思考,如果多個外力的合力做功,它會導致什么能量發(fā)生變化.舉例,物體質(zhì)量為M,在受拉力F′和地面給的摩擦力f的作用下,沿直線由速度v0,經(jīng)s的位移,速度達到到vt,在這樣的物理情境下,分析計算各個外力做的功,以及合力做的功,同時計算初狀態(tài)和末狀態(tài)時分別的動能大小.
學生活動5 分組討論并計算,將推導總結出結果,發(fā)現(xiàn)同一過程中合外力做的功數(shù)值上等于這一過程初末狀態(tài)動能的變化.
設計意圖 從單個的力作功與動能變化多少的關系深入并類比到合力作功引起的動能變化,讓學生思維循序漸進,并且自己計算推導的過程,加深對功能關系的理解.
教師活動7 評價學生分組交流討論后的結果,總結動能定理的定義,公式,以及單位.并且總結:從數(shù)學角度動能變化有正有負,也恰恰符合之前所學習的做功有正有負.繼續(xù)提出問題:讓學生在以一物塊做勻速圓周運動從起點A繞一圈又回到A點這個背景下,從三個角度嘗試探究功能關系:
(1)全過程運用牛頓運動定律分析;
(2)運動過程中找一中間點,分為兩部分運用動能定理分析;
(3)全過程中運用動能定理.
學生活動6 分組交流討論,并且計算分析,這個運動過程中三個角度分析問題的優(yōu)缺點.
教師活動8 評價學生結果,并總結牛頓運動定律和動
驗現(xiàn)象要突出、明顯,給學生出乎意料的震撼,也可以在實驗之前,讓學生猜測實驗現(xiàn)象,若猜對,可以培養(yǎng)學生自信心;若猜錯,可激發(fā)學生的求知欲.如在“慣性”一節(jié)教學中,筆者設計了如圖2的實驗:塑料球和金屬球分別懸于礦泉水瓶中,當瓶子向一方移動時,兩個球分別向相反方向移動;在說明“靜電除塵”效果時,用銅棒穿過礦泉水瓶軸線、鋁箔紙粘于瓶內(nèi)壁分別作為除塵的兩極,如圖3.
2.3 設計對實驗現(xiàn)象討論的問題
[TP4GW41.TIF,Y#]如何引導學生分析、討論實驗現(xiàn)象,是本教學設計的.教師在課堂教學前,預設有梯度的問題,指導學生討論的方向.如在瞬時速度教學中,針對學生難以理解“當Δt0時,[SX(]Δx[]Δt[SX)]就表示瞬時速度”這一點,設計了圖4實驗,采集了表1所示數(shù)據(jù),預設如下問題.
問1:第一組實驗得到的速度比車頭速度大還是小?
問2:[JP3]表中四組實驗得到的速度呈現(xiàn)出什么規(guī)律?如何解釋?
問3:猜一下車頭通過光電門時的速度約是多少?
問4:怎樣精確測定車頭通過光電門時的速度?
問5:若實驗中,對速度要求“精確到兩位有效數(shù)字”,哪一組可以表示車頭通過光電門速度?
問6:由此可得出什么結論?
討論過程中,指向明確且有梯度的問題,既可以指導和駕馭學生討論方向,又可以培養(yǎng)學生良好的邏輯思維能力.在教學實踐中,由于學生受到心智、經(jīng)歷等因素的限制,有些在教師看來順理成章結論,卻無法提煉出來,這時候教師切勿越俎代庖,一定要留出足夠的時間,讓學生展開充分討論.討論的過程就是對物理規(guī)律和概念的理解過程,充分的討論使學生更加牢固的理解知識的內(nèi)涵和外延,有利于學生應用知識,同時提高教學質(zhì)量,杜絕思維很快、但思考很淺的現(xiàn)象.
2.4 形成實驗結論
經(jīng)過對實驗現(xiàn)象的深刻討論,得出客觀的規(guī)律,是本教學設計最終目的.在層層深入的問題的引導下,逐漸剔除表面、膚淺的認識,學生在腦海中慢慢形成概念和理解規(guī)律.雖然學生不能用流暢的語言完整的概括實驗現(xiàn)象揭示的規(guī)律性的東西,但這不影響對規(guī)律的理解.概念的形成是首要的,其次才是名稱(趙凱華語).
3 基于實驗情境的教學設計的意義
3.1 讓教學設計充滿挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的教學設計主要根據(jù)《教學大綱》、《學科指導意見》等確定的重、難點設計教學過程.作為一般性的教學指導用書,《教學大綱》或《學科指導意見》僅從知識本身分析教學,缺乏對學生實際情況的調(diào)研,針對性不強,依據(jù)此設計的教學過程往往無法回答學生的疑惑,教學效果較差.“調(diào)查問卷”形成“反饋單”反映了學生中普遍的又具有個性化的問題,這些問題是無法預設的.針對學生的問題,設計實驗,用實驗現(xiàn)象說明問題或引發(fā)思考和討論,這樣的教學設計過程對教師充滿了挑戰(zhàn).如在“電表的改裝”一節(jié)教學中,筆者把問卷調(diào)查前后的教案中一個片段做了對比.
問卷調(diào)查前
環(huán)節(jié)一:靈敏電流計的內(nèi)阻
展示靈敏電流計內(nèi)部結構,如圖5.告訴學生線圈由很長的銅導線繞成,所以電流計有內(nèi)阻.
問卷調(diào)查后
環(huán)節(jié)一:靈敏電流計的內(nèi)阻
①設計如圖6所示電路,在A、B間接發(fā)光二極管,二極管正常發(fā)光.說明A、B之間有電壓(很?。?
②問:能否將靈敏電流計接在A、B之間?
③把靈敏電流計接在A、B之間,電流計偏轉一定角度.
④展示圖5,介紹電流計的內(nèi)部結構.
修改目的
在初中教學中,認為電流表內(nèi)阻為零.所以學生在“問卷反饋單”非常集中的反映無法理解“電流表有內(nèi)阻”.
兩個教案都重視了對電流表內(nèi)阻的教學.但修改后的教案更注重用實驗帶給學生的直觀體驗,同時在操作實驗前的設問,激發(fā)了學生的迫切看到實驗效果的欲望,教學效果顯著,給學生留下深刻印象.
基于實驗情境的教學設計,因為了解學生的問題,所以在課堂教學中緊緊抓住學生.在實驗基礎上,形成了探究問題,創(chuàng)造了思維環(huán)境,通過對實驗的討論破解學生的疑惑.
3.2 提高了學生學習的主動性
關鍵詞:優(yōu)化課堂培養(yǎng)能力
一、巧用實驗激趣,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,物理實驗綜合了實驗原理、設計思想和方法、實驗操作和觀察、數(shù)據(jù)分析處理等多個方面的知識和能力。同時實驗最能引起學生的注意力,激發(fā)他們的學習興趣。教師最好設計一些探究性、開放性的實驗,在教師的適度引導下,通過學生動手動腦,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。不但構建了知識,提高了實踐能力,還培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。
1.為了學生有更多的動手機會,強化學生的感性認識,培養(yǎng)學生的實際操作能力和細致的觀察能力,把部分教師演示實驗和課外小實驗改為學生課堂實驗,增加學生自己動手的機會。把課本中一些原理和方法比較簡單、儀器易取易讀的演示實驗改為堂上實驗是比較有效的方法。例如,我在高中物理教學中,把“用彈簧秤研究作用力與反作用力的關系”(試驗本第一冊圖5-9)、“平拋運動的豎直分運動是自由落體運動”(試驗本第一冊圖6-13)、“觀察擺動機械能守恒的實驗”(試驗本第一冊圖9-23)、“單擺簡諧振動圖象”(試驗本第一冊圖11-4)等實驗全部改為課堂學生小實驗,讓學生自己動手獨立操作,通過認真觀察和思考得出結論,實踐證明,這樣一方面使學生由被動手獨立操作,通過認真觀察和思考得出結論。實踐證明,這樣一方面使學生由被動學習變?yōu)橹鲃犹剿?,大大地調(diào)動學生學習的主動性和積極性;另一方面也直接培養(yǎng)了學生的實際操作能力,細致的觀察分析能力,和自我解決問題的能力,比單純由教師演示實驗的效果好得多。
2.把部分驗證性實驗改為探索性實驗,培養(yǎng)學生勇于探索、敢物實踐和善于創(chuàng)新的精神,既探求科學的精神。驗證性實驗一般是在對研究對象有了一定認識之后,根據(jù)已知的理論,對一些現(xiàn)象過程的存在、原因或規(guī)律檢驗其是否正確而設計的實驗,它在實驗目的、方法、原理方面起到了示范性作用,但不利于創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)。我在物理教學中嘗試將驗證性實驗改為探索性實驗,在實驗思想上進行創(chuàng)新設計,讓學生充分動腦、動手,發(fā)揮學生的學習主體作用,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維和意識。
如在高一物理“牛頓第二定律”一節(jié)教學中,我進行了如下創(chuàng)新設計:①把演示實驗改為學生實驗,定性研究小車的加速度與哪些因素有關,并引導學生用分析法總結出小車的加速度與小車質(zhì)量和所受外力有關。②鼓勵學生猜想加速度與質(zhì)量、外力三者間的定量關系。③運用較精密的氣墊導軌進行定量測定實驗,利用傾斜導軌上的滑塊重力的下滑分力代替砂桶的拉力,研究滑塊質(zhì)量不變時加速度與外力(改變導軌的傾斜度來改變外力)的關系,借助多媒體電腦軟件自動計算出加速度和外力的數(shù)值,這些數(shù)據(jù)在大屏幕電視上顯示出來;保持砂桶重力(近似認為是滑塊受的外力)不變,改變在水平導軌上滑塊的質(zhì)量,研究加速度與質(zhì)量的關系,同樣利用電腦軟件得出不同質(zhì)量時應加速度的數(shù)值。并啟發(fā)學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)采用“比值法”或“作圖法”直觀得到“質(zhì)量一定時,加速度與外力成正比;外力一定時,加速度與質(zhì)量成反比”這一結論。④引導學生應用理論思維,推導出牛頓第二定律。⑤進一步引導學生應用“特殊”“一般”的科學思維方法得出牛頓第二定律的更一般表達式F合=ma,并由“一般”“特殊”導出F合=0時,物體處于平衡狀態(tài)這一結論。這種以學生操作和思維活動為主的教學設計,增大了課堂容量,加強了實驗的探索功能,從定性的研究到利用現(xiàn)代教學媒體進行比較精密的定量探索,突出了實驗的設計思想,展現(xiàn)了知識和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)形成過程,對學生大膽實驗,主動探索物理規(guī)律起到了積極影響。
二、引導自行探究,培養(yǎng)創(chuàng)新能力
我們在實踐中總結出了"設疑激趣、指導探究、啟發(fā)思維、評價總結、應用遷移"的五環(huán)節(jié)課堂教學模式,在引導學生自行探究科學的活動過程中培養(yǎng)其創(chuàng)新能力方面作了一些初步嘗試。
1.設疑激趣,提出假說
布魯納說過:"學習的最好刺激乃是興趣。"因此,在教學中教師首先要創(chuàng)設情境,制造"懸念",放手讓學生觀察、實驗、思考,讓具體的自然事物、有趣的自然現(xiàn)象緊緊吸引學生,激活學生思維,多而使他們產(chǎn)生強烈的探究欲望。
比如在《物體的熱脹冷縮(二)》教學中,課伊始,我便對學生說:"咱們用塑料瓶和硬幣做一個游戲,"講清游戲規(guī)則后,學生們懷著好奇心開始玩,不大功夫,只聽學生驚喜地叫道:"呀,硬幣跳起來了!""還‘撲撲’地發(fā)出聲音呢!""硬幣為什么會跳起來呢?"我不失時機地問:"你認為是怎么回事呢?"提出一個開放的發(fā)散思維的問題,學生的情緒一下子活躍起來,對這個問題作出了種種假設:可能是水槽中的熱氣將它頂起來了;可能是塑料瓶受熱膨脹將硬幣頂起來了;可能是瓶內(nèi)的空氣將它頂起來了;可能是硬幣上的水變成水蒸氣要往外跑,所以把硬幣頂起來了……。發(fā)散思維是創(chuàng)造活動的起點,這一學習活動,既促進了學生積極思維,又能形成下面探究學習的動機。
2.指導探究,豐富感知.
實踐、探索的過程是創(chuàng)新的過程。要讓學生去創(chuàng)新,就必須放手讓他們自己實踐,勇于探索。如何保證學生能夠圍繞中心問題進行實踐、探索呢?在于教師提供有結構的材料。所謂有結構的材料,是指這些材料在使用時能揭示自然現(xiàn)象間的某種關系。
如《物體的熱脹冷縮(二)》教學中,我給學生提供這些實驗材料:燒瓶、帶直(彎)玻璃管的膠塞,紅墨水、肥皂水、滴管、毛巾、軟塑料瓶、瓶蓋、汽球、飲料盒、膠帶、水槽、熱水、冷水。讓學生熟悉這些材料后,根據(jù)思考提綱自行設計實驗方案。由于準備的這些材料緊緊圍繞揭示"氣體的熱脹冷縮"這一主題,從課堂教學效果看,各個組都設計出了比較理想的方案:有的用汽球套在塑料瓶上,放入熱水和冷水中實驗;有的先把塑料瓶捏癟,蓋好蓋,再放入熱水和冷水中實驗;有的用膠帶把飲料盒的口封住,放入熱水和冷水中實驗;有的用燒瓶和帶玻璃管的膠塞,用手捂和包冷毛巾實驗;有的將紅墨水用滴管滴入玻璃管放入熱水中,,但紅墨水流了出來……學生在足夠的時間內(nèi)充分地實踐和探索,獲得豐富的、初級的、創(chuàng)新的感性體驗,為進一步研究和深入認識打下基礎。當然,學生的這些行為,對平常人來說是極其普通而簡單的,可對小學生,自己找出來,不能不說是他們創(chuàng)造活動的結晶,"行雖微而旨趣遠",是學生創(chuàng)造精神的表現(xiàn)。
3.啟發(fā)思維,討論探究
學生獲得足夠的感性材料后,教師要引導學生整理、加工事實,進行思維加工。
(1)整理事實,以說促思
學生獲得的感性事實是比較混亂的,缺乏條理性。教師引導學生通過語言把各自收集到的事實以及對事實的看法進行相互交流,活躍學生的思維,充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力。如在《物體的熱脹冷縮(二)》教學中,有這樣一個討論片斷:一個學生答:"飲料盒放入熱水中,盒鼓起來了,放入冷水中,又癟了。"另一個學生馬上反駁到:"我們組的飲料盒放入熱水中鼓不起來。"這時,我插話到:"你們兩個組的實驗條件中�熱水中�相同,但出現(xiàn)了不同的現(xiàn)象,是不是盒子的原因呢?"接著引導兩組同學對飲料盒進行比較,結果發(fā)現(xiàn)鼓起的飲料盒口被密封了,沒有鼓起的口開著,宣布完這一發(fā)現(xiàn)后,又有同學立刻說:"沒有封口的飲料盒里的空氣從口上跑走了。"這樣,通過對事實材料的引導、梳理,強化了學生的認知過程,并使創(chuàng)造實踐活動取得創(chuàng)造性成果。
(2)研究事實,發(fā)展思維
在學生整理事實時,教師見機提出問題,挑起矛盾,巧妙地促使學生發(fā)表不同意見,將討論的中心置于學生之中,使學生結合自己和別人收集的信息,進行分析、判斷、歸納、甚至爭論,從而找出其中的規(guī)律。如在《彈性》一課教學中,學生對收集到的事實進行整理后,一個學生答:"我發(fā)現(xiàn)皮筋、彈簧……橡皮泥有彈性,木塊……沒有彈性。"三個同學同時反駁:"不對,橡皮泥沒有彈性"我適時引導:"說說你們的理由。"學生立刻說:"橡皮泥雖然能捏扁、搓長,但松手后它還是扁的、長的,不能再變成原樣。"……這樣,學生在不同意見的發(fā)表與爭論中,用自己的語言概括出科學結論,這符合從感性到理性,從具體到抽象的認識過程。同時,學生的創(chuàng)造性思維得到了充分的鍛煉。
4.評價總結,歸納達標
通過前三個環(huán)節(jié)的活動,學生得到了信息與思維的結果,教師對小組和個體的整個學習活動進行鼓勵性評價,使學生體驗成功的喜悅,將假說上升到結論、規(guī)律。如《物體的熱脹冷縮(二)》中這樣設計:"剛才同學們和老師的實驗都成功了,說明我們只要掌握了設計實驗的要領,都能設計出成功的實驗。通過這些成功的實驗,我們發(fā)現(xiàn)了什么?"
5.應用遷移,釋疑解難
1.必須從科學的本質(zhì)來把握科學素養(yǎng)的內(nèi)涵
人們通常從對科學的狹義觀的認識出發(fā),總是把科學教育僅僅理解為科學知識的傳授,把科學素養(yǎng)僅僅理解為具有一定的科學知識,而在我國的傳統(tǒng)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(yǎng)的唯一內(nèi)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(diào)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(diào)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(diào)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(xiàn)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(jīng)驗的形成的。
與此不同,如果我們能從對科學的本質(zhì)認識出發(fā),效果就兩樣了,這是因為:既然科學探究是科學過程的本質(zhì)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(yǎng)的素養(yǎng);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(yǎng),科學活動應經(jīng)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(tài)度、情感與價值觀,也就是科學精神,它正是科學活動的規(guī)范,所以,科學態(tài)度、情感與價值觀應成為科學學習者培養(yǎng)的又一科學素養(yǎng);科學技術是第一生產(chǎn)力,是全社會的事業(yè),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(yǎng)的又一要素。這樣,科學課程,以全面培養(yǎng)每個學生的科學素養(yǎng)為目標的科學教育,其科學素養(yǎng)的內(nèi)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(tài)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(jīng)驗的形成、科學素養(yǎng)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(qū)實施的效果看,成效是明顯的,其中最可喜的一點是激發(fā)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(zhì)的認識
科學是反映自然界客觀規(guī)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(guī)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(diào):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(xiàn)象,它是只有在特殊條件下才有可能得以產(chǎn)生和發(fā)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(fā)展歷史,就會發(fā)現(xiàn)各種文化形態(tài)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(jīng)各自在一定程度上刻意描述和說明自然現(xiàn)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(tài)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(chǎn)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??茖W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(jīng)據(jù)典、詮釋經(jīng)典,然后邏輯地演繹出關于自然現(xiàn)象的論述,而是進一步透過現(xiàn)象,深入事物的內(nèi)部,提煉出反映事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)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(zhì)屬性究竟還包含哪些內(nèi)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(tǒng)一的自然界是科學探究的對象。
自然界不同物質(zhì)形態(tài)之間,不同運動形式之間呈現(xiàn)出的是一幅多樣又統(tǒng)一的畫面,各個系統(tǒng)之間通過物質(zhì)、能量與信息的交換而發(fā)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(tǒng)一的面貌。以人體的生命活動為例,一方面人體內(nèi)部的消化、呼吸、循環(huán)、泌尿、運動、生殖、神經(jīng)和內(nèi)分泌八個系統(tǒng),密切聯(lián)系,相互配合、制約,共同完成人體的新陳代謝、生長發(fā)育、生殖與運動等生命活動,從而使人體成為一個統(tǒng)一的整體;另一方面人體又與外界環(huán)境之間進行著物質(zhì)、能量與信息的交換,體現(xiàn)出人體與環(huán)境的統(tǒng)一。自然界的這種運動變化是有規(guī)律的,而這種規(guī)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(tǒng),其中的基本規(guī)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(guī)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(jù)此計算出了人造衛(wèi)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(tǒng)一、有規(guī)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(chuàng)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(xiàn)象中通過觀察、分析去探究規(guī)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(tǒng),它的可驗證性與真理性決定了它對自然現(xiàn)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(jīng)受過經(jīng)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(guī)律,亦即自然本質(zhì)的認識,并且它還具有相對的穩(wěn)定性。這從科學規(guī)范里可以看得很清楚。一般而言,科學的規(guī)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(nèi)應用的近似。為此,科學對自然現(xiàn)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(qū)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(nèi)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(fā)展與進步,新的觀察常常會對已有理論提出挑戰(zhàn),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(tǒng)。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(nèi)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(yǎng);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(fā)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(jīng)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(yè),創(chuàng)新是科學的生命,這就要求科學家必須在其個性、情感、態(tài)度等方面體現(xiàn)出一種求真、理性、務實與創(chuàng)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(guī)范來約束,也就是科學道德的約束,否則就會產(chǎn)生種種越軌現(xiàn)象,不利于科學事業(yè)健康、有序地發(fā)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(yè)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)代合格公民,不論從事什么職業(yè)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(tǒng)一起來,和其他課程與教育環(huán)節(jié)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(chǎn)力,是一項全社會的事業(yè)。
科學可以轉化為技術,變?yōu)楦脑焓澜绲奈镔|(zhì)力量,科學技術不僅是第一生產(chǎn)力,而且是先進生產(chǎn)力的集中體現(xiàn)與主要標志。今天,它已經(jīng)對經(jīng)濟與社會發(fā)展起著決定性的作用,正因為科學在促進社會物質(zhì)文明和精神文明中的作用和科學的發(fā)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(yè),而且是一項全社會的事業(yè),每個公民都應當關注科學的發(fā)展。
這里進一步揭示了科學的性質(zhì)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(fā)展,全面提高其科學素養(yǎng)
為適應經(jīng)濟增長、社會進步與科技發(fā)展對我們的挑戰(zhàn),全面提高全民族的科學素養(yǎng),增強我國科技創(chuàng)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(yǎng)學生的科學素養(yǎng)作為目標,為他們的終身發(fā)展奠定基礎。要實現(xiàn)它,下列幾個方面是很重要的。
1.精選科學的內(nèi)容,體現(xiàn)基礎性、選擇性、整體性、開放性與時代性的統(tǒng)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(fā)展奠定堅實的知識基礎,基礎教育中的科學教育內(nèi)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(guī)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(fā)展是必須的和基本的(適應個性發(fā)展、供學生自選的拓展內(nèi)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(fā)展的新成果,讓學生了解一些他們能夠接受的現(xiàn)代科學技術知識;四是注重與社會現(xiàn)實生活的密切聯(lián)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(tǒng)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(tǒng)一概念和原理(如物質(zhì)、信息、能量、運動、系統(tǒng)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(tǒng),必須重視科學開放性與發(fā)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(zhì)科學,地球、宇宙與空間科學領域的最基本的內(nèi)容;對生命科學領域提出了生命系統(tǒng)的構成層次,生物的新陳代謝,生命活動的調(diào)節(jié)行為,生命的延續(xù)與進化,人、健康與環(huán)境的關系等最基本的要求;對物質(zhì)科學領域提出了常見的物質(zhì),物質(zhì)的結構,物質(zhì)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(huán)境中的陽光、大氣、水、生物、地殼、土壤的相互聯(lián)系、影響、制約的最基本的關系,并力圖通過科學的統(tǒng)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(yǎng)四個方面的整合,讓學生從中學好科學,發(fā)展能力,培養(yǎng)素養(yǎng)。
2.突出科學探究,著力培養(yǎng)學生的科學探究能力
發(fā)展學生的科學素養(yǎng)離不開科學的認識過程,科學過程的本質(zhì)是探究,教育的重要目標是促進學生的發(fā)展,科學課程應當體現(xiàn)這兩者的結合,突出科學探究的學習方式,注重創(chuàng)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(xiàn)一些重要科學素養(yǎng)的培養(yǎng)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(fā)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(yǎng)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(diào)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(zhì)、培養(yǎng)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(jù)教學內(nèi)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(diào)科學素養(yǎng)各要素間的結合與滲透,體現(xiàn)科學精神與人文精神的統(tǒng)一,全面提高學生的科學素養(yǎng)
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??茖W技術已經(jīng)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(yōu)良的文化傳統(tǒng),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(fā)揚,近年來相繼出現(xiàn)的一些與現(xiàn)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(zhì)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(shù)量的情況和評價與宣傳中一些浮夸不實的現(xiàn)象,一些違背科學道德的行為也偶有發(fā)生。這應當引起我們的極大警惕與關注?,F(xiàn)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(chǎn)生了生態(tài)環(huán)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(lián),注重培養(yǎng)學生尊重事實、尊重科學、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學精神,激發(fā)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(yǎng)科學探索的熱情,養(yǎng)成與自然界和諧相處的生活態(tài)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(yè),服務社會、祖國與人類的胸懷與情操,把科學精神的培養(yǎng)與人文精神的塑造統(tǒng)一起來,從而為大面積提高學生的科學素養(yǎng)奠定堅實的基礎。在我們7—9年級的科學課程標準和依據(jù)標準編寫的教材中對此都作出了具體要求與呈現(xiàn)。
三、以科學的探究對象與歷史發(fā)展為依據(jù),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(nèi)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(jù),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(jīng)指出的,自然界是一個有規(guī)律的、不斷運動變化著的、多樣統(tǒng)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(zhì)形態(tài)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(zhì)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(huán)保等多個方面。這里既有物理、化學問題,也有生物、環(huán)境問題。這樣,對自然界包括其他物質(zhì)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(fā)展的歷史進行考察
再就認知規(guī)律來講,從人類對整個自然界認知發(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(jīng)歷著一個螺旋式前進上升的過程,由于個體認識的發(fā)展過程與人類認識的發(fā)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(fā)展規(guī)律的,也反映了學生的認知發(fā)展歷程。
3.從科學技術發(fā)展趨勢進行考察
科學技術的發(fā)展一方面不斷分化,一方面不斷綜合,但從總體上說,表現(xiàn)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(xù)向微觀深入仍然是發(fā)展的重要方面,但是,進入現(xiàn)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(fā)展。像系統(tǒng)科學、生命科學、能源科學、地球科學、環(huán)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(fā)展的學科?!翱茖W—技術—生產(chǎn)”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(xiàn)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(tǒng)籌設計、整體規(guī)劃,強調(diào)各學科領域知識的相互滲透和聯(lián)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(jié)、缺乏聯(lián)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(jù)統(tǒng)一的科學概念和原理與各領域知識之間的聯(lián)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(fā)展;有利于對學生科學探究能力培養(yǎng)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(xié)調(diào)發(fā)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(diào)一門學科的邏輯體系的完整性。其開發(fā)以學科知識及其發(fā)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(xù)性,使學生能比較簡捷有效地獲取學科的系統(tǒng)知識,有利于體現(xiàn)教學的專業(yè)性、學術性與結構性,從而有效地促進學科尖端人才的培養(yǎng),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(jīng)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(guī)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(yǎng)的培養(yǎng)。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(diào)科學素養(yǎng)各要素之間的整合,注重體現(xiàn)基礎性、時代性、實用性和綜合性,從而使課程內(nèi)容存在繁、難、偏、舊和過于注重書本知識傳授的傳統(tǒng)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(tǒng)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(yè)結構現(xiàn)狀),各地區(qū)、各學校可根據(jù)各自條件任選。與此同時,創(chuàng)設條件使“綜合型”課程逐步得到推開。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部制訂:《科學(7—9年級)課程標準(實驗稿)》,北京師范大學出版社,2001年版。
[2]袁運開、蔡鐵權主編:《科學課程與教學論》,浙江教育出版社,2003年版。
[3]教育部基礎教育司組織編寫:《走進新課程》,北京師范大學出版社,2002年版。
[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(fā),揭示科學的本質(zhì)屬性,并據(jù)此導引出科學素養(yǎng)的內(nèi)涵。進而在此基礎上對全面培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)提出立足學生發(fā)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(fā)展與認知規(guī)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。