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初中科学教学本质观思考

2019-05-03 20:23:35

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一、科学本质观的解读

1.从理论研究层面来看

从理论上来看,人类对科学本质的认识主要有两种观点:一种是逻辑实证主义的传统观点;另一种是建构主义的现代观点。逻辑实证主义认为,知识是来自客观事物的观察,而观察是中性的,不带主观偏见,因此,一旦实验验证确立下来的知识就是真理、不可推翻的。建构主义现代观点认为,科学知识是科学家根据已有理论与实验建构而成,由于科学技术不同,人类的认识水平不同,客观检验的标准与尺度不一样,建构的科学知识是暂时性,可被推翻与修改的。《美国国家科学教育标准》指出:科学是格物致知的一种路径,其基本特点是以实证为判别尺度、以逻辑为论辩的武器、以怀疑为审视的出发点。[1]张开逊概括了科学本质观,当发现新的证据和对已有事实有新的解释时,科学知识将会改变;科学知识最终是建立在经验和证据之上的;人类的想象和创造性参与了科学知识发展的所有阶段。[2]科学是一种探究,是一种人人(每个学生)都可以做的探究活动;科学是一套价值观体系,科学研究的社会性目的是通过将科学转化为技术促进社会发展,从而造福人类;科学是知识体系,科学知识是人们对自然界的意义建构,是人们在一定范围和条件下对自然事物的合乎逻辑的阐释。[3]

2.科学本质观解读的启示

基于科学本质观的理论与实践层面的解读,我们认为,科学是一种关于自然、社会与思维的知识体系;科学是一种思维方式;科学是一种价值取向。所以,科学教学的价值不仅是为了使学生获得高分,也不是为了一张录取通知书,而是为了提高学生的科学素养。诺贝尔奖获得者劳厄所说:“教育无非是一切已学过的知识都遗忘掉的时候所剩下来的东西。”教育的核心内容就是思维方式、价值取向。课堂教学作为渗透科学本质观的主要途径之一,教师应运用科学探究教学,揭示科学是一门耐人寻味探索性学科;展示技术创新的过程,培养学生求真、求实、创新的态度和精神;以实证的意识组织教学内容,引导学生科学需要证据;合理地运用科学史实激活“静态”的文本知识,引导学生理解科学不是一成不变经典,而是发展变化的运动。

二、科学本质观视角下的科学教学策略

1.运用科学探究教学,引导学生理解科学是探究的过程

科学的核心是探究,教育的重要目标是促进学生的发展,科学课程应当体现这两者的结合,突出科学探究的学习方式。[4]因此,在课堂教学中实施科学探究教学,通过学生探究学习及时总结与反思,以增进学生对科学文化的体验和理解,实现知识的个人建构和社会建构的统一,这就更能增进学生对科学本质某些方面的理解。在“月球”的教学中,教材呈现了许多月球的面貌、宇航员生活的情景及其与地球、太阳比较的数据,如果仅仅以材料分析去展示“数字化”的月球,可能会让我们的学生感到学习科学不过就是一系列记忆各种数据和知识的机械的过程,这有悖于“从某种意义上说,科学的探索是一种带有探究性学习的活动”的科学教育宗旨,对于学生学习方式和思维习惯的养成及对学习兴趣的形成都是极为不利的。如果我们换一种思维,以探究的理念去选取教学内容并加以整合,就会产生意想不到的效果。例如,教师以“望月、探月、登月”的思路去整合古人望月后的想象、探月的方法及现代人登月后的深入研究等,引导学生体验古人望月、探月思想方法以及现代人登月后亲眼所见月球面貌展开的探索,这样学生就在探究的过程中形成对月球新的认识,同时领悟科学的本质是一种探究的过程。

2.展示技术创新的过程,引导学生认识科学与技术的关系

科学理论常常可以转化为技术原理,科学促进技术发展,技术又为科学的发展提供有力的支撑。[5]在初中科学教材中,虽然有许多科学与技术的例子,像克隆技术、试管婴儿、磁悬浮列车、转基因技术、组织培养技术等;但由于这些技术离学生太遥远,缺乏亲近感,所以教师常常让学生自学阅读了解,效果不佳。为此,教师在课堂教学中应恰当地选择教学内容,展现技术的改进过程,启发学生根据技术的合理性进行评价,以创新的眼光看待科学与技术的关系。例如,在“认识显微镜结构”的教学中,如果按照传统的教学方法,教师平铺直叙,先介绍结构,再讲解显微镜各结构的作用。学生被动地听,索然无味,学到的只是知识的结论,而蕴含在知识背后的科学思想与方法却得不到应有的挖掘。为了激活学生的思维,教师可以先设置问题,要观察肉眼难以看见物体的结构,我们该怎么办?驱动学生思考,用显微镜,然后提出能否用放大镜制成一架显微镜,一个放大镜放大能力不够,是否可以再增加一个放大镜等问题。同时,让学生分别将一个放大镜和两个放大镜组合去观察同一根头发,通过比较得出两个放大镜能提高放大能力。然后,让学生回顾刚才使用两个放大镜的不便之处,通过讨论、引导得出结论,需要支架将它们固定,需要螺丝旋钮以便移动。接着,教师再设置问题,观察的物体放在哪里?如果光线较暗时怎么解决?怎样使物体放大得更大些?通过讨论,引导学生得出需要台面且台面要挖小孔、用镜子反射光线、制造暗箱及需要备用多个放大镜等等。顺着学生的想法,教师可以与学生一起画图、修正形成显微镜的雏形,然后展示1665年荷兰人用两块透镜制造出的显微镜,最后出示真实的显微镜。以这样的方式展示显微镜演变和技术创新的过程,学生不但能对显微镜的结构及其各部分的作用有深刻的印象,避免了死记硬背,而且让他们亲身体验显微镜的制作过程,觉得“我好象也能想到、也能做到”,同时领悟科学的发展和技术的提高需要许多人的共同参与和合作等等,从而更好地认识科学与技术之间的关系。

3.以实证的意识组织教学内容,引导学生认识科学需要证据

科学知识在很大程度上依赖于观察、实验证据、理性的论据和怀疑。[6]为此,我们在处理初中科学教材内容时应该具备实证的意识,依据课程标准对教材内容进行有序加工、组织,以提高课堂教学效率。例如,在执教“地壳的变动”教学内容时,教师可以用科学探究实证的思想组织教学内容。提出问题:有什么证据可以证明地壳在不断地变动?接着让学生建立假设,如果地壳发生了变动,那就会留下痕迹。然后引导学生从地球内部结构上找证据,从已有的地壳变动记录上找证据。最后师生共同归纳地壳变动的证据:(1)属上升运动的有三根石柱的沉降,喜马拉雅山形成,刚果盆地的形成;(2)属下降运动有三根石柱的沉降,黄河三角洲形成;(3)属缓慢运动有喜玛拉雅山的形成,东非大裂谷的形成;(4)属剧烈运动有青藏高原隆起;刚果盆地的形成。然后得出结论,地壳确实在变动。从这个例子我们可以知道,初中的科学教师要完成新的教学任务,就要加深对科学课的理解和认识,根据教材内容的特点、学生的认知规律,以实证的视角组织与加工教材,不断提高学生的实证意识,提高学生对科学本质观的理解。

4.以科学史激活静态的知识,引导学生认识科学的发展变化

科学史既揭示了科学的进化特征,也揭示了科学的革命特征;科学是社会和文化传统的一部分;科学思想受到社会和历史环境的影响。[6]在科学教材中有许多科学史实的渗透,有的在课后阅读材料或作业本的习题中呈现,但在课堂教学中却没有引起许多科学教师足够的重视,更激发不了学生对此的兴趣。因此,在进行某些科学知识学习和探究时,应考虑将科学的史实直接引入教材,以激活教材的内容,体现科学的发展、渐进过程,让学生在特定的历史背景或框架中学习科学,使他们在了解科学概念、定理和理论的发现及演变过程的基础上,更准确地领悟科学的本质。例如,在浙教版科学教材“神奇的激素”一课教学中,教师可以创设情境,让学生观察向日葵会跟随太阳转动,然后在课堂上进行交流,体会植物向光性的普遍性。接着,引导学生探索产生植物向光性的原因,然后出示1880年英国科学家达尔文利用植物胚芽为材料研究了“光照对植物胚芽生长的影响”的实验,驱动学生用实验事实加以验证;再展示温特的假设,如果胚芽的尖端真的会产生某种物质,影响胚芽下面的生长,那么这种物质应该可以转移到一种载体里面,使载体拥有和尖端一样的效力。最后,出示荷兰科学家“郭葛”分离出生长素的事实,进而确认这一假说。通过呈现科学家探索生长素的历史发现过程,层层设问、步步驱动,不但使学生体验到科学的发现需要几代科学家的探索,而且认同科学的本质是求真的过程,科学在不断地修正和完善的过程中发展着,并无限地逼近真理,揭示事物的本质。总之,教师在科学课堂教学中让学生逐步认识科学的本质,是一个长期的过程。如果我们本着“引导学生逐步认识科学的本质”目标指导学生开展教学,相信学生的科学素养一定能得到提高,一定能为学生终身的幸福奠下坚实的基础。

作者:周建秋工作单位:浙江省瑞安市塘下镇罗凤中学

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