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如何有效引领“经典诵读”和“童书共读”池秀珍;
生物教学中“自主——合作——探究”教学模式探索卢庆凯;
创设英语教学环境促进小学生英语学习杨丽华;
在物理习题教学中创新能力培养的初探冒爱群;
中学政治课教学中研究性学习的开展及其价值艾暖;
浅谈pki公开密钥体制技术解决方案刘艳慧;
信息技术与学科整合的探讨刘海洋;潘会涛;
计算机辅助教学的应用黄涛;
浅谈激趣与导异在小学计算机教学中的重要性胡利利;
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浅谈计算机系统安全赵建伟;唐秋宇;李志芳;
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混凝土的施工温度与裂缝顾国权;
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高校教师师德与高校学生思想品德现状的调查研究报告梁煜;陈媚林;彭秀珍;
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中小学教师继续教育“参与式”培训的实践探索王贞茹;
普通高校开设学生篮球裁判员培训班的初探王芳;张薇薇;王征;
编写英语教案的几点体会刘秉侠;
加强人才工作的思考颜小平;
新课标下关于数学教学的几点建议田光荣;
高职生英语学习焦虑调查叶春锋;杨林;
试论人与自然的和谐发展刘东风;
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浅议提高会计信息质量之建李秀红;
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试论高职院校网络思想政治教育建设王凯文;
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用爱化解心中千千结——离异家庭子女心理引导案例杨笑青;
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污水处理及中水回用系统在高校中的应用刘建华;
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浅析运动员膳食管理工作张永才;
对关汉卿和王实甫两首《别情》的鉴赏李清冉;
《简爱》中译本语言风格比较王秀娟;
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浅谈法语教学中语用能力的培养何雯雯;
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小小晨会内容多满满感悟从中获——浅谈晨会在学校教育中的作用徐丽;
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初中文言文教学低效归因及应对策略杨东增;
小议高三数学课的复习策略陈婧;
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科学大众(科学教育) 天道酬勤朱桂芳;
全区广大教育工作者教育观念不断更新,进一步认识到教育科研在推进教育改革、实施素质教育、提升教育工作者素质水平、提高教育教学质量等方面具有不可替代的作用,开展教育科研的自觉性和积极性空前高涨。
目前,国家级、省级、市级、校级立项课题和自发的教改研究如雨后春笋,在全区各地迅速展开,充分显示了全区教育科研工作良好的发展势头。我区的教育科研与教育快速发展的形势相比,在观念、体制、方法、技术、管理和学术环境等方面,在对教育理论发展的贡献和教育实践的指导方面,还存在一定的差距。
首先是这些年教育的发展速度快,各种新形势、新思想、新模式层出不穷。表现在学校教育从培养少数人的子弟变成全民教育;从阶段性教育变成终身教育;教育的大众化使介入教育的人越来越多,人民生活水平的提高,使他们对教育的要求越来越高,参与越来越积极,批评越来越尖锐。这些新情况、新问题构成了对教育研究的新压力。
目前,广大农村地区按照要求虽然普遍开设小学科学课程,但仍存在这较多问题,主要表现在:(1)教育理念相对落后受应试教育思想的影响,农村小学科学往往被视为“副科”,普遍存在科学课被挤占现象。任课教师多为兼职,缺乏专业背景和教学方。虽然科学课程的开设在一定程度上起到科学知识传播的作用,但很难激发学生对科学探究的兴趣,不能很好的挖掘学生的创新和创造潜能。(2)教学环境有待进一步提高小学科学作为探究、验证性的课程,其教学过程需要依托于科学实验作为支撑,各地教育局虽然下拨了实验器材,能满足最基本的科学教学要求。但是,农村小学中缺少专职实验室管理教师,实验器材不能得到充分利用和及时维护,导致农村小学科学教学欠缺对学生的观察能力、动手能力和创新能力的培养。(3)地区优势有待进一步发掘受办学条件、地理和文化因素的限制,短时间全面提升农村小学科学教学环境确实存在困难。同时,农村小学科学教学也拥有着亲近自然、拥有丰富的动植物资源等地区和资源优势,由于缺少专业教师资源和针对性的农村小学科学教学研究,目前农村小学科学的教学活动大部分还做不到充分发挥地方资源优势和提升科学教学实效。
2.提升农村小学科学教学实效的对策
(1)加大专职科学教师培养,增强师资力量科学教师肩负着培养学生科学素养的重任,针对现状应采取措施增强小学科学教育师资力量。首先,应加强专职教师的专业和实验培训,提高农村科学教师队伍的综合素质;其次,应引导更多科学与技术专业毕业生到农村去任教,充实农村教师的新生力量;再有,应有计划地组织农村老师和县城骨干教师交流学习,促进农村教师教学技能的提高。高素质的师资力量的培养,能够为科学素养的培养提供强力基础。(2)加大农村小学财政投入,改善教学环境实验室建设是开展小学科学教学的基础性条件,教育管理部分应以提供专项资金的形式引导农村小学实验的建设和更新维护,加强标准实验室的建设,为科学教学提供良好的教学环境。通过实验教学培养学生观察、分析自然界事物的初步能力和进行科学实验的初步技能,提高其动手能力和创新能力,促进学生的科学探究技能以及情感态度与价值观。(3)加大优质精品课程建设,实现资源共享信息技术的发展为实现优质教学资源的共享提供了可能。首先,将优质课录制成视频或者网络远程教学,使偏远地区学生也能接受优秀老师授课;其次,教学课件、案例等资源共享,能够帮助农村科学老师更好的准备教学活动,提高教学质量;再有,应组织农村小学集体备课和网络教研,多渠道共同开发教学资。小学科学精品课建设能够使农村学生享受到更好的教学资料,加强其对科学知识进行理解,促进其科学素养的提高。(4)充分发挥地区资源优势,提高教学实效农村小学处在一个较为广阔的自然空间,科学教学应充分利用乡土教材,学校周围的蔬菜大棚、养殖场、花卉种植园等就是一个天然的科学课程实践基地,在天然课程课堂中引导学生亲近自然、探究自然可以提高农村学生的科学探究精神。同时,科学教学应充分发挥地区资源优势,积极安排家庭小实验、组织学生开展各种形式的实验竞赛和体验活动等,激发学生的学习和探究兴趣。
3.小结
1.科学史与科学的动态性和发展性
科学是一种动态、不断进步和持续变化的过程,而并非是一成不变的,即科学是一种动态过程,而不仅仅是一种产品.有了这些科学史内容,学生就容易理解教科书中所呈现出的科学不是静态的,而是随着社会发展不断变化的,现在所学习的科学知识只是科学发展历程中的特定阶段的成果,在将来还有可能发生变化和得到进一步发展.因此,科学史的主要作用是为学生展示一种关于科学本质的完全不同的观点,而不仅仅是让学生通过学习当前的科学理论、进行实验操作和分析实验数据来理解科学的本质.例如,学生在学习“光合作用”时,如果没有相关科学史的介绍,学生所获得的知识只是该领域当前的研究成果,至于这些成果是如何获得的,以及还有哪些有待进一步研究的问题,学生很难获取这方面的信息,这将导致学生对“光合作用”的认识只是停留在静态的层面,无法认识到科学的发展过程,进而限制其思维发展.经由科学史的学习,如果学生将来从事相关领域的研究,他们的研究视野在某种程度上会得到拓宽,而这反过来又会影响该学科的发展.因此,从这一点上讲,科学史对学生理解科学的动态和发展性本质,以及科学的长远发展都将是有益的.
2.科学史与科学研究方法
科学的发展过程总是依赖于研究方法的不断更新,根据其发展的不同阶段所依赖的技术及其相应的成果,可以将其视作是基于实证研究的发展过程.在科学教育中,学生不仅应该学习已知的科学知识,还应该经历科学探究的过程.这种探究过程既包括科学家曾经实施的实验或教师设计的类似实验,也包括教师引导学生对科学史资料的分析.不管采用何种形式的探究,其根本宗旨是训练学生的探究能力和解决问题的能力.当前的科学课程虽然强调科学过程技能的训练,学生可能有机会体验实验设计过程并学习实验操作能力,但是对于这些科学过程技能在科学知识的构建过程中扮演何种角色并未进行深入思考.因此,这种课程只是以脱离情境的方式教给学生科学过程技能,未能向他们提供认识和探讨科学本质的机会.而强调依托特定情境的教学正说明了科学史在这方面所特有的教育价值.通过展示科学史中不同研究方法的研究成果,可以使学生感受到科学方法对于科学发展的重要性.同时,学生还可以比较各种不同的研究方法,理解各自的优点及其局限性,从而为其科学思维的发展搭建平台.例如,在教授高中生物学中“DNA是主要遗传物质”时,教师可以先向学生展示艾弗里的肺炎双球菌实验,通过问题引导学生充分理解该实验的设计原理和目的,然后得出初步结论“R型和S型肺炎双球菌中存在某种转化因子”.基于这一结论,再进一步引导学生思考“这种转化因子是什么呢?”教师可以直接呈现格里菲斯的实验设计和赫尔希的噬菌体侵染实验,通过讨论和引导,确定遗传物质主要是DNA.在这一教学过程中,教师通过引导学生分析相关的科学史材料,使他们逐渐理解实验设计的基本原则.这对他们更加深刻地理解科学的本质是必不可少的.在教学中,教师还可以根据科学史设计特定的教学活动,并非将科学史内容像讲述历史故事那样直接呈现给学生.例如,在上面的教学内容中,教师引导学生分析完艾弗里的肺炎双球菌转化实验后,进一步思考“这种转化因子是什么呢?”接下来,教师不要急于展示格里菲斯和赫尔希的实验设计,而是让学生以小组为单位尝试设计实验回答这一问题,教师为他们提供必要的教学支持,例如,通过问题串引导逐步思考解决方案.通过这种基于科学史特定设计的教学活动,既可以使学生理解科学研究的设计原则,还可以训练他们设计实验和解决问题的能力.
3.科学史与科学事业
科学的发展过程是不同时代诸多科学家、社会学家等多个研究群体共同努力的过程,是一项人类事业.科学史正是反映这一科学本质的重要教学媒介之一.科学史材料一方面可以呈现众多科学家在同一研究领域的不同研究成果,例如,在细胞膜结构模型的研究过程中,至少涉及欧文顿(E.Overton)、戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)、弗雷(L.D.Frye)和埃迪登(H.Edidin)、桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)等科学家的重要研究贡献.这可以使学生意识到当前的科学成果是现代科学家在前人研究的基础上的修正和完善,这将影响他们对科学的认识.作为社会中的个体,任何科学家都需要与同行及其研究成果有直接或间接的交流,只有在这种交互作用下,才有可能取得新的科学研究成果.另一方面,科学史还能使学生意识到某些科学家对于新发现的抵制,这也是科学社会学家和科学史学家所研究的重要主题.此外,将科学史恰当地整合到科学课程中还能展示在科学发展过程中所经历的困境和曾经受到的批评.科学研究、科学家的研究动机等相关内容,不仅可以用来解释科学的本质和优势,同时还应呈现其不足之处.这也是科学得以持续不断发展的原动力所在.因此,对于科学是一项人类事业这一观点的理解,将有助于学生更加充分地理解科学的本质,这是科学史无可替代的教育价值.
二、科学史能促进学生的概念转变和知识建构
人们每时每刻都在通过观察构建和重构他们对于自然界的看法,即意义建构.学生的学习也是一种类似和持续的意义建构过程.通常认为这种心理过程从本质上讲与专业人员构建新知识的认知过程是相似的.知识的建构过程是人类形成共同意义的复杂过程.如果能够很好地理解一个人是如何获取和组织知识的,那么就能够理解该学科领域的学者所构建的知识结构.在科学教育领域,许多研究者开始尝试运用各种教学材料或教学策略来帮助学生认识科学知识的建构过程.例如,皮亚杰(Piaget)提出的临床访谈研究法(clinicalinterview)、凯利(Kelly)的方格分析法(repertorygrid)和诺瓦克(Novak)的概念图法等.后来,人们又提出运用科学史教学的方法来帮助学生构建知识.
1.科学史有利于学生基于真实情境建构知识
当前的科学教育强调科学是“辩护知识”的过程,并且验证已知的内容,而对于科学知识是如何产生的则关注不够.科学知识的本质包含了两个方面,“辩护知识”是其中之一,强调我们已经知道了哪些知识;另外一个方面是“发现知识”的过程,主要突出已知的知识是如何知道的.在科学课程中融入科学史内容,能够帮助学生认识到科学发展过程中不同事件之间的相互联系,而学生往往容易忽视或意识不到这一点.例如,在化学课程中,在讲到阿尔弗雷德•维尔纳(AlfredWerner)的配位理论(co-ordinationtheory)时可以为学生提供如下科学史材料:19世纪上半叶,确定分子重量的唯一方法是测量蒸汽密度.直到后来法国化学家Raoult和荷兰化学家Van’sHoff对溶液依数性的研究,人们才发现没有一种可靠的方法可以用来测定非挥发性化合物的分子质量.因此,人们通过分析挥发性物质Fe2Cl6认为CoCl3含有Co2Cl6组分,瑞典化学家Blomstrand从而推测钴氨络合物是二聚体.直到1890年丹麦化学家S.M.Jorgensen和1892年美国化学家J.Petersen通过冰点和测量金属氨合物(Blomstrand最初将其分子式二等分)溶液的电导率,推演出单体分子量.既然根据配位数6提出的八面体构型是Werner理论的基本假定,那么如果没有Jorgensen对Blomstrand分子式的二等分(例如,将Co2Cl6•12NH3二分为Co2Cl6•6NH3),也就不会产生配位理论了.通过阅读和分析这些材料,学生可以认识到配位理论的提出并不是一蹴而就的,需要不同时代的众多科学家不断地修改和完善.融入科学史的科学课程能以更加真实的情境呈现科学的重要发现,学生不再将科学视作伟人创造的完全独立的事件,而是能够将这些事件有机地联系在一起,从科学发展的逻辑视角认识科学发展过程,有利于其理解科学知识的构建,并将其整合到自己的认知框架中.此外,在科学课程中引入科学史不仅是介绍科学家个人或他们的研究成果,而更重要的是展示科学知识的不断积累过程.这种真实的知识产生背景对于学生构建科学知识是一种有效的情境支持.
2.科学史有助于揭示学生的前科学概念,并促进概念转变
科学知识可以分为果性知识(ready-madescienceknowledge)和过程知识(science-in-the-makingknowledge).其中,果性知识是指科学事实或对客观现实的陈述,是无可争议的,也与产生这种知识的特定情境无关.而过程知识则是具有争议性和不稳定性的知识.学生学习过程知识的过程是一个主动构建的过程,需要提供具有吸引力的情境,以使他们有机会参与小组讨论和实验活动,进行口头和书面交流,解决问题,并进行持续的个人反思.学生在学习科学的过程中,他们的某些观点与前范式时期科学家的观点(pre-paradigmaticthinking)有可能是相似的.而学生持有的某些前科学概念或错误概念与历史发展过程中某个时期的认识是类似的,这就使得科学史成为预测学生在构建概念过程中可能遇到的困难的一个有用的工具.例如,在光合作用的研究历程中,科学家曾一度认为构成植物体的主要物质来源于土壤中的营养物质,这种观点在现在看来是错误的.而低年级学生在接受正式教学之前也存在类似的观点,这就是学生所持有的前科学概念.如果教师能够充分理解科学概念是如何演变和发展的,那么他们就能够预测学生在学习这些概念时可能遇到的困难,这可以帮助教师在备课时将这些因素考虑在内,设计有效的教学活动和创建有效的学习环境,以促进学生的学习.在这种情况下,这种困难不能视为学生学习真正的障碍,而应将其转化为有意义学习的有效工具.科学史可以提供恰当的素材,以展示科学知识的修正与完善、排斥与重述,及其相对性并依赖于当时的社会等研究背景.与自我评判个人所持有的前科学概念相比,学生更容易先评判科学发展史上的科学知识或模型.这也为学生继续意识到自己认知结构中存在的前科学概念,进而创造认知冲突奠定了良好的基础.例如,教师可以通过提问的方式,让学生说出自己对“构成植物体的主要物质来自于哪里?”这一问题的观点,暴露其前科学概念.然后,再通过讨论和分析科学史材料,让他们分析历史上科学家所持有的观点,通过讨论,逐渐理解自己原有认识是不科学的,而且还与科学家认识事物的过程是相似的,从而帮助其建立科学概念,实现概念转变.同时,还能让学生认识到自己的这种错误认识具有普遍性,通过材料分析,可以形成科学概念.由此看来,学生概念的发展过程与科学史中科学概念的演变过程是平行的,科学史教学可以帮助学生转变观念和构建科学概念.
三、科学史能改进学生对科学的学习兴趣和态度
科学史材料涉及科学发展和有关科学家的“故事”,能够引起学生的兴趣,为学生建构知识和思考问题提供了线索.同时,学生还能从中体会到科学与个人健康和生活的紧密联系,从而进一步认识到科学作为学校教育课程的重要意义.科学史不仅可以将抽象的科学知识通过案例的形式予以具体化,并呈现给学生;同时,融入科学史素材的教科书能以叙事的方式引导学生思考,符合学生的认知发展规律,从而创造有意义的学习情境,建立起所学内容与其前科学概念之间的联系,这将最终有利于学生构建科学知识和概念的意义,即形成科学知识.此外,这还能帮助学生形成对待科学的积极态度,并进一步激发他们的科学学习,在以科学史为背景所进行的科学家角色扮演活动中这一优势更加突出.例如,生物进化是一个抽象的生物学概念,可以通过科学史材料将其具体化.在生物进化理论的发展过程中,不同时期的不同科学家分别提出了不同的学说,按照时间顺序可以分为三个主要阶段:神创论、拉马克“用进废退”“获得性状遗传”和达尔文自然选择学说.通过展示不同观点提出的背景和不同观点互相“博弈”的过程,可以使学生认识到科学发展的过程会受到社会因素、文化因素、意识形态、科学证据等多方面因素的影响.在这种科学史材料的辅助下,学生的学习兴趣不仅受到背景材料的刺激,同时,他们还能够逐渐形成对科学发展的正确认识,即形成良好的科学态度.澄清和展示科学史的影响可将科学带到生活中去,使学生建立起二者之间的联系,这在传统的去情境化教学中是无法实现的.这种教学方法可以帮助学生学会欣赏科学是植根于特定价值观的过程,例如,客观性、好奇心、对真理的追求、诚实、谦逊和为人类福祉献身等.此外,学生还能意识到科学知识并非像教科书上所呈现的那样客观,而是人类共同努力的成果,既有成功,也充满了失败和挫折.那么,在教学中教师不仅要考虑学生的前科学概念,而且还应考虑学生的情感因素,例如,恐惧、焦虑、希望和期望等.
四、科学史能拓宽学生视野,促进科学与人文的交流
科学的发展同时还受到不同哲学、审美、宗教和政治观点,以及社会实践活动等因素的影响.从这一点上讲,科学史又被看做是一种社会和文化现象,因此,科学史学家应该在当时的空间和文化背景中研究科学的发展过程.萨顿认为在旧人文主义者同科学家之间只有一座桥梁,那就是科学史.科学史教育的目的之一在于尽可能填补二者之间的鸿沟.因为即使在科学课程中,坚实的文学艺术基础和强调历史观点也将会迫使具有更多科学头脑的人更细致地考虑人生中非科学的方面.另一方面,由熟悉科学史的人解释科学方法将会使比较有文学头脑的人认识到现代文明精神.也可以说,“向人文科学工作者说明科学发现的内在意义不仅是外在用途,向科学家说明人文科学的深刻人性,从而使他们紧密团结起来.”通过科学史内容的学习,可以帮助学生全方位地认识科学家,科学家不再是天才,而是和他们一样,都是既有优点也有缺点的普通人.由此,学生在学习中会发现有创造性的科学家与有创意的艺术家具有许多共同之处.因此,通过科学史使科学与人文之间建立关联,对于学生理解科学与人文之间的关系是至关重要的.此外,学生在学习过程中会发现直觉和逻辑都是解决问题的合理方法,而且也会发现科学家的性格多种多样,从而使得他们能够对自己的创造力有更好的认识.学生通过科学史可以了解到没有任何一个国家可以垄断科学发现,这使他们能够充分地认识到科学无国界的特征.因此,从这一点上可以看出,科学史可以在科学与人文之间搭建沟通的桥梁.例如,化学家凯库勒研究苯分子式时,从梦境中得到启发,提出了苯环的结构.这种类似于艺术中的想象力和人文因素促成了他的重要研究成果.他曾经说:“……我梦到有一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前快速旋转,仿佛是被一阵灵感惊醒,就是在这个晚上,我形成了苯环结构这一假说.”当然,他成功地提出重要的结构学说并不能完全归功于梦境,这是以其科学知识为基础的,因此并不是偶然的.凯库勒在大学里学习的是建筑专业,后来因为听了化学家李比希的化学课才转而学习化学.他的建筑学修养、化学专业基础和想象力共同促成了苯环结构理论的诞生.因此,科学史在拓宽学生视野,促进科学与人文交流方面有其独特的价值,能使学生用多个角度(人文的视角)认识科学的发展,以全方位地理解科学.
五、结语
一、初中科学教育的价值和功能
我国中学学科教育中曾经强调双基教学,把科学教育目标具体化为使学生掌握基础知识和基本技能,并由此发展出精讲多练的教学法,这正是传统教育思想的集中体现。这种教育思想裨上反映了人们对科学教育价值和功能的认识。在50~60年代,人们认为科学教育的本质和功能是使学生认识自然,获得利用自然、改造自然的能力,培养有文化的劳动者。
到了70年代末和80年代初,我国出现了科技人才的断层。当时,党和政府提出了到本世纪末实现四个现代化的宏伟目标,可是,现代化建设面临的最大困难是,科人才奇缺。所以,培养现代化建设人才就成了国家的当务之急,也成了教育界第一等重要的任务。在这样的情况下,发展智力,培养能力便理所当然的成为科学教育的重要目标,在这个时期,科学教育的价值和功能被理解为培养更多的科学家和工程师,以适应现代化建设的需求。
随着社会和经济的发展,基础教育的价值和功能被确定为提高全体国民的素质。科学教育的价值和功能便相应地被明确为提高国民的科学素质。这是建国以来教育思想的一次重大的根本性的变化。但对什么是科学素质以及如何培养国民的科学素质等问题,迄今还没有形成共识。从课程编制的角度考虑,笔者认为以下问题是科学教育应该研究的问题。
(一)初中理科教育的目的主要不是培养未来的学科专家,而是使所有受教育者具备最基本的常识、能力和情感。教育的结果要引起理念和行为上的变化。
(二)科学素质的核心是科学理念。科学理念是人对自然筇科学的基本看法,包括正确的自然观、科学观、科学思想和科学认识论,表现为科学精神、科技意识、科学方法、科学态度和科学道德。在此基础上构建科学认知的框架,确立行为取向和态度。因此,科学理念是一个人参与科学学习和科学活动的基本支撑点,对人的认识与实践活动有决定性的导向作用。初中科学课程,不能无视这一点。
(三)科学教育要使学生具有认识世界、解决问题的科学基本能力,这种能力包括:1、对重要的科学事实、概念、原理的理解;2、把相关的科学知识运用于日常生活的能力;3、进行科学探究的能力;4、能理解科学技术的特点,并能据此进行判断;5、能正确理解科学、技术、社会三者的关系,并关心其发展。
(四)一个人的科学理念和科学基本能力不是凭空而来的,是在对具体的科学知识、技能和方法的学习与实践活动过程中,通过内化、升华而逐渐形成、发展起来的。任何科学问题的认识和解决,任何科学思维和实践的活动,都必须以一定的知识和技能为基础,其结果又表现为新的知识和技能的获取。在这样的循环过程中,一个人对客观世界的认识便越来越丰富,能力水平也越来越高。同时逐步建立起对自然和科学稳定的兴趣、观点和态度,并最终上升为科学理念。
(五)初中科学课程的内容不应过于形式化、专业化。那样的课程难以联系实际,不易引起学生的兴趣,不利于培养适应现代化社会需要,对科学有一定了解的社会主义建设者和接班人;还会使学生的思维和视野过早地受到学科的局限,不利于创新精神的培养。因此,应突出能在认知发展上起“先行组织者”作用的基本概念,增加科学过程、科学方法与科学史的内容。
(六)不能把科学与技术混淆,也不能以为通过对科学的学习就能提高科技水平和能力,教育要适应技术飞速发展的时代,初中科学课程应实施科学、技术、社会相结合的教育,即sts教育。sts教育主张科学为大众,强调合作和参与,强调科学、技术与社会的兼容。其基本精神是要把科学教育与当前的社会生活、生产的发展结合起来,要求科学技术能够更好地为人服务。
二、以辩证唯物主义的自然观为指导
如何看待人与自然的关系?60年代后生态学研究的繁荣是自然科学的一大发展,并被迅速引进到社会科学领域,建立了社会生态学等交叉学科。但是,随之而来的人本主义和自然主义的复苏应该引起我们的重视。人本主义是一种从生物学意义上解释上的学说,德国哲学家费尔巴是其主要代表。费尔巴哈认为,世界上除了自然以外,再没有其他东西,人是自然界的一部分,是自然界的最高表现。他说:新哲学(指他本人的哲学)将人连同作为人的基础的自然当做哲学唯一的、普遍的、最高的对象--因而也将人类学连同生理学当做普遍的科学。[1]自然主义则试图用自然原理来解释社会现象,如用自然规律、气候条件、地理环境、种族特点等来解释社会发展。恩格斯曾指出:这各历史观“是片面的,它认为只是自然界作用于人,只是自然条件到处在决定人的历史发展,它忘记了人也反作用于自然界,改变自然界,为自己创造新的生存条件。”[2]
近年来发展迅速的“行为科学”和“社会生物学”正是这些思潮的产物。行为科学把动物笔为学的知识向社会领域推广,把一切社会现象都还原为行为,把行为作为研究社会的基础;社会生物学以生物学知识为基础来探索社会学现象。如果从行为科学和社会生物学出发来说明人与自然相统一,并以此为中心概念建立科学课程体系,结果必然会如同19世纪的社会达尔文主义用进化论和生存斗争来说明来解释社会现象一样,把学生和思维引入歧途。
因此,我们在科学课程中讲人与自然的关系时,要避免犯人本主义和自然主义的错误,应该帮助学生建立辩证唯物主义的自然观。一方面,要让学生认识和改造自然的过程中推动了社会的发展和人类自然的进步;另一方面,又要让学生认识人是自然生态系统的一员,人在改造自然的过程中一定要遵循自然规律,要不断调节自己与自然的关系,使两者趋于和谐统一。我们应当使学生就人与自然的关系建立一种既积极能动,又唯物辩证的观点。以此为基础,让学生建立正确的生态观、环境观、资源观和人口观。
三、坚持历史唯物主义的人类发展观
60年代,西方社会面临日益激化的各种社会矛盾和日益尖锐的全球问题的困扰,工业污染严惩能源危机频频发生,南北差距加大。在这种情况下,产生于第一次世界大战末的存在主义哲学迅速流行,成为西方的主要哲学流派。存在主义脱离人的社会性来考察人性,认为人在选择和创造本质时是“绝对自由”的,它不受社会关系的总和,是由社会实践和社会条件以及所处的社会地位决定的这个基本原理。同时,存在主义对人类发展前景又充满了悲观主义,它把人生建立在虚无的基础上,认为人的存在只是一种变幻莫测的意识冲动,只有死亡才是不可避免的。
存在主义是西方社会各种矛盾和危机的产物。60年代初的西方社会危机,使一些人对人生的意义和价值失去信心,对人类的命运和前途感到忧虑,但又找不到出路,存在主义刚好反映了人们的这种心理。因此,存在主义盛行时,其影响远远超出了单纯的哲学范围而波及西方社会精神生活的各个方面。70年代初,托夫勒的《未来的冲击》(1970年)和《经济痉挛》(1975年),罗马俱乐部的《增长的极限》(1972年)等影响很大的著作都反映了这种社会思潮。这个时期的国外中学科学课程不可避免地受到了存在主义哲学的影响,其表现以生态悲观主义最为突出。它们在讲述生态、环境、资源、人口等人类面临的紧迫问题时,都有很强的危机感。有一定的危机感这是好事,但讲过了头,就会走向历史唯心主义。对这个问题,我们要有清醒的认识。
我们认为,人类通过生产劳动和社会劳动,不断加工改造自然物,赋予它们新的、非自然的社会属性,创造了工具、农田、建筑物、合成材料、人造天体等人工自然物。同时,以人工自然物为基础,又形成了宠大的人工生态系统,如农田生态系统、城市生态等。这样,就在原生自然的基础上,产生出人类生产与原生自然融为一体的人工自然。这是社会的进步,也是自然的进化。由于过去人类在物质资料生产和人类自身生产中的自发性和无政府状态,在创造人工自然的过程中也产生了一些消极因素,造成了一些不良后果。例如,对自然资源的过分消耗,生产和生活废弃物对环境的污染,某些地区出现了人口过度增长等。然而,随着生产和科学技术的发展,人类社会的进步,人工自然必将产生更大的变革。人类必将逐步消除其消极因素,发挥其积极作用。目前,建立自然保护区,保护野生动植物,合理采伐森林和进行渔猎,控制人口增长,优生优育等,都是积极有效的措施。因此,生态悲观主义是没有道理的。实际上,从70年代后期开始,事态的发展便证明了人类是能够解决这些社会危机的。因此,在西方哲学界,存在主义从60年代后期开始衰落,70年代后,已不再有大的影响。
在初中科学课程中,我们应该基于上述的认识,向学生讲人与自然的关系,讲保护环境立历史唯物主义的人类发展观。
四、课程的科学本体论概念
建国后我们的科学课程一直非常强调对学生进行辩证唯物主义教育。这种教育主要包括6项内容:1、世界的物质性;2、物质运动的普遍性;3、运动形式与物质层次的对应性,也即各种物质运动形式的特殊性;4、自然界由简单到复杂,从低级到高级的演化;5、演化采取量变到质变和否定之否定的形式;6、物质运动和深化的原因是事物内部以及事物与外部条件之间的矛盾(内因和外因势利导。从科学本体论的角度看,这个哲学框架突出的是物质和运动。
自从系统论、控制论、信息论作为新科学方法论出现,并得到文学应用后,人们进一步认识到,自然界的基本属性,除了物质性外,还有系统性。从宏观来看,宇宙是由各种天体系统组成的系统;从微观来看,分子是原子或离子经各种化学键的作用而组成的系统;生物体更是与外界环境有不断的物质、能量和住处交换的复杂的开放系统;至于生态与环境问题所涉及的,就是生物或人类与非生物共同构成的复合系统。新世纪的初中科学课程应该的科学本体论的意义上引进系统概念,这样有助于克服传统科学课程的一些认识上的偏差。
(一)关于事物间的联系
系统中诸元素的相互作用,由贝塔朗菲系统方程描述:议程意为自然系统中任何一元素状态的变化,是该系统所有元素的函数(或相互
作用的结果)。根据这个议程,组成系统的诸元素间互为因果关系。传统的初中科学课程非常突出单因素进行考察的方法。事实上,这种方法只适应于人工严密控制的简单系统,与我国过去实行的单一计划经济相适应。而在对大量的、随处可见的自然事物或其他复杂系统进行研究时,不能只进行单因子分析,而要注意元素之间的普遍联系和相互作用。这促联系和作用常常不是简单的某元素为因,某元素为界,而是表现为随机、统计的关系。建立这样的观点,可以减少看问题的片面性,有利于克服建立在近代科学基础上的自然观机械论和决定论的弊端。
(二)关于平衡
一个系统的结构结构获得稳定?首先是元素之间通过相互关系而形成限制和约束。例如,在一个生态系统中,草食动物的数量限制了肉食动物的数量,而肉食动物的捕食反过来又影响草食动物的数量,从而避免了绿色植物被过度地取食。这样,绿色植物、草食动物、肉食动物之间就会达到某种平衡,生态系统才能维持。这样的例子很多,如组成分子的原子之间的相互作用及其平衡是分子结构稳定的基础。因此,平衡是系统结构稳定的前提,要避免那种认为平衡是相对的,矛盾斗争引起的不平衡才是绝对的认识偏差。
(三)关于信息
任何自然系统都有三要素:物质、能量、信息。在比较简单的系统中,平衡是通过物质和能量的交换达到的(如可变电阻器对电路的调节、化学平衡的还有甚至主要是信息交换(如神经调节)。因此,在系统概念的基础上可以引进信息的概念。
(四)关于环境
系统的环境是指与系统组成元素有直接相互作用而又不属于这个系统的事物的集合。例如,一种生物的环境就是它所处的生态系统中的其他生物以及非生物因素的总和。因此,从系统的观点看,某一层次的系统及其环境,将组成上面一个层次的系统。其实,任何一个系统的存在,都依赖于环境给它提供的条件。如原子、分子这样的物质系统都只能在一定的环境条件(温度、压力等)下存在,更不要说生物了。由于每一个自然系统都需要特定的环境才能存在,所以环境对系统都调节作用并对系统进行选择。
综上所述,从科学本体论的角度考虑,初中科学课程最基本的概念,除了物质(包括物质的结构和属性)和运动(包括能量)外,还应包括系统、信息、平衡、环境、调节和选择等。
五、课程的科学认识论
从认识论的角度看,科学是通过一定的方法进行研究与探索的过程。科学课程应让学生了解科学的过程。
(一)科学探索的起点
科学探索从观察开始,这是近代时期唯物主义经验论者的一个重要的观点。他们认为,科学认识的基本程序是通过观察、测量和实验,获得经验事实性的知识,然后从经验事实中,通过归纳与假说,上升到定律,再逐渐形成理论。基本认识程序是:事实--定律--理论。这一观点由英国哲学家弗兰西斯。培根首先提出的,它在历史上起过积极的进步作用而且影响深远。迄今为止,我国初中科学课程的科学认识论基本上采用这个观点。
20世纪30年代,英籍科学哲学家波普尔提出,不是假说来自观察,而是观察来自假说。如海王星和冥王星的发现,就是根据牛顿万有引力定律进行计算被证实的,这种发现又反过来证实万有引力定律的科学性。波普尔主张科学认识的程序是:问题--试探性假说--批判与检验。那么假说又是从哪里来的呢?波普尔认为,它来自爱因斯坦所说的“自由创造”或“创造的直觉”。但在认识论上唤起人们对科学创造精神的重视。
当代许多科学哲学家的观点介科二者之间,如有人主张科学探索程序是从观察中提出问题,为解决问题而提出假说,为检验假说而进行实验,最终形成理论。实际上,科学探索的程序可能是多元而不是单线的。然而,有一点是大家都赞同的,就是科学探索从问题开始。没有问题,就引不出假说,就不知道要观察什么和怎样观察,要收集什么材料和怎样整理这些材料。正是在这个意义上,爱因斯坦指出:“提出一个问题比解决一个问题重要。”我们的科学课程应让学生了解科学探索的起点,学习如何发现问题并提出问题。
(二)科学一般方法教育
对学生来说,初中科学课程是他们接受严密的科学教育的开始,在此之前,他们很少有科学知识的积累,在获得这些知识的过程中,他们发展起来的主要是经验方法和猜测性的思辨。经验方法的主要手段是观察和描述事实,以表象为基础进行粗浅的概括。这在某种程度上也能深化对自然的认识,也能深化对自然的认识,但也往往会导致错误的结论,形成所谓“前科学概念”。他们的狂测性思辨是非常随意的,从他们喜爱的童话中可看出其思维的特点。它们往往是夸张的、非逻辑的、无时间序和空间序的。初中科学课程知识体系的学习,要从常识水平进入科学水平,那么在方法上也应该相应地从经验方法上升到科学方法论。实际上哲学方法论不能代替科学一般方法,所以我们应该结合有关内容讲授观察、实验、调查、模拟、比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、科学假说等基本科学方法。
(三)科学认识模式
除了让学生了解科学一般方法外,还应该有选择地向学生介绍一些科学成果的认识模式。例如,牛顿的认识模式是逻辑方法与实验方法的结合。就力学而言,他首先抽象出力的概念,然后用推理(归纳和演绎)的方法构建力学体系,更重要的是引进教学方法,最后用公理化方法构成体系。他同时又十分重视实验的作用,提出“用实验建立法则”,主张对科学真理性的判定来自实验。牛顿的科学认识模式尽管有其不足,但在科学史上有很重大的意义。又如,道尔顿创建原子论和达尔文建立生物进化论的科学认识模式,都是非常具有教育价值的材料。科学认识论的教育可使学生懂得书本上的知识是怎样获得的,要实现知识创新,应该怎样进行工作;同时让学生运用科学认识论去观察周围的世界,提出问题,给出假设,并尝试用实验去证实和解答,这样,就能使学生装的学习超越单纯掌握书本知识的范畴,开始创造性的学习。这对培养学生的探究精神和创造力,具有十分重要的作用。
六、对科学本质的认识
笔者认为,对科学本质的认识应该成为课程的重要内容。对初中学生来说,这方面的教育要达到两个目的:一是将科学与非科学或反科学的东西相区别;二是对科学有一个正确的认识,建立正确的科学观。
(一)如何区别科学与非科学
逻辑经验主义者认为,科学的特点表现为理论体系的逻辑性和经验的可证实性。20世纪80~90年代,我国曾发生过一场涉及面颇广的“水变油“骗局。在总结教训时,人们注意到两点:一是不能用表演代替实验,二是不能以直观(水加入某种物质燃烧后,水没有了,表演者说都烧掉了)替性分析。说到底,就是在逻辑经验主义提倡的理论体系的逻辑性和验的可证实性这两个方面犯了错误。
(二)什么是科学
传统的教科书给予学生的是这样的认识:科学就是真理,科学是已被人类发现的关于自然规律的知识体系,只要学好它,我们就无所不能了。这种观念严重束缚学生的思想,杨振宁教授在对中美学生作比较时,认为中国学生的一大不足是“胆子太小,觉得书上的知识是天经地义的,不能够随随便便地加以怀疑”。[3]事实上,科学或科学活动本身总是存在不足的,今天认为是正确的东西,明天也可能会发现它的错误。所以,我们不能将科学定义为真理性的知识,只能定义为对真理不得性知识追求。波普尔提出:凡是可证伙的理论体系才是科学的。[4]当然,他所指的证伙并不是逻辑上或事实上已被证伙,而是说在逻辑上或经验上有可能被证伙。这种理论强调了科学的批判性,强调一切现行科学理论如同牛顿力学一样都是暂时的。
逻辑实证主义和波普尔的理论均有其不足,20世纪50年代以后发展起来的历史学派,认为科学的目的不是去追求永恒的真理,而是解决面临的问题。笔者并不主张要在初中科学课程中讲述逻辑经验主义、证伙主义或历史主义的观点,而是说,我们在向学生介绍科学知识时,应该讲述科学的特点和价值。同时,不应该把一切理论都作为绝对真理呈现,而应注意现代科学哲学思想的渗透,让学生形成科学理念。我们在前面已经讲到,科学理念才是科学素质的核心。
七、实现科学课程本土化
从科学教育的价值观来看,科学课程除了教给学生科学知识、科学技能和科学方法外,更重要的是要培养他们正确的科学思想。而是说在我国古代的科学思想中,“天人合一”是个极具代表性的命题,其哲学基础是“和合”观念。在长期探讨中,对它形成了不同的解释,其中所表现的科学思想比较复杂,便不乏真知灼见,特别突出的就是人与自然和谐发展的观念。春秋时,思想家范蠡认为,天道就是日月运行和四时代谢所表现的自然规律,认为“夫人事必将与天地相参,然后乃可以成功”。庄子说:“人与天一也”,“有人,天也;有天,亦天也”。他认为天是自然,人是自然的一部分,因而天与人是合一的。唐代刘禹锡进一步提出了“天人交相胜”的观点,认为自然界和人类社会各有自身的规律,它们的作用也不相同,有时人胜天,有时天胜人。正是在这种科学思想指导下,古人很早就重视环境保护,如秦之前,就有“春三月,山林不登斧;夏三月,川泽不入网罟,以成鱼鳖之长”的记载。1975年12月在湖北云梦发掘的秦代古墓中出土了大量竹简,其中记载的“田律”应是世界上第一个环境保护法规,伐林木、渔猎等都作了规定并有处罚措施。此外,许多方的古建筑,包括北京的四合院,都有许多关于人与环境关系的考虑。当然,“天人合一”并非现代的可持续发展战略中人与自然和谐发展的概念。可持续发展是对人与自然关系认识的历史发展结束结果,其中经历了农业文明、工业文明和后工业文明的阶段,而“天人合一”的社会基础是农文明对自然环境的高度依赖。