“科学研究”教学策略的研究
来源: 合肥市瑶海区教育局 王兴桥 发表时间:2013-10-14 浏览量:1572
一、研究的意义
“人人具有科学素养”正日益成为世界各国一项重要的教育目标。美国1996年制定的《国家科学教育标准》明确提出:“科学探究”是学生科学学习中“基本的、起支配作用的原则”,是科学教育的核心,为了促进学生的科学学习,教师必须“鼓励学生培养科学家的思维习惯、好奇心、兴趣和创造性”,“使学生的学习集中于探究”。英国2002年颁布的《国家课程》中,所提出的科学课程四个标准中,第一个目标就是“科学探究”。
我国2001年新颁布的《科学课程标准》也将“科学探究”列为科学教育的第一目标。可以说,“以科学探究为核心”己经成为国际科学教育改革的共识和发展趋势。《全日制义务教育物理课程标准》明确指出:“在《标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一”。科学探究能力和对科学探究的理解是学生在探究性学习过程中形成的。因此,在中学物理教学中,积极开展“科学探究”教学策略,构建体现“科学探究”理念的教学模式,真正落实物理课程目标,就成了中学物理新课程实施过程中的重要问题。
二、研究的主要内容
“科学探究”教学就是指在课堂教学过程中,创设一种类似科学研究的情境或途径,使学生在学习中选择并确定学习的内容,自己动手收集、分析大量的信息材料,进行积极的探索,发现问题和解决问题的一种教学方式。其目的是使学生在探索求知的学习过程中,将外在知识转化为内在经验,从而增强思考能力、判断能力、分析能力与动手能力,力争达到“教是为了不教”的境界。如何构建有效的科学探究教学策略,引领学生进行探究性学习,是“科学探究”教学研究与实践的基本内容。
本课题根据我区中学物理教学的现状和实际,提出以下课题研究的主要内容:
1、在物理课堂教学中,进行“科学探究”教学的理论基础和教学原则。
2、从课堂教学的实际出发,初步探索“科学探究”教学的策略和方法。
三、研究方法与过程
本课题研究的主要方法是:行动研究法和案例分析法等。即以由上海科学技术出版社出版的《初中物理》教材中15个有关“科学探究”教学尝试所形成的课堂教学案例为研究对象,探索“科学探究”教学策略和方法。在两年多的课题研究中,我们扎实开展了系列研究活动。
课题组会议 |
市级研讨活动 |
区级研讨活动 |
校内研讨活动 |
专家指导人次 |
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核心成员会议次数 |
全体成员会议次数 |
次数 |
参加 人数约 |
活动 次数 |
研讨课节数 |
上课 人数 |
参加研讨总人数约 |
研讨课节数约 |
参加研讨总人次约 |
市专家 |
省专家 |
7 |
4 |
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70 |
11 |
17 |
13 |
460 |
60 |
800 |
5 |
2 |
四、研究的主要成果
(一)加深了对“探究”的基本认识
对“探究”的理解多种多样。广义的探究泛指一切独立解决问题的活动,它既指科学家的专门研究,又指一般人解决问题的过程;既包括动手活动,又包括动脑活动;既有自觉的,又有自发的;既可能是新颖独创的,又可能是机械模仿的。教学中的探究在性质上显然应当类似于科学家的专门探究,而不应当只是个体基于好奇心或兴趣之上的自发活动。
物理学科的探究教学应模仿科学探究来进行。从本质上来看有“模仿”性,是对科学探究的模仿,而不是科学探究本身或学生的自发活动。这也可以从美国《国家科学教育标准》中看出:“科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”这表明,学生的探究学习并非就是科学探究或科学家的探究,而是对科学探究的探究。
进一步说,这种模仿性的探究教学与科学家相比,仅仅只是一种相似,并非是科学发现过程的原本再现。这里要把握好一个“度”,就是模仿的像不像或像到什么程度的问题。一方面,科学探究教学与科学探究在程序和精神上应有相似之处,否则就不能称为“科学探究”教学;另一方面,二者也应有差别,学生毕竟不是科学家,教学也不是真正的科学探究或要把每个学生培养成科学家,而应遵循自身的规律,在探究程序、方法等具体要求上符号学生身心发展规律和教育目标。一般而言,“科学探究”教学的模仿精度越高,也就越有可能偏离教育目标;精度越低,又越有背离科学探究精神实质的危险。这就是说,过分追求高精度,无视教学于科研、科学家于学生之间的差别,“科学探究”教学必然要脱离学生实际;相反,不讲精度随意而为,又会失去“科学探究”教学的基本规范。
尽管研究者们对于探究的表述有所不同,但大家普遍认为,探究是个体围绕着问题或任务进行的一种探索活动。因此,问题是探究的起点。其次,探究作为一种类似于科学研究的活动,要经历科学研究的一般过程。同时,探究是以问题开始的,但问题的解决并不是探究的全部,通过探究,要使个体在知识、技能、情感态度和价值观等方面都获得发展和提高。
(二)“明确了“科学探究”教学的原则
1、坚持面向全体学生的原则
20世纪末,科学教育改革的一个基本理念,是要求每个学生都具备基本的科学素养,并兼顾科学的普及与提高,使科学教育真正面向全体学生。我国小学和初中《科学课程标准》就强调“科学课程要面向全体学生”,“全面提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心理念”。物理课程的一个重要理念就是要“注重全体学生的发展”,也就是说,物理教学必须面向全体学生,“科学探究”教学也不例外。
怎样才能面向全体学生?答案是以类似科学探究的方式学习物理。因为从根本上说,科学知识、科学方法和科学精神是在科学研究过程中产生和发展的,教师不能或不完全能通过讲授把它们传递给学生,使学生获得科学素养。而这种让学生参与的知识获得过程、以类似科学探究的方式去学习科学的做法,便是“科学探究”教学。要通过物理课程的教学,使每一个中学生了解科学探究的过程和方法等。
2、坚持面向真实科学的原则
物理教育的内容来自科学研究活动的结果,它以知识体系的形式反映在物理课程中。这些结果是科学家经历无数挫折、克服重重困难、发挥巨大的想象力和创造力所取得的,它们凝聚着先辈科学家的智慧和无畏精神,有巨大教育价值。然而,科学结果一旦以静止、定论的知识体系的形式呈现在课堂上,并让学生以接受的方式来学习,学生学到的只能是一堆僵死的知识,这些知识与科学的本来面目不符,学生因此就容易形成错误的科学印象。所以,使科学教育面向真实科学,是当今物理教育改革的又一基本理念。
3、坚持面向学生生活的原则
科学来源于生活,但却不是生活的简单复制,它是对生活的抽象,从而高于生活,超越生活。科学教育不是教育学生为掌握科学而掌握科学,很大程度上是为了使他们能更好地理解和创造生活,提高生活质量。因此,要使在学校学习的科学对学生有意义和有价值,物理教育就必须面向学生的生活世界,不然就会产生不良的影响。
4、坚持面向学生发展的原则
和谐是一切事物发展的核心。就教育的本质来看,和谐教育是一种“普适性”教育,即为每一个学生的健康发展创造适宜的环境和条件。因此,我们必须从观念上完成从“学生适应教学”向“教学适应学生”的转变。“以生为本”是教育和谐的根本特征。以学生为本的最终目的,就是要体现在学生的终身发展上,就是要对学生的生命质量负责,这也是科学发展观对物理课堂教学的必然要求。
(三)形成了“科学探究”教学的策略
“科学探究”教学的策略是指在教学中创设一种类似于科学研究的情境,通过学生自主、合作和独立地发现问题,试验、操作、调查和收集处理信息,以及表达、交流等探索活动,获得新的知识、技能、情感、态度与价值观。从教师的角度来看,主要包括两个方面:
1、“教”的实施策略
使科学教育面向真实科学是当代科学教育改革的一个重要理念,科学课程的教学要成为科学探究的“复演”,物理教学也不例外。为此,就必须要注意解决好以下几个方面的问题,从而防止“科学探究”教学被神秘化和泛化。
(1)激发求知欲的策略
求知欲是探究过程开始的前提。当一个人感到无知、困惑与觉醒时,也就意味着学习的开始。从根本上说,科学家总是在寻找从已知通向未知的“大门”,寻找突破口,以拓宽知识范围。实质上,人们只有在有意识地挑战自己已知的局限时,才会采取探究的行动。因此,在教学中,教师要注意唤起学生的求知欲,培养学生自觉无知的习惯。一要创设问题情境;二要联系学生的生活实际;三要构建民主平等的师生关系。因为,求知欲对探究的推动作用,要比天然的好奇心所产生的作用更加强大和持久。教学应从学生的已知开始,教学结束时学生仍要沉浸在多角度看问题的兴奋之中,并进一步发现新问题,产生新兴趣。
(2)鼓励发表不同意见的策略
科学探究是一种有计划、有目的活动,是在一定理论假设指导下进行的。教学时,要鼓励学生发表不同意见,只有这样才有可能让学生处于学习的“最近发展区”,并可能得到最佳发展;才能有利于学生开展自觉的、丰富多彩的探究活动。如果教师因种种原因,不给学生提供充分发表自己看法的机会,为走捷径,帮学生安排好探究的路线,把学生直接引向所要获得的学习结果,也就失去了开展科学探究教学的意义。为此,教师要采取不同的策略,来鼓励学生大胆发表不同意见。第一,要改革评价制度,不以统一或标准答案来限制学生的思维,采用能反映学生真实表现与个性的评价方法;第二,要消除权威对学生自信心的不良影响,改变唯上、唯书和唯师的传统文化观念,创建“百家争鸣”的课堂文化;第三,要营造融洽的课堂气氛,消除独断专制的不良教风,鼓励学生敢于质疑,标新立异,大胆表现,使学生在轻松愉快的课堂环境里,养成勇于探索、勇于思考和勇于创新的习惯。
(3)创设问题问题情境的策略
同任何其他形式的教学一样,“科学探究”教学也是一种教学方式,是一种有目的的培养人的活动。尽管“科学探究”教学中,科学素养目的的实现也是通过科学知识的获得来进行的,但其形式不是把书本中的概念、定律或原理直接呈现给学生,而是被寓于问题或问题情境之中。问题成为学习内容的载体,问题的解决过程便是知识的获得过程。这有别于接受学习把要学知识以定论形式呈现给学生的典型做法。具体来说,具有以下几个特点:一是真实性,即问题与发生在学生身边的自然现象以及科技在社会生活中的应用有紧密联系,而不是脱离学生的生活实际和社会环境。二是新颖性,即问题中包含着学生未知的新知识,也就是学生感到困惑不解的疑难情境中,隐含着学生要学习的某个科学概念或原理。三是解决的可能性,即问题是学生根据现有知识经验不能解决,但却可以在他人帮助下获得解决。
在“科学探究”教学中,问题只是为探究提供动力和范围。至于探究学习能否继续和深入,沿什么方向深入,关键在于是否有假设作引导。缺乏假设的指引,学生的探究活动就会演变成盲目的试误活动,即使最终碰巧取得预期结果,也因其低效而失去教育的价值。在“科学探究”教学中,假设的检验以实证或实验为主,具有可重复性。
(4)引导合作交流的策略
由于“科学探究”教学强调学生的自主性、能动性和创造性。所以从表现形式来看,各阶段的探究活动,如问题的形成、假设的建立、方案的制定、实验的进行和结果的交流等都由学生个人或学生小组独立完成。但从实际来看,学生所从事的这些活动,都是在教师以间接指导的方式下进行的。教师的作用渗透在学生探究活动的背景之中,离开这个背景作用,学生很难独自完成。由于不同个体己有的知识、经验以及对经验的看法不同,不同人看到的是事物的不同侧面,对同一个问题常会表现出不同的理解。要使个体超越自己的认识,看到那些与自己不同的理解,看到事物另外的侧面,使理解更加丰富和全面,就必须通过彼此间充分的合作和广泛的讨论。科学发展的历史表明,科学研究离不开合作与交流。因此,合作交流是“科学探究”教学的一个重要特征。
2、“学”的指导策略
“科学探究”作为“重要的教学方式之一”,其教学策略严格意义上讲包括两个方面:一是“科学探究”“教”的策略;另一个是“科学探究”“学”的策略。这两个方面本来是一个有机的整体,但为了进一步加以探究,下面还是将实施 “科学探究”学习的指导策略,单独加以说明。探究性学习既强调学生的主体作用,也重视教师的指导作用。如何指导学生进行探究性“学”的策略,是“科学探究”教学策略的重要组成部分。为此,必须要注意以下几个阶段的指导策略。
(1)问题阶段教师的指导策略
首先,教师要对学生的现有状况做到心中有数。特别是对学生已有的知识储备、兴趣爱好和发展趋势要有所了解,把学生的主体性发展和可持续性发展作为实施“科学探究”教学的中心任务,努力创设一个民主、自由、创新的学习氛围,尊重学生的选择,宽容学生的错误,鼓励学生的创造,使课堂真正成为一个学习共同体和探究的场所。其次,是要善于激励学生提出问题。教师可以设置适当的问题情景,在情景中可以包含相互矛盾的事件,或者是问题略超出学生的知识范围,但要处于学生的“最近发展区”,通过学生的努力又是可以解决的。再次,教师还要对探究问题的确定进行指导。要从众多的问题中,提炼出核心问题,使得探究方向较为集中;选题要与学生已有知识、学科教学紧密联系;同时还要从探究问题开展的主客观条件、制约因素等方面考证选题实施的可行性。
(2)计划阶段教师的指导策略
教师须对整个探究问题的组织进行指导,包括小组规模、组员的特长、爱好和角色安排等方面,引导学生组建兴趣相近、特长互补、组织协调的探究小组。在制定研究计划上,对计划的可行性和可操作性做出合理的评估,适时提出修改意见。教师还应帮助学生形成正式的研究方案,既可以提供一份正式研究的范本;也可以就格式和项目构成提供示范指导;对已形成的研究方案,教师可与学生组成评价组,参与评估。
(3)探究阶段教师的指导策略
在这一阶段,教师的任务不是代替学生去探究,而是以帮助者和指导者的身份出现。首先要提供必备的资源,包括开放图书馆、网络、实验室,并争取社区和家长的支持;其次是讲解一些收集资料、获取信息资源等最基本的科研方法;再者,对于学生在探究过程中产生的问题,教师要及时了解并做出反馈,反馈时不是直接给出问题的答案,而是提供与问题有关的资料或资料来源,来激励学生去搜集相关材料;当探究进程受阻,学生无法继续探究时,教师可以提供新信息或提出新问题,来推动探究的进行;此外,还要协调整个班级的探究学习活动,使得探究过程能和谐地向前发展。
(4)解释阶段教师的指导策略
从资料的收集整理到对资料的理解,再过渡到形成解释。这个过程学生可能会感到困难。因此,教师要提供一些有关资料分类和整理方法的知识,让学生有方法可循;教师可以要求学生努力去陈述自己的解释,再将它们集中起来形成一个对问题的完整解释;可指导学生采用不同的成果展现方式;在探究报告的撰写上,注意让学生从整个探究过程上来把握;对其中报告的撰写方法和格式也要有具体的指导。
(5)反思阶段教师的指导策略
这一阶段,教师要组织好小组内的反思和小组间的交流。在小组内的反思中,教师可就反思的内容提供指导,帮助学生就证据、逻辑推理和解释进行反思和评价,教师应提供该问题的参考解释,作为解释评价的参照。在小组交流中,教师要以交流的组织者和管理者的姿态出现。一方面组织学生就各小组的成果进行交流,使交流按正确的方向进行;另一方面,指导学生以一个宽容、辨证分析的态度对待其他学生或小组的解释,形成一个融洽而富有批判意识的氛围。教师的一个重要任务就是使探究活动直接指向过程本身,让学生对探究过程进行反思。当然,教师可以提供某种反思的思路或一些反思的方法,来促进学生元认知能力的发展。
另外,对学生进行“科学探究”“学”的策略的指导,还要根据内容的不同,采取灵活的指导策略。为此,必须注意:在基础知识的指导上,应提供科研基础知识、专门背景知识和学科渗透知识,但最好不直接给予知识资料,而是指出获得这些资料的途径;在探究方法的指导上,要介绍一些常用的科研方法,引导学生学会选择最恰当的研究方法;在资料收集分类的指导上,可以对学生的资料整理提出较高要求,如资料目录完整且格式统一,按一定标准分类等,并要求其及时做好活动记录,在研究过程中体验和学习;在思维方法的指导上,为转变学生传统的思维方式,教师在指导上,不能一蹴而就,要循序渐进;在心理素质的指导上,对于学生起初的失败、热情不够、社会责任感不强、合作意识薄弱等方面,教师应给予积极的关注,采取疏通、激励、引导等方式来培育学生的心理素质。