课堂教学中学生科学能力培养的实践与探索

课堂教学中学生科学能力培养的实践与探索

作者：邢志刚

来源：《教师·下》2010年第05期

摘要:通过对日全食的全程观察、探究的课例,从科学思想方法和科学推理入手,对科学课堂教学培养学生科学思想方法、科学素质、科学能力进行了探讨,相对弱化了“日全食”的知识,而科学求证本身,严谨和证据的科学思想方法,却一一凸现,成为超越知识之上的更高的科学课堂追求,对学生的科学能力的养成有重要意义,从中体会到了科学教师心中应有的大气度。 关键词:课堂教学;课例;日全食

我们在“日全食观察和研讨课”的教学实践中,经历了一次从“对知识和技能的追求”到“对科学思想、方法和精神的追求”的认知过程,在课堂教学实践中作了一些努力和探索,本文结合教学过程的几个片断,对如何培养学生科学思想方法和能力作些探讨。 一、课例的背景资料

2009年7月22日,我国的长江流域一带,可观察到五百年一遇的日全食现象。嵊州市处于长江中下游地区,是观察的好地方。我们决定利用这一时机,组织学生直接观察,上一堂日全食过程观察课,并事先做好各种准备,包括观察设备、观察方法、观察内容、人员分工等,让每一个人都心中有数。计时器用跑表。

观察课结束后,继续组织学生对观察结果进行研讨。大家整理了观察记录的资料,绘图组展示出他们绘制的日全食过程图。

时间记录组记录了日全食过程的时间:2009年7月22日,嵊州:初亏8时22分06秒;食既9时37分31秒;食甚9时38分12秒;生光9时38分53秒;复圆11时01分14秒;全食时间1分22.5秒。

每个同学都有感受,都有许多话题需要交流和讨论,好奇心转化为探索的欲望,这正是教师所期望的。

二、培养学生严谨的科学精神和不盲从的质疑精神

科学不盲目崇拜权威,对于科学活动主体来说,也不应不加分析地盲目接受任何东西,也不应该凭个人主观意愿随意怀疑,应运用逻辑的推理和实践的验证来检验科学理论。用批评的态度审视一切,包括我们观察到的结论。这种不盲从的质疑精神,是科学精神的重要组成部分。质疑精神的培养,可以渗透在教育的任何阶段。只要教师留心课堂上的任何细节,都可以引发和培养

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学生的质疑精神。因此,在新课改理念指导下,我们的教学尤其应该鼓励学生发扬科学质疑精神,鼓励学生对新事物产生好奇心,敢于尝试探索未知领域,敢于提出自己独到的理解,不盲从、不迷信、不唯书、不唯上。

片断一科学求证:你的发现有证据吗?

师:大家全程观察了日全食,绘制了日全食过程图,你有什么发现吗? 生:日食初亏从太阳圆面的西边开始。 生:月球是由西向东运动的。

生:当太阳、月亮、地球在一条直线上时,就发生了日全食(日既)。 师:你的结论,有证据吗?

生:有!我在《十万个为什么》中看到过,书上就是这么说的。 师:前人说的,书上说的,就一定正确吗? 生:不一定。

师:你能证明这个结论是正确的吗? ……

同学们展开热烈的讨论,提出了众多设想,逐渐达成共识。

生:我们可以通过实验,模拟再现日全食的发生过程。我们需要一个圆面镭射灯,代表太阳;一个排球,代表月亮;一个篮球,代表地球,做一个日全食过程的实验,来证明我们的结论是正确的。 老师为同学们准备了器具,师生共同参与,在教室里重现了“日全食”,实验的探究支持了这一结果。

本细节中让学生对“科学求证:你的发现有证据吗?”的探索和思考,是我们对传统教学的一种反叛性尝试和表达。科学的结论需要证据,证据的多样性、不唯一性,需要我们去鉴别、探究和质疑,引发更多的科学思考,体现了严谨的科学态度。实验的成功,无疑加深了学生对科学探究的理解,提升了学生的科学素养。

三、培养学生发现问题、探索问题、解决问题的能力

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科学教学中,教师对所授的内容有透彻的理解,探究活动能获得明确的结论,但真正的科学探究,是很难在短时间内得到结论的,实验条件需要摸索,实验数据需要再现,大问题要分成若干小问题,终极目标需要划分为许多阶段性目标,等等,更多时候只能得到阶段性的,在一定条件下成立的结论,这一点有利于学生认识结论的局限性和质疑的重要性。科学教学中的探究活动,说到底只是一种模拟的科学探究,与真正的科学探究相比,再现过程相对简单化了的,其仪器相对简陋,探究者的认识也是非常有限的,但是学生的探究活动,丝毫也不会削弱发现问题和思考的功能,对学生的科学素质培养和训练,功莫大也。

片断二同一次日全食,同一时间观察为什么有时间差异? 教师播放了中央电视台录制的日全食全程纪录片。

师:看了中央电视台的日全食全程纪录,比对我们记录的资料,同一次日全食,同时观察,为什么有时间差异呢?

生:观察者所处的地点不一样。

师:为什么观察地点不同,会引起日全食的时间差异呢?你能找出问题发生的原因吗? 生:我们可以从日全食成因中发现问题。 生:与月球的运动有关。

生:我们可以重新做刚才的实验,从不同地点观察日食的过程。 ……

生:在排球(月球)的影子里(蓝球上)看镭射灯是看不到的,是全食,在其他地方,看到是偏食,有的地方连偏食都看不到。

生:太阳光被月球挡住,月球的影子落到地球上,被影子遮住部分,就能看到日全食。 生:月球由西向东运动,影子也随月球的运动而移动,观察者在影子内时间就有差异,观察到日全食时间也就有了差异。

师:非常好!大家通过模拟实证发现了问题,又经过逻辑推理,解决了问题,这种科学态度和精神是非常值得推崇的。

日全食是因为月球挡住了太阳的光芒。日全食发生时,被月球挡住阳光的区域在月地之间一个阴影“圆锥”。地球表面擦过它的部分才能看到日全食。由于日月轨道所限,地表能切到“圆锥”的最大面积,直径也不到270千米,随着地球自转扫过狭窄的一条能看到的日全食的地带。每

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次日全食发生时日、月、地三者的相对位置和角度不同,月影“圆锥”也就扫在地球的不同地点。观察者所观察到的日全食时间就会有差异。

日全食相关问题的思考和探讨,是我们进行的一种希望具有意义、具有价值的探索,它只是我们教学的一个触点,其中的观察理解、科学推理、模拟实验等,都是这一触点中诞生的一个个新的生长点。统整到一起时,“日全食”的知识相对弱化了,而科学求证本身,严谨和证据的科学思想却一一凸显,成为超越知识之上的更高的科学课堂追求。在这里,我们体会到了教师心中应有的大气度。

总之,要使教师在科学课堂中培养学生的科学思想方法,培养学生的科学素质和能力,使自己的课更有价值,教师就必须明确科学本质、科学方法、科学思维方式,并对科学及其本质、科学探究及其基本特征、科学素养、科学课教育等概念有一番新的思考和理解。

参考文献:

[1] 张红霞.科学究竟是什么[M].北京:教育科学出版社,2003. [2] 吴利坚.用证据说话[R].杭州:杭州西湖区教师进修学校,2006. (作者单位:浙江省嵊州市长乐镇开元学校)