科学的历史是无数科学家进行科学艰辛探究的历史,科学家的探究不但获得了灿烂的科学成果,而且其探究过程的本身也给我们留下宝贵的财富。在科学教育中,我们应当充分吸取科学史料中所蕴含的丰富的科学营养,使之在学生的探究活动中发挥积极的作用。本文试结合浙江教育出版社版《科学》(7-9)年级教科书的编写经历和使用情况,谈谈科学史在探究式学习中的作用。 一、完善学生对科学的认识 学生在课堂学习中进行的探究与科学家真实经历的探究存在着许多差异,这种差异有时会使学生歪曲了对科学的认识。例如,绝大多数科学结论的获得都经历了无数次重复的实验,经历了无数的曲折和艰辛,但在学生的探究活动中,科学的结论往往只是通过一、二个实验得到的,这容易使学生认为科学是轻而易举的事;今天的许多科学的理论和学说,都是经过无数次进化的结果,而学生在课堂探究中获得的正确结论往往都以定论的方式写在教科书上,这容易使学生看科学理论和学说当作绝对真理来接受,他们看不到科学理论和学说可变和进化的一面;科学家在探究过程中,失败总是多于成功。一个新的设想,完全得到成功的证实的情况,往往是很少的。即使最有成就的科学家也不例外。英国物理学家和数学家汤姆逊即开尔文说过:“我坚持奋战五十五年,致力于科学的发展。用一个定论可以道出我最艰辛的工作特点,这个就是失败。”但在教科书中,所呈现的往往只是选取科学家成功的一面,这容易使学生将科学家看作是一些可以发现常人发现不了的东西的超人,学生看不到科学家刚毅顽强、百折不回的精神,因此,他们也难以对科学家在获得重大发现时所得到的快乐产生深切的认同感。 其实,与科学探究的结果相比,有时科学探究的过程所提供给我们的精神营养要丰富得多,而且,科学探究的过程能够使我们看到科学真实的一面。因此,我们应当充分利用科学史在科学教育中所具有的功能,例如,反映电路中电流、电压、电阻三者之间的关系的欧姆定律,之所以用科学家欧姆的名字来命名,是为了纪念科学家欧姆在这一研究中所作出的贡献。在科学交流中,欧姆也获得了其他科学家的有益建议,将伏打电堆改为温差电源,提高了电流的稳定性,使精确的数据测量成为可能。要让学生认识到科学探究必须充分吸收他人的研究成果,科学探究不能闭门造车,要善于与他人交流。任何科学的成果都是众多科学家集体智慧的结晶。学生还懂得这样一个道理:科学的成果诞生时不一定立即被人们所接受,作为科学家,应当坚持真理,坚信真理最终必将取胜。 二、为设计学生的探究提供摹本 科学家探究科学的过程与学生探究科学的过程具有很大的相似性,为了有效地帮助学生认识科学,可以参照科学家探究科学的过程,对学生探究科学的过程进行设计。当然,由于学生的探究与科学家的探究也存在着许多差异,如探究目的的差异、所用器材的差异、知识结构的差异、认识水平的差异、探究时空的差异,等等,所以,在多数情形下,我们没有必要,也不可能完全重复科学家的探究过程。而往往是以科学家的探究过程为参照,对科学家的探究过程进行模拟。 在浙江教育出版社版《科学》教科书时,参照伽利略和斜面实验,我们设计了如下的探究活动: 每2~3个同学为一个小组,每组给1个斜面、1条毛巾、1块棉布、1块木板、1辆小车。
(1)小车从斜面上滑下后,为什么最终会在水平面上停下? (2)如果水平面铺的材料不同,小车在水平面上运动速度的减小快慢一样吗? (3)组内讨论:用所给的器材,怎样检验你的想法是否正确? 实验时需要记录哪些信息?在笔记本上画一个实验记录表。 应当怎样控制好实验的条件? (4)与其他小组交流,看看谁的设计方案较好。 (5)根据大家的意见,完成以下实验记录表。采用合适的方法进行实验,并作必要的记录。
(6)实验结果表明:水平面越光滑,小车运动时受到的阻力越 ,运动时间越---- ,速度减小得越 。 (7)推测:假如水平面上不存在任何阻力,情况又会怎样呢? 三、为学生的再探究提供材料 在科学教育中,教师或文本可以为学生介绍某个科学家进行科学探究的过程。但这种介绍并非仅仅是向学生讲一个关于探究的故事,而是将科学家探究的故事作为一个材料,让学生进行再探究,从而达到某种教育的目的。 例如,浙江教育出版社版《科学》教科书七年级上第1章第7节“科学探究”,为了使学生了解什么叫做科学探究,一个完整的科学探究大致经历了哪几个过程,等等,教科书以图文并茂的方式首先介绍了琴纳研究“天花与牛痘”的故事。 对这一科学史料,我们希望教师并不是简单地向学生讲述一个关于琴纳研究天花与牛痘的故事,而是希望教师能够将这个科学家进行科学探究的史料作为学生再探究的载体。在具体的教学中,教师可以先让学生自学这段教材,同时思考以下几个问题: (1)琴纳可能提出了哪些问题? (2)针对问题,琴纳做了科学的试验,但琴纳的试验并不是盲目进行的,在实验之前,琴纳有哪些想法? (3)琴纳根据自己的猜想,做了什么实验?实验中发现了什么现象? (4)琴纳由此得出了什么结论? (5)由琴纳探究“天花与牛痘”的事例,你认为一个完整的科学探究大致需要哪几个阶段? 通过科学教材的学习,学生再经过分析、讨论等再探究等过程来获得上述问题的答案。这样做,对于增强课堂教学的思维强度,培养学生的探究热情和探究能力,是很有帮助的。
试论科学史在探究式学习中的作用
2019-11-28 14:15:30
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