理科教育教學(xué)專業(yè)論文
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理科教育教學(xué)專業(yè)論文
摘要: 本文探討了理科教學(xué)中的科學(xué)觀測(cè)技術(shù)教育的意義和如何加強(qiáng)科學(xué)觀測(cè)技術(shù)的教育意識(shí),并提出了幾點(diǎn)要求。
關(guān)鍵詞: 理科教學(xué)科學(xué)觀測(cè)技術(shù)教育意識(shí)
在提高全民科學(xué)素養(yǎng)的科學(xué)教育大背景下,理科教學(xué)被賦予了肩負(fù)提高公眾化學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)的重任。
科學(xué)素養(yǎng)一般包括如下內(nèi)容:(1)知道必要的科學(xué)內(nèi)容;(2)對(duì)科學(xué)過程和科學(xué)方法有必要的了解;(3)對(duì)科學(xué)和社會(huì)的關(guān)系有必要的認(rèn)識(shí)。
觀察和測(cè)量是諸多科學(xué)方法的一種,在理科教育中很受重視。
然而,科學(xué)觀測(cè)技術(shù)在科學(xué)教育中卻容易被忽視,我們應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)觀測(cè)技術(shù)的教育。
1.充分認(rèn)識(shí)科學(xué)觀測(cè)技術(shù)在科學(xué)研究中的價(jià)值
科學(xué)觀測(cè)包含科學(xué)觀察和科學(xué)測(cè)量,是科學(xué)家研究客觀事物對(duì)象時(shí)獲得數(shù)據(jù)資料的重要方法。
科學(xué)觀察是人類認(rèn)識(shí)客觀事物的規(guī)律性的'一種最基本、最重要科學(xué)認(rèn)識(shí)方法。
通過科學(xué)觀察可以獲得所研究對(duì)象的自然信息,經(jīng)過分類、對(duì)比、歸納,然后形成某種假說或結(jié)論。
科學(xué)測(cè)量是運(yùn)用測(cè)量?jī)x器在一定條件下對(duì)研究對(duì)象所進(jìn)行的量的觀察,它可為研究者提供客觀、精細(xì)和準(zhǔn)確的感性認(rèn)識(shí)。
科學(xué)研究離不開科學(xué)觀測(cè)。
在運(yùn)用自然觀察方法進(jìn)行研究時(shí),我們應(yīng)對(duì)自然狀況下的客觀事物及現(xiàn)象在不作任何人為的干預(yù)和控制的情況下進(jìn)行觀察,從而獲得大量客觀事物的表象素材和數(shù)據(jù),經(jīng)分類、對(duì)比、歸納,進(jìn)而認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律。
在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)觀察方法進(jìn)行研究時(shí),我們應(yīng)通過人為的干預(yù)、變革或控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行觀察,獲得大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),再去偽存真,去粗取精,經(jīng)分析、歸納、抽象,從而揭示其內(nèi)在規(guī)律性。
2.理科教學(xué)中科學(xué)觀測(cè)技術(shù)教育的要求
2.1要培養(yǎng)觀測(cè)意識(shí)
在科學(xué)研究中觀測(cè)意識(shí)很重要。
在面對(duì)所要研究的客觀事物時(shí),研究者要努力尋找可以表征客觀事物屬性的量或變量,運(yùn)用合適的測(cè)量技術(shù)和工具去獲得數(shù)量,從數(shù)據(jù)中分析內(nèi)在的聯(lián)系和規(guī)律。
例如面對(duì)植物觀察,我國(guó)古代理學(xué)家王陽明信奉朱熹的“即物而窮其理”、“一草一木,皆含有至理”的理論,曾站在窗前,面對(duì)竹子,苦思冥想,想通過“格”那個(gè)竹子,“格”出“理”來,“格”了七天,病倒了也沒有得出科學(xué)結(jié)論[1]。
而比利時(shí)的化學(xué)家海耳蒙特在觀察和研究植物時(shí),用定量土壤栽培一棵柳樹,海耳蒙特在盛有200磅干土的瓦盆中栽了一棵重5磅的柳樹苗,只用水澆灌。
經(jīng)過五年,樹和每年的落葉總重169磅3盎司,增加了164磅3盎司(74.389公斤)。
他將泥土重新烘干,其重量只減少了2盎司(0.091公斤)。
海耳蒙特由此證明柳樹增加的重量只來源于水[2]。
雖然他的研究沒有考慮到空氣的影響,但所得結(jié)論比起王陽明來,先進(jìn)多少。
海耳蒙特選擇重量作為研究變量,而且給出了測(cè)量數(shù)值,結(jié)論的可信性大大提高,而王陽明的觀察只停留在普通觀念的“看”上,沒有科學(xué)觀測(cè)意識(shí),也就得不出令人信服的可靠結(jié)論了。
2.2要培養(yǎng)技術(shù)意識(shí)
當(dāng)一般觀測(cè)手段獲得的數(shù)據(jù)不能解決問題時(shí),我們必須尋找更有效的觀測(cè)手段來作深入研究。
超越人類肉眼觀察范圍的自然世界的觀測(cè)需要現(xiàn)代觀測(cè)技術(shù)和手段的支持。
例如在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史中,1844年前,人們用古典分析法和電解法等手段發(fā)現(xiàn)了幾十種元素。
1844年至1859年的15年間一種新元素都沒有發(fā)現(xiàn),直到1860年第一臺(tái)光譜分析儀問世后,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了銫、銣、銦、鉈等一大批新元素[2]。
這說明用過去的傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能再發(fā)現(xiàn)新的元素了,我們只有借助光譜分析儀等先進(jìn)觀測(cè)技術(shù)手段才能有進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)。
現(xiàn)在人們可利用的觀測(cè)技術(shù)很多。
例如通過顯微鏡,我們可以觀察細(xì)菌等微生物;通過電鏡,我們可以觀察較大的原子分子,以及納米尺度的材料顆粒;通過X-射線衍射儀,我們可以觀察晶體結(jié)構(gòu)。
沒有這些現(xiàn)代觀測(cè)技術(shù)和手段,我們就無法知曉微觀世界的奧秘和規(guī)律,因而可以說現(xiàn)代測(cè)試儀器擴(kuò)展了我們的認(rèn)識(shí)范圍。
因此,在理科學(xué)習(xí)和研究中要具備觀測(cè)技術(shù)意識(shí),學(xué)會(huì)思考或?qū)で髷U(kuò)大觀測(cè)范圍的技術(shù)和方法。
另外,在研究不能直接觀察和測(cè)量的自然現(xiàn)象時(shí),有技術(shù)意識(shí)的觀測(cè)常會(huì)導(dǎo)致新觀測(cè)技術(shù)和儀器的創(chuàng)新和發(fā)明,也將會(huì)大大推動(dòng)人類社會(huì)科學(xué)文化的進(jìn)步和發(fā)展。
2.3要注意科學(xué)觀測(cè)與其他科學(xué)方法的結(jié)合
在學(xué)習(xí)科學(xué)觀測(cè)技術(shù)時(shí),我們不能孤立地采用觀測(cè)方法,要注意與其他方法密切結(jié)合。
聯(lián)合國(guó)教科文組織理科教師手冊(cè)里對(duì)科學(xué)過程和方法提及的13種是:觀察、分類、數(shù)值關(guān)系、測(cè)量、空間時(shí)間關(guān)系、傳達(dá)、預(yù)見、推論、獲得操作型定義、形成假說、解釋數(shù)據(jù)、識(shí)別和控制變因、實(shí)驗(yàn)[3]。
簡(jiǎn)化的過程為:發(fā)現(xiàn)或提出問題、收集數(shù)據(jù)資料、分析數(shù)據(jù)資料、形成結(jié)論或假說[4]。
不難發(fā)現(xiàn),在科學(xué)研究中,科學(xué)家們針對(duì)不同的研究對(duì)象運(yùn)用不同的科學(xué)方法來解決問題,科學(xué)觀測(cè)為運(yùn)用其他科學(xué)方法解決問題提供數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。
不同的科學(xué)家在運(yùn)用和處理科學(xué)觀測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)合不同的科學(xué)方法時(shí)就形成了自己獨(dú)特的科學(xué)方法系統(tǒng),如拉瓦錫的化學(xué)定量方法,道爾頓的觀察和實(shí)驗(yàn)方法,范特霍夫巧妙地將數(shù)學(xué)方法、模型方法、類比邏輯方法應(yīng)用于化學(xué),等等。
由此說明,在理科教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育時(shí),我們要把科學(xué)觀測(cè)方法和其他科學(xué)、方法結(jié)合起來,不能為觀察而觀察,為測(cè)量而測(cè)量,這樣才能更好地發(fā)揮科學(xué)觀測(cè)方法在科學(xué)研究中的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]嚴(yán)復(fù).救亡決論.1895年,載于陳學(xué)恂,中國(guó)近代教育文選,人民教育出版社,1983:191-204.
[2]張家治.化學(xué)史教程.山西教育出版社,1987.6:77-79,188-190.
[3]UNESCO.聯(lián)合國(guó)教科文組織理科教師手冊(cè).英文版,1980:27-31.
[4]Kenneth T.Henson,Delmar Janke,Elementary Science Methods McGRAW-HILL BOOK COMPANY,New York,1984,9-13.
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