科學(xué)教師提高科學(xué)素養(yǎng)的三步曲論文
【內(nèi)容摘要】
《科學(xué)（3～6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》在“課程資源的開發(fā)與利用建議”一節(jié)中強(qiáng)調(diào)：科學(xué)教師是最重要的科學(xué)課程資源，是科學(xué)教育改革成敗與否的關(guān)鍵性因素，是科學(xué)課程改革的主力軍和生命線。作為兼職的科學(xué)教師，教師的探究意識(shí)和創(chuàng)新精神直接關(guān)系到學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。兩年的科學(xué)教學(xué)中，我主要從以下幾個(gè)方面開展“教師探究”：探究學(xué)生的前科學(xué)概念，找準(zhǔn)教學(xué)起點(diǎn)；探究實(shí)驗(yàn)的可行性，做到心中有數(shù)；探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反常性，尋找問題根源；探究活動(dòng)材料的有效性，避免節(jié)外生枝。
【關(guān)鍵詞】前科學(xué)概念、演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、有效材料
現(xiàn)代科學(xué)教育以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目的�？茖W(xué)素養(yǎng)無法像知識(shí)那樣直接“教”給學(xué)生，如果教師缺乏探究意識(shí)和創(chuàng)新精神，缺乏一定的方法，單一地把科學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，那么學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)將大打折扣。要讓學(xué)生真正在活動(dòng)中提高科學(xué)素養(yǎng)，讓活動(dòng)價(jià)值最大化，教師科學(xué)素養(yǎng)的提高是先決條件。教師在關(guān)注靜態(tài)知識(shí)的同時(shí)，必須豐富對(duì)科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的認(rèn)識(shí)，也就是說要比學(xué)生提早一步親歷探究活動(dòng)的過程，為學(xué)生探究活動(dòng)的開展打好基石。作為一名兼職科學(xué)老師，兩年來我開展了無數(shù)次的教師探究活動(dòng)，為學(xué)生的探究活動(dòng)“披荊斬棘”、“保駕護(hù)航”，同時(shí)以最快的速度提高自身的科學(xué)素養(yǎng)，從中我還深刻地領(lǐng)悟到了科學(xué)教學(xué)“山花爛漫”、“柳暗花明又一村”的美妙境界。
一、探究學(xué)生的前科學(xué)概念，找準(zhǔn)教學(xué)起點(diǎn)
科學(xué)課對(duì)農(nóng)村的孩子來說快樂無窮，因?yàn)檗r(nóng)村雖缺乏完備的實(shí)驗(yàn)儀器，先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備，但有豐富的教學(xué)資源，隨處可見的花草樹木、飛禽走獸、山川巖石，這些有利條件為科學(xué)教育特別是有關(guān)動(dòng)植物方面內(nèi)容的教育，提供了豐富的、活生生的教學(xué)材料，為開展科學(xué)教育提供了觀察、考察、飼養(yǎng)等實(shí)踐活動(dòng)的場所，種養(yǎng)殖活動(dòng)的開展更是如魚得水。
生活處處皆科學(xué)，我們的學(xué)生進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)科學(xué)，也并非是一張白紙，他們的頭腦中具備了豐富的日常概念，我們稱之為學(xué)生的前科學(xué)概念。所以，教師備課時(shí)要多層次了解學(xué)生，探究學(xué)生的前科學(xué)概念，因地制宜開展教學(xué)。
以《植物的生長變化》為例，我是這樣開展教學(xué)的。第一節(jié)課，我出示《植物的生長變化》單元導(dǎo)語，接下來讓學(xué)生做兩件事：
①請(qǐng)孩子們把關(guān)于植物方面的知識(shí)以問卷表的形式提供給老師，這樣能讓我在整理每個(gè)小組問卷表的過程中掌握學(xué)生頭腦中已形成的科學(xué)前概念，哪些知識(shí)該詳細(xì)講，哪些知識(shí)可以略講，做到心中有數(shù)；
②讓孩子們列出本單元比較完整的實(shí)驗(yàn)器材清單，讓小組成員商量著做好相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料，教師只要補(bǔ)充一些欠缺的材料即可。
通過調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在了解和準(zhǔn)備材料的同時(shí)，就在腦中整理出了已有的生活經(jīng)驗(yàn)：種子的萌發(fā)條件是空氣、溫度、水分，他們略知一二；鳳仙花的生長變化，他們年年看，了如指掌；莊稼、蔬菜的播種、發(fā)芽、開花、結(jié)籽的種植過程大部分孩子親身經(jīng)歷過，不新鮮了。在這種情況下，怎樣才能有效地開展種植的探究活動(dòng)，對(duì)我來說是一種挑戰(zhàn)。經(jīng)過思考，我決定只詳細(xì)講解“植物的器官有自己的特殊結(jié)構(gòu)，不同的器官所承擔(dān)的功能不同”這個(gè)概念，其他的概念放手讓學(xué)生自行解決。在種植鳳仙花的同時(shí)，我還讓學(xué)生嘗試種自己感興趣的植物（如向日葵、蝴蝶花、太陽花等），過一段時(shí)間與鳳仙花進(jìn)行比較，及時(shí)觀察、記錄它們的生長情況。課堂上我要做的工作就是指導(dǎo)學(xué)生怎樣觀察、記錄，提供范例讓學(xué)生參考，組織討論交流，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持性和合作能力，而不是放任自流。
學(xué)生在獲取了鳳仙花等植物生長的大量的事實(shí)信息后，經(jīng)過思維提煉形成“植物有不同的部分組成，這些部分在植物的生長過程中發(fā)揮不同的功能”的認(rèn)識(shí)，是一種原理性的科學(xué)概念，以后就可以用來解釋自然界中植物特征的概念。學(xué)生不僅僅掌握了這些知識(shí)，還學(xué)會(huì)了栽培、觀察、記錄的方法，更是形成了關(guān)注生命、尊重生命的好品質(zhì)。
二、探究實(shí)驗(yàn)的可行性，做到心中有數(shù)
課程標(biāo)準(zhǔn)指出：科學(xué)探究一般從半獨(dú)立探究逐步過渡到獨(dú)立探究，從單一問題的探究過渡到復(fù)雜問題的探究，從參與局部的探究過渡到全過程的探究。在以科學(xué)探究為核心的科學(xué)課堂中，更是強(qiáng)調(diào)由扶到放的策略，強(qiáng)調(diào)教師適時(shí)的、必要的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�、有效的指�?dǎo)。在教師引導(dǎo)下的探究教學(xué)是小學(xué)階段的主要教學(xué)策略。小學(xué)生主要是模仿教師的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程。因此，教師的演示實(shí)驗(yàn)不容忽視。它能使學(xué)生在獲得生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，更好地理解、掌握科學(xué)概念和規(guī)律，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析綜合能力及邏輯思維能力，還為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的正確操作起著示范的作用。
3月22日，我在備《小蘇打和白醋的變化》一課，“把玻璃杯中的氣體倒在蠟的火焰上”這個(gè)實(shí)驗(yàn)剛開始做了十幾遍，杯子從小換到大，小蘇打和白醋的數(shù)量一次比一次多，就是不能熄滅蠟。我本想這個(gè)實(shí)驗(yàn)口頭講一下算了，可我清楚地記著“聽過會(huì)忘記，看過能記住，只有做過才能學(xué)會(huì)�！庇谑�，我通過親戚問了中學(xué)的化學(xué)老師后，掌握了要領(lǐng)：把一下截蠟放在燒杯底部，混合小蘇打和白粗后馬上蓋上玻璃片，移近蠟火焰時(shí)迅速抽掉玻璃片。我終于成功了一次，但第二天又做不成功了。
我仔細(xì)地看著插圖，對(duì)照那位化學(xué)老師的建議，我開始懷疑這個(gè)實(shí)驗(yàn)的可行性。去年我在杭州培訓(xùn)時(shí)，這個(gè)單元是喻伯軍老師講的，當(dāng)時(shí)我在書本上記著“（二氧化碳）重量比空氣重，可以滅火”。我就給喻老師發(fā)了電子郵件尋求幫助，邊等邊繼續(xù)研究。還沒收到喻老師的郵件，我就摸索出該用什么杯子能把實(shí)驗(yàn)做成功了，3月26日一大早我就把這一“成果”告訴喻老師。幾個(gè)小時(shí)后，喻老師發(fā)來賀詞：“祝賀你成功！”我滿心歡喜，當(dāng)天在浦陽一小賽課時(shí)充滿自信，發(fā)揮自如。但課堂上我采用了演示實(shí)驗(yàn)，沒放手讓學(xué)生探究，因?yàn)槲倚闹袥]底。
這個(gè)精彩的實(shí)驗(yàn)沒讓學(xué)生做，我感到很遺憾。后來，我又多次探究，發(fā)現(xiàn)普通的矮杯子也能做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，只要掌握要領(lǐng)：先倒好3勺白醋再放1勺小蘇打，馬上蓋上玻璃片，耐心等半分鐘后拿走玻璃片，就能順利熄滅蠟的火焰，而且能多次“滅火”。這一發(fā)現(xiàn)，使我在縣小學(xué)科學(xué)研討課上，再次選《小蘇打和白醋的變化》做課，教學(xué)時(shí)我先做熄滅蠟的演示實(shí)驗(yàn)，然后讓全體學(xué)生做。當(dāng)時(shí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)都成功了，教室里一片歡呼聲。我異常興奮，因?yàn)槭亲约簣?zhí)著的探究迎來了此刻孩子們幸福的體驗(yàn)。而我的探究精神，也受到了教研室傅老師和聽課老師的高度贊揚(yáng)。
三、探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反常性，尋找問題根源
做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師往往會(huì)把實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)交代得很清楚，以防止實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，擔(dān)心教學(xué)任務(wù)難以完成。心理學(xué)家蓋耶認(rèn)為：“誰不嘗試錯(cuò)誤，不允許學(xué)生犯錯(cuò)，就將錯(cuò)過最富有成效的學(xué)習(xí)時(shí)刻�！蔽蚁耄稿e(cuò)不應(yīng)該只是學(xué)生的權(quán)利，同時(shí)也應(yīng)該是老師的權(quán)利，不過這種錯(cuò)誤可以通過教師的探究逐步修正。
4月15日，我有幸在杭州領(lǐng)略了小學(xué)科學(xué)浙派名師的教學(xué)藝術(shù)。第一節(jié)課是杭州市崇文實(shí)驗(yàn)小學(xué)李家緒老師執(zhí)教的《水結(jié)冰了》，授課對(duì)象是杭州市學(xué)軍小學(xué)二年級(jí)的學(xué)生。李老師講清實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)后，先做了演示實(shí)驗(yàn)，再讓學(xué)生做。十分鐘后，水結(jié)成冰的溫度變化統(tǒng)計(jì)表出來了，七個(gè)組測(cè)得水的溫度都是下降的，如第一組18℃、12℃、6℃、3℃、0℃、0℃、－1℃，第四組9℃、5℃、2℃、0℃、0℃、－2℃，惟獨(dú)第二組的記錄是9℃、1℃、2℃、0℃、0℃、－1℃、－2℃。當(dāng)時(shí)，我和邊上的幾位聽課老師都注意到2℃這個(gè)特別的數(shù)字。按理說溫度應(yīng)該是下降的，怎么會(huì)上升的？我們期待著李老師能注意并解釋這個(gè)“不合群”的數(shù)字。不知什么原因，李老師始終沒注意到這一點(diǎn)。“互動(dòng)質(zhì)疑”時(shí)，我向李老師提出這個(gè)問題，李老師說：多次試教都沒出現(xiàn)過這個(gè)情況，可能是學(xué)生操作上的原因吧，課堂上他沒注意到。
回校后，我在三年級(jí)自己班上了這一課。由于某些原因，這屆三年級(jí)的學(xué)生沒做過實(shí)驗(yàn)，我簡單講解了溫度計(jì)的'使用方法及怎樣讀數(shù)，讓學(xué)生測(cè)量了溫水、自來水、冰以及加鹽后的冰的溫度，確定學(xué)生會(huì)讀數(shù)后開始做水結(jié)冰的實(shí)驗(yàn)，時(shí)間由我控制，要求操作員過3分鐘后每隔一分鐘輕輕撥動(dòng)溫度計(jì)，檢查水是否結(jié)冰。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第6分鐘時(shí)，有幾個(gè)小組告訴我：本來是3℃的水，現(xiàn)在上升到4℃了！我很驚訝，以為是學(xué)生看錯(cuò)了，親自過去讀數(shù)�？墒聦�(shí)確實(shí)如此，我馬上往冰上加了幾勺鹽，又把溫度計(jì)盡量放在試管底部，這時(shí)溫度慢慢下降了。第8分鐘，六個(gè)組中有三個(gè)組溫度下降到0℃了。我問學(xué)生水結(jié)冰了嗎？他們都說沒有。12分鐘過去了，學(xué)生還是說沒有結(jié)冰。我想實(shí)驗(yàn)可能失敗了，就讓學(xué)生把試管從冰塊里取出來。這時(shí)，每個(gè)組的學(xué)生都驚訝了：試管底部有一小塊圓柱形的冰！學(xué)生們情緒高漲，議論紛紛，有的說：我以為水會(huì)在試管的上面結(jié)冰，因?yàn)槎斐靥林挥兴鏁?huì)結(jié)冰，今天怎么是底部結(jié)冰的？有的說：當(dāng)溫度降到0℃后，我輕輕撥動(dòng)溫度計(jì)，發(fā)現(xiàn)它好像會(huì)被什么粘住一樣，又不敢拿出來看，可能那時(shí)水就結(jié)冰了吧。還有的說：剛才溫度上升可能是冰太少，沒能將試管里的水淹過，導(dǎo)致試管上部水的溫度上升。我熱情地贊揚(yáng)了這些會(huì)思考的孩子，因?yàn)檎n前我做過三次實(shí)驗(yàn)，也有過這樣的思考，也確實(shí)發(fā)現(xiàn)撥動(dòng)溫度計(jì)有被試管壁粘住一樣的感覺時(shí)，水已經(jīng)結(jié)冰了，只是不明顯而已。
我回家讓六歲的兒子來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，也出現(xiàn)了溫度上升的情況，原來是孩子拿溫度計(jì)的手酸了，換手時(shí)把溫度計(jì)提起來了！至此，杭州學(xué)生溫度上升的原因我明白了，只要做個(gè)簡易溫度計(jì)夾子（《科學(xué)課》2008、4）就能避免這個(gè)干擾了。
四、探究活動(dòng)材料的有效性，避免節(jié)外生枝
科學(xué)探究活動(dòng)中材料的準(zhǔn)備大有學(xué)問，材料的生活化、多樣化決定了材料大多應(yīng)由學(xué)生自己準(zhǔn)備，但還需教師的正確指導(dǎo)。有些材料，可以讓學(xué)生產(chǎn)生自主活動(dòng)的沖動(dòng)，產(chǎn)生科學(xué)問題；有些材料，學(xué)生會(huì)陷入迷茫之中，打亂教師的教學(xué)設(shè)計(jì)。
我在教學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《液體之間的溶解現(xiàn)象》時(shí)，做實(shí)驗(yàn)用的洗發(fā)水是讓學(xué)生自帶的，可有些學(xué)生把護(hù)法素當(dāng)成洗發(fā)水帶到課堂上，結(jié)果黃黃的護(hù)法素浮在水面上，怎么攪拌都不溶解，最后只做了膠水在水中的溶解實(shí)驗(yàn)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，還影響了我原先設(shè)計(jì)的后續(xù)活動(dòng)。如果課前我向?qū)W生強(qiáng)調(diào)帶洗發(fā)水或沐浴液，那么護(hù)法素能否溶解于水的后續(xù)探究活動(dòng)就能如期開展了，更利于學(xué)生科學(xué)概念的形成。
我們提供的材料還應(yīng)能吸引學(xué)生，使學(xué)生在無意間就能全身心地參與到探究活動(dòng)中去，能更好地讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。一組有結(jié)構(gòu)的材料還是課堂中的“紀(jì)律員”，牽引學(xué)生走上認(rèn)知、探究、發(fā)展之路。我在教《不一樣的電路連接》一課時(shí)，我故意在每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)盒里放一節(jié)沒電的電池和一只壞燈泡，學(xué)生用串聯(lián)時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小燈泡都不亮，改用并聯(lián)時(shí)發(fā)現(xiàn)只亮了一只，馬上想到用《電路出故障了》一課中學(xué)的方法檢測(cè)材料，當(dāng)學(xué)生檢測(cè)出壞的小燈泡和沒電的電池時(shí)，臉上洋溢著自豪的表情。整節(jié)課學(xué)生的注意力都被研究材料深深吸引，無暇顧及其他的事，避免了課堂上“亂”“無序”的現(xiàn)象。
教師的科學(xué)素養(yǎng)影響著學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)這門學(xué)問的積累性、邏輯性和經(jīng)驗(yàn)性特點(diǎn)，決定了科學(xué)學(xué)習(xí)要比其他學(xué)科的學(xué)習(xí)注入更多的理性思維，決定了科學(xué)教師要親歷科學(xué)探究。
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