基于核心素养提升科学史对科学本质理解的教学实践研究

来源 :大众科学·中旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:changtongct
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:科学课程的核心理念就是培养学生通过学习科学知识内化为带有学科特征的品质,而这一品质的实现离不开对科学本质的理解。在课堂教学中合理有效利用科学史将有助于学生理解科学本质。本文讲述的教学设计是以氧气的发现史为线索,学生活动为主体,完成“聚焦主任务、初探科学史、建立科学本质、再探科学史、感悟科学精神”五个环节的学习。
  关键词:核心素养;科学史;科学本质
  一、研究背景
  当前以知识传递为中心的课堂教学已逐步走向培养学生核心素养为中心的新课堂教学, 核心素养注重的不仅是传递知识和技能,更注重的是获得知识的能力,解决问题、动手动脑的能力,全面发展和提升学生的综合能力水平,并突破以往的被动的传统受教育局面,建立以核心素养背景下的学生课堂自主学习、积极探索、自主求新等能力的提升与促进。面对着科学发展的日新月异,科学作为剖析事实、解决疑惑、探索求真的一门学科,从其自身的基础文化、理论、发展史,我们不难看出,科学在融入教育过程中,科学史将是学生探究一切事物的根本及追溯并见证事实的源泉,从而使学生了解科学从产生到发展的历史过程,感受科学家当初的研究情景,感悟科学家们追求真理的精神,从而深刻理解科学本质,养成良好的科学素养。纵观近几年中考科学,出题者对于出题重点倾向于知识迁移、知识应用等能力提升的题型,充分体现了对科学本质理解的要求及培养科学素养的重要性,如何促进对科学本质理解的课堂已成必然。
  二、概念界定
  1.核心素养
  核心素养从宏观来看,它包括传统的双基指向,即基础知识和基本技能,也包括问题解决指向及学科思维和价值观指向;具体来说包括人文素养、信息素养、公民素养等。就科学而言,科学学科核心素养包括思维与方法、探究与交流、观念与应用、态度与责任。它们将科学知识与技能的学习、科学思想观念的建构、科学探究与解决问题能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等方面的要求融为一体,形成完整的科学学科核心素养体系。
  2.科学史
  萨顿(G.Sarton,188仁1956),最早已经明确了科学是定义不同时期不同地点所系统化的实证知识,而科学史将是科学知识发展的记载和说明。在传统的科学教学中,经常把科学史作为一种附加知识放在教学中,老师大多以讲故事的方式进行课堂教学。随着素养立意的时代到来,在教育实践中以建构主义理论为指导,提出一种新的课堂教学模式。在科学教学中把科学史、知识、技能、人文社会相关内容有效结合融入课堂,以促进学生对科学本质的理解。
  3.基于核心素养理念促进科学史对科学本质理解的模型课
  科学的探索自当以学生的自主学习与发现为依托,建立自主的课堂学习模式,展现出课堂主体的主观作用,深入学习和探讨科学文化知识,形成课堂发散思维的一致律动,并伴随着主观能动意识的逐渐增强,对事物的根本进行本质的剖析,加之教师的客观引导,巧妙借用科学发展史,加速学生科学思维“律动”的积极展开,从而加快了学生探索真理下的思维蠕动。而科学史教学与传统教学模式最大的区别在于:科学史教学要教育学生通过积极的思考、知道知识的来源与发展、从本质上理解、获取知识,发展自己的能力,形成自己的品格。怎样让学生本质理解?这正是教育者该认真研究的一大课题,笔者认为可以从“聚焦主任务、初探科学史、建立科学本质、再探科学史、感悟科学精神”五个环节建立科学史课堂的模式(如下图)。
  三、科学史对课堂教学的具体实施过程
  1.情景导入,聚焦主任务
  建构主义学习理论将知识的传授问题归结为学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人的帮助并通过意义建构的方式而获得。我们知道课堂情景导入的方式以及题材的选择是课堂设计首先需要解决的问题,也是影响学生学习兴趣,决定课堂学习效率的重要因素,課堂导入有复习法、认知冲突法、情景导入法等,笔者认为情景导入法更能激发学生的学习积极性,尤其是针对我们初中学生,学生素养不高、学习有惰性、自主学习能力不强等现实问题,避免在课堂上出现“老师拖着学生走”的现象。所谓情景导入,是指利用学生生活中的情景认引出课堂需要解决的核心问题,让学生知道知识源于生活,一定程度地推动学生主动获取新知。
  【案例】
  笔者有机会参加2017年的初中科学年会展示课,内容选自初二科学是“空气中的氧气”。 作者以氧气的发现史为线索,学生活动为主体,教师为主导,完成“聚焦主任务、初探科学史、建立科学本质、再探科学史、感悟科学精神”五个环节的学习。
  【情景导入】聚焦主任务
  公元2018年1月18日农历十二月初二,是我们班***同学生日,上课前请每一个小组同学点燃生日蜡烛,我们一起来祝福这位同学:生日快乐、学习进步。
  思考:在祝福中,蜡烛为什么不断的减少?燃烧的本质是什么?将其中的一支蜡烛用玻璃杯罩住,蜡烛为何熄灭?这与什么有关?空气中氧气的体积分数是多少?
  反思:生活情境导入能从一定程度激发学生学习欲望,使学生带着问题进行思考。通过这样的预设大家都迅速进入课堂实验,通过观察分析实验,表达了自己的见解与想法。这种教学方式老师将学生的学习能动性变得更为主动,有效培养学生动手解决问题的核心素养能力。
  2.追溯历史,初探科学史
  科学史既是对过去实际发生的事情的述说也是对这种“述说”背后起支撑作用的观念、理论进行反思和解释。从施塔尔的“燃素说”到普利斯特利的“脱燃素说”,再到拉瓦锡的“氧化说”在这几位科学家探寻科学史可能会花费一点上课时间,但能潜移默化的构建了学生观察实验的方法。学生在理解科学史上科学家的观察实验方法和建构科学理论的方法的同时,理解了科学的本质。
  【案例】
  初探科学史
  燃素说--- 1703年,德国化学家施塔尔在总结了前人关于燃烧本质的各种观点基础上,提出了“燃素学说”。“燃素学说” 认为有一种看不见的所谓的燃素,存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧,燃烧时燃素逸去,蜡烛缩小下塌而化为灰烬,认为燃烧失去燃素现象,即:蜡烛-燃素=灰烬。   脱燃烧气体说---普利斯特里在1774年用凸透镜聚焦加热 “三仙丹”(汞的氧化物)时收集到一种气体,通过实验发现这种气体能够助燃,蜡烛在其中燃烧能发出耀眼的光芒,老鼠在这种气体中生活自如,并且能够比在相同体积的空气中多存活一段时间,他还亲自试吸,感到十分轻松舒服。因此他成为历史上第一位报道氧气性质的人,可是由于他是一位虔诚的燃素说信徒,所以他不仅没有对自己的发现给出正确的解释,反而错误的推断这种气体是“脱燃烧气体”。
  氧化说---1774年,拉瓦锡在实验中发现:密闭容器内锡和铅经加热后表面形成了一层金属灰,加热后容器内物体的总重量未改变,但锡和铅的重量增加了,而空气减少了。他意识到这一现象的本质是金属与空气中某些成分发生了化学变化。在这不久,拉瓦锡知道了这个事情,他重新做了普里斯特利的实验,通过自己的观察与实验最终发现了:与金属发生反应的是空气的氧气。
  1777年,法国化学家拉瓦锡正式提出了氧化学说:燃烧的本质是物质与氧的化合。
  反思:科学史纪录着科学发展的历程,是真理不断被揭示。但是科学史的优势并不在于简单的传递知识,而是提供了科学知识的生长点。科学史提供了知识产生的背景,重视科学家探究知识的过程,为学生知识的构建提供了天然的支架。让学生在历史背景或框架中学习氧气发现的有关知识,可以使学生更准确地理解氧气的发现及认识过程。
  3.自主构建,建立科学本质
  所谓自主建构,是指在教学过程中,强调学生通过实验的活动和思考(而不是由教师向学生进行单向的知识传递),在已有经验的基础上建构新知识。在此过程中学生不单纯是知识的接受者,更是一位对知识进行自主构建、发现的行动者。通过自身活动,与原有的经验、认知的相互作用,丰富和充实自己的知识、经验,从而得到持续发展,并逐步培养了学生对科学本质的真正理解。
  【案例】
  建立科学本质
  科学家的伟大在于他能打破传统思想束缚,透过现象看本质,爱思考,同学们你们能不能像科学家拉瓦锡一样再动动脑筋,两个瓶内物质都发生了燃烧,左边的瓶我们可以通过观察气球大小变化来知道瓶内气体体积变化,那么右边的瓶内气体有没有减少?如果也减少了,请你设计一种方法。
  反思:以科学史为主线,实验操作与演示为主体,通过问题情境的层层深入,从设问到解问,不断剖析,培养学生一种勤于思考,解决问题的能力。
  4.感知真理,再探科学史
  初中生好奇心强,对新事物感兴趣但对知识仅仅停留在表面,忽视了对知识本源的理解与探索。以科学史的实验再现,结合现在的科学实验和结论,能促进学生对基本概念的理解。通过再探科学史能有效展示科学本质的内涵,改变原有的科学观,让学生从科学概念、定理、理论的发现和演变基础上准确把握科学本质。
  【案例】再探科学史
  金属燃烧法
  化学就爱拉瓦锡将少量汞放入密闭容器里持续加热,12天后观察到有一部分银白色的液态汞变成红色粉末,同时容器里的空气体积减少约为1/5。拉瓦锡继续研究余下气体,结果发现余下气体既不能供给呼吸,又不能支持燃烧。拉瓦锡又把红色粉末收集起来,放在另一个容器内加强热,得到了金属汞和可供给呼吸、可助燃的气体。
  通过这些实验,拉瓦锡提出空气是由氧气和氮气组成,其中氧气体积约占空气总体积的1/5。
  空气混合说
  科学在不断的进步,技术在不断提高,现代科学家通过精确的实验,证明了空气中各组分气体的体积分数大约是:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.93%,二氧化碳0.04%和杂质0.03%。在通常情况下,空气中各成的比例相对稳定。
  反思:通过自己动手实践操作,既体会了科学家追求真理的过程又感悟出我们的实验原理与科学家当初研究问题时的共同性。经过实践与讨论让学生意识到科学的有用性和重要性,也体现了科学学习从生活走向科学,从科学走向社会的课程理念。
  5.体验科学之旅,感悟科学精神
  巴浦洛夫曾说过:“重要的是科学方法、科学思想的总结。”在课堂教学中重走科学家的探索之路,感悟科学家追求真理时那种忘我精神与人格魅力,为自己今后的学习打下基础,培养学生的科学素养。
  四、基于核心素养提升科学史对科学本质理解的教学反思
  (1)关注学生学情 优化教学内容
  学习的过程是一个螺旋上升的过程。考虑到八年级的学生对空气的成分已有一定认识,对部分气体的证明已初步了解,因此对本节内容进行了选择处理,着重学习空气中的氧气。本节课氧气的发现史中从施塔尔的“燃素说”到普利斯特利的“脱燃素说”再到拉瓦锡的“氧化说”,在这几位科学家探寻科学史可能会花费一点上课时间,但能潜移默化的构建了学生观察实验的方法。学生在理解科学史上科学家的观察实验方法和建构科学理论的方法的同时,理解了科学的本质。
  (2)创设情境 激发学习兴趣
  情景的创设还原了事物发生的真实状况,我们单一的说讲和简单的描述已经不能满足学生的欲望,视觉效果的冲击力将大大提升了学生的观感认知,并深深吸引力学生的目光。我们在情景的创设中加入了现代化的元素,将多媒体的动画效果呈现在了课堂之上,我们将科学的实验用视频的形式投放到了课堂,将科学史中学者完成的实验淋漓尽致的展现,变化的动态效果加之相关文字和图片的注释,很好的激发了学生的学习兴趣和探索的欲望。如在氧气体积分数测定时我采用了循序渐进的手法,没有直接告诉学生用进入水的体积来替代空气中氧气的体积。而是从实验现象层层递进不断在问题中解决,在解决中提高,让学生自己建立起等效替代的思想。有效的解决了本节课中的难点。
  (3)建立问题主线 强化探究意识
  为何要建立问题主线,实际上问题的提出即是对结果的初始探讨和判断,我们在实验中以问题为驱导,目的是为了强化学生的自主探究意识,以实验的形式进行考证,从而达到深化问题和解决问题的目的。我们将发展史中的经典实验进行分解和解析的同时,是从感官上让学生认识到发展史中学者的思想和应用方法,提升学生的理性判断能力。如在空气中氧气的体积分数测量实验时,不能只把实验器材放在学生桌上让他们自己完成,而是需要通过一系列的问题设计与引导,使学生逐渐摸索和理解获得正确的测量方法。在实验操作的过程中学生通过仔细观察实验,记录实验结果,并有效的对实验结果进行小组讨论、组间交流,最终概括出合理有序的影响实验测量结果的因素。通过这样的课堂教学,我们不仅教会学生知识,更培养学生的综合能力和提升学生的科学素养。
  利用科学史教学来理解科学本质是培育核心素养的关键一环,对教学目标的达成具有现实意义,“空气中氧气”这一堂课是笔者进行科学史教学的良好开端,笔者深刻认识到它的重要性,有效性,初步了解了科学史课堂模式,并在接下来的课堂中不断实践、不断改进与提升。作为一线教师,更要努力的探索教育新模式,琢磨教育新方法,有意识地在科学知识和技能教学时,注重学生科学兴趣的培养,提升学生的核心素养,让学生的思维灵动起来,更好地体味学习的乐趣和奥妙!
  参考文献:
  [1]朱文芳主编:《建构主义学习理论简介》人民教育出版社.
  [2]田玲玲.中学物理教学培养学生核心素养教学策略探究[D].山东师范大学,2015.
  [3]張明生 关文信《新课程理念与初中科学课堂教学实施》,首都师范大学出版社,2009.5.
其他文献
摘 要:城市社会经济在发展中,物业管理为重要的组成部分。良好的物业管理发展,对于城市社会经济,社会秩序,居民生活质量的提升,发挥了重要的作用。反之对于城市社会经济的安全稳定发展,则造成了较大的影响。在此过程中关于物业管理的发展趋势,以及发展中存在的问题,则引起了广泛的关注。文章针对物业管理现状及发展趋势,进行简要的分析研究。  关键词:物业管理;现状;问题;趋势  1物业管理的发展现状及存在问题分
期刊
摘 要:生物是高中阶段学习的重要学科之一,传统教学模式阻滞了高中生物课堂教学有效性的提升,但是新课改提出了新的教学理念和教学要求。因此,作为一名高中生物教师,我们要顺应时代的发展,更新教学理念,创新教学模式,致力于使学生的学习质量得到提高,从而提升高中生物的课堂教学有效性。  关键词:教学模式;高中生物;有效性;师生关系;问题情境;多媒体技术随着时代的不断发展,传统的教学模式逐渐出现了弊端,而新时
期刊
一般在很多疾病的治疗过程中,都会应用到手术这种治疗方式,进行手术后,往往会给身体带来或大或小的手术切口。如果护理不当,很容易使其发生感染,进而引发其它严重的并发症。这种感染不仅能够对手术本身产生一定的负面影响,还会使患者的康复进程受到阻碍,使恢复期变长,给患者造成非常巨大的心理压力,对其身心都会产生一定的负面影响,因此对手术切口进行良好的护理,成了手术过程及治疗环节中比较重要的一部分。对于手术切口
期刊
摘 要 本文首先阐述了冷再生技术的内涵,接着对沥青混凝土路面冷再生技术的应用进行了探讨。  关键词 沥青混凝土;路面;冷再生技术;应用  引言  通过冷再生技术的应用有利于实现道路建设资源的重复和循环利用,对环境的保护以及资源和成本的节约具有重要的作用,所以当前冷再生技术已经广泛的应用到沥青混凝土路面的建设中。冷再生技术指的是通过将原来的路面用冷再生机械进行破碎,然后根据路面的情况加入适当的胶和再
期刊
关于全麻大部分人对其有着错误的认知,认为全麻会影响智力、记忆力等,事实上这是一种错误的认识,没有科学依据。目前,在临床医学研究当中尚没有明确的证据可以证明全麻会对人的记忆力产生负面影响,就目前所使用的麻醉药物来看,其副作用已经微乎其微,可以确保患者在无痛的情况下完成手术,麻醉药物在进入人体之后会快速的代谢,半衰期极短,手术结束后1~2小时就会彻底排除体外,对于人体不会造成伤害。其实这跟平时我們吃饭
期刊
摘 要 本文首先阐述了就地热再生的概况,接着对公路沥青路面就地热再生施工技术进行了探讨。  关键词 公路沥青路面;就地热再生;施工技术  引言  现如今,随着公路工程的数量不断增多,安全事故频发,公路的维修已成为越来越重要的一项工作,传统的沥青路面修复维护技术有着很多的缺陷,如耗费砂石以及沥青混合料的量巨大并且不符合我国现有的节能环保要求。而沥青路面就地热再生技术不仅具有良好的经济性能,符合我国的
期刊
摘 要:目的:探讨健康教育在基层医院孕产妇保健工作中的作用。方法:选取我院2018年7月至2019年1月收治的900例孕产妇,对照组:开展常规的教育工作;观察组:实施健康教育。结果:观察组在自然分娩率86.67%高于对照组自然分娩率69.11%,互比存在差异性,互比存在差异性(P<0.05)。两组新生儿在Agpar评分方面互比,观察组优于对照组(P0.05)。  1.2纳入标准与剔除标准  纳入标
期刊
摘 要:程序错误包括两种:语法错误(编译错误)和运行错误(异常)。语法错误是指由于输入程序时的语句错误,导致程序无法通过编译系统而产生的错误。Java语言语法中关键字或者标识符要区分大小写,以及要正确地输入Java语句,编写程序设计时要遵守这些规则,否则编译时就会出现错误,需要程序员调试修正。运行错误是程序在运行过程中产生的错误, 数组下标不能越界,除数不能为零和引用文件无法找到等等,这类错误属于
期刊
摘 要:语文,是学生从小学阶段就开始接触并且需要足够重视的学科,到了初中阶段的语文课堂教学中,对学生的作文写作能力水平要求有所提高,本文以初中作文写作教学结合人教版语文教材内容为例,谈谈初中语文教师如何在日常语文课堂教学中逐渐培养初中生的写作兴趣和能力的策略。  关键词:初中生;作文写作;兴趣;语文课堂  对于初中生而言,对作文写作既有畏难情绪,又不得不去正面面对。因此,作为初中语文教师,就要正确
期刊
腹痛时儿科比较常见的症状之一,也是急腹症最主要的临床表现。患儿出现腹痛一直是家属紧张的问题,往往出现腹痛后,家属手忙脚乱,情绪焦躁,易产生医患矛盾。下面我们简单的介绍几种儿科常见的腹痛性疾病,希望能让大家以后在患儿出现腹痛时不用那么紧张。  一、什么是腹痛?什么又叫急腹症?  1.腹痛:顾名思义就是我们经常说的“肚子痛”,从解剖位置来讲就是肋骨以下到腹股沟以上部分的疼痛, 是一个常见的临床症状。 
期刊