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论文摘要:小学教师教育专业以培养合格小学教师为教学目标,近年来此专业学生的科学教育及研究被严重忽视,毕业生很难满足未来小学对合格师资的需求,就谈谈加强小学教师教育专业学生科学教育及研究的重要性。
小学教师教育是培养未来小学师资的专业教育。近年来本专业招生规模基本在缩减,理化生等自然科学基础学科更是受到严重冲击,学生的科学教育教学及研究被较严重忽视。而义务教育小学阶段明确要求开设科学这一综合性学科课程,这样我们培养出的学生怎能满足未来小学教育工作的需求。
一、科学素养概念的提出
美国“2061计划”核心著作之一《面向全体美国人的科学》,把科学素养定义为:“应理解科学核心概念和原理;熟悉自然界,认识自然界的多样性和统一性:能够按个人和社会目的运用科学知识的思维方法。”
《美国国家科学教育标准》认为:“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济、生产所需的科学概念和科学过程.有科学素养还包括一些特定的能力。”该书还对这些特定的能力进行了解释。
中国教育部制定的《科学课程标准》中,科学素养包括:科学探究(过程、方法与能力);科学知识与技能;科学态度、情感与价值观;科学、技术与社会的关系(Science, Technology and Society, STS)。
二、小段共有较,科学.并的专业化的舍格娜资
(一)小学三年级及以上学年级需要合格的科学课师资。教育部于2001年颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出,小学中高年级要开设科学课程。小学迫切需要能够承担科学这门综合课程的合格师资。而现承担此课程教师多半是课程改革实施前的自然课教师,由于我们小学教师教育没有对应的科学专业,教师队伍非专业并且老龄化。据哈尔滨市大多数小学反映大部分科学课教师都是临时抽调,不能教主科的就来教科学,即使有刚毕业的理化专业大学生愿意教科学课,也都是教两年科学,就转教语文、数学等主要学科或改当班主任,应该说这支队伍现状还不能满足小学科学课程的实施需要.
(二)小学语文和数学等主科教师亦应具备较强的科学素养。另外,由于小学的课程改革理念强调学科的综合性,就是未来的小学语文或数学等学科教师也应具备较强的科学素养。科学教育的目的不仅是要让学生获得科学知识,更重要的是使他们形成关于自然的基本观点,获得探索自然规律的方法,培养学生的创新精神和实践能力,发展学生的科学素养。20世纪末期,科学素养已成为科学教育的最高宗旨。不论是小学语文还是数学课里,都可能有涉及到“自然的基本观点和探索自然规律的方法”的教育教学内容,就看任课教师具各不具备这方面的素养和知识储备,如果具备,就能有效地利用语文、数学课的教学资源开拓性地对小学生进行科学素养的培养。既然课程改革目标强调学科的综合性,就应该在每一学科教育教学中培养学生全方位的素质。
小学生的想像力丰富,奇思妙想和无数个“为什么”随时都可能出现,是干脆忽视而令其绿灭,还是及时捕获孩子思维的火花,点燃其科学素养启蒙的火炬,就在于教师是否具备关注的心理和一定的科学素养。比如小学语文《称象》一课就会涉及到物理学中关于浮力的大小计算方法,《刻舟求剑》课文会涉及相对运动的参照物的选择问题,遇到类似学习、生活中例子还有很多。学生的问题和疑惑是随时都会出现的,不应该都找科学老师或者参加科学实验等特长班等才能够得以解决。
(三)斑质教育要求全体小学教师都应其备较深厚的科学素养.国家一直在倡导素质教育,素质教育广义的讲,以提高国民素质为根本宗旨,养国民的创新精神和实践能力为重点的国民教育体系。既然是全面素质,就不是顾此失彼,不是强调哪些方面而忽视另一些方面,不是要把原来忽视的品德素养、艺术审美素养扩张到涵盖一切,而把科学素养完全忽视或省略。那样,素质教育的实施和正在推进的基础教育课程改革都会重新置于较为尴尬的境遇。创新精神和实践能力的培养,都离不开渗透科学素养的科学教育实施。小学教师,基本的科学素养都应具备。
三、我省小,.师位育专业的科,级,.学及研究的理状
(一)我省未开设科学教育课程,只能在理化学科中渗透科学教育。我省小学和幼儿园教师培养院校包括本科7所,师范高等专科3所,高职高专7所,原有中等师范学校5所。包含了五年制专科班、三年制专科和四年制本科三种学制,但都没有开设科学教育的学科课程。普师专业或者中文、数学、计算机、外语等专业都是通过开设物理、化学、生物等课程来渗透科学素养教育,我省教育厅2004年下发《黑龙江省五年制小学教育(含学前教育)专业课程方案》已把原普师专业等专业开设必修物理、化学、生物学科的学时数压缩近半。原因主要是近年来师范学校生源质量下滑,各师范院校普遍要求压缩理化学科的学时数。
(二)未开发国家或者地方的《科学》、《科学教学法》统编教材。我们没有全国统编的小学教师培养专业的物理、化学教材,而我们省亦没有省里统编教材:和全国大多数省一样,使用的是高中物理、化学教材 (部分学校使用的是课改前的高中教材),可以说是特别不规范。
四、加强科及研宪的实挂趁谈
(一)在小学教师教育专业的物理、化学课教学中渗透科学教育。对全省培养小学教师院校或相应的专业系、部,号召其尽量使用高中课改后人教版的高中物理、化学必修模块和物理选修模块1和化学“化学与生活”模块的实验教科书。
物理、化学的这几个模块旨在提高学生的科学素养,介绍与日常生活息息相关的物理和化学基础知识,而这些正是未来的小学教师所应必备的科学素养的一部分。
【关键词】初中化学,化学教学,科学素养,培养策略
科学素养是以人的先天禀赋为基础,在环境和教育的影响下形成并发展起来的、内在的、相对稳定的生理、心理及文化的整体养量水平。《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》明确指出:“化学课程通过化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面体现未来社会公民科学素养的培养”,化学教育的核心是培养学生的科学素养,对学生进行科学素养教育是以培养学生形成科学的观念、知识、方法和态度,从而形成科学能力为根本目的,以培养学生具有基本科学素养为目标。化学是一门实验科学,同时又有较强的理论性,在化学教学过程中更应该承担培养学生科学素养的任务。
1.化学科学素养的涵义
化学科学素养属于科学素养范畴,并具有化学学科的具体内涵。化学科学素养主要是指必要的化学知识、化学科学的思维方式、对化学科学的理解、科学态度和价值观,以及运用化学知识和方法解决问题的意识和能力。化学科学素养是一个由低到高的持续过程,它随着学生的年龄的增长、教育的增强,学生的化学科学素养的水平也就会不断的提升。
2.培养学生科学素养的意义
2.1 社会发展的需要。21世纪是知识经济的时代,科学技术正日益广泛渗透到人类物质生活和精神生活的各个领域,成了提高劳动生产率的源泉,成了综合国力的一个决定性因素。科学研究的主体及成果都是生产力中最活跃的因素。一句话,知识就是力量,科学技术是第一生产力,谁能掌握和运用高新科技,谁就能占领科学的制高点和国际市场,谁就能成为时代的强者。面对这样的势态,强化全民族的科学素养,提高公众的科学文化素质,发展科学技术已经成为世界各国发展的重要主题。科技在发展,教育必须改革。教育具有前瞻性,强化公民的科技意识应从娃娃抓起,从学校抓起。
2.2 教育改革目的需要。教育改革的根本目的是提高全民族的科学素养,多出人才,出好人才。提高全民族的科学素养,学校是阵地,为此必须改革重知识轻能力,重理论轻实践的传统教学模式,教育是发展科学技术的基础工程,强化全民族的科学素养,是深化教学改革,提高学生科学素质的有效途径。只有当学生有了浓厚的科技意识,才能从小爱科学、学科学、用科学,才能具有创新精神和进取精神,成为未来科技队伍的生力军,这是具有战略意义的大事。
2.3 化学学科特点的需要。化学是一门重要的自然科学,它的历史悠久,同时现在仍然具有非常活力的学科。它以大量的实验为基础,形成了坚实的理论体系,然后应用于广阔的科技空间。当今社会,科学技术突飞猛进,化学领域的高科技信息、新的科技成果、新的材料和化合物、新的化学反应等等可说是日新月异。化学是未来世纪的中心学科,化学有力地推动了人类社会物质文明的发展,没有化学,就没有生命的产生和进化,就没有现代的人类社会物质文明。化学的发展史渗透着科学方法和科学精神等许多的科学素养内容,所以化学在培养学生科学素养中占有得天独厚的优势。
3.培养学生科学素养的途径和方法
3.1 教师要转变教育观念。
一直以来,课堂教学评价的关注点都是以教师为主,表现出“以教为主,学为教服务”的传统教学模式。新课程倡导的“以学生为主体”的教学模式是当今社会教育的基本思想。教师要努力创设机会,使学生成为学习的主体,让学生的学习由被动变为主动。教师角色由原来单一的知识传授者到变为组织者、引导者、参与者等;学生的学习方式由原来单纯的接受式到变为自主学习、探究学习和合作学习。教师的教学方式和学生的学习方式的改变,学生的主体地位的凸现,都应在课堂教学的具体环节中体现。化学课堂教学中,问题的设置、探究的过程、讨论的组织,练习训练的难度和量等等都应围绕两个方式的改变进行。
3.2 改革化学课堂教学。
课堂教学在教育中处于中心地位,应成为培养学生科学素养的主战场,为此应从下列几个方面多作努力。
3.2.1 创设教学情境,营造好课堂教学氛围。
化学课堂教学中教学情境的创设,不仅可以激发学生的学习兴趣,促进学生的认知活动和实践活动,还能提供丰富的学习素材,有效得改善教与学。化学与生产、生活和科技紧密相联,生活中处处涉及化学,从已有的生活经验出发和在熟悉的生活情境中感受化学,联系身边的化学以及与化学相关的社会问题创设的情境,更让学生喜欢化学。如利用问题探究来设置情境,可以展开科学探究、讨论、理解以及问题解决等的活动也是化学教学设置情境的有效方法之一。由化学课堂教学知识而巧妙的情境设置,也有利于营造民主、宽松与和谐的课堂教学氛围,一定会产生很好的教学效果。
3.2.2 通过拓宽学生的知识面提高科学素养。
阅读是人类社会生活的一项重要活动,是人类汲取知识的主要手段和认识世界的重要途径。在初中学生的化学学习过程中,由于长期养成的接受型学习,很少学生会自觉主动地学习,学生上学完全成为为家长或者说是老师而学习,因而要培养学生的化学科学素养首先要让学生动起来。为此,在化学教学中我们应尽力为学生识记、记熟和在记忆里保持教学课程标准而创造一个智力背景,把现在学习和将要学习的化学知识,变成学生乐于思考、分析和观察的对象。此外,我还根据图书馆藏书情况向学生推荐适合阅读的相关科普读物,以丰富学生的课余生活。如我向学生推荐阅读的《科学素养读本》《化学趣味实验》等,学生阅读后就收获很大。
3.2.3 结合教材,激发学生的科学兴趣。
要重视三维目标的整合和落实。新课改的亮点之一,就是教学目标的变化。初中化学教学中知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标涵盖了初中学生化学科学素养的基本要求,应落实于初中化学教学,并依据初中化学教学的具体内容,“三足鼎立”,力戒形式化、表面化,应有机地整合于化学教学中。不重视三维目标或三维目标在教学中被机械的割裂开来,将无法实现学生化学科学素养在日常的化学教学中潜意默化的养成。
要培养学生树立“知识就是力量”的观念,形成良好的科学道德。引导学生正确认识科学价值的双重性,它既可以造福人类,也可以危及人类。例如,在学习《空气》这一课题时,除了让学生认识“空气是一种宝贵的资源”广泛应用于生产化肥、化工产品、炼钢、石油加工、运输、电光源等领域,是人类生产活动的重要资源;但是,随着工业的发展,排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染让学生上网收集有关大气污染的资料,什么是了解大气污染?大气污染造成的危害?身边的大气污染事件?如何减少大气污染?建议写成小论文进行交流。还可以介绍德国化学家哈伯首先研究合成氨对社会发展所起的作用,也是他第一个制备了氯气,将之应用于纳粹德国发动的第一次世界大战。等等通过这样的介绍不但使学生认识到科学与现代文明的密切关系,还使学生认识到科学仅仅是一种工具,一种改造世界的手段,从而培养学生具有良好的科学道德。
3.2.4 结合教学的各个环节提高学生的科学素养。
兴趣是最好的老师。从心理学来看,学生对某种事物的认识与实践的倾向性就表现为兴趣。它是学习和探索动机中最现实、最活跃的部分,兴趣不仅能引发学生的好奇心,激发学生的求知欲,促使他们获得进行创新所需要的大量的知识,而且可以丰富他们的想象力。
在化学教学中,把握其“以实验为基础”,“密切联系实际”等特点,去激发学生兴趣,增强创新意识。例如,初中绪言课中,我做了这样一个小实验:“第一个烧杯中倒入一定量的稀碱液;第二个烧杯中加入几滴酚酞;第三个烧杯中加入几滴浓酸,将第一个烧杯的液体依次转移到后面的烧杯中。”学生观察到了有趣的颜色变化,进一步强调;“其中的道理将在化学课中找到答案。”只是通过一个“酸碱中和”的小实验,不觉中却激发了学生的学习兴趣。再如,讲述“分子”性质之前,先让学生体会一下分子的存在。在一杯水中放入糖块,一会儿糖块溶解,而喝水会感到甜;打开香水的瓶塞会闻到香味。进而提问“你能解释其中的道理吗?”在提问中,不但激发了兴趣,而且学生也会提出各种类似的实例,增强了创新意识。
教学中还可选择化学史上著名的实验或著名的发现事例,经教师简化、设计、编制后,形成富有启发性的材料,让学生追踪当年科学家发现的思路,模拟一遍科学家发现的过程体验,给学生创造性地解决问题提供有用的思维方式,激发学生的创新欲望。
3.3 通过提高学生的实验能力提高科学素养。
化学是一门实验科学,而化学实验是洞察化学世界的窗口。从这里学生才能真正懂得科学技术延长了人类的双手,拓宽了人类的视野。通过化学实验,激发求知欲,培养创造性思维,树立学生热爱科学的理想,对科学事业充满热情。教学实践及许多调查表明,化学反应过程中的艳丽的色彩、奇特的气味及其它奇特现象,能激发学生强烈的兴趣和探求欲望,一旦保持下来,就会产生巨大的学习动力,进而达到培养学生创造能力的目的。因而,在初中化学教学中应高度重视。
在实验教学中,通过将具体化学课题和解决此课题的科学认识过程和方法有机结合起来,可以使学生充分体会到学习化学的方法,领会科学研究的一般过程(提出问题――收集与问题有关的资料和数据――提出假说和验证假说――发现规律性,得出结论――应用规律和结论)及上述过程中所涉及到的一些具体方法。如观察的方法(包括测量和记录),实验方法,资料和事实的处理方法,科学抽象方法,假说方法等等。从而培养学生科学分析与解决问题的能力。
为了搞好化学探究,可让学生收集到一些常见的物品和用具以便开展家庭小实验,如玻璃杯,小药瓶、蜡烛、白醋、鸡蛋、贝壳等。然后精心地设计、布置家庭小实验,如制取无壳鸡蛋,探究蜡烛的燃烧、自制净水器、探究灭火的方法等。这样通过制作出无壳鸡蛋这样的家庭小实验方式,普及了化学知识,提高了学生化学素养。又如,在酸碱中和滴定的化学实验教学中,学生在教师的指导下,首先要熟悉酸式滴定管、碱式滴定管的洗涤使用方法,观察刻度的方法以及及时处理减少因操作不当引起误差的方法等等;同时可以通过熟练操作、仔细观察、认真记录、准确计算、对比实验、分析结果等等具体过程培养学生的观察力、注意力、判断力。
此外通过实验教学,可培养学生尊重实验事实和观察到的现象,实事求是的科学态度;严肃认真、一丝不苟的科学作风;克服困难、坚韧不拔的科学品质;勤学好问、勇于探索的科学精神。如:在实验中,有时产生的气体或沉淀量很少,现象不明显,粗心就看不到,这就要求学生细致地观察;有的实验进行缓慢,性急不行,要有耐心;有的实验一次不成功,需要几次,这就要有毅力,不怕困难,实验的每一步操作和观察都要求有严肃认真的科学态度。
3.4 利用多媒体等丰富学生的科学素养。
利用多媒体激发学生的学习兴趣。多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激,而是多种感官的综合刺激。这对于知识的获取和保持,都是非常重要的。多媒体技术既能看得见,又能听得见,还能用手操作。这样通过多种感官的刺激获取的信息量,比单一地听老师讲课强得多,获取的信息量就大得多。
通过录像的播放激发学生的学习兴趣,使学生产生强烈的学习欲望,从而形成学习动机,也能使学生相信科学、应用科学,不会把科学看成课本以外的深奥的东西,从而形成热爱科学、崇尚科学的观念。如在讲解《燃烧和灭火》这一课题中,我给学生以两类媒体。一种是以Flas,向学生介绍灭火的方法,以各种不同类型的燃烧,采用不同的灭火方法,在火场逃生的原理以及方法选择。这是一种集音像和夸张、搞笑的方式,向学生展示出了科学知识和科学方法的同时,使学生乐于接受并在头脑中保持很长的时间。另一种是以小电影的形式向学生介绍、展示火的产生和危害以及防治措施。使学生更加生动形象全面地了解到燃烧。如果只是动画形式,有的学生认为这只是电脑制作的,有掺假的嫌疑,而真实的小电影使学生进入深层的思考,真正地相信科学、尊重科学、掌握科学、利用科学为人类服务。这样,在各次的测试中有关燃烧的灭火的考试题,学生在解答时都感觉较容易,而且准确率都很高。
3.5 通过拓展学生视野提高科学素养。
化学是真实的、有用的和发展的。现代化学的飞速发展需要社会的每一份子具有良好的化学科学素养与之适应。初中化学教学中,教师可让学生通过调查;上网查资料;办化学小报;组织辩论会和化学兴趣小组活动等形式,发展其学习化学的意识和能力,为其终身学习和终身发展打下坚实的基础。
另外,还要介绍一些史实、某些理论在建立时,对科技的发展具有巨大的推动作用,但随着科技的进一步发展,它们就会显现出一定的局限性,甚至被证明是错误的,就会被新的理论学说所取代。比如在讲到氧气的性质和实验室制法时,可向学生介绍法国化学家拉瓦锡不畏权威,发现氧气,盛行已久的燃素学说的艰难曲折历史:做质量守恒定律实验时,向学生介绍化学家罗蒙诺索夫发现质量守恒定律的过程,以激励学生敢于怀疑,勇于探求真理、献身科学的精神。这样也可以教育学生,权威不是绝对的,不能对前人的所有结论都全盘接受,要敢于怀疑。这同样可以增强学生的创新意识。
同时还要重视课堂教学内容的时代性,适时引入与化学教学内容有关的最新化学成就,介绍学科新动向。让学生接受更多的科学技术信息,增加有关社会进步和科技发展的信息,对学生的创新意识十分有益,增强学生创新的使命感,也有利于学生建立一个发展变化的而不是孤立的客观物质世界的基本观点,引导他们去探索更新的知识、培养创新意识,使他们意识到创新永无止境。
另外,现代的中学生他们更关心诺贝尔奖、更关心我国科学技术在目前世界的位置。这就要求教师经常阅读文献,捕捉最新信息,掌握第一手资料,不失时机地进行科技宣传。如介绍我国科学家合成结晶牛胰岛素的卓越工作、在生物固氮方面的领先地位,以及唐敖庆教授的配位场理论,借此来增强学生的民族自豪感和信心。现在学生中独生子女多,缺乏团结合作精神,针对这一点,我们也不妨介绍一下维生素B12的合成,就是这么一种大家常常听说的物质,它的合成竟凝聚着数百位化学学的心血。通过类似的事例,要使学生明白现代科学的任何重大突破,都不可能是单枪匹马、个人奋争的结果,现代科学技术更需要团结,更需要协作。
3.6 通过社会实践活动培养学生科学素养。
要有效地培养学生科学素养,弥补课堂教学的不足,所以,开展广泛的社会实践活动是一条有效的途径。
(1)举办各种讲座。介绍科学家创造发明的经过,介绍科学家生平事迹,介绍当代新科技、新成果、新动向,从而深化对科学意义的认识,进一步激发科学兴趣。
(2)带领学生走出校门,了解化学知识和科学技术在工农业生产和生活中的应用加强对科学、技术和社会发展三者之间的联系的认识。
(3)广泛开展小发明、小制作活动。引导学生结合教材内容与生产和生活实际,自己设计,自找材料,自己动手进行小发明、小制作活动,如溶解时的热效应自制热盒,自制防毒面具,自制消毒装置等,通过活动使学生感到化学知识是那样的丰富多彩,使他们真正认识并自觉运用理论与实践相结合的科学原则,提高自身的科学素养。
(4)举行科技作品展览和评选科技作品,组织学生参加学科竞赛,以增加学生的科技竞争意识和扩大学生知识视野,还可以组织写小论文,总结知识,训练学生的科学表达能力。
总之,在初中化学教学中,善于把化学教学与学生的思想政治教育相结合,与生产生活相结合,弘扬学生个体的创造性,注重培养学生个体的创新意识,发展学生个体的创新能力,变应试教育为素质教育,切实培养学生的科学素养,中华全民族素质将得到提升。
参考文献
一、科学探究的含义和特征
1.科学探究的含义
科学探究是指从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题,创设一种类似于科学研究的情景,通过学生自主、独立地发现问题,对可能的答案作出假设的猜想,并设计方案,通过实验、操作、调查、搜集证据,对获得的信息进行处理,得出初步结论。学生通过积极能动的科学探究活动来掌握科学知识,受到科学过程和方法的训练,并在两者的相互作用中,理解科学,从而形成和提高自身的科学素养。
2.科学探究的特征
科学探究是一种多侧面、多形式的活动,但无论何种形式,关键是体现科学探究的思想和基本特征。探究性学习具有以下特征:
(1)以问题为中心。科学探究是从问题开始的,发现和提出问题是探究性学习的开端。在教学中,我针对学生的实际经验,从学生熟悉的身边现象入手,提出一些有意义的问题,引发学生的探究活动。如空气中二氧化碳会越来越多吗?燃烧的条件是什么?怎样来灭火?你家的菜刀为什么会生锈?怎样来防锈?等等。总之,我在教学中尽可能为学生创设问题情景,通过调查、实验、观察、阅读教材等途径,引导学生发现和提出问题,将新的知识置于问题情境中,使学生获得新知识的过程成为学生提出问题、分析问题和解决问题的过程,体验科学探究的过程和方法,理解科学的本质和价值,提高自身的科学素养。
(2)强调自主参与。
探究是一个多侧面的活动,需要做观察、提出问题、查阅资料、设计方案、实验验证、分析和解释、合作和交流等。以上活动没有学生积极主动的参与是不可能完成的。所以,我在教学中非常重视激发和培养学生的探究兴趣,使学生积极主动地参与到探究活动中来。例如,我在第一堂化学课上,就做了“魔棒点灯”、“清水变牛奶”、“烧不坏的手帕”等趣味实验,来激发学生的探究兴趣,使学生积极的参与探究活动。 (3)重视合作交流。由于学生对同一个问题的认识角度和认识水平都存在着差异,不同的人可在共享集体思维成果上达到对当前所学知识的正确理解。为此,我在教学中,经常组织学生讨论和交流,这样,既有利于培养学生交流与合作的能力,也有利于发展学生的评价能力,有利于培养学生终身发展所必需的科学素养。
二、在科学探究中,培养和提高学生的科学素养
1.科学探究有利于学生掌握科学知识
科学探究为学生提供亲身体验“做科学”的机会,帮助他们用各种方法去研究有关化学问题,让学生自己去感受探究新知识,在新情景中解决新问题。如在学习燃料时,我布置了如下的探究课题;你认为在氢气、甲烷、煤气、酒精、煤、汽油、柴油等燃料中,哪一种是最理想的燃料?学生在课后通过各种渠道,采用各种方法搜集到了很多资料,很多同学从资源、环境、经济等方面考虑,分别对上述燃料进行了评价,写出了具有较高质量的科普小论文。通过以上探究活动,学生不仅牢固地掌握了科学知识,同时还体验到了学习的乐趣,激发了学生的学习兴趣,从而使学生产生了更强烈的科学探究欲望。
[关键词]科研实践;物理化学;教学
物理化学是一门借助物理的基本原理,揭示化学基本规律的学科,也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科,具有理论公式多,推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂,对数学知识要求高,容易产生畏难情绪,也往往认为理论知识学了没有用途,导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题,通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象,借助物理化学知识加以解决,但是这只是一些简单的应用,并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果,但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单,并不能激发他们对物理化学学习兴趣,解决他们对物理化学理论学习的困惑,展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系,从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外,物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的,能指导科学实践活动。因而,在物理化学实际教学中,除了要结合生活实践之外,教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值,才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性,同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲,从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此,教师科研能促进物理化学理论教学,也能促进学生对当前科研前沿的了解,激发学生的求知欲,培养学生的科学素养,为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1.1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂,但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识,因而,我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中,以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识,帮助他们更好地理解这些基础知识,激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中,通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子[1]。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应,电极反应分别是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42-和AuCl4-的还原电势以及碳纳米管的氧化电势,并比较它们的大小,从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物,计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势ΔE=φ(Fe3+/Fe2+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)、ΔE=φ([Cu(NH3)4]2+/[Cu(NH3)2]+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)和ΔE=φ(V5+/V4+)-φ(R-CNTs/O-CNTs),通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面,关键是通过原电池效应合成的碳纳米管-金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能,体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值[2-4]。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛,考虑的因素复杂,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上,物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用,利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理[5-7]。因此,物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值,是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1.2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象,数学公式比较多,这增大了学生学习的困难,但是这些基础知识都是来自科学实践,相应地能用来指导科学实践活动,因而,学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识,能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先,科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频,直观地展示和支撑他们的实验结果,帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文,在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点,使得抽象的知识图像化、具体化,同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前,加深学生对该知识点的印象,促进学生对该知识点的理解和掌握。其次,物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生,不仅能帮助学生理解这些知识点,更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系,而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中,并指导科学实践和生产实践活动,使得学生不再认为理论知识难学而没有用途,更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点,甚至通过网络数据库等相关工具,更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容,从而间接地提高他们的自学能力,培养他们积极主动学习的能力。最后,借助物理化学教学引入科研生产实践的概念,让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界,从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识,同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿,掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识,引导学生关注本学科发展前沿和科研动态,使学生浸润在科研的氛围下,产生浓烈的科研倾向[8]。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣,建立严谨的科研和学习态度,刺激学生对未知世界的求知欲望,并潜移默化地培养他们的科学素养,为今后的工作学习提供基础。因此,物理化学教学中引进科研实践,不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化,而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性,培养他们的基本科学素养,激发他们对未知世界的求知欲望。
1.3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲,无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用,无法代替教师的角色,无法改变教师授课主体的本质,因而,教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活,也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而,教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力,而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用,增加了教师的业务知识水平,对课堂教学有非常大的促进作用,因而,要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作[9]。首先,本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力,并不断更新和完善自己的知识体系,能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生,同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势,自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式,进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次,教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程,能提高教师的逻辑思维能力和表达能力,能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质,激发教师的创新思想,迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用,促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风,对学生成才起到推动作用。此外,教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及,对学生有很大的引导和促进作用,同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望,主动参与到教师的科研实践,激起他们对物理化学基础理论学习的热情[9]。因此,教师要实现物理化学教学的改革创新,适应当前形式下物理化学教学的发展,仅凭教学经验是远远不够的,必须从事科学研究去实践、去探索、去创新,进一步提高本学科的知识结构,从而加快教育观念的更替,逐步形成具有自身特色的教学方式,将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中,才能改变多年从教的疲惫与困惑,同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
关键词:化学史;高中化学教学;高中学生
化学是研究物质的结构和组成、研究物质的性质和用途的自然学科,化学教育的内容是化学,作用的对象是学生,目的是促进学生的发展,化学史是关于化学产生和发展的科学,它包括化学社会史、化学思想史、化学发展史。一部科学发展史,蕴含着探索、应用而集聚在一起的科学思想以及科学认识、科学史实,它所积累的教育价值是很丰富的,让学生了解它,比那些对现成的科学的结论以及技术的成果更有价值。同时科学教育史本身是现代科学发展的不竭源泉,结合化学学科的特点,在中学中对学生进行化学史教育有着及其重要的价值。
化学史中富含很多教育资源,高中化学以教材为载体,恰当地融入教育史教育内容,可以使化学教学与思想政治教育有机地结合起来,在学科教学中融入其思想,培养高中学生的科学精神、爱国以及环保意识等有着积极的重要意义,也可以促进高中学生的科学素养的提高。
一、化学史具有激发高中学生学习兴趣的重要作用
现代课程理论主张培养学生的化学学习的兴趣,重视学生自觉积极的学习化学,学习兴趣是学生对学习活动心理上的爱好和渴望科学文化知识、追求真理的认识倾向,是推动学生学习的内在动力。学生只有对化学有了学习兴趣,才会在学习活动中变得积极主动,从而取得较好的效果。兴趣是学习最好的老师。在教学中,应该给学生创造化学学习和发现的情景,感受追求真理的快乐,使学生体会到科学探究的乐趣,学生越是对学习的知识感兴趣,越能积极参与到学习中去,学习的效果越好,而化学书正是可以激发学生学习兴趣最好的帮手。
二、化学史的教育可以提高高中学生的科学素养
在化学学科中,新一轮基础教育改革,把提高学生的科学素养作为宗旨。《普通高中化学课程标准》的基本理念中有一条是“结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势,引导学生进一步学习化学的基本原理和方法,形成科学的世界观。”这表明,新一轮的科学基础课程改革对化学史的重视程度。化学史包括对化学知识的发现探索,对科学方法的学习,以及化学家为之奋斗的忘我精神,这些都与培养学生的科学素养有关系。化学史的学习对高中学生的学习起着非常重要的作用。
三、化学史的教育有助于增进学生对化学知识的理解
作为一线教师都会清晰地意识到,若只是照本宣科,把现成的知识理论和定律直接讲授给学生,学生学到的这些化学知识必将是静止的、孤立的,这样对学生的学习发展不会产生正迁移。正像有的教师指出:“一部分学生进入高中学习时,认为初中讲过的某
些知识概念和观点是错的。”其中一个很重要的原因就是初中化学教学没有对概念和定律的来历交代清楚,学生获取的知识并没有对知识有真正理解,在深入化学知识本质的方面,化学史有着不容忽视的作用。掌握了化学史,对于学生学习化学各种知识的理解能够更深刻、更明白。
四、化学史的教育有助于培养和提高学生的科学精神、科学方法和基本的科学探究能力
新的基础化学课程改革改变了传统的教育教学方法,在高中
化学教学中渗透化学史的教育,通过介绍重要的化学史实,促进对知识的分析,了解学生对化学的探索的长期性,了解科学家们的创新精神,对知识不断地追求。
五、化学史有助于培养学生的爱国主义精神
对学生持的进行爱国主义精神文明建设是高中化学课标中教师的一项基本任务,化学教学中对学生进行品德教育已经成为教师的非常重要的责任。
六、化学史的教育有助于高中生了解化学对社会的影响
化学史是研究化学产生和发展的历史,化学还影响历史。要正确认识化学对当今社会的种种影响,必须对化学史进行研究。社会的各个方面,均有化学技术的渗透,影响着社会的方方面面,如社会政治、经济、军事、文化、教育,甚至影响着人们的工作以及生活方式。化学生产给人们带来福祉的同时,也给人们带来灾难性的损害,如,生态系统被破坏、环境污染、土地被侵蚀、自然资源的枯竭。科学史尤其是化学史使我们对科学、技术与社会的关系有更全面的认识,这有利于对社会对化学的使用进行有效的控制。
新的化学课程改革倡导从社会和学生的需要出发,发挥学科
优势,将科学探究作为课程改革的一个重点突破,恰当地引入和穿插化学史的教学,从而激发学生的主动性和创新意识,促进学生积极主动地学习化学,进行科学探究的过程,并且联系社会生活的实际进行化学学习。高中化学是化学教学的过渡阶段,实用性和过程化是十分重要的,在高中化学教科书中化学史的编排可增强教科
书的可读性,通过化学史的教学来提高高中学生学习化学的兴趣。
参考文献:
[1]李风艳.化学史教育的理论和实践研究[D].西南师范大学硕士学位论文,2005.
课堂教学是学校教学活动的主体,课堂教学应摒弃传统的教学模式,在课内渗透社会生活中的化学,并使其紧密结合教学内容和进度来进行,只有这样才能巩固课内知识,同时也能及时拓展课外知识,使课内、外知识有机地结合起来,使学生在学习的过程中没有累赘感,反而觉得所学知识更丰富,实用性更强。例如,在“氮和磷”的教学中,以“我们每时每刻都在氮气的包围之中”的现实场景引入氮气的物理性质,说明氮气的化学性质不活泼,进而引出氮气的分子结构和化学性质。也可以讲述在打雷闪电时氮分子与氧分子分裂为原子,原子重新组合成一氧化氮分子的场景,介绍了后续几个反应后,得出谚语——“雷雨发庄稼”的结论。在讲到NO的毒性时,补充NO作为信使分子在生命过程中的重要功能,让学生带着惊讶的情绪对NO产生了新的认识。
通过紧密结合教材基础知识或重点知识的应用性知识的补充、讨论与交流,一方面可以使学生从化学的角度逐步认识自然与环境的关系,分析有关的社会现象,培养学生联系生活、社会中的化学问题的意识,另一方面可以提供给学生未来发展所需要的基础的化学知识和技能,培养学生运用化学知识和科学方法分析和解决简单问题的能力。
二、进行热点渗透教学
教学过程中为学生提供与学习内容相关的各种情景素材如化学史料,日常生活中生动的自然现象和化学事实等,能够强化学生对化学与生活有关、对生活有用的意识,激发学生的学习动机。如现行高中化学教材中“人类保护臭氧层的行动”,这既是一个自然科学问题,也是一个“人文意识”问题,围绕“从电冰箱的普及与换代到臭氧层”开展探究,指导学生查阅文献,访问网站,获得知识。在讲授重金属汞的性质时,可以结合生活实际讨论其危害,讲述汞蒸汽对人体的危害可以使学生们认识到用行动防止汞污染的重要性,例如怎样清理破碎的水银温度计、如何处理含汞的废旧电池、废日光灯管等,使学生养成良好的生活习惯,这使化学教学更贴近于社会实践,同学们在学习过程中会觉得所学知识富有时代感,具有实用价值,有助于培养学生对未来的人文关怀,将自然科学融入整个人类文化的背景中思考和分析。
三、进行生活与化学关系专题教学
高中化学专题教学能有助于激发学生的学习兴趣,并可拓展学生的知识面,具体教学形式可以将生活中的化学与书本中的化学的联系以专题讲座的形式介绍给学生,介绍化学的过去、现在和未来,介绍世界高新技术发展的动态与趋势,介绍化学在高新科技领域中的作用,介绍化学与其它学科之间的相互渗透,介绍化学与社会的关系,如健康、保健、能源、资源、环境等社会问题。例如可以向学生讲解当前化学合成材料的发展概况,人类已经可以制造出可以替代人体多个部位的化学材料。四、与生活中化学知识相关的实验探究教学
化学实验是进行科学研究的重要手段,是培养学生动手操作能力的有效途径,在化学实验的基础上,学生从具体的形象思维转入抽象的逻辑思维,从而提高理性认识。化学实验还可以培养学生谨慎的科学态度,以贴近生活和发生在身边的化学现象为素材,组织探究实验活动,既培养学生学习化学兴趣,又使学生感受到化学在国民经济及生活中的实际运用。例如选取日常生活的素材可进行“鲜果中维生素C的还原性”、“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”、“用生活中的材料制作简易电池”、“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”等实验。选取与化学有关的社会问题为实验内容可进行“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中的化学耗氧量”、“用淀粉自制吸水材料,并进行模拟保水试验”等实验。通过化学实验来解释和解决日常生活和社会实际问题,对于拓展化学实验的功能,提高学生的科学素养,具有十分重要的意义和价值。
五、进行与生活有关的论文写作教学
布置学生撰写小论文或课题报告,探讨实验中的问题或写出自己的体会。教师向学生介绍撰写小论文的基本要求和方法,从学生实际出发,文字能力不做高要求,只要论据能说明论题,条理清楚,说得明白就达到了要求。例如,将“糖类”设计成主题为“糖类与生活”的拓展课,课前充分发动学生积极参与,提出他们感兴趣的课题,引导他们提炼成“糖在生活中的分布”、“血液中的葡萄糖”、“糖与糖尿病”、“糖与减肥”、“糖与健康”等小课题。然后把全班学生组合成几个组进行专题研究,同学们查找资料、走访调查、统计数据、进行实验,在组内充分交流讨论的基础上,形成课题报告。
此外,遵循自愿的原则,鼓励学生将课外新闻记者材料用自己的语言加以组织,写出科技小论文。在将阅读材料整理成文章,并发表自己的见解的过程中,培养学生科学研究问题的学风,促进学生独立思考,提高自学能力的组织语言的能力。
教材中的教学内容是教师教和学生学的直接依据,不同的教学内容对应不同的教学策略和教学方法。化学教学内容可分为基本概念、基本理论、元素化合物知识、化学用语、化学计算以及化学实验等,不同类型的教学内容具有不同的特点。并非所有的教学内容都适合或者说都能很好地联系社会和生活实际。本文就当前化学教学与学生生活不能紧密联系的现状提出将生活中的化学渗透在化学教学中的相关教学方法,将所学知识运用在社会生活中,这有助于提高学生学习化学的兴趣,丰富学生的学习方式,提高学生的科学素养。这样的教学方式也给教师提出了更高的要求,要求教师要接受这样一种适应学生发展的教学方式,并愿意在教学中付诸实现,同时还要加强自身的专业化学习,注意搜集各种新知识,注重引导学生认识各科知识的普遍联系,只有这样才可以在教学中引导学生真正的进入化学学科的殿堂。
参考文献:
[1]张爱玲.化学与生活[J].中学化学教学参考,2002,(11):58-59.
[2]李琴.将社会生活中的裕学渗透在化学教学中[D].华中师范大学,2008:3-27.
[3]张俊英.现代生活中的化学[J].沧州师范专科学校学报,2002.
论文摘要:化学是一门实验性的学科,化学教学中,实验教学是最重要的一项内容。化学学科的性质决定了探究式教学实施的必要性。我们应掌握在高中化学实验中应用探究式教学的具体方法,努力对高中化学实验教学方法进行改进。
化学是一门实验性的学科,化学教学中,实验教学是最重要的一项内容,探究式教学是高中化学实验中培养学生思考能力的一项重要内容。探究式教学是这样一种教学模式:在教师引导下学生利用自己掌握的知识,对自己有疑惑、想验证的问题进行探索和学习。和普通实验教学不同,探究式教学以学生为主,由学生自行设计方案,学生在教师适当的指导下完成实验。这一方式充分发挥了学生的主观能动性。探究式教学是教师和学生都参与的实验过程,其中学生的主体地位得到了更大体现,是培养学生综合素质、促进学生智力发展的有效方法。本文就如何在高中化学实验中贯彻探究式教学方法进行分析和探讨。
一、鼓励学生设计,锻炼学生能力
学生设计实验能力是探究式教学的一个重要方面,为了培养学生的独立思考能力,教师应在传统实验的基础上,鼓励学生独立思考,并自行设计实验,这能够有效提高学生对化学知识的掌握程度。新世纪的学生一般都有非常独立的个性,他们的创新意识也非常强烈。教师应该充分尊重学生的想法,并引导学生将自己的想法付诸实践。如在学习氧气实验室制取方法以后,部分学生对教科书上出现的制取方法有兴趣,此时就可以鼓励学生自行设计实验,在教师把关确认安全的情况下,可以引导学生自行设计实验,制取氧气。
具体来说学生设计化学实验的步骤可以分如下几步进行。第一步:在已经掌握知识的基础上,学生自拟实验方案,并对实验过程进行详细设计和说明;第二步:组织师生对实验方案进行讨论,对方案进行评价,对其中的难点和不足之处进行探讨,并找出解决方案;第三步:由学生对方案进行改进;第四步:在教师的指导下,由学生完成实验。
总之,在化学实验教学中应当因材施教,结合学生动手、动脑、求新的特点,激发学生的探索创新意识。
二、结合生活生产,设计探究教学
教师在化学实验探究式教学中,应该充分发挥引导作用,让学生从生活实际出发,发现生活和生产中的化学问题,培养学生产生“学化学最终目的是解决生活实际问题”的想法。通过教师的引导和情境的创设,让学生充分了解化学与生活生产的密切关系,使学生有机会体验利用所学知识解决实际问题的过程,从而调动学生学习化学的积极性。
如在电化学教学过程中就可以鼓励学生通过对原电池原理的理解,来自行设计原电池实验,让学生了解到化学实验和生活的密切相关性。当学生看到自行设计的原电池能够点亮小灯,或者能推动电流计转动时,必定能给学生心灵造成冲击,取得良好的教学效果。然后让学生理解科学探究的本质,达到优化学生思维品质,提高学生科学素养和学习能力的目的。
三、注重实验讨论。培养思考能力
按照新课程教学目标,高中化学实验的主要目的是让学生灵活运用探究实验来接受和掌握知识,提高思考能力和创新能力。培养学生的科研精神和科学素养。为了实现这一目标,在实验教学过程中有一点要尤其重视,即注重对探究性实验结束后的总结。由于学生水平所限,实施的探究式实验不一定100%成功,即使有教师的把关,在实际操作中由于受学生动手能力的限制,也可能出现各种失误。作为教师就应该在学生出现失误时发挥良好的指导作用,让学生能够从实验结果中总结经验和教训,对实验现象进行讨论。使学生懂得:即使实验失败了,也需要积极思考,对失败的原因进行分析。通过这样的方法能够真正让学生在探究性实验教学中学有所得。如在原电池的探究性实验教学中,有的小组的学生实验失败了,所制造的原电池未能顺利“发电”,教师就需要带领学生,从原理和操作上一步步分析失败的原因,让学生充分发挥自己的思考能力,找出解决方法。
总之,高中化学实验过程中的探究式教学是一项重要的内容。合理利用探究式教学不仅能够巩固教学知识点,还能培养学生的创新探索能力,这对学生科学素养的培养非常有利,因此对于高中化学教师来说,通过积极思考,不断改进化学实验探究式教学方法,并最大化其有利效应,是非常值得去做的一件事。
参考文献
[1]刘欣欣,关于物理实验探究教学实施策略的探索[J],中国教育技术装备,2010(16)