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回归科学的本真——理性

  发表日期:2010年5月6日   出处:江都市杨庄小学    作者:高乃定     【编辑录入:五亭桥

回归科学的本真——理性

江都市杨庄小学   高乃定

  要:科学是注重实证、讲究实事求是的,科学是符合逻辑,讲求理性的,然而在现行小学科学课堂上,看似热热闹闹的探究中暗含了许多不理性的因子,这些现象直接影响了科学精神与理性态度的形成,直接影响了学生科素养的真正提升。文章从理性动口、理性动手、理性动脑三方面呼吁让我们的科学课再理性些。

关键词:理性;逻辑;批判;质疑;理性思维

 

什么是科学?科学是反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。《辞海》的解释:科学是社会和思维的知识体系。恩格斯说:“科学就是用理性的方法去整理感性的材料”。从对科学的定义中不难看出,理性是科学的本质属性。那什么是理性?罗素的《西方哲学史》说理性一般指概念、判断、推理等思维形式或发展活动。理性和感性相对,指处理问题按照事物发展的规律和自然进化原则来考虑的态度,考虑问题、处理事情不冲动,不凭感觉做事情。

在小学课程中,科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的课程,科学理性是科学素养其核心内涵,但在课改中我们发现科学课越来越不够理性,具体表现在:动口多于动手,动手多于动脑,操作不够规范、表述不够科学,实验止于结论而少交流,结论止于认同而少质疑。然而科学是讲究证据的、讲究实事求是的、讲究逻辑的,科学课应该让学生学会理性动口、理性动手、理性动脑。

一、理性动口

(一)科学描述、学会表达

培养学生良好的表达能力是每一节科学课的教学目标,但科学课中的表达与语文课中的表达有明显的不同——科学课中的表达强调“科学性”,即要求学生用准确的、写实的语言做客观的描述和合理的解释,力求反映事物间的本质联系。要指导学生使用描述性的语言平铺直叙,避免使用比喻、夸张、拟人等修辞方法。

1在认识溶解现象时,教师让学生描述高锰酸钾在水中的溶解过程。有位学生说:“高锰酸钾放入水中犹如烟花绽放般散开了。”

如果在学生的语文习作中有如此美丽的描写,那么教师应该把它作为好词好句圈点下来,但出现在科学课堂上,却是不科学的!因为学生没有科学的描述出高锰酸钾在水中溶解的基本特征:黑色的高锰酸钾颗粒渐渐不见了,水由无色慢慢地变成了紫色,最后均匀的分布到了整杯水中。虽然这样的描述比较枯燥乏味,但这恰恰是我们需要的科学表达语言。

2[1]兰本达教授在教学《蜗牛》时,是这样指导学生纠正错误,体现科学课语言的科学性特点的。

生:蜗牛先在外面爬,爬累了就缩进去休息,不累了再出来。

师:你怎么知道它累?

生:它像人一样,人累了坐下来休息,它累了也得进壳去休息一会儿。

师:它有什么表现让你想到它累了?

生:它把触角先缩回去,头再回去,尾巴回去后,把口封住,再捅也不出来。

(这里可以看做是一种类比,而不再是拟人。但老师没有到此结束。)

师:是不是有其它原因使它缩回去?

生:桌上挺冷的,它可能怕冷。我在桌上磨它,它才出来。

师:你怎么知道它怕冷?“怕”是描写人的,蜗牛也会怕吗?

生:我想蜗牛是感觉到冷了。

师:我们进行科学观察和描述动物时,不要把描写人的词汇用到动物身上,不应用“怕”,要科学地客观地来描述动物的动作。

兰本达教授的引导值得我们深思!

科学表达的内容分事实性表达和推测性表达两大类。事实性表达内容包括观察实验获得的数据资料、实验现象,通过动手制作的模型,通过搜集整理得到的资料等;推测性表达内容包括提出的假设性问题,制定的实验计划,对实验现象的解释,通过推理方法得出的结论等。教师指导学生表达交流前,首先就要分清什么是事实,什么是推测。其次要指导学生运用不同的词语来表达。如事实性表达的内容可以用“看到”、“听到”、“闻到”、“尝到”、“摸到”、“测量出”等表示客观存在的词,而表达推测性的内容可以用 “我想”、“我推测”、 “我体会到”、“我意识到”、“也许”、“可能”等表示主观体验的词,两者切忌含混不清,颠倒使用。

(二)关注倾听,学会交流

当前国际科学教育的发展重视交流技能的培养,人类的任何活动都需要思想交流,科学学习也不例外。学生要想在探究活动中学好科学,就必须学会表达自己的思想,学会分享小组其他成员的观点,知道如何向大家报告自己的探究结果。小组交流、集体交流更有利于学生发现探究中的问题,从而改进探究的方法和策略。交流也有利于学生相互之间取长补短,更有助于思维发散性的训练。

交流包括听、说(广义)两大块。听就是要善于聆听别人的意见,观看别人的研究成果(报告、图表、模型等等),把别人的探究和自己的比较,有没有要学习的,有没有要改进的,如有问题,还应友好的向别人指出;而说就要求能够运用科学语言把自己的成果表达给大家,或在讨论中自由交谈。不仅能进行口头汇报,还要求撰写书面报告等。

近几年新课程强调学生的主体地位,关注学生的个性发展,对于表达足够重视,接下来交流的关键在于倾听。科学老师在课堂要有意识地注意培养学生倾听的学习品质,如组织全班学生放下手中的材料,比较他人的发现与自己的发现有什么不同,想要表达自己的研究成果先对他人的研究进行评价等,这样才能达到《小学科学课程标准》中“能倾听和尊重其他同学的不同观点和评议”,“能对研究过程和结果进行评议,并与他人交换意见”的要求。

科学课中,科学知识难度不大,学生理解起来比较轻松。正因为如此,许多结论不是学生经过一系列的质疑、判断、比较、选择、讨论,以及相应的分析、综合、概括等认识活动得出来的结果,而是学生根据自己平时的知识积累和生活经验想当然的结果。因此在平时地上课中,特别是要求学生得出结论之前教师要加强巡视监督;交流时,任何小组或个人的结论要接受大家的质疑,在科学课中学会讲究实事求是,并培养实事求是的精神。

二、理性动手

(一)操作的规范性

3在观察物质的溶解现象时,实验桌上配备了一些杯子和固体颗粒:奶粉、沙、白糖、高锰酸钾等,但是就只提供了一支搅棒,学生在做溶解实验时只用一根搅棒搅拌,虽然不怎么影响实验结果,但正是这种随意性造成了实验的不严谨。

规范化操作有助于知识的掌握和能力的培养。实验时,通过规范化操作和准确的观察,能使学生获得最典型,最真实的感性认识,再通过思维活动顺利地形成概念,总结出规律。这样不仅使学生在获取知识和方法上少走了弯路,而且使学生的观察能力、思维能力、实验操作能力和创造能力得到最简捷、最有效的锻炼,使学生的各种能力都得到了和谐的培养和发展。

规范化操作有助于学生情感态度与价值观的培养。小学科学课中的实验都是最基本、最简单浅显的实验,如使用天平时做到操作规范化,不仅能准确地称量出物体的质量,而且能使学生学会正确使用天平的方法,为今后的学习打下基础,更重要的是能使学生像科学家那样通过科学实验过程,体验到学习科学知识的情趣和成功的乐趣,形成尊重事实,严谨治学的科学态度和作风。

  规范化操作有助于提高教学效率。在实验中,操作的规范化程度往往决定着实验成功的系数,关系着能否在有限的时间内准确无误地完成课堂教学任务。如在《摩擦起电》实验中,按规范化操作首先要检查一下玻璃棒、丝绸、橡胶棒以及毛皮是否干燥。若不干燥就要在灯泡或其它热源附近烤一烤。否则,潮湿的玻璃棒与丝绸,橡胶棒与毛皮摩擦时不会起电,或起电很微弱不能吸引纸屑。这样不仅贻误时间,而且会引起学生对科学知识的怀疑或对科学知识理解的偏差,以至影响了教学效率。

  规范化操作有助于实验安全。小学科学课实验虽然比较简单,但有些实验若不规范化操作就会出现危险。如用酒精灯给水加热的实验、用高锰酸钾制取氧气的实验等。如果从实验的准备到实验之后仪器的拆除、存放整个过程中完全按规范化的操作规程办,就能保证安全。

(二)实验的科学性

4《蜡烛的变化》一课,教师为了证明蜡烛燃烧会产生水分与二氧化碳,演示了这样的两个实验:取一只干燥的烧杯,罩在火焰上方,观察到烧杯内壁附着一些水汽,说明燃烧蜡烛产生了水。将另一只内壁涂有澄清石灰水的烧杯,重新罩在火焰上方,观察到烧杯内壁有石灰水留下的白斑,学生知道只有二氧化碳能使澄清石灰水产生沉淀,说明燃烧蜡烛产生了二氧化碳。

对于第一个探究实验,罩在火焰上方的烧杯内侧产生的水雾,能说明是燃烧蜡烛产生的吗?未必。因为燃烧蜡烛时会产生热量,而空气中本身含有水蒸气,水蒸气受热后碰到冷的杯壁会凝结成水雾状态。至于第二个探究实验,烧杯内侧会产生白斑,继而证明燃烧蜡烛会产生二氧化碳,也不能这样说。因为即使再干净的澄清石灰水本身也有杂质,燃烧蜡烛即使不产生二氧化碳,石灰水蒸发后也会在烧杯内侧留下水渍。

由此可见,实验设计本身要科学,要看准实验现象的原理,从注意实验的严密性,实验现象到实验结论要有一种关联,而不是得出其它不相关的结论或是得出错误的结论。其次,实验的过程要科学,先做什么?再做什么?实验当中注意些什么?实验涉及哪些变量?哪些是应该改变的?哪些保持不变?测量什么?记录什么?这些事先都应有一个通盘考虑,要牢牢树立动手之前先动脑的理念。再者从实验到结论要符合推理的逻辑,或采用归纳法或采用演绎法,应该严格按照从实验得结论的推理模式,实验是检验假设是否成立的衡量标准,而不是为了假设的成立而去进行实验。

科学的性质中还有一条那就是可重复性。科学理论经得起别人按照科学的研究设计和步骤,进行重复实验。这里强调的不仅是科学方法的规则性,还有操作步骤和所获结果表述的准确性和清晰性。一项科学研究很容易被自己或同行所检验,因为过程的每一个步骤都是一个系统,如果对结论有怀疑,可以回溯检查。要么是观察错误,要么是推理错误,别人可以通过重复你的工作(可以实际地、也可以用头脑思维的方法去审查证据的充分性),指出超出证据所能支持范围之外的结论,也可以提出另外的解释。但是遗憾的是,在平常的科学课中,我们发现实验做一次就得出结论的大有人在,关于涉及到变量研究的也只是将变量作一次改变然后得出数据从而说明问题的也比比皆是,用实验当中的偶然性代替了必然性、规律性,这是极不理性的。

(三)记录的真实性

5在一堂《分离盐与水的方法》的课中。同学们做分组实验,他们把不明溶液放入蒸发皿,用酒精灯加热加快水的蒸发,蒸发皿中留下许多白色颗粒。然后,观察比较蒸发皿中的白色颗粒与盐粒的异同,填写实验表格,汇报交流自己的实验结论。

有一个小组,由于实验时用火过猛,没有及时熄灭酒精灯的火焰,使得留在蒸发皿中的颗粒变成焦黄色。在观察比较后填写表格时,发生了这样一幕:

1:“颜色不一样的,怎么办?”

2:“一样的写着好了。”

于是,他们的表格中不明颗粒的颜色填成了白色。

假使这老师也担心在这问题上纠缠不清影响自己教学的话,学生不仅不能通过理性的审视去找寻自己失败的原因,反而助长了他们弄虚作假的伪科学态度。但这位具有教育机智的教师没有担心教学进程受阻,也没有过多考虑课的不完美,他首先向学生声明科学是实事求是的东西,上科学课就应该以实事求事的态度对待,然后请这组学生回忆他们的实验过程有什么缺陷之处,再请刚才实验完成得很好的小组示范,最后再让他们进行重复实验,直到他们的操作出现正常的现象。

试想,这群学生今后遇到类似的问题还会轻浮对待,还会弄虚作假吗?如果说这位教师具有很强的教育智慧,在科学教学中,我更愿说他是一位懂科学,具有很强的科学精神和科学态度的老师。正像张红霞和郁波在《小学科学教师科学素养调查研究》中所说的“科学这门学问的积累性、逻辑性和经验性特点,决定了科学学习要比其它学科的学习注入更多的理性思维”。而他正是抓住了科学这一精髓对学生进行教育培养。

三、理性动脑

6有一位作家写过一篇文章,他写到:我看到水壶开了,高兴得手舞足蹈;瓦特看到水壶开了,静静地坐在一边思考,最后他造出了一台改写人类历史的蒸汽机……

由此我们也不难看出学会思考,发展科学思维对一个人成才的重要性。

(一)思维的逻辑性

7某日,老师在课堂上想看看一学生智商有没有问题,问他 “树上有十只鸟,开枪打死一只,还剩几只?”

学生反问:“是无声手枪或别的无声的枪吗?”

师:“不是。”

“枪声有多大?”

80-100分贝。”

“那就是说会震的耳朵疼?”

“是。”

“在这个城市里打鸟犯不犯法?”

“不犯。”

“您确定那只鸟真的被打死啦?”

“确定。”老师已经不耐烦了“拜托,你告诉我还剩几只就行了,OK?”

OK,树上的鸟里有没有聋子?”

“没有。”

“有没有关在笼子里的?”

“没有。”

“边上还有没有其他的树,树上还有没有其他鸟?”

“没有。”

“有没有残疾的或饿的飞不动的鸟?”

“没有。”

“算不算怀孕肚子里的小鸟?”

“不算。”

“打鸟的人眼有没有花?保证是十只?”

“没有花,就十只。”老师已经满脑门是汗,且下课铃响,但学生继续问“有没有傻得不怕死的?”

“都怕死。”

“会不会一枪打死两只?”

“不会。”

“所有的鸟都可以自由活动吗?”

“完全可以。”

“如果您的回答没有骗人,”学生满怀信心的说,“打死的鸟要是挂在树上没掉下来,那么就剩一只,如果掉下来,就一只不剩。”

    在我们的科学课上你碰到过这样钻牛角尖的学生吗?如果没有,那么很遗憾,科学课上就应该培训学生思维的逻辑性与缜密性。

8《使沉下去的物体浮起来》一课,老师把一个马铃薯分别放入两水杯中,学生发现了一沉一浮的现象,老师提出了问题,为什么马铃薯会一沉一浮?学生纷纷猜测第二杯是盐水。老师反问:“你怎么知道这是盐水”?学生一番思考后想出了两种验证方法:把液体烧一烧,看有没有盐析出;重新配置一杯盐水,看马铃薯会不会浮。于是两种方法同时开始实验,看到水被蒸发留下白色的晶体的时候,老师问现在你能肯定了吗?是不是看到白色的晶体就一定是盐呢?(当然,不知道的东西是不能尝的。)当看到新配的盐水中马铃薯浮起来的时候,老师还是没有迎合学生,能浮起来就说明那杯也一定是盐水吗?糖、味精之类的溶液会不会也有这样的效果?老师让学生们又做了糖和味精的溶液,结果发现都能使马铃薯浮起来。最后,老师问,那杯能让马铃薯浮起来的液体到底是什么,学生没法确定了,可能是盐水,可能是糖水,可能是味精水,还可能是别的……

一节课结束的时候,结果的“不能确定”充分蕴含了逻辑推理。我们无需一定要给学生一个唯一的完全的定论,这样做有时往往才是理性的。

(二)合适的批判质疑精神

9古代的学者们认为,物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的,物体越重,下落得越快。生活在公元前4世纪的希腊哲学家亚里士多得最早阐述了这种看法。亚里士多得的论断影响深远,在其后两千多年的时间里,人们一直信奉他的学说。但是这种从表面上的观察得出的结论实际上是错误的。伟大的物理学家伽利略用简单明了的科学推理,巧妙地揭示了亚里士多德的理论内部包含的矛盾。他在1638年写的《两种新科学的对话》一书中指出:根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大。假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当我们把两块石头拴在一起时,下落快的会被下落慢的拖着而减慢,下落慢的会被下落快的拖着而加快,结果整个系统的下落速度应该小于8。但是两块石头拴在一起,加起来比大石头还要重,因此重物体比轻物体的下落速度要小。这样,就从重物体比轻物体下落得快的假设,推出了重物体比轻物体下落得慢的结论。亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快。

中国小学生回家家长关注的是:“今天上课你听讲了吗?”,而美国家庭关注的是:“今天你老师提出了什么问题?”也许这样说有些绝对,但从中我们可以看到一些问题,美国人是注重学生质疑精神的培养的。不唯书,不唯师,敢于向权威挑战。

这使我联想起前不久听的一节课:

10在用酸碱指示剂紫甘蓝汁去检验物质的酸碱性时,当指示剂滴入一些清洁剂当中时,指示剂并未发生变化,根据这样的结果显示清洁剂应该是中性,可教材中指出“家用清洁剂大多是碱性物质”,于是许多学生对此不敢表示怀疑,不敢坚持自己的观察,在记录上又写上了清洁剂是碱性物质。其实,现在生活中的好多清洁剂为了对皮肤不造成伤害都是一些中性物质或是弱碱性物质,而这些弱碱性用学生制作的指示剂是很难测出来的,这里,学生失去了一次真正质疑的机会,也失去了形成正确科学态度的机会。

把课堂让给学生,让学生带着质疑走进教室,带着更多的质疑走出教室。这些新疑问出现的意义,不仅在于它能够使教学活动无止境地进行下去,而且更重要的还在于它能最终把学生引上创新之路,进而成为创新者。

没有问题的思考,不是真正的思考;没有理性思考的探究,不是真正的探究;没有理性思维发展的课堂,不是真正的科学课堂。让我们的科学课堂除却浮华与躁动,回归科学的本真——再理性些,这样才能真正提升孩子们的科学素养,才会真正培养未来社会的合格公民。

 



[1]刘默耕:《记兰本达教授的一节自然观摩课》,《科学课》,198501


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