（教育学原理专业论文）综合理科课程的教学与科学素养培养.pdf

内容提要 g - 鼍5 l z s 9 8 本文从我国科学素养现状及国际科学教育改革现状出发，分析 我国目前科学教育滞后的原因，提出了加强综合理科课程教学的重 要意义，全面阐述了实施综合理科教学是培养科学素养的重要途径。 其研究方法主要是文献法、经验总结法。通过研究，为科学教育的 发展提供了新视角，比较系统地阐述了利用综合理科培养学生科学 素养的策略。其论述有针对性，对科学( 理科) 教育具有一定的指 导价值。本文结合综合理科堡鲻实践，从活化教材、改革课堂 教学、拓宽教学渠道、师资培训几方面进一步探讨了科学素养培养的 有效途径和方法。 。 关键词：综合理科课程；科学素养：培养 y a b s t r a c t t h i s p a p e ra i m st oa n a l y z e t h e p r e s e n t c o n d i t i o no fc i t i z e ns c i e n c e l i t e r a c y i nc h i n aa n di n t e r n a t i o n a ls c i e n c ee d u c a t i o na n dp u t sa ni m p o r t a n t w a yb e f o r eu s t h a tt ot r a i ns t u d e n t s 、s c i e n c e l i t e r a c y w em u s tc a r r yo u t c o m p r e h e n s i v es c i e n c ec o u r s ea f t e ra n a l y z i n gt h ep r o b l e m so fo u rs c i e n c e e d u c a t i o n b y t h e r e p r o a c h o fd o c u m e n ta n d s u m m i n gu pe x p e r i e n c e p r o v i d i n gt h en e wv i s u a la n g l e f o rt h e d e v e l o p m e n to ft h es t u d yo nt h e s c i e n c ee d u c a t i o na n dm a k i n gas y s t e m a t i c e x p o s i t i o no ft h et a c t i c so f t r a i n i n gs t u d e n t s 、a c c o m p l i s h m e n tb ys t u d y i n gc o m p r e h e n s i v es c i e n c ec o u r s e w h a tt h ea r t i c l ea i m sa ti sn om i s t a k e i ti sv a l u a b l et og u i d et h es t u d yo nt h e s c i e n c ee d u c m i o n t h i sa r t i c l e s y n t h e s i z e s t h e t e a c h i n ge x a m p l e s o f c o m p r e h e n s i v es c i e n c ec o u r s ea n df u r t h e rr e s e a r c ho ft h ee f f e c t i v ew a y so f t r a i n i n g s c i e n c e l i t e r a c y f r o m d e a l i n g w i t ht h e t e x t - b o o k ，r e f o r m i n g o f c l a s s r o o mt e a c h i n g ，d e v e l o p i n go f t e a c h i n gm e t h o d s a n d t r a i n i n gt e a c h e r s k e yw o r d s ：c o m p r e h e n s i v es c i e n c ec o u r s e ；s c i e n c el i t e r a c y ；t r a i n i n g 引言 当今国际间的竞争，主要是综合国力的竞争，而综合国力的竞争就是科 技的竞争，归根到底又是教育的竞争。科技需要教育提供源源不断的人才以保 证其正常运行。科学技术的发展速度在很大的程度上取决于国家公民素质，特 别是科学素养的高低。随着科学技术更新速度的加快，未来的职业对劳动力的 科学素养的要求会越来越高。可见，提高全民族的科学素养，是适应2 1 世纪 发展与挑战的必然选择。 世界各国正以空前的热忱关心各自的教育尤其是科学教育的改革与发 展，为培养自己的有良好科学技术素养的劳动大军而努力。自二十世纪6 0 年 代以来，各种综合性科学教育课程的研究与开发在全世界范围内逐渐兴起，刮 目前已有1 4 0 多个国家和地区在中学阶段的自然科学课程中，设置了各种不同 类型的综合性科学( 理科) 课程。综合理科是突破物理、化学、生物和自然地 理等各自的学科体系，将这些传统学科综合成一种新的学科体系，课程名称有 理科、综合理科、科学、自然科学等其教育目标体现了2 l 世纪 对人才的需要和素质教育的要求。它所要追求的目标与理想有以f5 个方面： i 、掌握重要的科学事实、概念、原则和规律的结构化知识：2 、习得科学过秤 与科学技能：3 、具有运用科学知识与技能解决实际问题的能力；4 、具有良女， 的科学态度和科学精神，表现出对周用事物的关心与兴趣：5 、理解科学的意 义、本质以及科学、技术、社会二者之间的关系。这5 个方面最后归结到一点 那就是培养学生的科学素养。 二十世纪末期，为适应经济竞争的需要，美国中小学的自然科学教育进入 了一个以培养科学素质为目的的改革时期。为把改革推向深入，美国1 9 8 9 年 的“2 0 6 1 ”计划将普及“教育”发展为普及“科学”，并于1 9 9 5 年1 2 月正式 出台了美国国家科学教育标准把“2 0 6 1 ”计划中造就高科学素养的未米人 才的基本原则转化成了具体的实施方案。英国下院1 9 8 8 年通过了教育改革 法。科学课程受到了高度重视，地位在大为提高，与英语、数学并列为三人 核心课程，并于1 9 8 9 年正式颁布了国家科学课程。加拿大国家科学委员会 曾颁布普及科学教育文凭，提出“各级科学课程应强调科学技术和社会的 相互关系”。韩国除兴办少数科学高中培育英才外，提出科学教育的目的是以 科学的生活化来改变日常生活，以科学的方法和科学的态度改善工作环境。新 加坡十分重视提高全民科学素养，把科学教育作为帮助学生获得重要科学知 识、技能并驾驭它们推动经济发展的坚实基础。我国香港地区从2 0 世纪7 0 年 代开始推广综合科学课程。 我国2 0 世纪8 0 年代后半期，先后在东北师大附中、上海、江苏、浙江的 一些地区开展了综合理科课程实验。并在2 0 0 1 年6 月教育部颁发基础教育 课程改革纲要( 试行) 后于2 0 0 1 年7 月颁布全日制义务教育科学( 3 - 6 年级) 课程标准( 实验稿) 和全日制义务教育科学( 7 - 9 年级) 课程标准 ( 实验稿) ，这两个标准都以提高学生的科学素养为科学课程的宗旨。新 课程标准试验于2 0 0 1 年秋季在全国3 8 个实验区开展。 因为目前综合理科课程仅在实验区开展教学，尚未有系统的综合理科与科 学素养培养的实践探讨。人们对综合理科教材缺乏理性认识，对这j 课程的开 设疑虑很多，加上现有师资队伍均为分科培养多年以来，分科教学己轻车熟 路，一旦要他们去教综合理科，知识缺口较犬。因此，对综合理科的教学开展 实践研究十分必要。 我校现在设置大专学历小学教育方向中文、数学、英语、计算机等专业班， 根据我国教育的特点这些学生毕业以后，大多数还必须兼任其它学科( 如科 学、自然等) 的教学，因此，上好高师综合理科课程，对他们将来胜任综合理 科的教学也具有十分重要的现实意义。 怎样制定有利于培养科学素养的综合理科课程教学策略，需要研究和解 决的问题是多方面的，也是极其复杂的。结合本人的一些学习思考和教学体会， 笔者认为，在面临的许多问题中，应当着重研究解决的问题是： 1 、 认清我国公民科学素养现状并进行归因分析。 2 、明确综合理科课程对科学素养培养的意义。 3 、联系实际探索综合理科课程教学中有效地实施科学素养培养的策略。 一、我国公民科学素养现状及归因分析 ( 一) 、科学素养的概念、结构 中国科教兴国战略和可持续发展战略的顺利实施，关键在科学技术，基础 在教育。中小学科学教育的宗旨正是培养具有良好科学素养的公民，这是一项 提高全民族科学文化素质的奠基| ：j e 事业。 科学素养又称为科学素质，一般指人们怀疑、探究、发现、解决科学问题 的能力，以及对于科学的社会功能、科学价值观的认识。具有科学素养的人能 够提出、发现和解答与日常体验有关的问题，他们能够描述、解释和预言1 2 1 然 现象。在西方国家，科学素养一词的英文表达是s c i e n c el i t e r a c v 。l i t e r a c y 有着两个不同的意思：一是指有常识、有学问，跟学者有关；另一个是指能够 阅读、能够# 写，对象是一般磐通大众。回顾西方发达国家对科学素养内涵的 理解，不难看出，科学素养的内涵不是永恒不变的，而是可以变化的，随着社 会的发展，人们对科学素养的理解会逐渐扩充。我国专家对科学素养的内涵也 进行过探讨，有专家认为可把科学素养分成四个方丽来阐述：一是科学知识、 技能和科学方法，二是科学能力，二是科学观，四是科学品质；还有专家把科 学素养的结构划分为知识结构、智力结构和非智力结构来论述。结台国6 j 9 f - 专 家、学者对科学素养内涵的观点联系我国教育、教学的实际情况，我们认为 科学素养是由科学知识和技能、科学能力、科学方法、科学意识和科学品质五 大要素构成，这五大要素构成一个相互联系、相互影响的有机整体。在这五大 构成要素中，科学知识起着基础性作用，是培养和形成其他要素的载体：科学 能力是核心，包括各种科学思维能力和科学实践能力等内容；科学方法是科学 的认识方法，是科学素养的重要组成要素；科学意识和科学品质是科学素养的 重要表现形式，其中科学意识包含科学的世界观，在社会生产及生活中有理解 和应用科学的意识等内容，科学品质主要指科学态度、精神以及对科学的兴趣、 情感、动机等内容。 ( 二) 、我国现阶段公民科学素养状况 自从将提高公民的科学素养作为学校科学教育的目标以来我国科学教育 领域围绕公众的科学素养展开了人量调查和研究，其中影响较大的是国际公众 科学素养调查。 1 9 9 2 年中国科协曾作过调查，“结果发现，中国人的科学素养不仅不能和 发达国家相比，甚至只能列入世界落后行列之中。 1 9 9 4 年的调查中，参照美国1 9 9 3 年科学与工程指标提供的数据，我 们分别只能在9 项和5 项科学词汇和概念方面与发达国家进行对比。9 项科学 知识包括：( 1 ) 地心非常热：( 2 ) 人类n f 吸的氧气来源于植物：( 3 ) 电子比原 子小：( 4 ) 千卣年来各犬陆一起住缓慢地漂移：( 5 ) 最早的人类和恐龙生活在 同一时代；( 6 ) 抗生素能杀死病毒：( 7 ) 激光因汇聚声波而产生；( 8 ) 人类是 从类人猿进化而来的：( 9 ) 地球绕太转并且转一周为一年。在综台全部9 项 的乎均止确回答率的排列顺序中，中国公腔的比例排在最后一位。而在综合( 3 ) 一( 7 ) 题这5 项科学词汇和科学要领的平均正确回答率的排序中，中国排在了 第1 4 位。 1 9 9 6 年，国家科委社会发展司、中国科协普及部、中国科普研究所从1 9 9 6 年1 1 月至1 9 9 7 年8 月进行了中国公众科学素质调查，这是1 9 9 2 年、1 9 9 4 年 孤次调查之后的又一次大规模( 全国范围内二十万分之一的抽样) 的科学调查 ”。调查结果显示：在理解科学基本术语和概念方砸，与美国、日本、欧共体 等1 4 个国家相比，我国排在第1 5 位，是最后的一位。理解科学研究的过程和 方法方面，我国公众的总体水平比美国相差l o 7 个百分点比欧共体国家相 差6 3 个百分点；在理解科学对社会影响方面，我国公众比美国人相差4 0 个 百分点。在科学水平测试中，我国公众有3 0 6 的人达到基本合格的标准；有 2 7 的人达到对科学研究过程的基本标准：理解科学对社会影响的公众比例为 3 3 。我国公众具备科学素质的比例仅为0 3 ，而美国公众达到基本科学素质 标准的人口比例为6 9 ，是我国的2 3 倍，欧国家为45 ，是我国的1 5 倍，此种 情况不能不令人忧虑。 2 0 0 1 年中国科协在北京召开的中国公众科学素养调查结果新闻发布会上， 公布2 0 0 1 年我国公众( 1 8 6 9 岁成年人) 具备基本科学素养的比例为14 。” 调查显示，我国公众科技素养因性别、职业、年龄、地区的不同有较大的差异。 男性具备基本科学素养的比例为1 7 ，女性为o9 8 学生具备基本科学素养 的比例最高，达到1 1 2 4 。虽然比1 9 9 6 年有所提高，但增幅不大。 综合四次调查的结果显示，在过去的十年时间内，我国公众的科学素质水 平较低且停滞不前。 ( 三) 、我国现阶段科学教育现状归因分析 我国国民科学素养水平的停滞不前在很大程度上反映了我国中小学科学 教育存在严重的问题。 近几十年来世界范围内科学教育主流的变化可从下表略见一斑。“ 年代教学方式科学教育观科学观自然观 6 0 年 教科书万能科学概念的学习；学科重视科学研究成自然有 代以教师为中心结构本位。果，将之视为已建特性 ( 传统式)立的完整系统。( 因果 律) 。 7 0现代启发式教重视个别差异：科学视科学知识为动自然有 芷 学方法( 发现概念建立必须包括科态研究成果；知识 结构 代式、探讨式)学方法与态度：小小是人类未完成的( 了解 科学家的培养；人文探讨过程的部分。自然) 。 主义开始抬头。 8 0 科学思考力的重视学习智慧的应用：探寻一切人类的需要保 笠 操作与经验培养科学态度( 人性开足迹；注重问题的护自然 代( 操作式运发) ；形成正确的价值判发现与寻求答案( 净化 思型、创造断能力( 自我统治) 。的方式( 科学思考自然) 。 性) 。 力) 。 上表中，从横向比较来看在世界范围内每一时代人类的自然观、科学观， 决定了当时学校教育的科学教育观和教学方式；从纵向的发展来看，科学教育 的目标从五、六十年代只重视科学知识、科学概念的学习，过渡到七十年代的 将科学概念、科学方法和科学态度三者并重最后转向8 0 年代以来，不仅重 视概念的学习，而且更加重视科学态度、科学方法和科学价值观的培养。 从国际中小学科学教育发展的趋势中考察我国中小学科学教育，我们不难 发现，较为突出的问题在以下几个方面： i 、过于强调经典的知识内容及学科体系的完整。致使内容过多学生难 有探索的时间空间，难与现实生活形成联系因此也难以对生活产生真正的影 响，最终导致学生不理解生活中的科学，将科学与现实生活相脱离。例如，学 生在小学就知道人体的生长发育需要七种营养要素，但绝少有学生关心他自己 的营养生更甭说关心家人的营养卫生了。说明科学知识以“纯粹”的形式 出现，也以“纯粹”的形式保留在学生的脑袋里，科学知识变成了与学生生活 无关的东西。 2 、过分关注课堂内的学习和单一的敦科书课程资源的使_ i j 。显见的事实 是，学生在课堂内学习的时间十分有限，他们在课内习得的知识、技能、态度 若不向课外、校外、家庭迁移拓展，很难形成真正的科学素养：而课外、校外、 家庭又存在着丰富的课程资源，它们可以为课内学习提供广阔的智力背景，充 分利用这些资源，可以使课内外的学习相得益彰。在科学课程资源的开发利_ e f ；j 上，我们视野还很狭窄。 3 、科学教育的课时过少，教学效果差。和国际上许多发达国家相比，我 6 国的科学课程所占的课时比例偏少。根据我国现行教学计划的规定，科学课( 包 括小学的自然常识、初中的物理、化学、生物和自然地理) 的教学时数只占总 学时的8 6 ( 有学者建议应达到1 3 左右) 。若加上专题作业、非正规科学教 育的时间，我国中小学生接受科学教育的时间就更少，这与科教兴国的国策和 国际上普遍重视中小学科学教育的趋势是很不相符的。 4 、缺乏全面的有层次的科学教育目标体系。和国际科学教育课和相比 我国的目标明显偏向知识领域，较少触及科学方法、科学态度、科学价值观、 科学史等领域( 这些领域对科学素养来说十分重要的) ，即便有所涉及，也因 表达过于抽象、笼统，缺乏层次性而只能停留在般口号水平。过于抽象的目 标( 如爱科学) 也使教师难以形成任务意识( 如不知道某个年级要达到什么目 标) ，这样，许多目标就难以落实。 5 、教师探索自然现象的意识不强，没有成为自然界的探索者这与师范 教育科研i 作重视不够和科研方向的偏离密切相关。 6 、教师的知识结构欠合理、科学教育观念淡薄。我国高师普遍采用单一 的分科设置专业的模式，培养的是适应分科教学的教师，常常有“隔行如隔山” 的现象，同时忽视科学教育观念的养成。 因此，开设综合理科课程既符合2 l 世纪的时代要求，又能有针对性地解 决我国中小学科学教育中存在的主要问题。 二、综合理科课程及其重要意义 从世界课程改革的实践看，2 0 世纪9 0 年代以来，世界各国都大力倡导课 程的综合化。 ( 一) 综合理科课程对科学素养培养的意义 我国传统教育对学校课程缺乏整体认识，在小学、初中和高中阶段各门 学科在知识技能的传授和学科能力的培养上缺乏纵向的、统筹的安排；同一学 习阶段开设的各门学科的内容，缺乏横向的、有机的联系，其结果一方面造成 7 学生某些知识不必要的重复和产生某些漏洞，另一方面又造成学生单向、机械 的复现性的思维习惯，不利于发展他们多维的、灵活的、创造性的思维能力。 设置综合课，是终身教育体系中各种教育内容一体化的必然结果。它的优点在 于给予学生以整体观念，保证学生形成完整的世界图景，防止学生把各门学科 的知识割裂开来；可以减少课程门类，避免各学科教学内容的重叠，减轻学生 的负担，同时有助于培养学生横向思维和发散思维，促进学生个性的发展。英 国学者英格拉姆认为，综合课程有助于融合知识的分化，提供整体的观点，恢 复知识的完整性，帮助学生既见树木叉见森林。另一方面，科学的发展又超过 了学科的界限，各门学科相互渗透，彼此交叉，趋于综合化、协同化，而且， 综合发展的趋势越来越占主导地位，这需要我们的教育教给学生跨学科的知识 和方法，培养学生系统地跨学科思考问题的基本能力，有利于提高学生的整体 科学素质。综合课程正是从横的方面联系各学科，很好地适应了科技发展对教 育的要求。 当今国外的理科教育，均提出了以培养学生科学素养为主要目标。科学素 养的核心要素是人的科学观它是人对自然界的总的看法，是哲学层次的观念。 一般而言，科学素养要有三个支撑点：其一是对科学知识、技能的掌握和积累， 这是基础性的和根本性的；其二是对科学方法的掌握，它是发展性的和创造性 的；其三是非智力品质如兴趣、情感、意志、作风等等发展的影响，它是动 机性和情感性的。围绕着培养这样的科学素养而设计的综合理科课程，体现以 下几个特点： 1 、 基础性。即选取最基本最重要的概念，不过早地使课程过分学术化， 而是拓展学生的思维和视野，培养跨学科能力的迁移。 2 、全面性。即注重科学知识与科学方法、学生智力因素与非智力因素、 书本知识与实践能力等等的关系，使学生全面均衡地发展。 3 、适切性。即根据不同学生的自身特点，以不同的需求在课程设计时有 针对性地安排分层次的内容，以使每个学生的科学素养都得到充分的发展。 开设综台理科课程是科学发展的必然趋势，符合学生认识发展的特点，有 利于提高学生的整体科学素养，能使学生在掌握科学知识之间联系方面、获取 科学知识的广度方面、在科学技能、方法、态度、精神的培养方面有可能得到 超越，从而能提高学生的整体科学素养。因此，我们说综合理科课程是培养学 生科学素养的重要途径。 ( 二) 、国内外综合理科课程改革的现状分析 1 、国外综合理科课程改革的借鉴和启示 从现代世界理科教育改革的情况看，都把培养学生良好的科学素养作为核 心的首要的价值取向。国外中等程度的综合理科教育研究开展较早，综合有关 材料，其综合理科课程改革有以下共同特征： ( 1 ) 、明确科学教育的目标就是提高全体学生的科学素养。包括两个方面： 一是科学教育的全员性；二是提高学生的科学素养，而不仅是科学知识的教育。 ( 2 ) 、明确科学教育的原则是以人为本。包括两个方面：一是基础性，即 夯实基础学力提高科学基本素养：二是发展性，即注重培养学生的终身学习 观念，向学生提供最基本和科学知识框架，为他们的终身学习打下基础。 ( 3 ) 、重视与日常生活密切联系，充分体现了理科知识在实际生活中的重 要性。 ( 4 ) 、重视对学生实际操作能力和研究能力的培养。 ( 5 ) 、强调学科学的中心环节是探究。让学生亲历科学探索的过程，全面 提高基本的科学素养。 2 、国内综合理科课程实验情况 国内综合理科课程的研究和在小范围内的实验也取得了不少宝贵的经验。 新课程标准颁布前十多年里，国内在综合理科课程的研究方面，主要体现在对 课程内容体系的研究上，形成了四套主要的教材。一套是吉林教育出版社出版 g 的自然科学基础，共十二分册；一套是上海市教研室编写的理科( 试用 本) ，共六 j | ；一套是上海师大编写的理科，共三册 还有浙江省使用 的综合理科教材自然科学。四套教材都体现了一定的综合编排的思想初 步构建了区别于分科理科课程的内容体系，但是也普遍存在以下几点不足：内 容体系的编排上，还没有找到一种较为合理的结构来综合分科的知识；演示实 验与学生实验的数目偏少；教学内容反映科技新发展成果不够等。 新课程标准颁布以后，依照此标准编写的科学教材中，小学科学教材有教 育科学出版社和江苏教育出版社两个版本：中学( 初中) 科学教材有华东师范大 学出版社、上海教育出版社和浙江教育出版社出版的三个版本。人教社在出版 分科教材的同时，也组织编写了一套综合教材，估计将在近期出版。它f i j 的内容 都包括科学探究( 过程、方法与能力) 、生命科学、物质科学、地球、宇宙和空 间科学及科学、技术与社会的关系等方面。 综观我国实施综合理科的实验，一方面综合理科的试验取得了一定的成 效，另一方面还存在以下几方面的问题：无论是在内容体系的编排上，还是在 教师的在职培训、师范院校对综合理科专业学生的培养、课程评价体系的构建、 课程资源的开发利用等课程改革的配套措旋方面，我们的研究还没有跟上。 三、实施综合理科课程，培养学生的科学素养 实施综合理科课程是培养学生科学素养的重要途经。在教学中实践中，我 认为要从教材的活化、课堂教学的改革、教学渠道的拓宽、师资的培养上加以 落实。 ( 一) 、活化教材，进行科学素养培养的前提 如何使用教材( 教科书) 是“教教科书”还是“用教科书教”，这是 区分教师专业化程度的标尺。“教教科书”是传统的“教书匠”的体征，“用教 科书教”才是现代教师应有的姿态。在教学中我们应该重建“教材观念”，革 除“唯书唯上”的陋习，依据教学需要、学生特点、当地实际，进行选择和设 10 计教学内容。在实际教学中教师应根据教学需要，对教材加以活化是很有必要 的。 按我省教育厅规定，我校使用的教材是自然科学基础，它仍保留原来 物理、化学、生物学的体系，相互之间只有局部的综合。教材在知识表述上追 求系统和简洁而每堂谍的具体教学则主要考虑如何使讲授的内容易于被学生 了解和掌握。因此，教师上课时，不能处处沿用教材中知识体系顺序，而要对 知识内容重新加以整合，充分挖掘教材，并从教材中提炼出科学的观点、方法 及其思想，以符合课堂教学的需要。教师经过对教材知识结构的梳理，转化为 教师的综合知识结构，然后通过教学过程转化为学生的综合知识结构，并渗透 科学素养教育。因此，我们说教材的活化是对学生进行科学素养培养的前提。 1 、点线结合，运用比较进行思维能力的培养 通过与旧知识和已有的经验的比较联系，培养思维能力，学习科学方法。 在课堂教学中，教师可以结合教材，将一些问题提供给学生，让学生根据已有 的经验和知识去分析、比较，再进行讨论，并处理加工形成自己的看法、结论， 这个过程实质上就是学生的创造“新知”，发现“规律”的过程，也是学生综 合运用知识的过程。 例如蛋白质的结构和功能这部分知识由于学生在化学课上已经学过了有 机化合物，因此，让学生推出氨基酸的结构通式，并在此基础上讨论二肽、多 肽化合物就成为可能。传统的讲授只能让学生死记硬背，这样学生写出的氨基 酸通式就会出现错误。针对这种情况。首先让学生讨论：( 1 ) 、比较“_ n h 2 ” 和“n h ，”有何不同? ( 2 ) 、给出几种氨基酸的结构式，让学生找出其结构的 共同部位和不同部位顺其自然地得出氨基酸的通式。( 3 ) 、给出几种氨基酸 的结构式，让学生推出其脱水反应的化学方程式，得出二肽，继而三肽、四 肽。多个氨基酸脱水形成多肽，由于多肽是链状结构又称为多肽链。通过 引导、讨论、对比、分析，学生们很快掌握了所学的知识。 再如理解“视觉的形成”使用物理的“双凸透镜成像实验”，通过类比， 让学生结合已学过的物理学知识达到突破“视觉的形成”这个难点。 实践证明，通过这样的知识重新整理组合和比较，不仅有利于学生知识整 体性观念的建立，有利于基础知识的落实，而且为培养学生综合知识的思维能 力提供基础条件。 2 、渗透s t s 理念，培养学生的科学意识 s t s 教育反应了当今世界科学教育的改革潮流，也揭示了理科教学的本 质。它强调学生懂得科学、技术和社会三者之间的相互影响和作用，强调科学 技术在社会生产、生活和发展中的应用，培养学生关注社会的意识，并能以正 确的价值观和方法来解决科技发展带来的社会问题。理解科学、技术与社会的 关系是现代公民科学素养的重要内涵。自然科学与人类生产、生活和经济、社 会的发展密切相关，因此，在科学教育中应结合教材，渗透s t s 理念，根据 教学需要，选取一些科学技术在生产生活中应用于的实例作为教材的基本素 材，并将之渗透于教材相关的知识结构框架之中，使书本知识与社会实际发生 联系。让学生置身于社会的大环境在一定的情境中带着各种问题去了解周围 的事物，并运用已学到的知识对事物作如恰当的价值和伦理上的评析。在这个 过程中，充分发挥学生的创造性激发学生的爱科学、学科学、用科学的科学 意识进而带动概念和方法的学习。 例如，在教学中一方面可以通过结合时事、社会热点问题的分析和评价， 培养学生的科学意识和科学品质。与科学有关的时事社会热点问题有：( 1 ) 环境 污染与保护方面；( 2 ) 能源方面：( 3 ) 日常生活方砸：物理侧重各种电器、材料， 生活中声、电、波等；化学侧重各种化学用品( 塑料、橡胶、纤维、电池、厨房 用品等) ；生物侧重仪器及药品等：( 自然现象：物理侧重天体运动、闪电、潮汐 等；化学侧重矿物风化、物质( 元素) 循环等；生物侧重光合作用、生物的遗传 变异等：( 5 ) 工农业生产问题：( 7 ) 前沿科学：纳米技术、超导技术、生物技术、 近几年诺贝尔( 生理、化学、医学) 奖。另一方面可以充分介绍科学、技术与社 会的相互作用。在“光和眼”一节的教学中，介绍了全反射现象的应用，将这一 现象产生的创新又推动科学的发展。恰当介绍与科学研究密切相关的技术，如电 子显微镜技术可以用在光导纤维上，它在医学上可以检查病人的胃的内部、测量 心脏内的血氧浓度；在“细胞”教学中，增加了细胞的癌变和衰老作为课外阅读， 让学生去查阅资料、上网了解：在“动物的营养”一节增加了营养保健、糖尿病 和肥胖症及其预防等等，让学生了解知识在实际生活中的应用。 这样的教学，不仅使学生掌握基本的自然科学知识，而且使其利用这些知 识去为我们人类的发展和建设服务达到培养学生科学意识的目的。 3 、通过教材中知识点重新整合，培养学生分析、解决问题能力 我们可以通过教材中知识点的重新整合，增强学科闯的渗透，使学生掌握 合理的知识结构，这是形成创新能力的基础。学生的知识结构除能吸纳新知识， 不断丰富个体的原有的认知结构外，还便于学生使用知识时的检索和提取，从 而提高知识的使用价值，而更为重要的是条理化、体系化的知识，才有可能融 合贯通、灵活运用。结构越合理，越有利于迁移和运用。综合化课堂教学的着 眼点是推动学生对知识的整体把握，建立重视迁移能力和注重创造能力培养知 识的新体系，它是力求在新的、能力结构上实现知识增值，而不是简单的知识 再现。如前所述，现有教材在某些内容编排处理上，不同学科间的知识结合得 还不够紧密，存在“拼盘式”的情况。因而在教学中为克服这些弊端，可以利 用某一条线索，把教材中分散而又有联系的知识点串连起来，把各学科的基础 知识内容联系起来，沟通学科内容之间的横向联系，从而构成知识的整体性。 让学生充分地运用各学科知识理论去分析、解决一些实际问题，培养学生的整 体观念，提高学生的综合素质。 例如，教材中介绍到鸟类时，只将它的特征罗列出来，为了使学生掌握综 合性的知识教师在提出问题：“鸟为什么会飞? ”的基础上先引导学生领会 13 鸟自由飞翔要解决阻力和动力的问题，然后结合所学的物理、化学知识进行分 析，通过学习分组查找资料、讨论，最后指导学生从以下几点进行总结：( 1 ) 、 流线型在生活、体育、科技上的应用，理解鸟的体型的意义，并且用生物学知 识了解鸟的骨骼及鸟直肠很短的意义；( 2 ) 、结合鸟的运动特点用化学知识分 析“有机物+ 氧一二氧化碳+ 水+ 能量”，分析鸟消化系统、循环系统、呼吸系 统发达的意义：( 3 ) 、用气体压强和分子运动论的知识，分析气体进出肺和气 囊的原理：( 4 ) 、讨论鸟飞行的情况。 再如光合作用一课教学时，根据光合作用与理化等多学科综合的知识 的内在联系，可以把它归纳为综合知识结构的网络。( 见下面示意图) ： 光 合 作 用 有关化学反应及其应用、计算 化 原料、产物的化学结构和性质l 学 影响 因素 物理、化学、地理 这样可以沟通原来物理、化学、地理和生物学之间的横向联系，四者相互 渗透，从面使学生掌握合理的知识结构。 在联系学科知识时应注意以下几个问题：其一知识的准确性。教师对其 它学科知识要透彻的理解，概念要清晰，内容要明了。其二，内容的针对性。 联系各学科知识的目的是为了更好地搞好科学教学。而不是所有的问题都去联 系其它学科知识，切不可华而不实，无针对性。其三，讲授的适宜性。在沟通 各学科内容之间的横向联系时，应做到自然、掌握分寸，恰到好处。 4 、结合科学史，进行科学素养培养 l4 一位科学史专家说，自然科学教育不仅要求学生理解科学“现存的样子”， 而且还要学习科学是“如何变成这个样的”。同样只知道正确认识的积累过程， 而不了解它的曲折发展历史，特别是不了解它在前进道路上曾经遇到的困难、出 现过的错误，以及为克服这些困难和错误所做的努力和解决办法，就会限制人们 的思想，不可能从中学习到克服困难的方法和正确的科学思维方法。 ( 1 ) 、学习科学史，要从正反两个方面总结认识的历史经验，树立敢于批 判、勇于创新的精神和大胆承认自己工作中的错误，勇于改正错误的严谨的科 学态度。 ( 2 ) 、学习科学史，还要注重利用不同学科在科学发现过程中的贡献，将 知识进行整合，培养学生的整体的科学素养。 ( 3 ) 、不仅关注科学成果，而且要关注科学成果在历史背景中产生的影响， 从而明了科学事业对人类的贡献与祸害，也有利于学生了解真正的科学精神。 ( 4 ) 、加强方法论的训练，使学生不仅学到具体的科学知识，而且可以学 到“科学的方法”，开拓学生的视野，使学生更具有洞察力。 因此，可以通过挖掘教材中相关的科学史的内容，对学生进行综合知识、 科学思想、科学方法和科学精神的教学。例如，在生命与自然中的生命与 延续一节，与学生讨论了基因的基本问豚之后，就开始描述魏斯曼的实验，以 及通过对生物遗传现象的分析和研究，并根据当时有关遗传和变异的材料，提 出“种质连续性”假说。紧接着向学生提问，“种质连续理论”错了吗? 然后 帮助学生分析：它的立论有定的科学依据，但带有很大思辨色彩。它作为粒 子性遗传思潮，具有现实的启蒙意义，为现代遗传学的创建起着重要作用。 笔者收集了1 9 世纪以来有关基因发现历程的资料，供学生作为学习基因 知识发展过程的参考书，同时要求学生去图书馆、上网查阅相关资料。把学生 分成五人组进行工作，每个小组要准备某一特定历史时期中基因要领的简要 介绍。经过两天的资料收集之后，每个小组的成员要分享他们的研究成果他 l5 们要共同确定或推断出每个时期的发现。接着学生们要回n 4 , 组，利用前述自 己设计的那组问题，确定每个发现是如何产生的。他们要找出新技术等与进行 研究有关的因素，研究之中运用哪些跨学科的知识、实验方法以及指导研究的 理论。晟后每个小组要与大家分享他们发现的模式以及他们是如何得出结论 的。通过上述这些教学活动，学生们逐渐意识到，科学理解并不是突然出现或 者是一次到位的，也不是凭门学科的知识就能解决的。许多重要的科学发现 都是几代人甚至十几代人不断努力的共同结果。此外，学生们还会领悟到，每 个科学要领的提出都反映了发现者个人的背景、时间和地点。学习科学史不是 为了回顾过去而是为了现在和未来。组织学生学习了有关基因的历史事例之 后，还要求学生猜测一下，现在和未来的科学家就基因还会提出什么样的问题， 在应用方面还会如何拓展，他们的研究可能会受到哪些因素的影响。这些内容 不仅可开阔学生的眼界，还能使学生受到科学方法和科学思维的训练以及科学 精神的熏陶。 因此，我们说教材不仅仅是教科书，围绕教科书的教学资料应当是丰富 多彩的，这种教学资源的开发主要依赖于一线的教师。今天的教学环境正在发 生翻天覆地的变革，凭借网络系统支撑的庞大的知识世界，为教师的教材开发 提供了无可限量的资源。教师可以借助网络等资源开发校本澡程丰富教材内 容。正是基于这种考虑，我和同事正在尝试开发- r l 校本课程基因工程与生 命伦理，主要结台物理、化学等技术，介绍现代生命科学研究的新技术、新 进展，以及它所引发的生命伦理问题的争论。 ( 二) 、加强实验教学是培养学生科学素养的关键 陶行知说：“不做无学，不学无术”。科学实验要在做上学，在做上教，读 科学书籍，听科学讲演，而不去亲手做实验，便是洋八股而非真科学。物理、 化学、生物等自然科学都是以实验为基础的科学。所以，综合理科课程应该加 强实验教学，通过加强实验和创设情景来培养学生的观察能力、实验能力。又 l6 可以培养学生对科学的兴趣及严谨的科学态度，培养学生对科学的探究能力和 探究方法。 1 、通过实验激发学习兴趣，培养探索精神 教师可充分发挥实验的直观性、趣味性特点，利用课堂演示实验、分组实 验等来激发学生探索科学奥秘的兴味与情趣，从而对未认识或未充分认识的科 学过程和现象有着直观的了解，要使学生通过观察真正认识到过去所不认识的 东西，发现了过去所没有注意到的现象，这样才能在他们的心理上产生一种满 足感，从而形成稳定的观察兴趣。 学生对人体的一些性状原来可能不是特别了解，教学中结合遗传学的教 学，介绍一些由单基因控制的具完全显隐性关系的人体的正常性状，并让学生 课后进行观察、统计、分析。这些性状有：发际、发旋、发状( 卷直、发色、 多少) 、眼睑、眼色、睫毛、耳垂、耳垢、鼻尖、舌头、手、食指和无名指的 长短关系等。 再如，地球仪的运用实验教学中，利用地球仪让学生通过观察获得地 球运动、昼夜更替、时刻变化、昼夜长短变化和四季递变知识，获得地球体的 立体观念，并结合重大体育比赛时问表，让学生测定地方时、区时。 通过观察、统计、分析，学生发现原来平时自己熟视无睹的东西竟然有着 这样的科学知识在里面，增强了学生的观察兴趣。 2 、加强实验教学，训练科学方法、养成科学态度 科学方法是人们在认识世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和 操作方式，是人类认识世界的有效手段和工具。教材的第一章就安排介绍了自 然科学研究的基本方法。在此基础上，通过结合加强实验教学来达到训练学生 科学方法的目的。主要可以训练学生科学的观察方法、科学的实验方法及科学 的思维方法，进而养成科学态度。 a )科学观察方法的培养 17 首先，在教学中要启发学生通过对身边的事物的观察，来发现和提出问题。 爱因斯坦有句名言；“一个问题的产生通常要比它的结论的得出更为重要。处 处留心皆学问”，观察是发现问题的一条重要途径。在科学实验教学中，无论 是演示实验还是学生实验，都需要学生进行细致的观察，通过教学相长给学生 造就一双“慧眼”，让学生学会观察，掌握观察方法，获得丰富的直观形象， 活跃思维。一个人如果掌握了系统而辩证的观察方法，就可以对所观察的对象 进行系统地、全方位地、多层次地观察，进行历史地、发展地观察首先，在实 验教学中要培养学生树立观察意识，端正观察态度，明确观察目的、任务，提 高观察的责任心。一个人的观察意识，必须落实到具体的观察活动中，通过完 成观察目的、任务表现出来。 其次，在教学中还要培养学生正确的观察态度，使学生掌握科学的观察方 法，以提高观察效果。如在“观察和解剖鲫鱼”的实验中引导学生先观察鲫 鱼的外部形态与水中生活相适应的特点，再通过解剖活动观察鲫鱼的内部结 构。观察顺序是：先观察鲫鱼的生殖系统( 因为生殖系统往往遮盖了消化系统) ， 再观察鳔、食管和肠，最后观察肝胰脏( 易于破坏) 。这样有条不紊地进行观 察，既保护了鲫鱼内脏器官的完整，又学会了正确的观察方法。 再次，在教学中，要指导学生作好观察记录培养观察与思考相结合的习 惯。教师正确引导学生实事求是地准确启示实验条件、过程、现象，特别是对 实验现象的记录，不仅能促进学生尽快地掌握正确的观察方法，不能使学生准 确地描述实验现象，为后厩的分析研讨提供第一手可靠材料，方便学生动脑分 析，发现问题、解决问题。 b ) 科学实验方法的培养 单纯的观察会使观察者处于消极等待的被动境地因而，观察还常常和实 验结合起来。采用实验方法可以克服自然条件的局限，人为地去干预和控制所 研究的对象，使科学研究在有利的条件下进行。 】8 实验是教学生用科学的手段学习科学，处处离不开科学精神、科学态度。 认真进行实验操作，仔细观察实验现象，准确记录实验资料，写出简单的实验 报告，既是学科学的具体过程，又是科学精神、科学态度教育的具体过程。科 学态度、科学求实精神是指导实验教学的核心，要鼓励学生如实报告实验现象， 并且要尊重学生的观察，消除学生在实验观察中的主观性，尊重观察到的真实 现象，对实验中出现的特殊现象或数据不准确等实验事实，引导学生运用理论 思维进行合乎逻辑的分析和探讨。 例如“空气中灰尘自然沉量的测定”这一实验，在实验前引导学生讨论采 样的地点、如何设置对比的对照点，如何防止微生物或藻类生长等，然后让学 生设计相应实验并加以实施。使学生初步懂得实验的方法。 有一位学生课后看到报纸上的一则报道，经过思考指出了其中的失误。这 是- n 关于某研究院的研究报道，他们通过实验比较各种去除蔬菜上的残留农 药的方法，其中一种方法是清水浸泡的方法，他们将蔬菜直接浸泡于水中，得 出蔬菜内的农药残留反而增加的结论而这位学生认为，应该将蔬菜先经过清 洗再泡水才能避免蔬菜表面的农药渗进蔬菜中。这个例子说明学生在平时也 能运用所学到的科学实验方法的知识来思考问题。 c )科学思维方法的培养 科学思维方法的培养主要包括科学假说方法的培养和概括思维能力的培 养。 科学假说是人们将认识从已知推向未知，进而变未知为已知的必不可少的 思维方法，是科学研究的基本方法之一。它的基本思路是：事实和已有理论一 理论假说一新的事实一修正理论( 甚至建立新的假说) 。恩格斯曾经对此作过 这样的评价：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”在教学中， 根据教材内容呈现科学实验资料，引导学生分析、体验科学思维的方法。例如， 在“生命的起源和生物进化”的教学中，先介绍1 7 世纪时盛行的自生论的假 说，介绍意大利医生列迪的实验，帮助学生分析这个实验以及可以从这个实验 中合理得出的结论。接下来介绍不久在显微镜中发现腐肉瓶内有微生物，让学 生分析其中有否不严密的地方，如果有应该如何克服。在此基础上介绍巴斯德 的实验，分析这个实验的成功之处。通过启发学生相互讨论、猜测推理，让学 生沿着科学家的足迹去探索结论，领悟科学家们在科学研究和实验设计中的精 巧思路和方法，体验科学研究的过程。在教学中，还应向学生指出，科学假说 是科学性与假定性的统一，它既有相关的经验和理论为依据，但又具一定的猜 测性，其正确与否有待于实践的检验。检验的方法一般有两种：一是设计实验 直接证明：二是用假说解释已有事实。到此为止，科学假说的这四个步骤( 事 实和已有理论一理论假说一新的事实一修正理论( 甚至建立新的假说) ) 已经 完成，此时可向学生指出上述方法就是科学研究的“假说方法”。 自然教学是以建立科学概念或揭示自然规律为主要教学目标的，教学中应 该引导学生自己在观察实验的基础上由学生自己归纳概括出科学概念或自然 规律。 例如，在“地球上的生物”一节中，通过指导学生观察、采集和其它途径 搜集到的生物资料，经过讨论、交流，归纳出生命的基本特征，并分析保护野 生动植物的重要性和紧迫性，以及应该采取哪些措施。 3 、开展创意实验。培养学生创新能力 在实验教学中，对学生进行创新能力的培养是长期的教学目标，它贯穿着 教学的始终，是一项综合性的课题。我们只要在实验教学中，有目的、有计划、 循序渐进、脚踏实地对学生进行培养，就一定能取得成效。 如在学习组成人体的化学物质时，学生了解到铁是哺乳动物血液中交换与 输送氧所必需的一种元素，对人类生命活动有着熏要作用。人体血液中血红素 占1 4 5 ( 质量) 而铁原子就处在能将肺中氧输送到身体各部分的血红素分子 的中心。那么，怎么验证血液中含铁