科学教育走进生活的意义

科学教育走进生活的意义 走进生活是我国科学课程的重要理念，也是世界科学教育的一个趋向.实施科学新课程以来，广大科学教师都十分明确科学教育应当引导学生“从生活走进科学，从科学走向社会”，都在积极探索科学教育生活化的相关问题. 科学反映的是人对世界的理性认识，科学教育倡导走进生活，是人类精神由纯粹理性向人的生活世界的回归.这种回归对于科学教育具有怎样的意义？ 一、激发学生的学习动机 学习动机是推动学生进行学习活动的内在原因，是激励、推动学生学习活动的强大动力，又称“学习的动力”.人的学习动机是在某种需求的基础上产生的.情境认知理论认为：只有当学习镶嵌在知识的运用情境时，才能发生有意义的学习.教学实践表明，知识与生活的关联度越高，越能体现知识的价值和知识学习的意义，学生对知识越能产生亲切感，对知识的学习越能产生兴奋感. 学生学习科学首先是因为科学有趣，科学能够帮助他们理解周围的世界，对发生在身边的大量自然现象作出合理的解释.所以，学生学习科学的需求首先是满足其好奇心的内在需求.好奇心是儿童的天性，生活世界中有许多现象学生知其然而不知其所以然，种种现象常常会刺激学生的大脑，使学生感到好奇，也使他们陷入深深的困惑.当他们看到这些问题也是科学所要研究的问题时，将会产生学习科学的强烈动机和巨大动力. 案例1 功率概念的教学 学生在生活中都有过这样的亲身体验：如果登同一段台阶（如图1），一次是慢慢走上去，另一次是疾步跑上去.虽然两个过程中，人克服自身体重所做的功是一样的，消耗的能量是一样的.但疾步跑上楼人会气急，而缓慢走上去却不会气急.当学生知道用功率概念能够对这一现象作出满足的解释时，他们对新知识的学习将会产生巨大的动力. 科学不但可以解释生活中出现的大量现象，而且在生活中有着广泛的应用，这些应用极大地改善人类的生活方式和生产方式，提高人类的生活能力和生产效率，推进人类文明的进步和社会的发展.科学在生活中的广泛应用会使学生看到科学不但有趣，而且有用.学生会为科学的巨大力量而惊叹不已，同时也会关注科学究竟是怎样被应用于人类生活之中，它在人类生活中究竟扮演着怎样的角色.科学在生活中的广泛应用是学生学习科学的外在需求，外在需求也是学生学习科学的动力来源之一. 案例2 静电的应用 在初中科学中，有关静电的知识是非常简单的，主要内容有：物体带上电荷之后，会吸引轻小物体;电荷之间会相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.但静电知识的应用却是非常广泛的，例如，静电喷漆（图2）、静电喷洒化肥（图3）、静电空气净化机（图4），等等.当学生看到自己所学的那么一丁点的科学知识竟然在生活中都有那么大的用途，他们将会体会到科学的学习意义之重大. 二、增强学生对科学的亲切感 生动丰富、趣味盎然的生活世界是人安身立命之所，科学教学生活化，将抽象的科学世界与生动的生活世界紧密联系，赋予科学学科浓厚的生活气息，能够剥掉科学知识冷漠的外衣，消除科学知识的神秘感和陌生感，使学生认识到生活处处有科学，科学与生活密不可分.这不但能够极大地增强学生对科学的情感，而且能够培养学生细致观察生活，在生活中学科学的良好习惯. 案例3 平面镜成像的教学 平面镜成像是初中光学的一个重要知识.对这一课题的教学，我们作了如下设计： （1）用如图5所示的生活现象引出学习的课题：一只小狗在一块平面镜前，看到镜内也有一只小狗.它想和镜里的小狗玩耍，但却怎么也碰不着那只小狗，它并不知道镜内的小狗只是自己在镜内成的一个像.平面镜内的像是怎样形成的？这个像有什么特点呢？ （2）在引导学生设计实验研究平面镜成像规律时，我们利用生活现象：人在透明玻璃前有时既能看到玻璃后面的物体，同时又能看到玻璃前的物体在玻璃后成的像（如图6），启发学生采用透明玻璃研究平面镜成像规律的实验方案（图7）. （3）在得出平面镜成像规律后，我们用如图8所示的两只天鹅在水中的倒影这一熟悉的自然美景，展示自然界中的平面镜，并为平面镜成像规律提供了有力的证据. （4）用如图912的事例来说明平面镜成像规律在生活中的广泛应用. 将科学与生活作如此紧密的联系，使得科学成为学生身边看得到、听得见、摸得着的东西，也使学生感到科学学习就是一种重要的学习方式，由此增强了对科学的亲近感. 三、利于科学概念的建构 建构主义认为，教学并不是教师将知识灌入学生大脑的过程，而是学生通过自主活动和实践进行知识建构和意义生成的过程.学生在日常生活中已经积累了许多经验，这些生活经验无意之中已经为学生建构科学知识作了某种准备.学生在学习科学过程中，需要将新知识与自己原有的生活经验进行反复的相互作用，通过同化和顺应的方式，使自己的认知结构得到充实和改善. 在学生已有的生活经验中，有许多与科学概念是一致的，这些生活经验对学生学习科学能够提供有力的支持.科学教育走进学生的生活世界，能使教师对科学概念与学生的生活经验加以沟通，促成学生顺利实现生活经验向科学概念的过渡. 案例4 动能和势能的转化 动能和势能可以相互转化，动能减小时，势能增大，势能减小时，动能增大.与此相对应的，学生在生活中已有骑自行车冲上坡或冲下坡的经验.这些经验能够有效地帮助学生建构动能和势能相互转化的关系. 师：骑自行车时，如果人不踩车.当自行车上坡和下坡时，会发生什么不同的现象？ 生：自行车上坡时，运动越来越慢;自行车下坡时，运动越来越快. 师：请你运用动能和势能概念，重新叙述一下. 生：自行车上坡时，动能减小，势能增大;自行车下坡时，势能减小，动能增大. 师：可见，动能和势能之间能够发生相互转化.如果没有其他阻力，自行车上坡时，动能减小多少，势能就增大多少;自行车下坡时，势能减小多少，动能就增大多少，而机械能的总量保持不变. 但是，学生的生活经验对科学学习的作用并非都是正面的，由于生活常常会向我们呈现某种假象，使得学生的生活经验有不少会与科学概念存在着差异，甚至是相互抵触的，从而对学生学习科学构成种种障碍.科学教育走进学生的生活世界，能使教师关注学生在学习某个科学概念之前对该概念可能存在的错误认识，分析学生产生这些错误认识的原因，并在教学中用强有力的事实动摇学生原有的认识，帮助学生修正原有的认识，从而建立起科学概念. 案例5 物体的颜色 科学的观点认为，物体的颜色是由物体和外界环境（光照）共同决定的.例如，不透明的物体的颜色是由它反射的光的颜色决定的.但学生在生活中形成的观念却是：物体的颜色是由物体本身决定的.例如如果问他们：雪、荷叶、油菜花各是什么颜色？他们一定会回答：雪是白色的，荷叶是绿色的，油菜花是黄色的.他们从来不会问：照射在这些物体上的光是什么颜色？ 为了帮助学生了解自己对物体颜色原有的认识及其错误，并对物体颜色建立起正确的认识，我在马来西亚华文独中的科学教科书中，首先向学生提出问题：如果问熟透了的番茄是什么颜色，你一定说是红色.颜色是物体固有的属性吗？然后按如图13的方式做实验：分别用红光、绿光、蓝光照射番茄，看番茄各呈现什么颜色.从而让学生认识到：我们平时看到熟透的番茄是红色，是因为平时照射到番茄上的光是由各种色光混合而成的白光，番茄反射了其中的红光.不透明物体的颜色是由它反射的光的颜色决定的. 四、提高学生的思维能力 在传统的科学教学中，学生求解的问题大多是经过简化的抽象问题，与这些问题相比，生活中实际的问题（也称为原始问题）具有的特点是：问题的情景较为复杂，问题的条件较为隐晦、模糊、开放，问题的模式不太清晰.求解生活中实际的问题，首先要通过分析和抽象，进行简单化处理.即对问题的模式进行识别，即建模，将研究对象和运动变化过程抽象为简单的模型.然后才能选择相应的知识加以解决（如图14）.所以，解决生活中的实际问题，能够极大地提高学生分析比较和抽象概括的能力，从而有效地提高学生的思维能力. 案例6 开夜车判断路面的干湿 有这样一个问题：夜晚，一人驾着一辆汽车在沥青路面上行驶，由于没有月光和路灯，道路一片漆黑，他打开了车前灯给路面照明.则在他看来，干燥的路面暗些还是湿的路面暗些？ 这是生活中常常碰到的一个实际问题.解决这个问题首先要弄清： * 司机看到路面亮是因为有光从路面反射到司机的眼中. * 路面看上去亮一些，说明反射到司机眼中的光较强.路面看上去暗一些，说明反射到司机眼中的光较弱. * 车灯射出的光会向很多方向传播，但我们只需要考虑斜向下射向地面的那束光. * 湿的路面以镜面反射为主，灯光在路面上主要向前方反射，如图15甲，反射光难以进入司机的眼中;而干的路面以漫反射为主，灯光在路面上沿各个方向反射，如图15乙，反射光能够进入司机的眼中. 根据以上分析可知，湿的路面看上去暗一些，干的路面看上去要亮些. 五、引发学生对社会的关注 我们所处的时代是一个科技的时代，所谓科技的时代，就是说：这个社会几乎所有的成就都与科学和技术有关，如高速铁路，全球定位，杂交水稻，核磁共振，气象卫星等等.这个社会几乎所有的问题也与科学和技术有关，如能量危机，环境污染，自然灾害，制毒贩毒，全球变暖.而解决这个社会几乎所有的问题也都离不开科学和技术.处于这样一个时代，每一天都有许多事情需要我们运用科学知识去作出判断和决策，社会的民主化进程要求我们每个人都应当有能力对社会生活中牵涉科学技术的重大问题参与意见.科学学习并不是要让学生远离社会，躲进象牙塔里，“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”，而是要让学生树立强烈的社会责任感，更加关注社会.科学教学生活化，能够使学生在头脑里建立抽象的科学世界的同时，时刻关注自己生活其中的生活世界，以及关注日新月异的科技发展成就，关注人类面临的困惑、危机和挑战，等等. 六、增进与劳动人民的感情 劳动人民在长期的生活和生产中做出了许多发明和创造，将劳动人民的这些发明创造引进科学的课堂教学，将学生的视线引向劳动人民的生活和生产的场景，能让学生了解劳动人民是怎样生产劳动的，看到劳动人民的聪明才智和蕴含的无限创造力，从而增进与人民群众的感情. 案例7 泥马 如图16所示的“泥马”是一种和雪橇功能类似的工具，它是生活在海边在海涂上作业的人在劳动过程中发明创造的.其原理是增大受力面积、减小压强，能起到防止人在海涂深陷其中的作用.在教学中向学生介绍“泥马”，不但能让学生多认识一种生产工具，同时也能让学生产生学习人民群众创造精神的情感. 七、增强学生的生活能力 “学会生存”是21世纪教育的重要支柱，也是教育最根本的目的和最崇高的目标，要让