应用STS教育理论优化科学实验教学研究

应用STS教育理论优化科学实验教学研究摘要在STS教育理论成为我国新课程改革的重要内容与教学目标之一的背景下,文章针对当前初中科学实验教学中存在的不足,从科学实验教学的内容载体、教学过程和教学模式三个方面就如何优化科学实验教学策略这一问题进行研究,并提出可行的建议。关键词STS教育;科学实验教学策略;内容载体;教学过程;教学形式中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:1005-5843(2021)01-0012-02STS是科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)三个英文单词首字母的缩写。STS教育是近年来世界各国科学教育改革中形成的一个新的科学教育构想,以强调科学、技术与社会的相互关系,科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。STS教育的基本理论认为:科学是通过它的理论,更是通过它的应用被大多数人所认识,并在社会生活中普及的,学生在学校中学习,应当力图使他在对实际问题研讨过程中认识和掌握科学知识,应尽量让学生在创设的情景中去理解,认识科学概念和规律。这一教育理论的基本特点是:重视科学知识在社会生产和生活中的应用,强调基本理论的实用性和社会价值,强调教学内容的现代化、社会化,注重学生从实际问题出发进行学习。STS教育是STS学科建设的重要内容,它的发展对科学基础教育产生了深刻的影响,成为当前国际理科教学改革中的重要课题之一。对于STS教育的要求,在《国家课程标准》中已明确指出：“能用所学知识解释生活和生产中的有关现象,解决有关问题。了解科学在现代生活和技术中的应用及其对社会发展的意义。”上海地区也将“初步具有解决问题的能力和基本的科学方法,能够初步以科学态度对待个人、人类、自然和社会等方面的问题,并敢于提出有科学根据的见解。”作为《科学》课程的总目标。不难看出,STS教育已成为我国当前基础教育改革的重要内容和教学目标之一。一、优化科学实验教学内容载体长期以来,我国的科学教育以传授科学知识为主要目标,教师比较注重如何更有效地传授知识,在科学实验教学中以科学知识为主要载体,侧重于以实验现象为代表的经验知识和以实验原理为代表的理论知识,强调讲清原理、演示好实验,训练的重点放在学生能否看清实验现象、弄懂实验原理、记住实验步骤等。随着新课程改革的实施,科学实验教学内容载体的选取也在关注学生的兴趣和生活经验,贴近学生生活,重视科学技术与社会的关系和人与自然和谐发展。但重点还是学科知识,教师特别注意知识间的逻辑关系和推理的严密性,而在一定程度上轻视了科学过程与方法的重要性。STS教育以建构主义教学观为基础,注重从学生的原有经验出发,以学生已知或熟悉的内容为载体发展需要的活动种类和活动方式,以便于学生更好地感受和体验科学。因而,教师在设计实验教学策略时更应注意选择与社会生产生活密切联系的内容作为载体,以生活经验和周围环境为基础进行实验教学活动。例如,在《生物的多样性》这一节的实验教学设计时,教师可以充分利用校园内的动植物资源,指导学生仔细观察身边一些常见的动植物,这往往会给学生以具体形象的感觉,易于引起学生的兴趣和科学探究的欲望。在《能的转化》一节中,让学生自带玩具,指导学生探究自己喜爱的玩具中有哪些能的形式的转化,这样就把学生身边喜爱的事物作为载体,使原本抽象难懂的科学知识更容易被学生理解掌握。在《水与生命》一节中,让学生自带家中的水费单,计算自家每人每月的用水量,并在班级范围内比较,请节约用水的学生交流节水经验,这更能有效地使学生认识到节约用水在生活中的重要性,而不仅仅是停留在课本的知识层面上。当然,由于日常生活中的事例通常是复杂的、受多种因素影响的,将日常生活中复杂的科学问题简单化、结构严谨的知识趣味化的同时,容易出现一些科学性错误影响学科知识的逻辑关系和推理的严密性。因此。教师在选择实验教学内容载体时,可以将传授知识和体验过程方法分为两类进行教学设计,做关于过程和方法的教学策略设计时,要允许或应该在原理上做适当的简化和近似处理,以突出过程和方法的本质特征。做关于知识内容的教学策略设计时,要努力寻找生产、生活的实际情境以体现科学知识的真正价值。二、优化科学实验教学过程近年来,我国的科学教师在实验教学方面做了很大努力,不断地开发便于学生体验、贴近于真实生活的实验活动。但是这些实验更多的是为了证明课本上的理论,学生只需用相同的方法和仪器,做相同的实验,并被期望得出相同的结果。学生的科学实验重点不是科学过程和科学方法,而是强化对科学知识的认识,在实验过程中加深对理论的理解和记忆。因此有学者评价说,中国学生的动手操作活动是试验性的、非探索性的。STS教育则鼓励学生进行不同的实验,用不同的方法和材料,并得出不同的解决问题的方案和结论,实验活动的目的是发现课本上以及课本外的理论和结果。教师可以从这一理论出发优化实验教学过程,加强对学生在体验科学探究过程和学习科学实验方法方面的培养。例如,在《保护水资源》一节中,在分析水质污染的原因时,学生很自然地想到生活中使用的洗涤用品对水资源会造成污染,教师可以由此引导学生设计实验来探究家用洗涤用品对水质的影响。在实验教学过程中注意引导学生通过问题设计试验方案,明确设计思路,并说明理由。使学生感受实验方案的动态设计过程:即提出实验方案,确认试验方案,修改完善实验方案的过程。教师可以提供丰富的实验材料(如烧杯,小鱼,洗涤灵,无磷洗衣粉,有磷洗衣粉,洗衣皂粉,油烟净,洁厕净,滴管等),但实验过程一定要让学生分组,亲自动手操作,各自得出自己的初步结论,然后与小组内的其他同学分享彼此的实验结果,感悟个人行为对防治水质污染的重要性。最后,教师花一点时间总结实验并提出理论,注意提示学生在实验过程中出现的问题,并启发他们思考改进的方法,及时纠正错误。在实验过程中,只有让学生自己设计、实施实验方案,让他们犯那些可能的错、上那些难免的当(如没有设计对照实验、对照组的量与实验组不一致等),才能更有利于学生在犯错、改错、预测、检验、反思、讨论中获得深刻的探究体验；才能更有利于培养学生独立观察、独立提问、独立思考、独立判断、独立分析和解决问题的能力；才能更有利于学生将科学方法内化为自己的思维和行为方式,从而真正领悟到科学的真谛。三、优化科学实验教学模式目前,科学课中的实验主要分为演示实验、学生实验和探究实验三种形式。其中演示实验和学生实验主要是帮助学生理解科学概念和原理,使科学知识形象化,便于记忆。而探究实验强调学生通过自主实验探究,再现科学过程,学习正确的科学方法。但在实际教学过程中,由于长期受应试教育思想的影响,教师的教学任务重,时间紧,考虑到探究实验需要较多课时和教学资源,因此探究实验在科学实验教学中所占的比例并不大,学生并没有太多机会进行与所学知识相关的探究实验活动。STS教育的核心内容是:科学探究是学习科学的重要途径,也是学习科学的重要内容,是培养学生科学素养和动手能力、提高智力的重要手段。学习科学是学生亲自动手而不是别人做给他们看的事情。而新课程改革也把科学探究作为重要教学目标之一,强调所有的学生都应该有机会进行科学探究并且培养学生探究性思维和探究性活动的能力,包括提出问题、制定计划并付诸实施、利用有关工具和技术去收集数据、对证据和解释之间的关系进行批判性与逻辑性思考、建构和分析其他解释方法以及交流科学观点。因此,教师应加强对探究实验的重视,增加探究实验在日常科学实验教学中的比重,力图设计更加贴近学生生活的实验,使学生在探究实验中学习科学方法,领会科学精神,并获得更多社会生活中的科学知识。例如,在《燃烧过程与能量释放》一节中,在进行食物在氧气中燃烧的实验中,教师发现大多数学生从小就贪吃各种各样的小食品。但是各类小食品中都含有种类繁多的添加剂,香精、香料、甜味剂、防腐剂等,大量食用的后果对学生的健康十分不利。为了指导学生树立正确的饮食观,科学对待生活中的小零食,教师设计了以《我们的食品安全吗》为题的科学探究实验活动。学生平时只知道每种小食品的主要成份,而诸多的添加成份则基本没有关注过,通过实验,学生最后得出结论:小食品决不可以贪吃,否则就会在体内形成各种添加剂量的累积,从而对健康造成各种可怕的危害。这样的科学探究实验,真正地走进了学生的生活,影响了学生的生活,同时培养了学生科学地看问题、想