科学教师提高科学素养的三步曲

科学教师提高科学素养的三步曲
浦江县前吴乡福和希望小学   盛新竹
【内容摘要】《科学（3～6年级）课程标准解读》在“课程资源的开发与利用建议”一节中强调：科学教师是最重要的科学课程资源，是科学教育改革成败与否的关键性因素，是科学课程改革的主力军和生命线。作为兼职的科学教师，教师的探究意识和创新精神直接关系到学生科学素养的培养。两年的科学教学中，我主要从以下几个方面开展“教师探究”：探究学生的前科学概念，找准教学起点；探究实验的可行性，做到心中有数；探究实验结果的反常性，寻找问题根源；探究活动材料的有效性，避免节外生枝。
【关键词】  前科学概念  演示实验  实验结果   有效材料
 现代科学教育以培养学生的科学素养为目的。科学素养无法像知识那样直接“教”给学生，如果教师缺乏探究意识和创新精神，缺乏一定的方法，单一地把科学知识传授给学生，那么学生科学素养的培养将大打折扣。要让学生真正在活动中提高科学素养，让活动价值最大化，教师科学素养的提高是先决条件。教师在关注静态知识的同时，必须丰富对科学方法、科学态度、科学精神的认识，也就是说要比学生提早一步亲历探究活动的过程，为学生探究活动的开展打好基石。作为一名兼职科学老师，两年来我开展了无数次的教师探究活动，为学生的探究活动“披荆斩棘”、“保驾护航”，同时以最快的速度提高自身的科学素养，从中我还深刻地领悟到了科学教学“山花烂漫”、“柳暗花明又一村”的美妙境界。
探究学生的前科学概念，找准教学起点
 科学课对农村的孩子来说快乐无穷，因为农村虽缺乏完备的实验仪器，先进的教学设备，但有丰富的教学资源，随处可见的花草树木、飞禽走兽、山川岩石，这些有利条件为科学教育特别是有关动植物方面内容的教育，提供了丰富的、活生生的教学材料，为开展科学教育提供了观察、考察、饲养等实践活动的场所，种养殖活动的开展更是如鱼得水。
 生活处处皆科学，我们的学生进入课堂学习科学，也并非是一张白纸，他们的头脑中具备了丰富的日常概念，我们称之为学生的前科学概念。所以，教师备课时要多层次了解学生，探究学生的前科学概念，因地制宜开展教学。
 以《植物的生长变化》为例，我是这样开展教学的。第一节课，我出示《植物的生长变化》单元导语，接下来让学生做两件事：①请孩子们把关于植物方面的知识以问卷表的形式提供给老师，这样能让我在整理每个小组问卷表的过程中掌握学生头脑中已形成的科学前概念，哪些知识该详细讲，哪些知识可以略讲，做到心中有数；②让孩子们列出本单元比较完整的实验器材清单，让小组成员商量着做好相关的实验材料，教师只要补充一些欠缺的材料即可。
 通过调查，我发现学生在了解和准备材料的同时，就在脑中整理出了已有的生活经验：种子的萌发条件是空气、温度、水分，他们略知一二；凤仙花的生长变化，他们年年看，了如指掌；庄稼、蔬菜的播种、发芽、开花、结籽的种植过程大部分孩子亲身经历过，不新鲜了。在这种情况下，怎样才能有效地开展种植的探究活动，对我来说是一种挑战。经过思考，我决定只详细讲解“植物的器官有自己的特殊结构，不同的器官所承担的功能不同”这个概念，其他的概念放手让学生自行解决。在种植凤仙花的同时，我还让学生尝试种自己感兴趣的植物（如向日葵、蝴蝶花、太阳花等），过一段时间与凤仙花进行比较，及时观察、记录它们的生长情况。课堂上我要做的工作就是指导学生怎样观察、记录，提供范例让学生参考，组织讨论交流，培养学生坚持性和合作能力，而不是放任自流。
 学生在获取了凤仙花等植物生长的大量的事实信息后，经过思维提炼形成“植物有不同的部分组成，这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能”的认识，是一种原理性的科学概念，以后就可以用来解释自然界中植物特征的概念。学生不仅仅掌握了这些知识，还学会了栽培、观察、记录的方法，更是形成了关注生命、尊重生命的好品质。
探究实验的可行性，做到心中有数
 课程标准指出：科学探究一般从半独立探究逐步过渡到独立探究，从单一问题的探究过渡到复杂问题的探究，从参与局部的探究过渡到全过程的探究。在以科学探究为核心的科学课堂中，更是强调由扶到放的策略，强调教师适时的、必要的、严谨的、有效的指导。在教师引导下的探究教学是小学阶段的主要教学策略。小学生主要是模仿教师的实验方法、实验过程。因此，教师的演示实验不容忽视。它能使学生在获得生动的感性认识的基础上，更好地理解、掌握科学概念和规律，同时培养学生的观察能力、分析综合能力及逻辑思维能力，还为学生实验的正确操作起着示范的作用。
 3月22日，我在备《小苏打和白醋的变化》一课，“把玻璃杯中的气体倒在蜡烛的火焰上”这个实验刚开始做了十几遍，杯子从小换到大，小苏打和白醋的数量一次比一次多，就是不能熄灭蜡烛。我本想这个实验口头讲一下算了，可我清楚地记着“听过会忘记，看过能记住，只有做过才能学会。”于是，我通过亲戚问了中学的化学老师后，掌握了要领：把一下截蜡烛放在烧杯底部，混合小苏打和白粗后马上盖上玻璃片，移近蜡烛火焰时迅速抽掉玻璃片。我终于成功了一次，但第二天又做不成功了。
 我仔细地看着插图，对照那位化学老师的建议，我开始怀疑这个实验的可行性。去年我在杭州培训时，这个单元是喻伯军老师讲的，当时我在书本上记着“（二氧化碳）重量比空气重，可以灭火”。我就给喻老师发了电子邮件寻求帮助，边等边继续研究。还没收到喻老师的邮件，我就摸索出该用什么杯子能把实验做成功了，3月26日一大早我就把这一“成果”告诉喻老师。几个小时后，喻老师发来贺词：“祝贺你成功！”我满心欢喜，当天在浦阳一小赛课时充满自信，发挥自如。但课堂上我采用了演示实验，没放手让学生探究，因为我心中没底。本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点文档范文范文查看
 这个精彩的实验没让学生做，我感到很遗憾。后来，我又多次探究，发现普通的矮杯子也能做这个实验，只要掌握要领：先倒好3勺白醋再放1勺小苏打，马上盖上玻璃片，耐心等半分钟后拿走玻璃片，就能顺利熄灭蜡烛的火焰，而且能多次“灭火”。这一发现，使我在县小学科学研讨课上，再次选《小苏打和白醋的变化》做课，教学时我先做熄灭蜡烛的演示实验，然后让全体学生做。当时学生的实验都成功了，教室里一片欢呼声。我异常兴奋，因为是自己执着的探究迎来了此刻孩子们幸福的体验。而我的探究精神，也受到了教研室傅老师和听课老师的高度赞扬。
探究实验结果的反常性，寻找问题根源
 做实验时，教师往往会把实验注意事项交代得很清楚，以防止实验中出现错误，担心教学任务难以完成。心理学家盖耶认为：“谁不尝试错误，不允许学生犯错，就将错过最富有成效的学习时刻。”我想，犯错不应该只是学生的权利，同时也应该是老师的权利，不过这种错误可以通过教师的探究逐步修正。
 4月15日，我有幸在杭州领略了小学科学浙派名师的教学艺术。第一节课是杭州市崇文实验小学李家绪老师执教的《水结冰了》，授课对象是杭州市学军小学二年级的学生。李老师讲清实验要点后，先做了演示实验，再让学生做。十分钟后，水结成冰的温度变化统计表出来了，七个组测得水的温度都是下降的，如第一组18℃、12℃、6℃、3℃、0℃、0℃、－1℃，第四组9℃、5℃、2℃、0℃、0℃、－2℃，惟独第二组的记录是9℃、1℃、2℃、0℃、0℃、－1℃、－2℃。当时，我和边上的几位听课老师都注意到2℃这个特别的数字。按理说温度应该是下降的，怎么会上升的？我们期待着李老师能注意并解释这个“不合群”的数字。不知什么原因，李老师始终没注意到这一点。“互动质疑”时，我向李老师提出这个问题，李老师说：多次试教都没出现过这个情况，可能是学生操作上的原因吧，课堂上他没注意到。
 回校后，我在三年级自己班上了这一课。由于某些原因，这届三年级的学生没做过实验，我简单讲解了温度计的使用方法及怎样读数，让学生测量了温水、自来水、冰以及加盐后的冰的温度，确定学生会读数后开始做水结冰的实验，时间由我控制，要求操作员过3分钟后每隔一分钟轻轻拨动温度计，检查水是否结冰。
 实验进行到第6分钟时，有几个小组告诉我：本来是3℃的水，现在上升到4℃了！我很惊讶，以为是学生看错了，亲自过去读数。可事实确实如此，我马上往冰上加了几勺盐，又把温度计尽量放在试管底部，这时温度慢慢下降了。第8分钟，六个组中有三个组温度下降到0℃了。我问学生水结冰了吗？他们都说没有。12分钟过去了，学生还是说没有结冰。我想实验可能失败了，就让学生把试管从冰块里取出来。这时，每个组的学生都惊讶了：试管底部有一小块圆柱形的冰！学生们情绪高涨，议论纷纷，有的说：我以为水会在试管的上面结冰，因为冬天池塘只有水面会结冰，今天怎么是底部结冰的？有的说：当温度降到0℃后，我轻轻拨动温度计，发现它好像会被什么粘住一样，又不敢拿出来看，可能那时水就结冰了吧。还有的说：刚才温度上升可能是冰太少，没能将试管里的水淹过，导致试管上部水的温度上升。我热情地赞扬了这些会思考的孩子，因为课前我做过三次实验，也有过这样的思考，也确实发现拨动温度计有被试管壁粘住一样的感觉时，水已经结冰了，只是不明显而已。
 我回家让六岁的儿子来做这个实验，也出现了温度上升的情况，原来是孩子拿温度计的手酸了，换手时把温度计提起来了！至此，杭州学生温度上升的原因我明白了，只要做个简易温度计夹子（《科学课》2008、4）就能避免这个干扰了。
探究活动材料的有效性，避免节外生枝
 科学探究活动中材料的准备大有学问，材料的生活化、多样化决定了材料大多应由学生自己准备，但还需教师的正确指导。有些材料，可以让学生产生自主活动的冲动，产生科学问题；有些材料，学生会陷入迷茫之中，打乱教师的教学设计。
 我在教学四年级上册《液体之间的溶解现象》时，做实验用的洗发水是让学生自带的，可有些学生把护法素当成洗发水带到课堂上，结果黄黄的护法素浮在水面上，怎么搅拌都不溶解，最后只做了胶水在水中的溶解实验，但这个实验现象不明显，还影响了我原先设计的后续活动。如果课前我向学生强调带洗发水或沐浴液，那么护法素能否溶解于水的后续探究活动就能如期开展了，更利于学生科学概念的形成。
 我们提供的材料还应能吸引学生，使学生在无意间就能全身心地参与到探究活动中去，能更好地让学生去发现问题，解决问题。一组有结构的材料还是课堂中的“纪律员”，牵引学生走上认知、探究、发展之路。我在教《不一样的电路连接》一课时，我故意在每个小组的实验盒里放一节没电的电池和一只坏灯泡，学生用串联时发现两个小灯泡都不亮，改用并联时发现只亮了一只，马上想到用《电路出故障了》一课中学的方法检测材料，当学生检测出坏的小灯泡和没电的电池时，脸上洋溢着自豪的表情。整节课学生的注意力都被研究材料深深吸引，无暇顾及其他的事，避免了课堂上“乱”“无序”的现象。
    教师的科学素养影响着学生的科学素养，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他学科的学习注入更多的理性思维，决定了科学教师要亲历科学探究。

参考文献
[1] 喻伯军.《小学科学教学案例专题研究》[M].浙江大学出版社，2005.6第一版
[2] 韩桂英.科学探究活动中材料的有效应用[J].科学课,2008.5
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[4] 张红霞.小学科学课程与教学[M].高等教育出版社,2004.7第一版
[5] 郁波主编.走进课堂——小学科学新课程案例与评析[M].高等教育出版社,2003.9第一版