书城社会科学聚焦中国新课改-新课改之教育探究
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第9章 科学探究与教育(3)

遵循的原则教学内容满意程度的变化1234提供与国家和地区标准一致的内容不能与标准相匹配与标准的主题相匹配,但与具体结果不匹配与标准的主题不匹配,部分内容与具体结果一致与标准的具体结果相匹配为培养学生对学科内容具有持久的理解能力提供机会包括很多的概念和能力(面广但深度不够)。覆盖面或 时间不足以培养学生对概念的持久能力集中在探究外围的几个重要概念和能力上,需更多的内容或时间来培养持久的能力尽管存在一些外围的内容,但主要集中在对每个探究来说是核心的重要概念和能力上主要集中在对每个探究来说是核心的概念和能力上。教学内容为培养对重要概念的持久理解能力提供了充足的机会续表2-2遵循的原则教学内容满意程度的变化1234包含准确的内容包含大量不准确的内容在叙述或描述中包含少量明显不准确的内容是科学准确的,但在叙述中包含了潜在的错误概念是科学准确的,没有潜在的错误概念发生

二、学生调查能力的培养与教学

内容的选择  教师应变化地选择教学内容和事便来与学生的能力和兴趣相匹配,或与教学计划及标准相一致。学校长期使用的教学内容中探险究的变化应该表现出由简到繁的递进过程。

这部分内容中的变化要以探究水平的增长为基础。此部分包括:提出科学方面的问题、设计和进行科学调查、寻求答案、利用当前的科学知识对解释进行比较、交流和评价结果等过程。

三、科学思维习惯的培养与教学

内容的选择  思维习惯对教学来说是一个难题,但是,如果它作为理科教学的要素并通过课堂实践表现出来的话,则它应发展成为一个持久的形式。学生经历了调查的角色并发展他们探究技能的过程时,应该鼓励他们实践科学思维习惯。当他们研究科学家工作的方式以便更好地理解科学中探究的角色时,他们将会清楚认识到科学家是如何演示科学家是如何演示科学价值观和科学思维的。这些价值观作为探究的结果是相互作用的而不是互相排斥。

在使用这个教学内容选择的原则时,要明确以下几个问题:

第一,这个探究下的教学内容的选择的原则可用来评价理科教学内容所有年级水平的多方面特征。

第二,因为这个探究下的教学内容选择原则包括的范围比较广,所以许多内容需要使用者根据实际情况进行细化。

第三,包含多个活动的测试每次可能只评价一个活动或者只考虑整体的内容。

探究与科学教育

科学的核心是探究,教育的重要目标是促进学生的发展,科学课程应当体现这两者的结合,突出科学探究的学习方式。美国1996年初发布了第一个国家科学课程标准,其核心是科学探究。英国、日本、新西兰等国,科学探究也都成为科学课程的核心。我国教育部制订的《科学(7—9年级)课程标准》(实验稿)的“总目标”中,提出了“增进对科学探究的理解,初步养成科学探究的习惯,培养创新意识和实践能力”,“分目标”的四个方面中更是将“科学探究”列在首位。科学探究作为一种让学生理解科学知识的重要学习方式越来越受到广泛重视。

尽管学生是使用探究法学习科学知识,而科学家是在努力增进人类对自然界的了解,但学生和科学家所从事的活动和思维过程有许多相同之处,因而从事科学教育的教师必须了解科学史,在教学过程中渗透科学史,这样才能使学生认识探究过程的曲折和乐趣,学会科学的方法。正如拉瑟福德(F.J.Rutherford)在1964年所指出:“教师应当具备较高的科学史和科学哲学素养,否则不能认为他受过教育,能胜任作为探究的科学的教学。”

一、科学史上的探究事例

科学家的探究,也就是科学家运用科学的方法、通过探索的途径去发现人们尚未认识的科学事物及其规律的过程。科学发现的历史也就是科学探究的历史。没有探究就不会有发现,也不能确认理论的正确性和不断扩展人们对自然的认识。科学史中这方面的事例不胜枚举。

1.海王星的发现

1781年发现天王星。1820年发现天王星的观测数据与应用牛顿万有引力计算得到的运行轨道出现偏离,于是问题提出了,天文学家围绕这一问题展开了探究:

1830年后科学家们提出了种种假说,如“木星、土星引力影响”说、“观测误差”说、彗星撞击“灾变”说等,它们都因证据不足或收集到否定证据而一一被排除;“未知行星”假说被不少天文学家所接受。其中,英国的亚当斯和法国的勒威耶独立运用数学方法对收集到的数据进行艰难的研究。

1885年,亚当斯计算出新行星的质量和轨道参数,并请求格林尼治天文台和剑桥大学天文台帮助寻找新行星,可惜没有引起权威的重视。

1886年9月,勒威耶将自己独立研究的结果寄给德国柏林天文台恳请加勒帮助寻找新星。同年9月23日晚,加勒发现了这颗新的行星,后来被命名为海王星。

海王星发现后,天文学家在对其观测中又发现它存在“摄动”现象,于是又提出了一个“未知行星”假说。1930年,在天文照相技术的支持下发现了冥王星。

同在19世纪后期,天文学家还发现水星近日点进动有异常现象,即使考虑金星、地球、木星的引力影响,仍有不可忽视的偏差,勒威耶提出“未知行星”假说,但始终找不到这颗新星。直到爱因斯坦广义相对论提出,对水星近日点的进动才作出完满的解释。水星近日点的进动成了支持爱因斯坦的广义相对论的证据之一。

2.大陆漂移说的建立

19世纪关于地壳构造理论中大陆固定论占统治地位。它认为地壳只有垂直方向上的运动,而没有水平方向上的运动。

20世纪初,首先向大陆固定论发起挑战提出大陆漂移说的是德国的地质学家魏格纳。魏格纳从小就喜欢幻想和冒险,童年时就喜爱读探险家的故事,英国著名探险家约翰·富兰克林成为他心目中崇拜的偶像。为了给将来探险做准备,他攻读气象学。1906年,他终于实现了少年时代的远大理想,加入了著名的丹麦探险队,来到了格陵兰岛,从事气象和冰川调查,岛上巨大的冰山缓慢的运动给了他极深的印象。

1910年的一天,魏格纳偶然翻阅世界地图,发现大西洋两岸轮廓线有惊人的相似性,次年他又在一本文献中看到有人根据古生物学的证据,提出巴西和非洲曾有过陆地连接的观点,这引起了他莫大的兴趣。于是他产生了大陆漂移的猜想,并开始搜集资料和查找证据。

他从古生物学、地质学、古气象学方面收集证据:

①大西洋两岸存在许多生物的亲缘关系,如有海牛、肺鱼、鸵鸟等。

②在非洲和南美洲发现了二亿多年前小型的爬行动物中龙的化石。

③大西洋两岸的岩石、地层和皱褶构造有许多相似性和连续性。

④两极地区有热带沙漠,赤道地区有冰川的痕迹……

1912年,魏格纳在法兰克福地质学会上做了“大陆与海洋的起源”的演讲,大胆提出了大陆漂移的假说。1915年出版了《海陆的起源》一书。

大陆漂移说的提出激起了地质界的轩然大波。1926年在美国召开了关于大陆漂移理论研讨会,与会的14名著名的地质学家只有5人支持漂移理论,2人弃权,7人反对。大陆漂移说遭到许多“权威”的指责和嘲讽,有人称之为“大诗人的梦”,更有人称之为“疯话”。

为了找到更多的证据,1930年4月,魏格纳率领一支探险队,迎着北极的暴风雪,第4次登上格陵兰岛进行考察,在零下65℃的酷寒下,大多数人失去了勇气,只有他和另外两个追随者继续前进,终于胜利地到达了中部的爱斯密特基地。11月1日,他在庆祝自己50岁的生日后冒险返回西海岸基地。在白茫茫的冰天雪地里,他失去了踪迹。直至第二年4月才发现他的尸体。他冻得像石头一样,与冰河浑然一体了。

大陆漂移说在20世纪50年代前未被人们公认,有其内在的原因:

(1)证据还不足以驳斥反对者。

(2)形成大陆漂移动力的解释不能令人信服。