试论实验对科学教育专业教学的支撑作用

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实验是科学学习中探究式学习的重要环节和学习载体，在科学教育专业教学中起着引领和支撑的作用。这种支撑作用表现在创设教学情境、促进学生理解以及发展学生能力等方面。实验科学教育教学支撑作用小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。科学素养的形成是长期的，早期的科学教育将对一个人科学素养的形成具有决定性的作用。承担科学启蒙任务的这门课程，将细心呵护儿童与生俱来的好奇心，培养他们对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与常见事物有关的浅显的科学知识，并能应用于日常生活，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯；帮助他们体验科学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作，与环境和谐相处，为后继的科学学习、为其他学科的学习、为终身学习和全面发展打下基础。培养学生创新精神和实践能力是新课程核心目标之一，而要实现这个目标，就必须倡导“学生生活世界和科学世界的整合”。科学课程的定位、内容和性质决定了要实现这门课程教学目标就不能把教学活动封闭在一间教室里，不能把教学过程演变成教师说教的独角戏，不能把教学目标完成在记住答案……那么，科学课程的课堂是一个什么样的课堂？身为课堂教学组织者的教师在这样的课堂中是一个什么样的角色呢？这样的教师角色应当就是师范学校培养科学教育专业学生的目标和要求。为此，在课程建设方面应当注意凸显实验课程的建设理念。一、科学探究是科学学习的中心环节科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。实验和动手操作以及生活观察，都是探究学习的主要手段和通道，小学科学课程教材是教师教学的主要资源，是教与学的重要依据。教材是由教育专家编写的，经国家审定的高水平的课程资源。教材提供了大量、丰富的真实实验过程和要求，如观察阳光下物体影子的变化、用平面镜做游戏、做一个电磁铁等，这就要求教师们能够很娴熟地组织学生进行实验操作，而教师熟练地进行实验准备和实验操作是实验教学的前提条件，因此，在科学专业建设中应加强对本专业学生实验操作能力的培养和考评，分三部分实施：一是开设普通物理、化学、生物和地理学实验操作课；二是开设小学科学实验操作课；三是开设科技制作课，让学生在动手过程中学习操作技巧，在操作过程中总结经验，在总结经验的过程中升华对知识的理解和掌握。这一过程就是“做中学”教学理念的落实过程，也是陶行知先生“教学做合一”教学理念的体现。二、实验是科学探究的中心环节科学探究包括七个要素：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、合作与交流。这是科学探究的七个要素，并不是科学探究活动中必须经过的7个顺序环节。因此，学校课堂教学在开展科学探究活动中，应根据学生的探究水平，只注重对某几个要素的过程经历与能力培养，并不强求每个科学探究活动都必须经过这7个环节。但是可以看出，不论跨越哪个环节，实验环节是每一个探究活动或探究过程中必备环节和支撑环节。因为实验环节既是实验设计的执行环节，同时又是分析论证、得出结果的前提和基础环节，同时它也是锻炼学生动手能力、观察能力、操作能力以及合作能力的载体和依托。与此同时，实验也是学生自主学习和合作性学习的重要平台。通过实验操作过程感知实验程序、实验现象、实验记录和分析的过程，对实验结果的认知和理解更加深刻和透彻。在实验过程中，通过与同学的分工合作，增强与同学的表达和沟通能力，与同学分享实验的成果，体会到集体的智慧和力量。三、实验对科学教育专业教学的支撑作用1.运用实验创设良好的教学情境。教育家苏霍姆林斯基说过，“如果教师不想方设法使学生进入情绪高昂和智力振奋的内容状态就急于传授知识，那么这种知识能使人产生冷漠的态度，而不动情感的脑力劳动就会带来疲倦。”（《有效教学情境创设方法》，张仁贤主编，天津教育出版社，2008年6月）。所以，教学的第一步就是创设教学情境，对于科学教育专业教学来说，教学情境的设置尤为重要，它是引发学生对特定科学问题进行认识、关注和思考的条件，任何过于宽泛和偏离主题的情境设置都会把学生的思考引入歧途。其次，兴趣是最好的老师，一旦学生对任何一个科学主题产生直观兴趣，学生自己都会最快地投入到探究过程中，并利用自身已有经验想方设法去求证。而实验是最直观的教学情境表现形式之一，在实验中发现疑问、现象，引发学生思考。2.运用实验帮助学生理解抽象的科学现象和知识。科学专业教学的使命之一，就是引导学生把自己的生活经验上升到理性认知，把生活概念上升到科学概念。在科学教育的学习过程中，学生的许多生活经验和生活概念会阻碍科学概念的认知，如在地球内力作用下，岩石圈各板块运动所导致的地形变化、地球的运动方向、月相运动规律、四季的形成等地球相关知识，以及浮力、磁性、光等物质世界的基本知识和规律的认知，由于学生认知世界和认知水平的有限性，或是由于认知对象的隐秘性，很多知识概念的认知必须借助实验来完成从抽象到具象的转变，所以各种模拟实验或验证实验成为教学的有力支撑。3.通过实验培养和提高学生的综合能力。在科学教育专业的学习中，学生要掌握一定的实验能力，在实验设计、实验操作和实验观察、实验记录以及实验数据的整理和分析中，培养学生尊重实验数据、严谨和认真的科学态度。实验在直观上直接培养学生的动手能力，但是在实验过程中同时培养和提高了学生的观察能力和思维能力，是对学生整体素质的整体提升。观察是一种带有目的性的心理活动，细致的观察是学生获得真实实验数据和实验现象的必要条件，也是提高学生心智的一个过程。通过实验设计和实验分析，可以培养学生的想象创新能力、分析能力和缜密逻辑思维判断能力，通过探索性试验，让学生在教师的引导下拓展尝试空间，以理性的态度面对实验的成功或是失败。学生的素质包括知识因素、智能因素和非智能因素，包括基本的基础知识、观察能力、思维能力、实践能力以及严谨的科学态度、细致的工作作风和坚韧的思想意志等方面。而这些能力和态度的形成，仅仅靠教师的直接指导和讲授是不能内化成学生自身素质的，必须依靠学生在实际操作过程中认知和接纳，从而获得。

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