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一、科学研究的两个关键因素
1、科研思维:我老板一直跟研究生说“一定要做scientist,而不能做technician”,然而这一点往往在研究生教育阶段最容易被忽视。一般都是老板提出新idea,然后分工,每个研究生可能仅做其中某个环节或者是按照到导师的思路逐步去做,再加上研究生本身在实验操作上可能一开始就要花大量的时间去适用新环境和永远做不完的事情,可想而知,最终仅仅培养出一位“优秀技术员”,这在硕士研究生阶段尤为突出。但是,科研思维就像人体中的包含大脑的躯干,更加像是大海航行中的指南针,离开了他,最终科学研究将会停滞不前。
2、实验技术:有很好的idea,没有很好的实验条件和技能强的技术人员,科研思维也会变成“空想”。也许我们均没有国外实验室那样高顶尖的实验仪器,有的实验室还可能没有专门技能的技术人员,全靠研究生一届一届地带着的干,时常会出现技术脱节。但是我们可以不断创造条件进行实验;若实在实验条件不够的话,我们还可以搞合作;当然,我们也可以充分利用当前的条件,通过科学思维来达到最终的实验目的,即发高影响因子的文章。
二、如何在研究生阶段学得更多
1、多付出。“不付出,你就很难获得更多”。在我接触的研究生同学中,许多学生“以自我为中心的弊病”十分突出,不知是当前独生子女带来的、还是深受家庭学校社会教育的不足所引起的。实践中这些人表现为“先收获再付出,甚至寻求不付出而有所收获的捷径”。然而,另一些人在表现“先付出再收获,甚至不求收获的付出”,与人相处融洽,虽然每天处于繁忙中,但最终的收获是很大的,甚至终生受益。——学会了许多实验技能。“在帮助别人实验的同时也为自己后面实验奠定了良好的基础”
2、多交流。“不交流,你就很难飞得更高”。研究生阶段中,许多研究生惧怕自己的导师,不敢主动与老板进行交流,这将会导致这部分研究生最终可能连自己实验的目的和意义可能都不知道,这会在研究生论文答辩中时常发生。如果在不与身边的同学交流,仍然保持本科生的自学精神状态,那将会导致许多实验挫折的重蹈,更不要学他人的其他优点了,永远站在理论、书本的层面上,没能充分结合实践,最终是难以超过他人、难以成功的。——掌握了科研思维和许多实验原理。
3、多谦虚。“不谦虚,你就很难交到朋友”。在日常交往中,我深深体会到“谦虚使人进步,骄傲使人落后”,为什么?对方谦虚,我可能会毫不吝啬地把自己所知道的知识道出来与他进行分享和交流,他也可能从中学到他还没掌握或没理解的问题;但相反,我可能就不会说的太多,而且他也不会让你说的多,否则他就不叫“骄傲”。一次,我的一位师兄的论文答辩PPT,老板要他给我看看,帮忙修改一下,我是十分认真地通读了几遍,提出了我认为十个非常中肯的建议,没想到他找了十个相应的理由把我的建议一一否决(因为我自己还没答辩,也可以理解。但我参加过国家级PPT大赛和给大学生多媒体上课),我只好忍痛点头说他说的有道理。后来,论文答辩的当天,导师把他PPT看了一下,提了许多和我一致的意见,唉!——做人也是一门学问,许多人这方面很欠缺。
4、自我加压。“不加压,你就很难取得成功”。这样的事例我见得太多了,从书本上的“伤仲永”到我亲眼所见的小学生、初中生、高中生和大学生等等,无论在人生哪一阶段,只要你松懈下来,你的同学、同事,甚至后来人都会把你丢得很远。这些例子告诫我们只有不断地自我加压,全面提高自我的综合素质,才能取得最终的成功。同样,研究生不是终点,而是我们进行科学探索的起始,所以我们更要加快步伐去学习、探索未知。——压力变动力,动力变能力,能力变效力。
三、科研实践中技巧汇总——详见下文
1、如何为申报基金奠定基础?
1)科学研究离不开各种基金资助。科研工作者可能会经历校/院/所基金、省/市教育厅基金、省/市自然科学基金、国家自然科学基金、国家重大支撑计划、国家863和973、国际合作项目等等申报,这些基金/项目的成功申报可能都需要拥有良好的基础。
2)在学生时代,我们只要把学习成绩弄好了,只要发表几篇论文足以毕业了,“我行我素”不一定会影响到你什么,更加感受不到周围的巨大压力;但进入社会后,如果你仍然以自我为中心地埋头苦干,可能很难快速地实现你的终极目标。人在不能改变环境的前提下,只能不断地学会适应环境;对人的成功来说,情商和智商都十分重要,需要双重发展。
3)结合以上几点,打好基础的方法:一方面在努力提高自己的能力的同时,也要增加与你本专业同仁的交流,如通过你以前的老板、同学或现在的同事、领导等等,通过交流,你可以从他们那里学到新的知识,甚至是前沿领域,同时也可让人家留下你的好印象(人是有情感的高级动物,同等情况下,可能会优先资助你)。当然,选择考博或出外进修可能更加方便与牛人的交流,可以考虑。
2、如何顺利开展长期实验(慢性毒性实验)?
1)长期实验的特点是:实验周期长、投入的人力/物力/财力较大。一旦实验成功,受益很大,发表文章也颇受欢迎;当然,也有很大的风险,有许多不确定因素的影响。
2)为何开展长期实验?首先,许多慢性疾病的病因研究离不开长期实验的开展,如肿瘤、高血压、成年疾病胎生起源学说验证等。其次,许多新化学品的慢性毒性评价需要开展长期实验,如一般毒性中的慢性毒性和致癌作用评价等。最后,急性毒性实验仅仅代表某一化学物的急性毒性,不能代表该化学品的其它毒性。
3)要顺利开展长期实验,必须做到:首先,研究设计全面,包括研究目的确立、研究对象的选择、实验过程的质控、实验指标的确立、实验中可能遇到的重大难题等。其次,做到各方面充分准备。课题负责人和成员要多请教相关熟悉专家和老师,让他们传授经验和教训,同时人员的岗前培训和合理安排、动物和试剂的预先订购、实验过程的盲法进行、定期对前面实验的总结和下一步实验的计划等也要准备。最后,慢性实验中收集的生物材料十分珍贵,在进行分子生物学实验或其它生化实验之前,若方法不成熟,可以用急性染毒处理收集的材料先进行实验,当方法成熟之后,再对珍贵的慢性实验材料进行检测分析。另外,一定要密切观察实验中研究对象的反应,尽量避免实验中不良因素的影响,灵活应对实验中的不良意外发生。
3、如何为课题组开辟新方向?
1)尽管我年资不大,但是我研究生阶段经历了三次研究方向的改变:肝脏毒性研究——生殖与发育毒性研究——神经发育毒性研究。前两个方向分别均发表了2篇SCI论文和好几篇中文论著,每一次的更换方向,我都从中学到了许多科学研究相关的精华。所以,我还是有许多经历与大家进行分享。
2)研究生为导师开辟新方向的难点所在:导师本人可能也对这个新方向不熟悉、研究生本身对科学研究把握能力有限、研究生实验时间较短(一般1-3年)、许多新的实验平台需要建立、对本方向的研究动态尚需要时间来不断学习等等。
3)研究生想为课题组顺利开辟新方向,必须做到:首先,大量阅读与新方向相关的中外文文献,以便了解该领域的研究动态和急需解决的难题,这一点十分重要。其次,逐步建立新的实验平台,由易到难、由宏观到微观,甚至可以先重复别人的研究,以验证你所建立的方法的正确性。最后,研究设计前和实验期间要多与该领域的专家、老师、同学请教,同时经常与导师探讨该课题的研究进展和下一步的研究计划。或许过来人的一句话会让你豁然开朗,少走许多弯路。另外,开辟新方向的研究生最好先发表1-几篇论文垫底,以防影响顺利毕业。因为开辟新方向是有风险的,倒不是一定失败,而是因为时间的原因,很难说一定在短时间能。
4、如何培养创新思维?
1)实例:本人几年前刚进入研究生学习阶段时,对科学研究和科学实验一窍不通,完全从0开始,更不要谈有创新思想。但是付出、交流、努力、再学习的全过程,让我初步认识到科学研究的真谛。例如,几年前我给大学生上课,只能是理论加理论,学生很乏味,但我尽力了,学生也可谅解。现在给学生上课,我经常结合科研实践,大谈专业前沿知识,能全程把握课堂的学习气氛。当然,更主要我也发表几篇SCI论文、获得过国家级奖励,让我很自信,也鞭策了我不断地努力学习、再学习。
2)我从过去对本专业知识的理解不足到现在基本掌握了本专业的前沿领域和热点研究内容,如成年疾病的胎生起源学说的进一步验证、纳米毒理学、组学研究、毒物的兴奋效应、环境内分泌干扰化学物对生殖发育的影响、表观遗传学的研究等等。总结几点如下:自我上进的心、多与自己导师和其他有影响的老师交流学习、多参加国内/国际大会进行交流、大量阅读本专业和跨专业的外文文献、定期阅读高影响因子的文献(如nature、science、cell、Plos等,他们中许多文章可能是未来几年的研究内容的导向)等。
3)宏观上,一味重视研究基础,那无科研基础、但有创新性和可行性的课题研究者永无出头之日。我曾看到一普通学校的老师的早期标书及其后来标书的申请过程,第一份标书他一点基础没有,但标书很好,评审专家给了他小额资助,正因为这一资助,后来他连续获得两项面上项目的资助,现已经发表几十篇SCI论文。若开始扼杀了他的第一份标书,我想他后来很难建立很好的科研基础。我认为每个人的研究基础都是从0开始的,而不是像海归或大老板那样有基础。国人为什么一直拿不到诺贝尔医学奖?我想这可能是主要原因,太看重以前的工作基础,扼杀了许多人的创新思维。
5、如何提高实验技能?
1)勤动手。这一点刚从本科阶段过渡到研究生阶段的学生可能不好适应,因为本科生实验多是老师准备好,学生只要做一下就行了。而研究生阶段从实验准备、实验过程、实验结束整理收拾等均需要自己动手。研究生阶段有许多方法值得学习,如生化实验、分子生物学方法、常规的试剂配制、动物的选择和染毒处理、生物材料的收集等,这些都离不开不断地动手锻炼。
2)多思考。光会动手,不会用脑的研究生永远是一名技术员。而且实践离不开许多理论知识的指导,要多考虑实验中每一步为什么这样做,不这样做会出现什么样的结果,最终,实验原理搞懂了,即使实验结果出现了问题,也可通过大胆改进方法而达到预想的结果。理论指挥实践,而理论又离不开实践,否则是空谈、空想。
3)广交流。一项实验,对于新手来说每一步都是重要的。如果不进行交流,你只能按照操作指南一步一步地做,不敢变通实验步骤,更不敢改变方法,往往重蹈前人所犯的低级错误。但是,通过向老手或做过的老手进行交流,学习了其中的关键步骤和他人失败的教训,避免重犯错误,往往起到事半功倍的效果。
【关键词】科学 课程资源 科技创新 中学
科学课作为一门全新的课改课程,在传授学生科学知识、培养学生科学探究精神的同时,也在提升学生科学素养、培养创新能力方面起到了重要的作用。但是仅仅依靠课本知识、课堂教学远远无法满足学生,尤其是部分科学兴趣浓厚的学生对诸方面的追求。而科技创新有科技实践活动、科技论文、科技发明等类别,又涉及环境、生物、工程等各个细分领域,因此,可以根据科学课程的特点,结合教师的学科背景,充分挖掘课程资源,借助科技创新平台,不断丰富科学的内涵,把科学的范围拓展的更广、知识挖掘的更深、方法应用的更透、创新思维训练得更深邃。
1、挖掘科学课程中的环保资源来开展科技创新
在科学教材中,有大量围绕环保的知识,但是由于课标的要求以及课时量的限制,只能点到为止,而且大多课本上的知识脱离了深圳特区的实际情况,与学生的体验相差很远,在落实“环保”这一态度价值观教学目标上,很多时候都是蜻蜓点水。所以挖掘这些环保资源,在课堂之余开展科技创新活动,即落实了这一目标,又获得了很好的科技创新题材。如浙教版科学第三册《水的利用和保护》一节,提到了我国水资源的分布以及我国缺水的状况。笔者在这节教学后,组织学生开展了《南山区水污染调查及研究》的科技实践活动。先后带领学生前往西丽水库、红树林公园、深圳沙河调查水资源以及水污染状况,并分别取样,进行PH值测试,并用小蝌蚪、小金鱼在不同水样中进行培养等,鼓励引导学生在知识所能及的范围内进行实验,通过活动让学生真正感受到保护水资源的迫切性。
活动结束后,笔者还结合深圳建设循环型城市的时事,更是把《南山区水污染调查》项目上升到循环经济层面,对循环型深圳的点点滴滴进行追踪调查,如降噪路面的降噪效果对比调查、社区家庭垃圾减排及循环回收调查、学校周边小区车位、实际停车与周边停车的调查与研究等。有的甚至进行实验探索,如家用电器省电方法研究等。各个小课题均在区科技节上获奖,其中《好管家节能减排行动》、《循环型深圳建设》学生小论文集等项目均在市科技创新大赛中获奖。
笔者指导的《智能节水浇花器》就是在“水资源调查”的科技实践活动基础上,针对节约用水的话题,结合刚学过的湿度知识,开发出的小发明。该发明在市里参赛时,得到了专家的认可,对这个项目提出的建议是“希望能继续完善,争取发明出“智能节水型城市绿化灌溉系统”,将来能应用于各大城市的绿化灌溉”。在论文方面指导的《深圳湾入海污染物对金鱼过氧化氢酶活性的影响》等项目获得省级奖。
2、挖掘科学课程中的动手、动脑资源,开展小制作与小发明
在教学中注重挖掘科学课程中的动手资源,同时善于适时捕捉学生针对科学知识方面的奇思妙想,引导鼓励学生进行小制作、小发明非常重要。如在学习《水的浮力》后可以鼓励学生制作密度计,学习《水的利用》后可鼓励学生制作家用净水器等。笔者在执教《能的多种形式》以后指导学生发明了《利用风力和太阳能的自行车照明灯》、《夜用撑衣杆》等。在这些小制作、小发明中,再进行精选、辅导、升级、包装等,少部分作品可脱胎换骨。同时学生在动手动脑过程中,也会碰撞出更有价值的科技创新作品。《室内甲醛污染检测电子鼻研究与应用》、《可开发智能体能的多功能婴儿床》就是笔者在小发明的基础上升级出来的,均在市科技创新中获奖,其中《可开发智能体能的多功能婴儿床》还申请了专利。
3、挖掘科学课堂内外学生的心动话题,开展“准科学研究”
借助科技创新平台对研究论文进行撰写,学生在探究问题的方法、对未知事物的研究思路、实验设计、小论文写作技巧等方面均能有大幅度的提高。笔者在执教浙教版科学《声音》一节内容时,学生课后纷纷讨论学校附近施工工地的不同噪音,探讨哪种噪音人最难受,甚至有学生用刀尖刮玻璃进行搞怪。笔者迅速抓住孩子的话题内容,引导他们利用学校的声音传感器探究“人对噪音污染的敏感区间”,用频率数值把该敏感区间探究出来。形成了论文《关于人对噪音污染敏感区间的研究》。
学生心动话题不一定全部集中在科学课本范围内,有的时候会有部分八卦的内容,而恰恰一些八卦的内容最令学生心动。有一次学生聊到韩剧《大长今》,里面将强行灌入附子汤作为一种刑罚,使其中毒身亡,也提到绿豆浆可解附子汤之毒。学生边八卦边过来向老师求证。笔者借助学科背景,指导学生利用小金鱼和小白鼠进行了三个多月的实验,形成了《绿豆黑附子煎剂解毒作用的研究》论文,在省市科技创新大赛论文评比中均获好评。
4、挖掘当前科技热点,开展科技创新活动
开发科学课程资源,开展科技创新,升华学生科学素养,培养学生创新能力,两个方面很关键:
一是选好主题。选择的主题越贴近学生生活实际越好。因为开展过程有时很枯燥、甚至会遇到阻力,要让学生坚持下来,主题必须让学生心动,还没开始就让学生“蠢蠢欲动”,这样既能保证主题的进行,又能使探究过程真正丰富多彩。当然,课题具有创新性也很关键。
二是典型引路。孩子刚进入中学,学习可能都还不适应,更不用说对开展科技创新了。所以采用典型引路给孩子以启示是一个很好的举措。指导孩子从高年级学生带领设计实验到自己设计实验;从自己模仿、模拟到自己完成小课题;从科技实践活动升级到小论文;从区科技节升级到市省科技创新大赛,循序渐进,方能真正达到升华学生科学素养,培养学生创新能力的目的。
丰富的科学资源是科技创新的保证,广袤的科学空间是科技创新的舞台。通过几年来的实践,也让我们感受到了科技创新的无穷魅力:获不获奖并不重要,重要的是学生在活动中获得了多元感受,在活动中获得新知,在活动中掌握了方法,也在活动中提升了创新能力。
参考文献
[关键词]课外实践 创造能力 实践活动
物理课外实践活动是对青少年进行科技普及教育的一种重要形式,它能较好地激发青少年的物理学习兴趣和创造力,加强各种知识的联系,提高观察和动手能力,对思维能力的培养也大有促进作用。
一、课外实践活动的设计原则
1.简单性原则
一些简单的小制作,设计原理简单明了,操作方便。学生如法炮制,既体验了实验的乐趣,巩固了所学知识,又得到了动手、动脑的锻炼,提高了自己的实验能力。
2.可行性原则
进行实验时,尽力从学生的兴趣、爱好、知识水平、实际能力出发选题,切记贪大求全。进行实验时,还要注意同本地的自然环境,资源的开发、保护、利用结合起来,做到因地制宜、有的放矢。
3.体验性原则
物理课外实践,学生是主体,指导者尽力为学生在小制作过程中自己发现问题、提出问题、判断问题而使自己的才能得到发挥留下足够的空间。使学生在获得信息、处理信息、动手设计、解决问题方面有体验的切身感受,最终实现学生的自主发展,变被动为主动。
二、课外实践活动的实施内容
1.选取开展物理小制作、小发明活动的好题材
根据教材和教学进度,提前收集整理教材内外相关的资料,鼓励学生对小实验、小制作进行改进,甚至自创,搜集学生的新点子、新想法。
2.组织学生观看科技知识方面的DVD、VCD,举办科普知识讲座,学生撰写观后感,培养学生对物理的兴趣,激发学生探索科学真谛的热情。
3.成立科技兴趣小组、布置科技宣传橱窗、举行小发明、小制作、小论文比赛、为平时的三小作品办展览、举行学生有准备的物理小制作比赛、开设科普小信箱等多种活动,在全校造出声势。通过评比、展览,表扬一批科技活动的积极分子,调动起更多学生的积极性,以促进今后学校科技活动的广泛开展,掀起学科学、爱科学、用科学的热潮。
4.利用科技节,组织多种多样的益智活动,让学生感到物理就在身边,学以致用,影响范围大。
5.在学生具备了一定的独立思考、动手设计、独立解决问题的能力后,可从简易实验过渡到实验研究。
三、开展课外实践活动目的
1.在校园内营造良好的“学科学、爱科学、用科学”的氛围
美籍华人物理学家杨振宁曾说到“物理学是以实验为本的科学”,而“成功的真正秘诀是兴趣”。通过举办丰富多彩的小实验活动,调动了学生的积极性,激发了学生的兴趣。同学们感到在活动中自己是一个发现者,研究者,探索者,他们体验到了智慧的力量和创造的快乐。这为我校搞好基础教育奠定了良好的基础。
2.培养了学生的科学精神和创造能力
传统的物理教学模式,注重的是知识的灌输,而不太注重学生学习兴趣的培养和发展。针对这一弱点,我们从学生小制作入手,让学生自找材料,就地取材,废物利用,从设计、动手做,直到检验、讨论总结、提高改进等过程,都由学生独立完成。这样,就把学习的主动权交给学生,充分发挥他们的创造能力,使他们在活动中不仅熟练掌握知识,而且能灵活运用知识。不仅能动脑,同时又能动手,自己发展自己的知识才能而成才。
3.促进了学生创新人格的发展
在科技实践活动中,通过学生的主动参与,通过克服困难解决困惑到完成一件作品、一份调查等,在这些过程中,学生运用基本知识和基本技能,发现学习和生活中所遇到的新问题,分析并解决这些问题,培养了动手实验能力和科学思维能力,还增强了学生的责任心、自信心、独立性、坚韧性、合作性,逐步建立起学生的创新人格。
4.在活动中也培养了学生优良的思想品质
即学习科技知识的兴趣,实事求是的科学态度和良好的学习习惯等。
所以,我认为,在初中开展课外物理实践活动,对于培养学生的动手能力和创新思维,最终提高物理教学质量的作用是显著的,也是确实可行的。
四、目前在培养中学生创新素质方面存在的问题
尽管现在学校的教学中开设了实践课程,并对它的开展和实施做出了很大的努力。但我们必须对它有一个正确的认识。我认为,目前在培养初中学生创新素质方面存在以下几个问题。
1.留给学生自主探索的空间少,学生的大部分时间还是被课程学习所束缚。
2.学生在学习过程中,对学习的内容没有自主选择的机会,主要是按学校安排的统一进度进行,有一些特长生因为其他科目的考试分数不突出,为提高自己的学习成绩,而失去继续发展自己潜能的机会。
3.现行的考试选拔制度可能难以准确反映学生的动手实践能力,影响学生创造力的培养。直到今天为止,我国的创造型教育仍然处于起步阶段。许多学校时至今日仍未能摆脱片面追求升学率或应试教育的怪圈,仍然将知识、技能的获得看成至高无上。也就是说,一些学校尚处于知识型教育阶段,对创新素质的培养造成冲击和压力。
4.没有一套切实可行的评价学生创造力的评价方法。建立一套完整的科学素养评价方法,可起到导向和激励作用,有利于实现素质目标,改变教育方法,让每一位同学都尝到成功的喜悦,使每一位学生都成为成功者。
5.我们尚未建构出较完整的创新教育体系。我国的创新素质教育体制确立越早,我国经济发展的速度、科技进步的速度以及民族素质提高的速度就会越快,创新素质教育必将成为21世纪教育改革的主旋律。
五、开展课外实践活动建议
相当一部分学生不仅不把小制作当作负担,而且他们还认为这丰富了他们的课余生活,跟娱乐活动一样感到有兴趣。少数学生还向老师要更具挑战性的小制作作业。
1.培养小制作积极分子,起好带头作用,让他们去影响和指导其他同学。
2.教师要留心观察,发现学生中的好作品,特别是那些富有创造性的作品,及时向其他学生推荐,利用学生的好胜心理,引导学生不断推陈出新向创造型方向发展,极大地培养和发展学生的创造性。
3.设计活动时,教师可适当地安排一些多人合作型的小制作,这对于培养学生的合作意识具有重要作用。
4.老师要搞好组织工作,对班干部进行培训,做好各方面信息的收集。
5.为更科学地评价学生的物理学习情况,关注过程性评价,评价时要爱护不同类型的学生,注意发展他们的个性,帮助学生认识自我、建立自信。物理教师可将学生小制作情况作为评定学生物理成绩的标准之一。
总之,在课外活动中,教师要组织好教学,充分调动学生对物理学习的兴趣,真正有效地培养青少年的创造力。
参考文献
[1]孙培青.中国教育史.华东师范大学出版社,2003,12.
[2]高士其.科学的发展史就是一部思维的发展史序言.上海人民出版社,1986.
[3]梁英豪.科学教育发展的一个重要方向:科学—技术—社会(STS).课程教材教法,2000,(5).
重视实验教学
生物学是一门以实验为基础的学科,实验在开发学生智力的同时,也培养学生的创造能力。生物学实验包括演示实验和分组实验。老师进行演示实验,激发学生学习兴趣,提高了学生的观察能力和思维能力。学生进行分组实验,提高了学生的操作能力,培养了学生的探索精神。老师可布置一些简单的实验让学生在家中独立操作完成,既掌握了知识,又培养了思维、观察和动手操作能力。例如在学习《根对水分的吸收》知识点时,提前布置学生在家中做植物细胞的吸水和失水实验,课堂上对实验现象进行讨论、分析,学生便很容易理解细胞吸水或失水原理。[4]
利用多媒体技术
合理运用多媒体技术进行教学,把声、光、电结合起来,实现声、像、图、文相统一,不受时间、空间、宏观、微观的限制,生动、形象地展现生物体。营造一个轻松愉快的教学氛围,通过大量的感性材料,把抽象的内容具体化,提高学生学习的主动性和积极性,使学生在有限的时间内掌握更多的知识,同时发展学生勤于观察,善于思考,提高理解和记忆能力。例如在讲《生物对环境的适应》时,可以播放一段北极熊生活的影片,让学生考虑为什么北极熊长有白色的毛,这样学生会带着问题去听讲,主动参与到学习中来,教学效果明显提高了。[5]
注重理论联系实际
生物学科是一门应用性极强的学科,与人类生产生活联系紧密。生物教学除了重视知识的应用,还要和现代生物技术及社会有机结合起来,提高学生的实践能力和创造能力。根据教学内容和学生实际,适当介绍现代科技的新发展、新成就,紧密联系现代生物科技成果,以此激发学生的创新意识。让学生把日常生活体验同生物学知识结合起来,引导学生分析、解决问题,同时进行生物小制作、小发明等。通过对生物技术应用的介绍,使学生充分认识到科学发现和技术创新对人类社会发展起到了巨大的作用。例如在讲授《遗传的物质基础》一节内容时,介绍人类基因组计划,让学生知道人类基因组计划的完成,将加速医学科学基础的研究和发展,使人类在疾病诊断和医学保健等方面建立全新的人类医学,为人类造福。
一、 充实学生课外探究的内容
要进行课外探究,必须有探究的内容,如果探究些什么也不知道,那就别提探究的有效性了。虽然课堂上会有些科学探究内容的延伸,但具体探究些什么内容,怎么探究,还是得有具体的方向和方法指导的。所以,课外探究内容是保证学生课外探究有效性的前提。
(一) 课堂上生成的内容
每册教材中有許多课堂探究活动,比如蚂蚁的观察、铁生锈原因的探索、种子发芽实验设计等等,但是在课堂探究的同时也会生成許多新的探究任务,产生許多新的探究问题,其中不乏一些值得研究而学生们有条件研究的问题。
如四年级下册,学生在观察发霉的面包以后,就提出了一系列问题。这些问题中有些可以作为他们课外探究的内容。如:面包上的霉菌是怎么来的?霉菌是怎样繁殖后代的?我们可以让提出这个问题的学生任研究组组长,组织其他有兴趣的学生进行课外探究。
又如,在上植物这一单元时,有个学生就提出:吃煮熟的花生时,掰开花生的两瓣,发现熟花生也和生花生一样,有两片肥厚的子叶,胚根、胚芽也完好,那么熟花生也能做种子用吗?我们把她提出的问题带到所任教的几个班,课外各个班都有学生去研究。这样做不仅对提出问题的学生是一种鼓励,对其他学生也是一种激励。让他们自觉地留心观察,善于思考,提出有研究价值的问题。相信,经过这样的探究活动,学生们的思维能得到进一步提升。
(二) 课堂上遗留的问题
有些观察与实验,不可能在课堂上有限的时间内完成,只能课后去探究。根据教材的编排特点,具体内容大致有以下几个方面。
1. 课外持续观察
课外持续观察是在课堂观察的基础上,利用相同的方法再进行同类方面内容的观察。比如教学三年级蚂蚁的观察一课,学生在课堂上已经通过教师的指导对蚂蚁进行了一系列的观察,学生也清楚了对类似于蚂蚁一类昆虫进行观察所要掌握的方法、内容以及所要做的相关记录等等。教师可以根据这些内容整理出观察的具体要求,然后请学生按同样的方法课后再去观察一类自己想观察的昆虫类动物,比如常见的苍蝇、蚊子等等,从而丰富对昆虫的认识。
2. 现场考察、参观访问
现场考察是指把学生带到某现场,从参观者的角度考察现场的情况,给学生提供亲身体验的机会。参观访问是把学生带出教室走向大自然和社会,充分利用各种教育资源培养学生实践能力的活动形式。比如四上“有生命的物体”单元中“动物怎样生活”一课,教材上只提供了六张动物图片和提示观察要点,要求学生了解动物的特点和生活,如果仅仅把教材作为唯一的课程资源在课堂内完成教学过程,是很难达成三个维度的教学目标的,这个时候,就可以引导学生走出课堂,利用学校周边的自然资源,进行一些参观和考察,有效地辅助学生探究。
3. 专题研究
专题研究是小学生开展科学学习活动的重要类型。对小学生而言,不管前人是否已经作了研究,只要是他们不知道而又想要知道的科学问题,都可以给他们提供研究机会。例如教学“纸的研究”时,可以分成以下的课题:纸的发明和古代造纸术,纸的种类、性质和用途,对不同纸的吸水性的研究,自己造几张等。师生可以拟定一个主题,在一个专题中提出一系列子课题,再由小组或个人分头去研究。教师再从中引领学生开展研究,并将研究过程和研究结果总结成观察报告。
4. 种植饲养活动
种植和饲养是小学生乐于从事的实践活动。科学课给学生提供了机会,让他们从力所能及的种植饲养活动中获得直接感受、技能和乐趣。如三下“动物的生命周期”单元中,有四个课题:迎接蚕宝宝的诞生,可爱的蚕宝宝,蚕宝宝变了新模样,蚕的生命周期。都可以让学生在课外延伸的时候完成。
5. 科学小制作、小发明
一些小制作放到课后去完成,学生可以有充分的时间选择合适的材料进行制作,进行不断改进,直到满意。如指南针的制作,可以让学生研究:用什么材料制作指南针和底盘,怎样才能让指南针自由转动等。学生只有不断摸索,逐个突破,才能做成一个较满意的指南针。又如:在对空气研究时,可以做空气枪;对浮力进行研究时,做一艘潜水艇等。
6. 搜集信息
搜集科学信息资料是学生学会自主学习,拓展知识,进行判断、推理和论证的必不可少的学习过程和方式。比如六年级“宇宙”单元,学生是相当有兴趣的,对神秘、美丽而又遥不可及的宇宙世界充满好奇和想象。教学月球一课时,学生了解了月球的基本知识,但还有許多有关月球的知识,比如中国对月球的探索情况、环形山的具体情况等等,都可以让学生在课后进一步搜集相关信息。
二、 丰富学生课外探究的形式
依据小学生的心理特征和动手实践能力的需求,多样化的探究形式是课外探究有效性的基本保证,不仅有利于学生探究能力的提高,也能丰富学校科技教育活动。
(一) 与相关课程结合开展课外探究活动
大自然是学生进行科学学习、科学探究极好的大课堂。大型的工矿企业、大片的良田、江南的小河都蕴涵着許多科学知识,比如家乡环境的污染问题、植物的生长情况、土壤的侵蚀现象等等,都值得学生了解、观察。同时,语文课有浏览作文要学生写,科学课要求学生写观察报告、小论文等。科学教师与语文教师或班主任可以利用这个相同点,相互交流、相互结合,共同完成参观、游览活动,有效推动学生进行课外探究,保证课外探究活动顺利进行。
综合实践活动课程与科学课程有相互依存、相互制约、相互配合、相互促进的关系。可以把一些科学课外探究活动延伸到综合实践活动上来,组织学生进行各类小发明、小制作的探究活动,发挥他们的能力,满足他们的个性需要。比如像六年级下册“环境”单元要求学生调查家乡的水污染情况,教师可以与综合实践活动课程教师共同探讨,围绕家乡水污染情况进行一次调查活动,并针对调查到的污染情况提出自己的想法和意见,扎实开展课外活动。
(二) 结合学校科技节推进课外探究活动
学校每年11月份左右都要举办科技节,每年科技节都有不同的主题。但是,无论主题怎么改变,宗旨是不变的,就是培养学生科学探究的意识,提高学生科学探究的兴趣,增强学生科学探究的能力。有些项目一直是科技节的传统项目,比如科普小论文、科技小制作、科技小发明。这些活动学生参与度高,兴趣浓。学生参赛作品的完成,用的都是课外的时间,科学教师和家长适时指导,推进了学生课外探究活动的发展。像学生的小制作有很多是废旧材料的再利用,正是材料单元的延伸;科技小发明作品“太阳能热水器”“反冲船”“自制电动机”等都是学生课堂探究的有效延伸。科技制作放在课外,同学们就有充分的时间去完成,教师此时应给学生充分的帮助,还应启发学生,有哪些材料来源,在众多的材料中怎样选择合适的材料,如果没有合适的,又可以找哪些替代品。同时还要引导学生学会设计方案,学会制作方法。
(三) 借助各级各类比赛加强课外探究活动
科学涵盖的方面很多,有地理、生物,也有物理和化学等等,每学年与科学相关的各级各类比赛也有許多,像包括车模、船模、航模的三模比赛,像金钥匙比赛等等,这些都是县一级难度相对较高,参加人数又相对较少的活动。针对这样的情况,学校可以先开展校级范围内的比赛,比如年级三模比赛、校级金钥匙比赛等等,再从学校比赛中挑选出比较优秀的学生参加县级甚至更高一级的比赛,这样不仅使大部分学生参与了课外探究活动,也使优秀的学生得到了更好的发展。
三、 健全课外探究的监督与评价机制
监督与评价机制可以增强学生探究的成就感,有利于进一步激发学生的探究欲望,促使他们生成进一步进行探究的行为。
(一) 提供展示探究成果的舞台
教师可以将学生的探究成果,利用教室一角、黑板报、橱窗、实验室、宣传栏等空间,展示出来,如科学采集本、科技小报、科幻画等。教师还可开展各类形式的成果展示活动。比如实验操作比赛、科幻画展览、小制作小发明评比、科学幻想作文等等。
(二) 建立期末加奖的制度
每位学生基本上都会参与許多的课外探究活动,并且得到相应的成绩,教师可以把平时的课外探究表现得分与期末科学总评成绩挂钩起来,得出一个综合全面的科学总评成绩,评选出课外探究个人先进、课外探究优胜小组、课外探究特色班级等相应的先进个人与组织。
(三) 形成监督机制
科学教师应该成为学生开展课外探究活动的主要监督力量。部分学生个人探究任务,比如采集本的完成情况,由科学教师进行监督,确保其按时、保质、保量完成。小组人员的监督不可忽视,在各类课外探究活动小组中挑选出个人科学素质较好、对科学探究积极性较高、科学态度正确的学生作为科学课外探究小组协助人员,负责检查、监督、评价小组或个人课外探究效果,协助教师完成部分监督工作。此外,还应该有家长的课外监督,提高家长的科学探究意识,与家长取得沟通、联系,要求家长对学生部分课外探究活动提供支持与帮助,并且做好相应的监督、检查工作。
一、转变教育质量观念,明确人才培养目标
教育质量观与人才的培养目标息息相关,教育质量观决定着人才培养目标的要求与模式,而人才培养目标的实现是教育质量观的具体价值体现。只有当培养目标与教育质量观相一致,才能培养出社会各用人单位和未来社会经济发展需要的人才。教育质量观是随着经济社会的不断发展而不断改进的。所以,作为以培养人才为根本任务的当代大学,必须不断转变教育观念适应于新的教育质量观,结合高校发展的实际状况与办学定位,明确人才培养的目标。
计划经济条件下的教育质量观是合格教育质量观。只要学校培养的学生符合国家统一制定的教学质量标准,就能毕业分配到工作岗位。市场经济条件下的教育质量观是满足需要的教育质量观。学校培养的学生必须满足用人单位的岗位能力需求,才能找到工作岗位。所以现阶段我们要大力提高学生的实践能力才能使学生具有就业能力。同时,随着我国工业化水平从工业化后期逐步步人现代化工业时代。未来经济社会发展条件下,学校培养的学生必须具有创新能力,才能够获得社会提供的新就业岗位和适应未来社会经济发展的创业需要。因此.高校无论是以教学型为主,还是以研究型为主;也无论是专科性大学,还是综合性大学,在大众化教育阶段,本科生的培养目标主要是适应社会主义市场经济条件下的就业和创业的需要。由此可见,培养具有创新精神与实践能力的高素质人才是高校的共同培养目标,它是与中国社会经济发展状况和建立创新型国家,构建社会主义和谐社会对人才的需求相一致的。
二、积极推进本科实践性教学改革
逐步建立适应高校发展实际的培养具有创新精神和实践能力的高素质人才体系,是不断提高教学质量的重要保证,而曾强大学生的实践能力和创新精神必须推进教学改革,主要是教学内容与教学方式的改革。教学内容的改革必须通过广泛开展对毕业生及用人单位的调查研究和行业工程师协会对专业的论证,并根据社会经济特别是行业的发展需要,不断调整人才培养教学计划与教学内容。在牢固掌握基础理论知识的前提下,尽可能构建相近专业的专业平台课以拓展学生专业知识面,适应科学技术的综合性和纵深发展的需要。同时,适当削减理论授课学时,增强实践性教学学时。对于基础性实验课的教学要真正实现实验内容、实验时间、实验空间、实验过程的全程开放式实验教学。在教师的辅导下,通过学生自主选择,严格训练,培养浓厚的学习兴趣与科学研究品质,牢固掌握科学研究与实验的方法,为进一步提高实践能力打牢基础。
三、不断探索增强本科生实践能力与创新精神的有效途径
1.举办各类学术活动和讲座,营造良好的学术氛围大学生从为“升学”而学的应试教育模式转到专业化学习模式,首先要解决的问题是“为什么学”以及“怎样学”的问题。明确学习目标,培养浓厚的学习兴趣,树立良好的学风是增强创新精神与实践能力的关键。学校应多主办或承办各类学术协会、专业协会的大型学术交流活动。请同学参与学术交流活动的组织服务工作。同时,组织广大同学聆听科学家、专家的学术讲座。也可以经常聘请海内外知名学者、政府科技及行业主管部门领导、艺术家、优秀毕业生来校举办学术和人文素质讲座。这些学术活动能为学生营造良好的学术氛围,使他们领略社会各界人士的风采与人格魅力,了解学科专业前沿与社会热点问题,借鉴学长们成功范例,培养优良的学术品格、创新意识、学习兴趣,从而树立崇高的理想。
2.以创新教育周、科技文化节、学生科技文化社团为载体,扩展学生科技活动的空间就笔者所在学校的实践,从大二开始,每学期在教学计划中用一周时间开展创新教育周活动。在专业老师的指导下,学生利用所学的专业知识,自主设计,开发小程序和小制作。同时,学校和学院每学期举办学生科技文化节,举行科普知识之窗、专业操作技能比赛、学生科技论文报告会、科技作品制作展示以及高等数学、物理学、英语等基础理论知识比赛等系列学科竞赛与科技活动,为学生培养实践能力与创新精神提供一个广阔的舞台。另外,学校和学院还大力支持学生第二课堂活动,设立学生创新基金,鼓励同学们结合专业学习成立学生科技社团。如:学生电子协会、网络协会、学生科协等组织,为同学们自主开展科技创新活动开辟阵地,并鼓励学生科技社团走出校门,服务社会,为深人开展学生科技活动提供广阔的空间。
3.以学科竞赛为重点,强化学生的创新精神与实践能力近年来,在全国大学生中开展了形式多样的学科竞赛活动。如全国大学生电子设计竞赛、数学建模竞赛、英语知识竞赛、“挑战杯”科技大赛等学科竞赛。同学们通过参加学科竞赛活动、激发了学习专业知识的兴趣,挖掘了学生的潜能,以全国大学生电子设计竞赛为例,由于组织学生们参加学科竞赛活动都要经过严格选拔,在老师的指导下,进行长期的培训,广泛学习先进的实用技术,严格训练专业操作技能,查阅大量资料,并选购元器件,制作科技产品并进行调试,学习撰写设计报告等一整套产品设计及开发过程。同时还要战胜学习、生活中的各种困难最终通过筛选才能参赛。参赛小组成员必须既分工又协作,才能完成比赛作品的制作。最后,还要接受专家答辩与现场测试,所以,整个过程不仅强化了同学们创新精神和实践能力,而且磨练了意志品质,培养了团队意识,更主要是激发了同学们的专业学习兴趣,解决了“为什么学”和“怎样学”的问题,使学风发生根本性的转变,参加大赛的同学都受到研究生导师、用人单位的欢迎。
4、开展学生科技项目研究,提升学生的创新精神与实践能力学生通过学科竞赛,积累了一定的专业技术知识和实际动手能力,指导教师为了进一步提升学生的创新精神与实践能力,可以继续组织学生开展学生学术科技项目的申报工作。学生在教师的指导下,可以通过观察、查找资料、寻找到有社会实用与推广价值并涉及人们生产、生活中的疑难问题作为项目来申报,得到学校教务或科研部门批准后,给予科研经费的支持。学生立项后,指导教师要结合自己的科研、教学、实验成果,就最先进的元器件使用、最新实用科技知识等内容,对学生进行培训。同时.指导学生查阅中外文献资料、制定研究方案、选择研究方法、进行成员分工、科学实验、产品制作与调试、撰写结题报告与论文,申报鉴定、组织结题,有些还要申请专利。通过对参加学科竞赛的同学进一步进行学生科技项目研究,大大提高学生的创新精神与实践能力,在实践中许多同学的科技成果取得惊人的成绩。
5.积极参加社会实践活动,全方位提高学生的综合素质人才的培养必须经过社会实践锻炼,同时,也必须经过社会实践的检验才能甄别出是否是合格人才。把在大学生中广泛开展的社会实践活动进行改革,以科研立项的形式确立下来并给予一定的资助,由同学主持申报,在老师的指导下完成,是一种培养学生实践能力与创新精神的有效途径。同学们将社会实践中的为社会服务功能与发挥专业特长的功能有机结合起来,对社会经济发展过程中热点问题、难点问题、专业技术问题,进行深人地调查研究,提出解决的途径或解决专业技术难题,既使同学们增强了社会责任感和服务大众意识,又使同学们的实践能力和创新思想得以提高。从笔者所在学校实施的情况来看,收到了很好的效果。有些科研成果获得了小发明、小论文、小制作和大学生“挑战杯”等科技成果奖。
6.积极推进人才培养模式的创新,深化教育改革中国的企业大量需要有实践经验、能吃苦并且认同企业文化的大学生,而大学本科生第四年又背负着就业的巨大压力,所以可以进行人才培养模式的创新,与企业联合培养人才。如“3+1”模式,即学生在校学习3年,1年在企业学习相关专业知识,进行生、产实习、毕业实习和毕业设计。因为,在工程师的指导下完成毕业论文或毕业设计,不仅使学生有更长的时间进行实践性的学习,彻底解决学生求职中遇到的缺乏工作经历的瓶颈,而且又解决了大学生由于缺乏对企业的深人了解,没有认同企业文化的过程而频繁“跳槽”的困境。这也是学校适应市场经济发展的需要,实行订单式培养学生的一种途径。
四、新精神与实践能力打造平台
增强学生创新精神与实践能力,建立全方位开放式学生创新基地。它包括校内的实训中心和开放性专业实验室。学生创新实验室和校外的生产实习与社会实践基地等。能够全天候、全年对学生进行开放,使大学生在教师的指导下,进行自主选择的开放性实验,进行专业知识与技能培训,自主进行科技项目研究,进行学科竞赛培训,进行生产实习与社会实践等各项活动,为师生们提供开展实践性教育的平台。
五、改革教师的评价体系,建立实践教学指导教师的激励机制
吃透教材,挖掘科技因素,在学生心田里播下科学的种子,培养他们科学素养,下面谈谈自己的几点看法:
一、利用文本资源,渗透科学教育,放飞梦想。
打开语文书,不难发现,在语文教材中或多或少、或深或浅地蕴涵着科学教育方面的素材,涉及到物理、生物、化学、天文等科学领域。这些科学教育内容既是渐进的,相对独立的,又是相互联系的,他们构成了科技教育的启蒙体系。我们要充分利用文本,从多角度挖掘教材中蕴含的科技因素,将科技教育有机地渗透到语文教学中。
1、利用现代教育手段,激发科学热情。
兴趣是最好的老师,它是推动学生求知的一种内在力量,是产生热情和激情的源泉。古今中外的科学家无不是从兴趣起步,步入科学的殿堂的。
语文教材为科学教育提供了丰富的资源。如介绍新发明的《果园机器人》《电脑住宅》;介绍现代科技知识《人造发光植物》《飞船上的特殊乘客》……归纳起来简直就是一本科学的百科全书,为语文教学进行科学教育提供了有利的条件。例如在教学《月球之谜》《电脑住宅》这类课文时,我有针对性的结合课文内容,利用现代教育手段,制作了多媒体课件创设情境,向学生展示广袤的宇宙、神秘的月球、新奇的建筑……把课本上静态的内容生动化,把抽象的知识形象化,激发学生对科学的好奇心和求知欲望,提高学生对科学的兴趣和热情。
2、挖掘文本,提升思想,培养科学精神。
小学语文教材中涉及到古今中外的著名科学家有十几位,每位科学家的成长道路都是不断战胜挫折,不懈追求的奋斗之路,他们热爱科学,为人类的科学事业辛勤耕耘,勇于献身:《两个铁球同时着地》中的伽利略在教会的压迫下没有放弃自己热爱的科学事业;爱迪生不怕困难和危险,顽强进行发明创造;《做风车的故事》中的牛顿面对嘲笑仍刻苦钻研;《一定要争气》中的童第周身处逆境却发奋学习;李时珍历尽千辛万苦编写《本草纲目》;地质学家李四光研究起石头常常忘记一切等等。教学这些文章时,我引领学生通过课文内容的学习、感悟,去体会课文中人物丰富的内心世界,把握科学家的精神实质和熠熠生辉的人格魅力,让科学家们成为学生的榜样和偶像。
3、提炼教材,渗透科技知识,形成科学观念。
语文教材中,有许多课文蕴藏着科学道理:《画杨桃》中体现出实事求是的科学态度;《蛇与庄稼》告诉人们面对事物之间复杂的联系,应仔细研究,把握规律,才能把事情办好;古诗《题西林壁》强调冷静客观地进行调查分析,全面正确的认识事物;寓言故事《刻舟求剑》要人们用发展变化的眼光看问题:《揠苗助长》告诉人们不按客观规律办事,急于求成,就会把事情办糟等等。只要教师善于捕捉科技因素,提炼教材内容就可以使学生受到科学思想方法的启蒙教育,正确认识客观世界。
二、利用语文活动资源,渗透科学教育,放飞梦想。
语文活动内容丰富多彩,语文竞赛多种多样,它不受课程标准和教材的限制,它为开展科技教育创设了一个自由而宽松的环境,以各类语文竞赛活动作为渗透科技教育的补充,也为学生的科技潜力提供了“冒尖”的机会和条件。
1、拓展课堂教学,开展小制作活动。
苏霍姆林斯基说过:“儿童的才智反映在他的手指尖上。”,我教学《一次科技活动》后,开展一次“有趣的小制作”活动,让学生人人动手制作一件科技小作品,如航模、船模、风筝等,举办一次班级小制作比赛,通过科技制作活动,可以引导学生认真观察,仔细分析,有效地培养学生的观察能力和思维能力,从而也锻炼了学生的动手能力。
2、捕捉科技灵感,学写科技文章。
爱因斯坦说过:一切创造都是从创造性的想象开始的,想象力比知识更重要。因为知识是有限的,而想象概括着世界上的一切,推动着社会的进步,成为知识进化的源泉。神话中的奔月、补天,插上翅膀飞翔,脚踏风火轮穿行等等,现在几乎都已成为现实。语文教学既要让学生多阅读充满创造想象的神话、童话、科幻故事,又要鼓励学生展开想象,特别是展开异想天开的创造想象,科学非常需要这种想象力和创造力。
教学《蝙蝠和雷达》时,我引导学生查阅人类在仿生学上取得的成就:人们从鱼得到启示发明了船;从鱼鳔得到启示,发明了潜水艇;从鸟儿得到启示,发明了飞机……然后教师鼓励学生大胆想象,指导写作文《我想发明……》,有的学生写想发明变温衣服,有的写要发明情绪控制仪……其中学生高豪的《智能垃圾箱》,黄行知的《情绪控制仪》参加建阳市第一届科学小论文比赛获一等奖,尽管有的学生设想显得可笑,却也闪耀着学生们创造思维的火花。
3、收集资料大比拼,争当科学小博士。
“运用现代技术搜集和处理信息的能力”是课标要求每个学生都应具备的。教学《火烧云》这篇写景的散文,我布置学生通过各种渠道收集火烧云的资料。学生积极性很高,主动查找后学生对火烧云有了进一步的了解:他们知道了火烧云又叫赤霞,也明白了火烧云形成的条件和变化的原因。潜移默化中,培养了学生积累信息的方法,有效地渗透了科学教育。
一、抓管理,建立科普德育机制。
学校制定了科普德育工作计划,组建了一支科普推广教师队伍,各教师根据自己的特长结合学校的特色,指导学生积极参加各种科普实践兴趣活动,将教育育人的常规化与科普实践的特色创新化有机结合起来,从而促进学校科普德育工作扎实有效地开展。
二、多渠道,大力营造科普德育的氛围。
通过学校网站、宣传栏、班级黑板报、学生园地、国旗下讲话等形式,向学生大力宣传有关科普知识,让学生以饱满的热情,积极投入到科普实践活动中来,营造了学校良好的科普教育氛围,唤醒了学生的科普意识。
三、提高学生科学素质,培养科学意识。
教师在平时的教学中注重学生创新意识、科学意识的培养,充分发挥学生的主体作用,开发学生的创新潜能。首先让学生了解最基本的科学研究方法,初步养成观察思考的习惯,增强学生在学习生活中的合作精神、应变能力和创新意识。在“保护母亲河”、“争当环保小卫士”、“爱绿护绿”、“我们只有一个地球”、“书画展”、“科技小作品展”等多项活动中,学生们充分展示了自己的聪明才智。
四、树立“载体”理念,丰富教育内涵。
科技活动是科普德育的重要延伸和主要途径,学校通过开展活动,培养学生科技意识、掌握科技知识,从而达到科普教育的目的。我校的科普德育活动主要有如下内容:
1.追踪科学家的足迹。
通过让学生搜集科学家的画像,了解科学家的事迹,贴成宣传画板,写上宣讲词,使每人都接受一次广泛的学科学前辈、做科技新人的教育。
2.我的“科技小设想”。
开展一段科技教育以后,学生科技意识进一步加强了。此时,学校全校总动员,要求每人搞出一个“科技小设想”,学校不搞任何限制,孩子们爱想什么就想什么,爱怎么想就怎么想,绘制科学幻想画或写成书面文字,参加班级评选,挑选优秀设想参加学校评选。2009年李玉安、赵生富、赵占慧同学在第24届青海省青少年科技创新大赛科幻画比赛中分别荣获二等奖、三等奖、优秀奖;2010年余爱英、郭惠珍、李玉安同学在第25届青海省青少年科技创新大赛科幻画比赛中荣获三等奖;2011年汪满福、李成艳同学在第26届青海省青少年科技创新大赛科幻画比赛中荣获一等奖、二等奖。
3.开展“校园科技节”活动。
把每年的11月份定为“科技活动月”,由德育处、教务处、班主任组成学校“科技活动月”组委会,科学教师、实践活动教师、班主任任各班科技辅导员,集体活动时间一般安排在下午活动课时间。活动内容主要是学校提出的“五个一”,即:“读一本科技书,讲一个科技故事,想一条科技小设想,搞一项科技小制作,画一幅科技漫画”。展示同学们创作的科幻画、小制作、小发明和科技实践活动的小论文。让学生在动手动脑中亲近科学。通过小巧手,大创意活动,引导学生制作科技作品,培养学生的动手能力和创新意识;通过小眼睛,大发现活动,引导学生做个生活中的有心人,善于发现生活中的科学现象,并能用科学的头脑解决生活中的实际问题。
4.参观科技展。
我校与湟中县科技协会、湟中县青少年校外活动中心建立联系单位,聘请科技协会工作人员为校外辅导员,定期带领学生参观科技展,校外辅导员也定期到学校以座谈会、现场演示、报告的形式与学生交流。2010年11月湟中县科技协会的科普大篷车开进了校园,科技辅导员精彩的表演,吸引了广大师生参与到双方的互动中,达到了培养学生创新意识和科普教育的目的。
5.社会实践教育活动。
组织学生参观访问、社会调查等社会实践活动,让学生走出校园,既有效填补了“双休日”的空白,又使青少年在实践中得到锻炼成长。2009年4月八年级科技活动小组的《关于田家寨镇坪台村大棚花卉种植的调查报告》荣获第24届青海省青少年科技创新大赛优秀科技实践活动二等奖;2010年8月八年级科技活动小组的《关于田家寨镇鲍家村丹麻彩石的开采与开发的调查报告》荣获第25届全国青少年科技创新大赛优秀科技实践活动二等奖;2011年5月七年级科技活动小组的《变废为宝科技实践活动总结报告》、八年级科技活动小组《关于“饮料与健康”的调查报告》荣获26届青海省青少年科技创新大赛优秀科技实践活动三等奖。
一、激发探究兴趣,培养创新意识
创新意识是指创新的愿望和动机,要激发创新意识就必须培养学生的学习兴趣和探究兴趣。物理世界是一个充满生气的世界,大量的物理实验显现各种奇异的物理现象,能激发学生学习物理的兴趣。物理教师应根据本学科的特点和规律,激发学生的学习和探究兴趣,这是物理教学实施创新教育的基本条件。
兴趣作为一种非智力的心理因素,对人的智力活动和其他实践活动有着积极的功能。兴趣能够促进学生去思考、去创新,它是发展思维,激发学生主动学习的催化剂,是调动学生学习积极性、自觉性和创造性的一种内在动力。因此,教师要培养学生善于发现线索,全力追踪,从各个可能的角度和不同的侧面予以观察,并将它和其他知识联系起来,找出新东西、新方法、新途径。教育学生理解学习并不在于知识本身,而在于将知识作为创新的阶梯。
二、突出学生的主体地位,培养创新精神
要培养学生的创新精神,必须激发学生创新的动机,突出学生的主体地位。由于受尊师重道的传统教育思想影响,为数不少的物理教师都认为:教师的权威不容侵犯,即使错了,学生也不能在公开场合当面反对。不正确的师德观念,不平等的师生关系,不仅直接降低了教学效益,而且直接导致了学生学习主动性的萎缩,不利于学生创新精神的培养。
教师要营造宽松的教学环境,敢于放手让学生充分讨论。一个问题可以有多种答案,要鼓励学生从多角度进行回答,创新性的见解往往就在学生的各抒己见之中。学生讨论热烈之时,往往正是发散思维最为活跃之际。我曾见过一位物理老师设计的一个可供学生讨论,并引导他们一步步探究解决的实验题目:不用长卷尺来测量两座相距较远的楼房之间的距离。有的学生提出利用自行车来测量,先测出车轮的半径,记下自行车经过两楼过程中转动的圈数,然后通过计算可测。有的提出利用声速和光速来测量,大家认为这一方案比较先进,物理知识含量高、有创新思想……接下来让学生讨论怎样测量,问题的难点是当听到枪声掐表时间误差大,……问题一个接一个出现,被同学们一个又一个解决,终于大家得出了比较满意的方案。接着全班同学就按自己设计的方案兴高采烈地去做实验,最后回到教室,师生一起处理实验数据,得出实验结果。在整个实验过程中,除了题目是教师提出的外,实验方案和解决问题的途径都是由学生议论研究出来的。学生的主体地位得到充分体现,同时又培养了创新意识和创新精神。
三、改进教学方法,训练创新思维
创新能力的核心是创新思维,创新思维是一切创新的源泉。创新思维不是一种单一的思维,而主要是两种思维(发散思维和收敛思维)新颖的、灵活的有机结合。
对学生进行发散思维和收敛思维的训练是培养学生创新性思维的有效途径。为培养学生的发散思维,可以在教学中提出一题多解、一题多变、一问多答的练习,促使学生广泛搜寻自己的记忆储存,提取尽可能多的信息项目来寻求答案。
在进行发散思维训练的同时,还必须注意进行收敛思维的训练,如:进行测密度的分组实验前,先提出:想一想,有关密度的知识有哪些?利用你所学的物理知识你能设计出哪些方案?引导学生进行多方面的联想与思考,看学生能提出几种方案。接着让他们进行收敛思维训练,即指导学生对各种实验方法进行筛选,从而开拓思维,针对不同物体、不同问题找出简单易行的方法,从而培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,进而取得收敛思维训练的良好效果,并培养学生学以致用的意识。
四、重视物理科学方法渗透,培养创新能力
所谓科学方法就是人类在探索未知自然规律时(实践活动),从实践或理论上,把现实的解决具体任务所运用的各种途径、方式和手段的总称。
人们要想在实践活动中有所创新,就必须掌握各种有关的科学方法。牛顿能建立经典力学,这是他善于运用理论分析法、数学测算法、经验总结法和理想化法的有效成果;伽利略之所以能发现惯性定律和落体定律,与他正确选用了实验法、观察法、猜想假设法和数学相结合的科学方法是分不开的。瓦特发明了蒸汽机,使人类步入热机(工业革命)时代,观察法成为他发明的佳传。法拉第电磁感应的发现,开辟了电能的新时代,这是他运用科学假说方法和实验验证的成功之处。爱因斯坦创立了相对论,使人类走进了核能时代,理想实验起了重要的作用。麦克斯韦电磁场理论的突破,造就了电磁破信息的新时代,这与科学理论假设的应用有重大的关系……纵观物理学发展史,众多的物理学家之所以在物理学的研究中有杰出的创新贡献,无不与他们运用正确有效的科学方法密切相关。以上的事实充分说明科学方法在物理史上占有十分重要的创新地位,我们在中学物理教学过程中,有目的、有计划,适时有机地对学生进行物理学科学习方法的研究和训练,对培养学生的科学创新能力,将来走上工作岗位为祖国的繁荣昌盛和科技进步贡献力量,具有深远的意义。
五、优化创新环境,鼓励创新