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【关键词】高中生物,科学史教育,科学素养,课堂教学与研究
1.研究背景
《普通高中生物课程标准》(以下称《标准》)明确指出:提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。美国著名科学教育家马丁认为科学知识、科学过程能力和科学态度三方面内容组成了科学素养,而国内一些学者认为科学素养包括知识与技能、科学方法、科学观和科学品质四个要素。[1]而生物科学史不仅展示了科学家们在探究生物学有关问题中的时代背景、技术发展情况,也展示了他们在探究过程中的思想过程和探究方法,体现出科学方法不断发展的历史,科学家们散发出来的科学品质和科学观。因此《标准》在第四部分的实施建议中也指出了注重生物科学史的学习:学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的。[2]
这个认识是与近年来国际的教育理念相接轨的。随着对科学本质的认识不断深化,各国教育家们意识到:科学本质离不开科学的历史、文化、社会,HPS教育(即:科学史History、科学哲学Philosophy和科学教育Science Teaching)应运而生。[3]查阅多方文献资料便可发现,重视科学史教育在提高学生科学素养方面的意义已经成为国际科学教育改革的大趋势:美国的《科学素养的基准》和《国家科学教育标准》、英国国家课程的科学部分等,都将科学史与科学教学结合,并对HPS的课程与教学有着明确的要求。
因此,国内的新一轮高中生物课程改革紧随国际步伐,在《标准》中明确提出对科学史的重视,新教材的编排就蕴含了大量的科学史内容。
1.1 三个必修模块的绪论都改编为“科学家访谈”,从邹承鲁到孙儒泳,从我国率先人工合成蛋白质到生态学研究,展示科研成果,探讨研究过程,渗透科研精神,切入模块主题。
1.2 在“问题探讨”栏目中作为引入新知识的背景材料,引导学生进入学习情境。如必修1第5章“降低化学反应活化能的酶”介绍了意大利科学家研究鹰消化食物的巧妙实验;必修2第1章“孟德尔的豌豆杂交实验(一)”介绍了当时的融合遗传的观点。
1.3 以科学家的探索过程作为主线呈现在教材的正文主要部分。如“对生物膜结构的探索历程”、“光合作用的探索历程”、“生长素的发现历程”等等。
1.4 以“资料分析”、“科学史话”、“科学前沿”、“科学家的故事”等栏目穿插在正文中,或者作为拓展的阅读材料。
而整个必修2模块的编排就是按照科学发展的历史,围绕人类对基因的认识这一主线展开,使学生在学习遗传知识的过程中感受科学家们的探索之路。
2.国内的研究现状
但在我国的基础教育中,科学史的教育起步较晚,因此在实施的过程中呈现出一些问题:
2.1 与国外相比,国内的教材对科学史的编排更加侧重科学研究的神圣,强调科学家的光辉一面,强调理性在科学研究中的作用,同时更重视我国的科学成就,而对科学家“人性”的一面介绍很少,容易使学生们陷入科学家的“神话”里。
而根据沈阳师范大学蔡红英在其硕士论文的课题研究《应用生物学史开展高中生物科学方法教育的研究》可发现另外的一些问题(她采用问卷调查的方式,于2010年6月再甘肃省定西市漳县四所学校随机抽样,结论具有可信性)。
2.2 学生对于生物学史的兴趣普遍高,也认识到了其中的科学方法教育的重要性。但是,对于科学方法的学习有畏难情绪,在遇到有关生物学方法的试题或在实验设计方案中能从中得到帮助的比较少,也就是生物学史的科学方法教育价值得不到充分发挥。
2.3 由于高考的现实压力以及课堂教学时间的限制,教师往往按照教材的知识内容编排顺序,简单介绍基本知识和原理,传授科研成果以缩短学生的认识过程以提高高考成绩,没有深入挖掘其中的教育价值。
2.4 由于当代教师是在传统的科学教育理念下培养出来,本身没有受到科学史教育,加上教学工作的繁忙而无法在课前查阅大量资料,这样,教师本身的科学史知识的储备问题,使他们在科学史教学教育中力不从心。
3.加强和改善科学史教育教学和研究的措施
笔者根据参考文献和自身的教学经验提出个人的一些建议和改善措施:
3.1 增强师生对于科学史教育的价值的认识。这是亟待解决的首要问题,只有师生在观念上的重视,才会在教学和学习过程中重视以达到教学目标。既然以高考为核心的考试评价体系没有更改,那就从这个现实的角度切入,搜集高考以及各地市试卷中有关科学史与科学方法的习题,无论教师层面还是学生层面都有引起重视。例如:09年天津卷和2012年福建卷的选择题等,教师在研究各地市高考及其他试题之后,要回归到《标准》,结合试题能更深入地理解高中新课程理念,认识到科学史教育的重要性,不断更新观念,在课堂教学中把握住科学史教育的教学设计理念。进而,教师可将这些试题改编成与某个阶段学习进度相适应的练习,引导学生对科学史教育的重视。
3.2 在重视的基础上,教师自身更要注意日常对生物科学史资料和素材的积累。除了网络上搜集到的资源,也可以参考百花文艺出版社出版的《生命科学史》、复旦大学出版社出版的《20世纪的生命科学史》等书籍,从中了解生物学知识的发展史,把握知识的内在联系和概念、规律等的形成过程,挖掘出隐性的科学方法、科学态度和科学精神。
3.3 在资料搜集和积累的基础上,根据《标准》确定、精选出出科学方法教育目标,对相关史料进行适当整理,或有一定趣味性,或突出重点事件,使目标在有限的课堂教学时间内得以实现。例如:在《孟德尔的豌豆杂交实验》中,突出的是假说演绎法这一科学方法,因此,在教学设计中,可将“科学史的发展脉络”作为线索,整合“不同颜色牡丹花”的问题探讨和“孟德尔获得成功的原因”这个思考与讨论的材料,同时,其中的科学方法“假说演绎法”为另一条主线设计教学过程,孟德尔提出什么问题?根据现象怎么提出假说的内容?又怎么设计实验进行演绎推理和实验验证?教师在教学过程中,通过方法引导,使学生在体验科学史的过程中学习科学方法。
3.4 在资料搜集和积累的基础上,注意科学史的真实性,在充分肯定在科学史中科学家们的巨大贡献和科学精神时,也要对他们犯下的错误进行客观的评价。既要看到科学家们身上光辉的一面,也要引导学生关注他们“人性”中的弱点。例如:在促胰液素的发现过程中,囿于定论的沃泰默和另辟蹊径的斯他林、贝斯利之间就可以形成思维上的矛盾冲突,教师可以在分析教材资料时引导学生从这个矛盾折射出富有生命力的人文精神,将科学教育中的真实性、客观性与人文教育中的求美有机结合起来,培养出具有科学精神和人文精神的全面发展的个体。
3.5 在资料搜集和积累的基础上,教师有所了解之后,还可要求学生自行搜集相关科学史材料,如“搜集生物进化理论发展的材料”并有所侧重,比如搜集澄江生物群的资料显示物种大爆发,对达尔文的自然选择学说中物种是渐变的形成新的质疑,引出现代生物进化理论的修正和完善;比如搜集“中性突变学说”等其他进化理论的大概内容。引导学生加深对科学本质的理解,在科学史教育中认识到科学知识是多元的、暂时的,科学是动态过程,是人类不断认识自然的尝试,因此作为其成果的科学知识也不是一成不变的,很多都是各家学说,并非定论。
参考文献
[1] 张大昌.新课程理念与初中物埋课程改革.东北师范大学出版社,2002.5.
关键词:实验探究研究性学
课堂教学是培养学生创新精神和创造能力的主渠道,而实验探究教学更是培养学生创新和实验能力的最重要的手段。加强实验探究教学,有助于培养学生的动手操作能力、观察能力、独立分析问题解决问题的能力,以及实事求是的科学态度和创新意识和创造能力。学生通过主动的探索、发现和体验,学会对大量信息的收集、分析和判断,从而增进思考和创造能力。科学作为一门建立在大量实验基础上的探索自然规律的基础学科,它本身的发展过程就是一个不断发现、不断开拓、不断创新发展的过程;同时,学科的实验性特点有利于培养学生研究性学习的潜在因素。根据自己的教学经验,笔者认为加强实验探究教学可以从以下几个方面入手:
一、创设实验探究情境,激发学生的探索精神
兴趣是一种直接的动力,正如教育家布鲁纳说的“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣。”为激发学生对科学现象的兴趣,教师应充分利用一切机会,给学生创造观察科学现象的条件,使学生感受到科学的浓厚趣味性和神秘性。一个个“为什么”在学生们的心头油然而生,让他们爱学爱想。实验的魅力深深地诱惑着学生,通过有趣的实验,再加上教师的启发诱导,促使他们认真观察、分析、思维,促进智力因素的发展。激发学生心灵深处的、强烈的探索欲望,引导学生把“兴趣”转化为学习的动力资源。例如,在学氧化碳的性质之前,先做一个小魔术:在一个“空”矿泉水瓶内加入学生取来的自来水,塞紧瓶盖后,让学生震荡,发现瓶子变扁了。学生们的学习兴趣必然会很高涨,必定会追根究底问个为什么。接着学氧化碳的溶解性也就水到渠成了。又如在学习电动机时,先做电动机通电转动的实验。学生感到很惊奇,通电后线圈为什么会动呢?学生脑中有这样的问题是人的天性。还可以试着把磁铁拿掉,改变电流方向,改变电流大小,都会吸引学生去深究会发生什么现象及原因。
二、多做探究性实验,少做或不做验证性实验
传统的实验教学,一般多为验证性实验,即最后达到验证某个科学结论为目的的实验教学。验证性实验虽然与课本内容很容易结合起来,但由于其重结果、轻过程,并且把学生的主动性置于被动地位。而探究性实验则从科学实验的特点出发,注重实验过程,尊重学生主动探究欲望,让学生成为学习的主人。因此,我积极地变验证性实验为探究性实验,还把部分演示实验改成学生实验,或上台演示、或边讲边实验的形式,给学生提供更多的亲自动手操作机会。如验证光合作用合成淀粉的实验,就让学生在讲台上做:先是淀粉碘蓝实验,后对叶片进行酒精水浴加热脱色,再对叶片进行碘蓝实验。在整个过程中,我只是引导学生注意如何操作,把实验的主动性完全交给了学生。只能这样,学生才会觉得实验现象是真实可信的,更加坚定了他们对科学实验的兴趣。学生们在实验过程中观察现象,提出问题,解决问题,得出进行光合作用的条件。课堂上师生情感交流融洽,充分突出了学生的主体作用。
三、引导学生设计实验,培养学生的创新精神
对学生实验的教学,教师要求学生按“预习——实验——观察记录——分析讨论——总结报告”的形式进行,对实验中出现的问题组织学生认真讨论分析原因,并找出解决问题的方法,并根据实验的实际情况实事求是地写出实验报告,从面培养学生严肃认真,实事求是的科学态度和独立分析问题、解决问题的能力。
更重要的是要引导学生实验设计。在实验设计时,一定要实行变量控制法,即只能有一个变量,这是实验成败的关键,只有这样得出的结论才会有说服力。实验设计的主要过程为:提出实验课题,设计实验方案,讨论方案的可行性,实验操作,对实验进行分析、比较、评价。即“问题——理论探究(假设)——实验操作(证明)——科学推论(结论)。”在设计实验过程中不仅能提高学生的自学能力,而且还能培养学生求异思维等创新精神的培养,提高学生的科学素质。例如,影响电磁铁磁性强弱的因素的实验时,必须先要设计好如何来体现磁性强弱的问题。学生经过讨论后认为:用大头针较好,被吸引的大头针数量的多少可以数出来,能较直接地体现磁性的强弱。虽然细铁屑也可显现,但不可数,不能做定量实验。解决了这个问题后,就可以接着做主要的实验了。又如浮力问题的实验:先要设计如何做,做的过程中应记录哪些数据,实验后如何对数据进行处理。为了实验的准确性,往往还要进行对照实验,最后得出使人信服的结论。
在实验设计的过程中,还要注意设计实验过程中可能出现的意外,这点往往被教师们所忽视。如点燃的酒精灯翻倒导致实验桌燃烧、制取的氧气量不够、检验氢气纯度时的爆炸等,都必须要有预案。学生也就可以做到心中有数,遇事冷静、沉着。即使真的出现不该发生的事,学生也能自己解决问题。
四、加强实验后的合作与交流
实验完毕,兴趣消退,这是青少年“善变”心理的基本特点。要想巩固探究实验的成果,必须引导学生做好实验的后继工作,即加强理论和实际操作相结合。学生在实验后,需要在练习中消化、熟练和巩固。教师要巧设、编选实验训练题,以几分钟即可完成为宜。要做到:①有计划,有目的,有针对性,要求每道题目要联系一项或几项基本知识;②典型,有代表性、启发性和联系性;③有一定梯度,思考性强。教师对课堂练习要有讨论、评议。更要讲清审题和解题的思路,让学生知其然,进而知其所以然。从而对实验知识的扩展,总结和提高,它真正帮助学生将知识转化为能力和技能。
五、指导学生开展课外实验探究,发展学生的创新能力
进行科学实验要遵循实而小及情趣性的原则,这样才会激发学生的探究欲望,引起他们的研究冲动。在教学实践中,应从学生实际生活出发,从学生兴趣入手,确定学生实验课题的范围。如“自制发电机”、“酸碱性试剂”、“自制干湿球湿度计”等。采取“自设方案——讨论——选择方案——实验验证——总结报告”的程序进行教学,让学生亲自参与实验设计并通过实验验证。这样能较好地培养学生的科研意识以及创新意识和创造能力。
赞可夫认为“兴趣是开展智力的催化剂”。学生在科学实验探究过程中得到了乐趣,加强了兴趣,为它们发展智力提供了动力,培养了创新能力和创新精神,为他们以后的学习打下坚实的基础。这是科学实验探究教学的精髓所在,也是新课标提出的研究性学习的必由之路。
参考文献:
一、台湾科学史学的建制
(一)台湾“中研院科学史委员会”的成立
台湾的“中研院科学史委员会”成立于1981年7月。它的成立是台湾科学史学发展的大势所趋。自20世纪50年代开始,经过三十年的发展,台湾科学史学事业已经初具规模,在科学史研究与教学等方面都取得较大的发展。但是一直以来都没有一个正式的机构或是团体来组织和领导学者们的科学史研究。正是由于这种状况使学者觉得有组织起来的必要。1981年成立时,共有委员22人,选王萍为主任委员。
“科学史委员会”成立后,极大地推动了台湾地区科学史学的发展。首先,在成立大会上,该委员会就明确规定每年要举行委员会议及学术演讲两次,出版“科学史通讯”等重要的措施,这是台湾科学史学建制的发端,是台湾科学史学发展的一个重要里程碑。其次,该委员会成立后,积极筹划和组织台湾科学史学者参与各项学术交流活动,这对整合和凝聚台湾科学史的研究力量具有重要的影响;在它的组织下,台湾科学史学才真正地作为一股学术力量步入正轨而得到健康发展。
(二)台湾地区的科学史研究的相关机构和团体
台湾地区至今没有拥有像中国大陆“自然科学史研究所”这样的专门性科学史研究机构,除了依靠“中研院科学史委员会”进行学术活动外,学者们的科学史研究活动多是依托自己的工作单位得以进行的,其中在中研院各所以及各高校进行科学史研究的学者居多,其中台湾清华大学的科学史研究最为着名。
1、台湾地区科学史研究的重镇——台湾清华大学(新竹)
台湾新竹的清华大学历来对科技史的研究有着浓厚的兴趣,孙方铎、沈君山、陈良佐、杨翠华等台湾知名的科学史学者都曾在这里工作过,而该校的学报从台湾科学史学开创时期至今都时有刊载科学史学方面的文章。就该校科技史的研究范畴而言,早期的研究包括数学史、农业史、天文记录、天文与政治和社会的关系、术数等;近期的研究还包括科学史与其他学科的关系、科学史教育、西方科学史以及中外科学交流史等方面。
该校从20世纪90年代开始就“有科技史专业的教授一位、副教授二位、硕士班学生约十位”,①并在该校的历史研究所设“科技史组”——台湾地区第一个以科技与社会互动为主要研究领域的学术机构。台湾科学史学的建制与发展的重要途径,该机构经过十余年的发展,为推动台湾科学史事业的发展做出很大的贡献。从2000年10月起,历史研究所增设“科技与社会组”,并将原有的“科技史组”更名为“科技史与科技传播组”。在这两个学术机构进行授课的师资力量在整个台湾地区乃至世界上都具有相当的影响力,其专职教师有傅大为、黄一农、徐光台、雷祥麟等;兼职教师有张嘉凤、林崇熙等。②
另外,该校的科技史资料中心,藏有台湾甚至亚洲各大图书馆均罕见的科学史原着、已绝版的二手研究论着以及最新的相关出版物,可以为台湾地区科学史、科学哲学、科学社会学三个领域的学者提供研究和教学所需的基本的书籍、期刊与文献。该资料中心,不仅收藏各类书籍、期刊与文献资料,而且还建设网站为相关学者提供丰富的动态资讯。该资料中心已经日益成为科学史学者的多功能的服务中心。
2、其他与科学史研究的有关机构
(1)台湾中研院的各个研究所,尤其是数学研究所、历史语言研究所、近代史研究所的学者对科学史的研究和探讨颇多。此外,其他各所也曾有过数位与生物学史和医学史研究有关的研究员。万家保、陈良佐、王萍等着名学者都曾在中研院工作过。
论文提要:通过对我校东莞校区临床医学专业学生进行生理科学实验课教学的问调查,对如何选择实验内容及设置实验项目;创新实验教学内容;增加综合性、设计性实验内容;改进教学方法,提高教学质量以及如何合理使用实验资源,改大班教学为小班教学的必要性等进行了论述,以鳃决生理科学实验教学存在的问题和不足,从而提高生理科学实验教学质量。
为了加强医学生科学素养和基础研究能力的培养,实现现代教育技术与基础教育内容的结合,我校东莞校区自2003年以来对基础医学实验教学课程进行了改革,将生理学、药理学和病理学三门学科的实验课合并,组建了独立的生理科学实验室,开设了新课程——生理科学实验。5年来,我们紧扣高等教育培养目标,积极学习国内各高等院校实践教学的经验,结合我校的具体实际,初步形成符合我校教学要求的生理科学实验课程体系,该课程已成为我校深受学生欢迎的课程之一。为了更好地了解和关注学生对我室教学工作的意见和要求,从中发现我们教学中存在的问题和不足,及时调整教学内容,改进教学方式和方法,提高学生的学习兴趣和教学质量。我们对已经完成我科课程的学生进行了问卷调查,现就调查的结果作一分析和思考。
1对象和方法
1.1对象
我校东莞校区第二临床学院05和06级临床专业学生,共1603人。
1.2方法
2008年11月,我们同时对05和06级临床专业学生进行抽样问卷调查。从实验内容的设置,实验课时的安排,实验前准备情况,教师授课,课堂辅导情况,课后批改实验报告情况等方面,把调查内容设计为6个方面19项,分为好、较好、一般、差、很差5个评价等级,并就以上6个方面发表自己的意见。
2结果
本次调查共发放问卷调查表250份,回收223份,有效率为89.2%。经统计,涉及调查内容19项中,学生评价好的有6项,评价较好的有10项,评价一般的有3项。
2.1学生对生理科学实验课教学的评价(见表1)
从表1可以看出,学生对生理科学实验教学的总体评价比较好,特别是实验准备和实验报告批改两方面评价好,有200名学生认为教师实验前准备细致,试剂和器材准备充分,实验过程中损坏能得到及时更换;189名学生认为课后教师批改实验报告及时,工作认真细致;有164名学生认为实验内容设置较好,教师授课水平较高;90%的学生都认为老师在课堂上态度和蔼,工作认真,遇到问题愿意询问老师,与老师沟通;而课堂辅导方面学生的评价相对较差,评价较好的仅占8.1%,评价一般为70.3%,评价差和很差的分别占15.2%和6.4%;197人反映一位辅导老师太少,课堂辅导不及时,应加强实验辅导。
2.2学生对生理科学实验教学的意见
通过对学生意见的收集,反映我室实验教学主要集中在以下问题:(1)实验内容设置没有突出专业特点;(2)设计性、综合性实验项目所占比例偏少;(3)教师授课理论讲述时间过长,实验操作时间不够;(4)大班教学实验组人数及实验组数多,致使实验资源相对不足,每个学生的操作机会减少,而教师的课堂辅导亦跟不匕。
3讨论与分析
从调查结果来看,我校东莞校区生理科学实验课教学质量较好,各项教学工作的开展都能得到学生的认同。但比较突出的问题是带教老师在课堂辅导方面跟不上,离学生的要求有一定的差距。这主要是由于实验场地和实验资源有限,使东莞校区的生理科学实验课均采取大班教学,一个实验室两个小班同时上课实验组数及人数均很多,带教教师的工作量大大增加,实验中很难兼顾到每个组。且东莞校区生理科学实验课带教老师以年轻老师为主,年轻老师的带教经验不足,部分非生科专职教师对实验的熟练程度也有待提高,这些都是导致课堂辅导达不到学生要求的原因,也是我们今后亟待解决的问题。由于实验资源和师资力量有限,5年来,不同专业的实验课内容变化不大,使学生对部分陈旧实验内容兴趣降低,再加上越来越多的学生对科研产生浓厚兴趣,使他们对实验课内容的设置有了新的要求。如何针对不同专业的学生合理选择实验内容,是我们应该认真考虑及解决的问题。
4建议和措施
4.1结合不同专业特点,精心选择实验内容,在实验项目设置上突出专业特性
在实验内容的选择上,应根据不同专业的不同教学目标和教学对象,设计难度不一的实验项目。以临床医学专业为例,教师在选择实验内容时应突出临床思维,着重培养和训练学生利用生理、药理和病理生理基础理论解决临床实际问题的能力。设置实验项目时可突出临床医学专业特点,联系临床医生的工作,开展职业岗位工作能力的仿真训练,如可在实验中设置制定用药方案的教学内容。总之,对不同专业的实验课程设置要有侧重点,实行分类教学。
4.2减少验证性实验的比例,增加综合性、设计性实验内容
我们在不增加课时,保证生理、药理、病理生理学所必需的实验操作技术的情况下,减少一些枯燥乏味的验证性实验,增加综合性、设计性实验。比如在临床医学专业的实验课中多安排如“失血性休克及抢救”这类综合性实验。它们的特点是内容丰富,操作步骤多,操作时间长。学生可以在实验中用动物复制临床上常见病例的相关病理模型,并可运用学过的知识对动物进行抢救和治疗,通过实验既培养了学生的临床思维,又训练了他们用基础理论解决I临床诊疗问题的能力。设计性实验旨在通过学生自己选题,自己设计和实施实验方案,验证实验结果来培养学生的创新意识和发现问题、分析问题及解决问题的能力,同时使学生了解医学科研实验的基本原则和一般过程,培养学生的科研素质。对于临床医学专业的学生来说,以上几种能力尤为重要,可在教学安排中适当增加设计性实验的比重。
4.3精心做好实验准备,改进教学方法,提高教学质量
实验准备包括实验器材的准备和预实验。实验课前技术人员应将设备和仪器调试好,试剂和实验器材应准备充分,课堂中发生差错或损坏要及时更换或维护,以保证学生的实验顺利完成。带教老师和技术人员必须在课前认真完成预实验,及时发现问题和实验中的难点,并讨论、分析和解决问题,避免学生在实验中出现同样的问题,一旦出现可给予正确的指导。
在课堂上应充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,注意与学生的交流和互动,在教学方法上可开展启发式、讨论式的教学,调动学生的学习积极性和培养学生的实验兴趣。除必要的交代和注意事项的强调外,尽量避免讲小课,给予学生足够多的动手时间。可在教学中运用多媒体技术,利用网络上的视频资源配合实验教学,可起到指导学生规范操作,提高动手能力的良好作用。
在实验中教师要加强课堂巡视,多走动,多观察,及时发现学生在实验中的错误操作,给予正确的指导。对于学生在实验中提出的问题要认真对待,耐心解答。尽量用启发性的方法引导学生去发现问题,并着重培养学生独立分析问题和解决问题的能力。注重课后讨论,利用学生重视实验结果的心理,以实验结果为基点加强课后讨论,教会学生质疑,扩大学生的知识面和视野,学会从多角度思考问题,从而激发学生继续探索的兴趣。
关键词 计量分析;科学史;ISIS
中图分类号G304 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)90-0001-02
0引言
国际科学史权威刊物ISIS是由科学家萨顿1912年在比利时创刊。1913年三月出版第一卷至今,已出版103卷。萨顿作为《ISIS》第一任主编,对《ISIS》具有巨大的贡献。萨顿在《ISIS》的首卷第一期《ISIS之目的》一文中明确指出:“《ISIS》是哲学与科学的哲学杂志;是历史与科学的历史杂志;是社会学与科学的社会学杂志。”[1]
很显然,ISIS是集人文科学、社会科学和自然科学于一身,熔科学史认识论、方法论和价值论于一炉,是一份综合性很强、内容丰富、水平很高的国际科学史权威刊物,被誉为百科全书式的杂志[2]。本文主要选取ISIS(1913-2012)的研究论文作为研究对象进行计量研究。
1 ISIS研究论文的内容计量分析
根据ISIS的目录,本文主要选取研究论文按学科和断代进行计量统计。按学科可分为数学科学、物理学、生物学、地球科学、医学、技术、其他;本文以十年为时间单位并将分类的研究论文数占总研究论文数的20%作为划分热点的标准对ISIS研究论文进行计量统计,详见表1。
按断代分为古希腊时期、中世纪时期、16世纪~21世纪和其他。详见表2。
从表一数据中我们可以清楚地看出,ISIS(1913-2012)研究论文的领域统计分类所占比例分别为数学8%,物理科学28%,生物科学9%,地理科学4%,医学7%,技术4%,其他40%,总计1794篇。
很显然,在1913-2012年这100年中物理科学的比重平均超过20%,一直是科学史研究的热点,这与物理科学是自然科学的研究热点关系密切相关。数学在1913-1922十年中,比重超过20%,可以称为是阶段研究热点。其他类所占比例远远超过20%,这是由于其中包括科学社会学和人类学视角受到更多的关注。
从表2ISIS研究论文的内容断代中得出古希腊和中世纪的比例呈下降趋势,而19和20世纪呈逐渐递增趋势,这说明这两个时间是研究热点。其他类仍占有最多比重,这是由于20世纪以来科学社会和人类学普遍受到关注。
从图表的数据显示上看,现代科学史研究趋势已超越古代科学史。从而反映出科学史的发展趋势已从近代科学的源头希腊科学向“现代性”型的科学通史转化。不同的科学观导致科学史的关注度不同,从而导致科学史的发展趋势出现变化。20世纪以来80年代以来,科学史的发展趋势已从科学思想史向科学社会史发生转变,科学社会史成为科学史的新的研究热点,备受关注。科学史的发展迹象也从实证角度向科学事实发生着更深层次的变化。
2结论
从上面对研究论文的计量研究判断出这一时间科学史的研究热点。依据图一,就ISIS而言物理科学都是这一时间段的研究热点,这说明物理科学就是科学史研究的热点。生物科学和医学都在呈上升趋势,这说明他们有望成为科学史的新的研究热点。依据图二,我们得出19世纪,20世纪的研究占一半以上,这说明科学史的研究已接近现代研究,而不是以古代和中世纪为主。
通过分析100年来科学史权威刊物ISIS在研究论文方面的统计数据,大体反映了百年来世界科学史研究发展的基本趋势。从科学史内在逻辑看,表现为从物理科学研究一枝独秀到多门学科并举;从科学史发展的社会与境看,交叉学科关注度的增加,反映了科学社会化程度的提高,对科学史的综合研究已经成了当代科学史的一门显学。正如袁江洋研究员所说,科学史正面临着一场新的综合。
参考文献
[1]G.Sarton.Historie de la Science.ISIS,1913,1:4-5.
[2]G.Sarton.Le but d’ISIS.ISIS,1913,1:1.
[3]魏屹东,刑润川.国际科学史刊物ISIS(1913-1992)内容计量分析[J].自然科学史研究,1995(2).
关键词:接口;程序设计;考核
微处理器原理与接口技术是电子类、机械类等相关专业一门较重要的技术基础课,它是一门理论性和实践性都很强的课程,而与之相配套的实践环接口实验课程是对其软件与硬件的紧密结合。我校与其他高校一样,接口实验现已发展成为一门独立设课的实验课程,在教学活动中占据较大的比重。众所周知,实验教学与理论教学相辅相成,实践过程中会加深巩固学生对理论知识点的理解和运用,可以激发学生对理论课学习的兴趣,提高学生对接口应用设计和开发能力。同时,学生实验实践能力与创新精神是理工科院校培养人才的重点,因此在重视理论教学的同时应加强对实验教学的重视,这样更加有利于将知识型教育和能力型培养相结合,为培养具有创新能力的人才打基础。
一、注重实验教学方法,以提高学生创新能力
教学方法直接影响学生的学习效果,而实验教学重在学生的实践操作,锻炼学生的动手能力,同时增强学生对理论知识的理解。而对于接口实验课程来说,目的是提高学生的编程能力和软件硬件调试能力。在实验教学中一直有一个问题需要讨论,实验原理讲解过程中针对实验内容涉及到的理论课相关知识是否需要在实验课上进行讲解和介绍,又如何准确把握讲解的深度和广度。比如,两个小时的实验课程,理论知识介绍多少时间合适?讲解到什么难度?是不是应该因材施教?通过对多年的实验教学经验进行总结,在实验课程的讲解环节中对实验原理进行介绍性讲解基础上,需要依据学生的具体情况斟酌对原理性知识进行进一步阐述,实验课程是对理论课程的实践验证环节,如果对理论知识不熟悉,实验课程也不会起到有效的作用。一个班级中,学生对理论知识的掌握程度一定不同,为了能让学生能在实验课环节中都获得良好的实验效果,教师对原理介绍要深入浅出,要选择性地强调与实验内容相关的重点,让学生容易掌握。
在知其原理的基础上,接口实验更重要的内容是程序设计。而对于大多数学生来学,编写程序往往是最困难的。编写程序要求学生熟悉程序语言,编程思路清晰,并且对实际程序要解决的实际问题分析其实现方法,这需要解决整体问题的能力。从总体上分析要解决的问题,从细节上讲解具体的编程语句使用,由浅入深逐步提高学生的编程能力。兴趣是最好的老师,在实验初期应重视教师示范作用。教师可以在具体的教学环节中选择性地为学生进行教学示范。比如学生第一次使用的软件环境,在学生自主学习的基础上,示范的过程中强调易错处和常见错误,让学生产生深刻印象。在首次使用仿真环境时,可以对实验内容从设计编程到调试运行对学生进行全过程示范,使学生在整体上对接口实验课程有所把握,为其能够自己独立完成实验内容增强信心。为了能够获得更好的教学效果,我们充分运用了现代教学手段,比如音像设备、多媒体设备等。教师在示范过程中可以对学生使用的计算机进行屏幕广播,学生可以清晰地观看到教师的每一步现场演示的操作,这种讲解方式实时而准确。
在注重学生自主分析问题进行程序设计的同时,学生也可以参与到演示教学中。每一位学生可以和教师一样以屏幕广播的形式为同学们展示自己的设计,尤其是程序设计部分,所有的学生可以同时参与程序讨论,共同分享独到的设计或是共同讨论如何避免常见错误的发生,这样可以更好地提高学生的学习效率。这种互动环节的引入,可以增强师生间和学生之间的交流与讨论,改变以教师为中心的传统教学模式,建立以学生为主体的实验教学模式。
二、建立合理的实验教学内容结构
实验内容安排要合理。实验内容可以分为基础性实验和自主设计综合实验两个部分。高校开设的实验课程现多以这两个层次为主,只是每类实验安排的比例有所不同。一般实验课程有多个实验内容来构成,我们多会采取实验内容由简到繁的安排,内容设置按照难度进行阶段性设置。通过一两次的实验内容让学生掌握基础的编程,这样可以增加基础知识的掌握并加强基本软硬件操作技能的锻炼,使之能够熟练地对实验进行调试和运行。逐步增加实验难度,循序渐进地设立一些综合题目,将理论课上接触的芯片内容综合灵活运用,并用以解决一些实际生活中的内容。学生可以对题目进行自主设计,从硬件选择,实验连线设计,进行程序流程图制作到源程序的编写等一系列设计。学生在自主设计过程中一定会遇到很多问题,教师可以对典型的共性问题进行集中讲解,及时纠正设计中出现的错误。学生在编写程序、调试、观察实验现象、分析实验结果的过程中可以不断进步,发现问题的同时提高自己解决问题的能力。目前接口实验课程仍然以汇编语言指令为核心,围绕8253芯片、8255芯片、8253芯片、8259、8279等芯片实现信息的输入、输出、定时、中断、计数、显示等操作,让学生掌握汇编语言程序设计的调试方法,掌握接口芯片及其电路的连接。
基础性实验为学生必做实验内容,而综合题目需要学生自主进行选择。通常我们会设置10~20个题目供学生进行选择,每个独立的题目提出的要求都能够解决一些具体问题。但是题目与题目之间在硬件选择使用上也存在着一些共性,这样的设计题目可以在锻炼学生独立处理问题的同时,也为学生提供共同探讨和研究共性问题的空间。对于这些类别的实验,重点考察学生分析和解决问题的能力。
三、建立多元考核评价体系
为了能够让学生在有限的时间内更好地完成实验,并能充分发挥学生的学习潜能,我们实行了教学时间、教学内容和实验元器件开放式管理。为了能够更好地反应不同层次的学生的实验能力,合理客观地对其实验成绩进行评价,我们需要在传统的实验考勤、实验结果和实验报告为考核依据的基础上,更加注重实验过程的管理与考核。实验内容的不同也要求教师要采用不同的方式和标准进行考核。例如一些验证性实验,实验结果固定且唯一,这样单纯从实验结果以及实验报告无法真实地反映学生的实验能力,需要教师在实验过程中增加考核环节。首先针对基础性实验内容,尽量将实验内容设置为两个以上,这样可以分阶段对学生的实验进度进行考核,比如对某个实验内容环节,我们采用名额激励制度。若一组实验40人,设定10个名额,前十名学生获得实验结果的学生,对学生进行提问,考核内容涵盖所使用相关芯片原理,实验流程和源程序的具体语句,能够准确回答问题的学生给予加分。提问环节可以提高学生的主观能动性,激发学习动力,同时避免了学生照抄照搬的现象。学生多会为了加分名额加快做实验的速度,但是很容易出现抄袭他人程序的现象,提问可以让同学们在做实验的同时,主动去研究每个步骤和过程,具体到每一条语句,在与教师对答的过程中,让学生对知识点的掌握,更好地让教师检测了解学生实验掌握程度进行把握。
实验报告环节中,对于基础性实验内容来说,实验报告更多局限于对实验结果的观察和记录,以及相关程序的编写整理。而对于综合题目来说,由于学生选做不同的题目,因而需要依据自己的实验内容来形成相关内容的实验报告。针对综合题目来说,它本身是一个开放的题目,学生从实验流程设计,硬件选择到软件编程独立完成,学生需要在报告中撰写实验题目的设计方案、实验操作过程、程序设计、数据分析以及结论。并且通过学生讲解、演示、结合教师提问和学生作答等步骤考核。为了能够更好地反映学生的学习能力,在学生自主设计实验并完成对其硬件接口和程序设计后,安排课堂讨论环节,可以由学生对其设计进行讲解,由学生对其进行点评和讨论,让学生们更好地投入到实验课的教与学中。
最后采取期末实验考核采用现场实验操作的方式进行。实验考核题目由教师在已完成实验中选择,学生现场随机抽取,按要求在规定时间内独立完成,教师主要侧重考核学生的硬件连线、编程、软硬件调试及结果分析等方面。这样有效避免了学生之间照搬照抄现象的出现,同时为日后的毕业设计打下了良好的基础。
关键词:科学史 科学编史学 综合 科学共同体
半个世纪以来,国际科学史研究呈现出不断分化的发展格局。读一读被学者们奉为当今科学史研究之最高成就之一的《剑桥科学史丛书》,我们不难发现,那里的每一本书都似乎能够自我构成一个自洽而封闭的等待着理解的空间,它们被以丛书的形式组合在一起,却无力向读者乃至于社会大众提供某种关于科学史及其含义的一致的理解与说明。
迄今为止,我们仍可以在科学史的任何一个子研究区中清楚地感受到两种主要传统之间的对峙,即内在主义传统与外在主义传统之间的对峙。当一名新的研究者准备进入科学史的任何一个子研究区域时,他仍不得不马上作一种选择:内史?还是外史?
种种迹象表明,未来的科学史研究应走向一种新的综合。这种“新的综合”意味着对内史与外史之分、思想史与社会史之分的某种超越,意味着要能够成功地理解各个子研究区里已取得的学术成就及其价值,意味着写出区别于各种旧综合著作的新的综合性科学史著作,更重要的是,它还意味着,要通过对科学史研究之目标、价值、研究规范与编史原则的系统反思,重建适于作为未来科学史研究之基础的科学观、科学史观以及可行的科学编史学纲领。
之所以说我们所面临的是一场新的综合,是因为我们不能认为,在科学史作为一门学科在萨顿、柯瓦雷等人的工作中开始建构并逐渐获得较普遍的社会认可的时期里,不曾发生过一场综合。这场综合在科学史史上的地位就如同逻辑实证主义在现代科学哲学史上的地位一样重要。这场综合通过一张力图揭示“科学进步”的理性之筛,为现代科学史研究确立了最初的目标、价值、研究规范以及编史原则,因此,在今天看来它是极不完备的;但是,它深深地植根于那一个世纪之交里人们对于科学的本性、对于科学与历史、哲学乃至于一般人类生活之相互关系所持有的某种共同的看法或信念之中,并因此而取得了它的成功。这场综合一直延续到本世纪中叶并结出了丰硕的成果。尽管人们常常将萨顿力图尽括古往今来科学技术之伟大成就与合理方法于一部庞大的编年体著作的努力视为一种无法实现的梦想,但正是这类梦想激发着那些科学通史或学科史作者写出了许多在今天仍无法替代的著作,如丹皮尔、梅森、帕廷顿等人的著作。与此同时,柯瓦雷从科学思想史角度分析了从哥白尼到牛顿的物理学革命,以一组英雄史诗般的作品,为内史型的研究提供了另一种典范。
今天的科学史家们已不再象本世纪初叶的科学史家以及科学哲学家们那样,拥有某种共同的思想基础与社会氛围;他们对于科学、科学史的基本见解亦很不一致,而且,尖锐的分歧不仅存在于科学史家们之间,还时常发生于科学史家们与科学哲学家们之间,发生于这些学者与科学家们乃至于与众公之间。
尽管我们可以从“互补”、“分工合作”等角度理解这些分歧,但这类解说却并不能在实际上给出关于科学、科学史的某种整体的、谐调的说明,这不啻是将综合的任务推给了读者,希望他们自行在心中完成我们无法完成的综合。这应该说是我们的失职。又,尽管已有的试图熔内史与外史、思想史与社会史于一炉的为数不多的研究并未取得真正的内在的成功,说得具体些,尽管巴特菲尔德在其《近代科学的起源》中、李约瑟在其SCC中实施内史与外史、 思想史与社会史的强行转换的手法遭到了学者们的拒斥,〔1〕但这并不足以使人得到结论说, 我们没有任何切实可行的道路通向“新的综合”。
欲走向新的综合,我们应首先致力于发展某种关于科学的历史哲学见解的工作,并由此通向某种新的科学观与科学史观。以往的学者们曾将视线更多地投向科学史与科学哲学之关系的分析之上,这促使形形的个案研究的迅速面世。这类个案研究往往借助于现代科学哲学所提供的某种科学模型来解释科学史上的某些个案,但往往并不带有普适性。因此,这类个案研究变成了就连科学哲学家们也难以一致认同的科学模型的无力的脚注。
现代流行的种种科学哲学学说主要关心的是科学在全部历史时间上的“通性”,实际上是在回答“理想的科学应该是什么、应该如何发展”的问题,而且他们在解答此类问题时的主要依据是它们对现当代科学的了解与分析;但就科学史来说,如果它不能对科学的活生生的历史提供有效的、整体而非零星的描述与说明,就不能算是成功。因此,科学史研究应抓住科学的“特殊性”或“个性”,应首先指向种种特定历史时空下、与特定历史人物联系在一起的充盈着种种特殊性的种种科学及其运作过程:如是取向的科学史不一定是一定为真的科学史,但忽视历史时空之中的种种科学之种种特殊性或个性的、其他取向的科学史,即便是极富魅力的,也一定为不真的科学史。
当科学史研究能够给出带有特殊性的科学在空间中的分布以及这种分布随时间变迁而变迁的过程,我们便能够了解种种小写的科学是怎样汇聚成某种全球性的、大写的科学的过程,继之,我们还可以在此基础上进一步刻划今天意义上的大写的科学的空间特性与时间特性,并由此将目光伸向未来。在此图景中,我们还不难明白:以往的科学史研究已为“新的综合”准备了某种基础,没有这种基础,空中楼阁式的新的综合亦是不可想象的。
为了充分地理解现代科学史研究业已取得的思想与方法成就并由此找到一条通向新的综合的现实的、可行的道路,我们还必须有意识地加强科学史史与科学编史学的研究。
应该看到,以往的科学史研究,无论是内史的还是外史的,也无论是思想史的还是社会史的,大都更多地侧重于描述受种种“研究传统”或“范式”约束的种种科学家群体或“科学共同体”的集体认识行为或社会行为,更多地侧重于研究满足某种主体间性的科学知识或“客观知识”的结构以及它们的发展途径或生长形式。事实上,这些研究已尽其所能地对于科学在不同历史时期的“特殊性”或“时代个性”作出了揭示,而且这类揭示在未来的综合中应占有其应有的一席之地。但是,由于这类研究是在缺乏某种适当的科学史哲学见解的情形下、在现代科学哲学见解的牵引之下进行的,以致它们关于科学史的分期问题的答案有可能是不准确的;又,由于这类研究在选择史料时往往单单挑选适于说明科学家群体或“科学共同体”之科学认识行为与社会行为的史料,以致它们只能停留在与“科学共同体”相应的认识层次之上,不足以对个别科学家的整体行为(包括越规行为与非理性行为在内)提供适当的说明。更重要的是,这类研究就其本意而言并非是为了揭示科学在不同历史时空条件下的种种独特性或个性,它们以某种关于科学之“通性”的现代认识为出发点,就不得不接受内史与外史之分、思想史与社会史之分,这使得一种典型的内史与一种典型的社会史必将处于永久性的分立而“互补”的关系之中。会心的读者不妨在心中品味一下默顿与萨顿这俩人的工作,便不难理解他们在思想上、在工作上既近且远的关系。〔2〕
在此,我们不能不对最近以来十分活跃的人物传记研究投以赞许的目光,可以说,那些成功的人物传记研究将成为未来新的综合的先声。尽管至今尚有人对这类研究是否适于称为“科学史研究”表示质疑,但这只能说明质疑者本身还囿于某种较为刻板的科学史观而不能自拔。必须指出的是,今天的关于科学发展研究的一些学科(如科学史、科学哲学、科学社会学)必须突破诸如“科学共同体”、“研究传统”、“客观知识”之类的概念所能刻划的那种“科学”的疆界,在对科学之树的最小的活细胞——个别科学家的整体行为——实施显微研究的同时,探寻某种更大规模、更深刻的综合型研究道路,才能为它们自己拓展出更宽阔、更自由的生存与发展空间。科学的最基本、最丰富的特性正是体现于生活中的每一位科学家的科学活动乃至于社会活动之中。只有当我们深入到个别科学家的整体行为之中的时候,我们才有可能理解,所谓不同“范式”之间、不同“研究传统”之间的不可通约性只不过是一种神话而已,才有可能将它们之间的内在连续性揭示出来,才有可能促使以往的各种分立性的研究融合成某种连贯的整体性的解释与说明。应该看到,非科学的因素、伪科学的因素时常出没于科学家的科学行为之中并对之发生着或隐或显的作用;在一个科学家的内心世界里,不合逻辑、非理性的、来自意志的想法与那些合逻辑的、理性的想法交织成一个整体,并且时常在这个思想整体的生长或演化过程中起到极为重要的、类似于催化剂或开关因子的作用。
人物传记研究因其本身的性质而必须对某一位科学家的各方面的活动与行为——无论是科学方面的,还是非科学方面的——作出全面考察,事实上,它所面临的必定是某种综合性的研究。因此,它在选择史料方面不受内史与外史之分、思想史与社会史之分的限制,这便为这类研究者尽可能充分地占有历史文献撤去了种种人为的障碍。但是,由于现有的、可供选择的编史方法均不足以担当起梳理人物传记研究所面临的如此复杂的文献系统的任务,研究者们不得不自己去探寻适当的编史方案并且在此方面遇上了种种意想不到的新障碍,以致我们至今仍很难见到内在一致的、真正成功的科学家传记研究。以牛顿传记研究为例,我们可以看到:多年以前,巴特菲尔德曾告诫牛顿研究的参与者们要将牛顿作为一个“完整的人”来理解,但是,到现在为止真正以此为目标来进行研究的学者或学者群却为数甚少;韦斯特福尔应该说是这少数人中间最突出的一位,但是,其批评者们只是承认他对牛顿思想与工作的每一个方面都作了较深入的研究,却无意承认他的长达千页的牛顿传记《永不停息》真正揭示了牛顿其人及其整体思想、工作体系。显然,仅仅靠分析并不能通向综合,正如日光的解析与还原一样,在科学史研究中,我们要用“三棱镜”,也要用到“聚光镜”。
值此世纪之交的重要时刻,我们在此呼吁同仁更多地关注在本文中被讨论的两大问题:科学史研究是否必须走向新的综合?如果是,我们应该怎样促使它走向新的综合?答案肯定不是唯一的,而本文的答案以及它关于科学史之价值与编史原则的见解是:科学史研究唯有通过某种新的综合才能完成对其以往的一页历史的超越,为此,它应该将视线更多地投向与不同的时间、不同的空间、不同的人物联系在一起的形形的小写的科学及其生长氛围,以充分地了解科学相应于时间、空间以及人物的种种特殊性或个性,并以此理解全部科学史,以此表现科学史家对某种合乎人性的(人性≠理性)、大写的科学的美好渴念——在上述意义上,我们说,科学史不单单研究知识或思想的生长历程,它也研究人、研究“科学家”作为一广义的集合名词所能包容的形形的个人(不仅仅只是成功者)与群体(并不特指所谓“科学共同体”),这样,它既是一种历史学,也是一种人学,它既揭示人类思维结构(其要素并非全是合逻辑的或合理性的)及其生长历程,正因为此,它也揭示着人性。
参考文献
[1]C.Hakafoort,The Missing Syntheses in the Historiography ofScience,History of Science,Vol.26,1991,pp.207—216.
[2]C.Rosenberg,Isis at Seventy-five,Isis,Vol.78,1987,pp.515 —517.
[3]C.Rosenberg,Woods or Trees?Ideas and Actors in the Historyof Science,Isis,Vol.79,1988,pp.565—570.
[4]L.Pyenson.What Is the Good of History of Science? Historyof Science,Vol.27,1989,pp.353—389.
为适应基础教育理科教学改革的需要,加强了对实验教学规范化、科学化的管理,并通过开展实验教学工作,使每个学生能够正确掌握实验操作的基本技能和教学仪器的使用方法。如何利用好实验室,是我们需要研究的重要课题。近3年来,我们也做了多方面的探索和研究,利用全天候开放实验室的手段,有效地提高了实验室的使用率。
全天候开放实验室的目的,是让学生和教师参与进来,把实验室作为科学研究的场所。实验室不仅仅是验证原理,从而理解、掌握书本上的有关知识,更重要的是培养学生的科学素养、科学品质、科学精神、科学毅力,从小打好科学研究的基础,将来成为科学研究的人才。
引导参与
教师引导学生参与实践活动,既激发了学生科学研究的兴趣,又培养了学生的各种能力。全天候开放实验室能够为学生提供科学研究的环境,理科教师应该正确引导学生课余时间走进实验室,开展实验课题的研究。“引导参与”是学生能够利用课余时间走进实验室进行自然科学实践的第一步工作,理科教师在平时的教学中,可以有意识地引导学生参加实践研究活动,我们为了鼓励学生参与,在教学意给学生留一些研究的课题实验,如:家庭实验、习题实验、课上实验的延伸与扩展、探索性实验、开设校本课程等。这样就给学生留下了自己科研的空间。
协助参与
学生走进实验室还不能独立地完成科研实验,而需要实验教师的配合与协助。实验教师也应该努力适应新时代的要求,更新观念,转变职能,以人为本,从课上的服务,走向课间和课下,最终成为广大学生进行科学研究的良师益友,成为学生科研的“小助手”,帮助学生解决实验中的问题,既为理科教师准备实验,也为学生的科研服务。也只有这样,实验室才能真正成为师生进行科学研究的主阵地。
主动参与
主动参与,即学生主动参与,学校参与和教师参与。实验是培养科技人才的摇篮,科技发展靠的是具有科技能力的人才,科技人才依赖于实验知识的构建。众所周知,国内外的科学家是始于青少年时代就对科学现象的着迷、好奇与探索,这种科学意识的培养离不开学校的参与,教师的参与,需要学校、教师、学生的共同合作。
一、学校给予鼓励
学校要鼓励学生课余时间走入实验室,切实解决实验中存在的问题,广泛开展实验研究。鼓励是一种号召,可以使更多的学生开展课外的理、化、生、科研究活动,使更多的学生主动参与。鼓励也是一种动力,它可以使学生科研活动得以坚持,持之以恒,不断发展,取得更多的收益和研究成果。学校通过全天候开放实验室,开展理、化、生、科研究活动的交流,举办成果展,丰富学生的课余科研生活,都是很好的鼓励方式。有了学校的主动地参与,积极地鼓励,大力地支持,学校的实验教学工作会开展得有声有色,培养出自然科学人才,达到科学启蒙的育人效果。
二、教师给予辅导。
教师给予学生们精心的辅导,也体现在教师主动参与学生的实践活动中,学生开展物理、化学、生物、科学方面的实验研究,也确实需要教师给予耐心的辅导。如实验器材、材料的准备;学生提出的问题是否具有科学性;解决问题采用的实验方法是否具有可行性,实验步骤是否规范;以及撰写科学、规范的实验报告等,均需要教师的辅导。全天候开放实验室需要教师付出艰辛的劳动。
三、学生个性发展
课堂实验教学必须保证,有利于学生整体素质的提高,有很多的优点,但是也有一些缺点。从理、化、生、科教学来说,由于课堂教学的时间是有限的,学生在课堂上研究自然科学的内容必然有局限性,学生的个性发展也是受限制。从客观上讲,主要原因是因为研究的对象都是教师精心安排的,研究活动都是教材规定的内容,不可能考虑到每个人的个性发展,只不过是按教师统一的要求操作而已,学生的主动性和创造性必然受到一定的限制。学校采用全天候开放实验室弥补了这一方面的不足,学生可以根据自己的兴趣,按照自己拟订的程序、方法进行研究,既注重了人的发展,也重视了学生的个性发展。
关键词:实验 大学化学 实验教学
中图分类号:G658.3 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.019
1 当今大学化学实验教学存在的一些问题
1.1 化学实验课的系统完整性被其独立性破坏
因为现代的化学实验教学与相关理论的教学是相关联的,而且是同步的或者稍微滞后进行的。应该说,实验教学在很大程度是依赖于理论教学的。四大基础理论化学完整性以及系统性全部自成体系,这就造成了一部分实验内容出现了不必要的交叉重复现象和部分实验项目责任不明导致出现遗漏的现象。
1.2 欠缺新的实验教学内容
目前大多数学校的化学实验教学内容比较陈旧,出于这种现状,涉及化学科学的最新研究成果与发展趋势有关联的实验内容非常少见。总体来说,验证性的实验所占的比重较大,而设计性与探究性的实验所占的比重较小。
1.3 在实验教学方法手段上比较欠缺
化学实验教学在方法手段方面而言,绝大多数学校现今仍然沿袭着过去的老传统,采用教师现场讲解并且示范的方式,老师把相关的实验内容以及步骤详细地写在黑板上,显得单调而古板,抑制了学生思维能力的发展和创新能力的发挥。
2 改革措施
2.1 充分发挥实验的魅力,激发学生的兴趣,培养学生的创新思维能力
对于学生而言,除了让其在化学学习的过程中自主地发现问题外,作为教师更要注重通过各种各样的途径来创设问题情境,从而引导学生能够发现并且提出问题。应该说,化学实验是最为形象、最为直观的创设问题情境的方法之一。
2.2 加强基础技能方面的培训
对于学生而言,扎实的化学实验技能是所有的学习化学的大学生应该具备的基础。实验教学的重点是,要使化学实验基本操作技能训练规范化、熟练化,尽量达到标准化的程度。所以说从实验一开始就要强调操作规范化的必要性以及重要性。通过基础操作使学生能够认识各种实验仪器,同时掌握实验仪器的使用方法以及相关的注意事项,并且要学会准确地观察实验,重点认识如分光光度计、电导仪、分析天平等中学还没有接触到的仪器;同时对诸如分离、提纯、结晶等基本的实验技能也是要重视的。
2.3 要注意营造宽松、民主、自由的实验氛围
学生在实验的过程中,作为教师,一定要注意观察学生在实验过程中的操作。一旦发现学生出现操作不正确的问题时,要注意不要过分指责,要用婉转的语气进行指导。在实验的过程中,学生肯定会遇到各种意想不到的问题,而这正是考验每个学生的时刻。学生面对实验操作,必须要冷静、细心、具体、有条理地去分析每一个获得的结果和数据,并且去观察和回顾每一个实验的步骤以及整个过程。教师应该注意给学生营造一个相对民主、宽松、自由的气氛,积极鼓励学生大胆地提出自己设计的方案,即便学生提出的方案不够全面、完善甚至出现错误,也应该多鼓励、多表扬,充分地肯定他们在提出方案过程中的主动参与意识。
2.4 教师角色需转变
在实验的过程中,教师的角色也要进行相应的转变,由传授者变成指导者,学生则由被动接受转变为进行实验操作的探索者和实践者。只有如此,学生的各种能力才能不断得到提高。教师在学生进行提问的时候,应该做到四个不轻易:第一,不轻易在学生发言的时候插话;第二,不轻易否定学生得出的结论;第三,不在学生进行争论的时候打断;第四,不直接给出学生正确答案。做到这四个不轻易,就可以让学生在一种相对平等的氛围中和教师进行交流,只有这样才能充分调动学生的积极性和发挥学生的想象力。
2.5 增加设置探究型和设计型的实验,鼓励自主创新型实验
应该说,化学实验在整个大学系统中是自成体系的,其具有相对的独特性以及独立性。要想真正培养创新人才,必须要在现如今的大学化学实验教学中增加各种设计型和探究型的实验内容。
2.6 借助多媒体的帮助进行“化学实验”, 使化学实验与时俱进
丰富多彩的实验现象不仅能激发学生的好奇心,还能激发他们强烈的求知欲望,探究其中的奥妙。但不是所有的化学实验现象都很明显,能起到预期的教学效果。作为教师,要接触多媒体,充分利用各种现代化的教学手段以及技术,这样从多角度进行化学实验教学,有些问题将会变得很简单。
2.7 重视实验成败的分析
学生在完成实验之后,需要完成实验报告,有的老师对学生的要求是,报告内容在结尾处要完成课后的相关思考题,而笔者则认为对于学生而言,对实验成败以及自己得失的分析远远比那些思考题重要。对有机化学实验,要注意分析影响产率高低的原因;对分析化学实验,必须要考虑引起各组平行实验数据差异的原因;对于物理化学实验,应该从学生的操作熟练程度、温度以及样品的浓度等方面考察实验结果和实际相偏离的原因……这样做更能加强学生思维能力的培养。
2.8 改变传统实验考核,积极探索和完善实验操作考核制度
一般而言,长久以来大学实验课的考核依附于理论课的考核,理论课的成绩越高,那么学生的总体成绩就越高,如果仅仅根据这个结果是无法对学生的独立思考以及动手能力做出准确判断的。作为我们教研室,通过各种积累,目前已经逐步形成一套规范化的操作考试体系,即先由教师准备好十几个操作考试题,在这些考试题中,既有学生做过的,也有从未接触过的,学生通过抽签的方式来确定自己的考题,然后一位教师监考一名学生。在考试的过程中,教师可以参考各种资料,教师根据提前设计好的操作标准进行相应的评分,现场给出成绩。这一举措既可以规范学生的操作,同时也能够对学生思维的培养起到促进作用。
参考文献:
[1]曾昭琼.有机化学实验[M].高等教育出版社,2008.
[2]周锦兰,张开诚.实验化学[M].华中科技大学出版社,2005.