科學教師提高科學素養的三步曲論文
【內容摘要】
《科學（3～6年級）課程標準解讀》在“課程資源的開發與利用建議”一節中強調：科學教師是最重要的科學課程資源，是科學教育改革成敗與否的關鍵性因素，是科學課程改革的主力軍和生命線。作為兼職的科學教師，教師的探究意識和創新精神直接關係到學生科學素養的培養。兩年的科學教學中，我主要從以下幾個方面開展“教師探究”：探究學生的前科學概念，找準教學起點；探究實驗的可行性，做到心中有數；探究實驗結果的反常性，尋找問題根源；探究活動材料的有效性，避免節外生枝。
【關鍵詞】前科學概念、演示實驗、實驗結果、有效材料
現代科學教育以培養學生的科學素養為目的。科學素養無法像知識那樣直接“教”給學生，如果教師缺乏探究意識和創新精神，缺乏一定的方法，單一地把科學知識傳授給學生，那麼學生科學素養的培養將大打折扣。要讓學生真正在活動中提高科學素養，讓活動價值最大化，教師科學素養的提高是先決條件。教師在關注靜態知識的同時，必須豐富對科學方法、科學態度、科學精神的認識，也就是說要比學生提早一步親歷探究活動的過程，為學生探究活動的開展打好基石。作為一名兼職科學老師，兩年來我開展了無數次的教師探究活動，為學生的探究活動“披荊斬棘”、“保駕護航”，同時以最快的速度提高自身的科學素養，從中我還深刻地領悟到了科學教學“山花爛漫”、“柳暗花明又一村”的美妙境界。
一、探究學生的前科學概念，找準教學起點
科學課對農村的孩子來說快樂無窮，因為農村雖缺乏完備的實驗儀器，先進的教學裝置，但有豐富的教學資源，隨處可見的花草樹木、飛禽走獸、山川岩石，這些有利條件為科學教育特別是有關動植物方面內容的教育，提供了豐富的、活生生的教學材料，為開展科學教育提供了觀察、考察、飼養等實踐活動的場所，種養殖活動的開展更是如魚得水。
生活處處皆科學，我們的學生進入課堂學習科學，也並非是一張白紙，他們的頭腦中具備了豐富的日常概念，我們稱之為學生的前科學概念。所以，教師備課時要多層次瞭解學生，探究學生的前科學概念，因地制宜開展教學。
以《植物的生長變化》為例，我是這樣開展教學的。第一節課，我出示《植物的生長變化》單元導語，接下來讓學生做兩件事：
①請孩子們把關於植物方面的知識以問卷表的形式提供給老師，這樣能讓我在整理每個小組問卷表的過程中掌握學生頭腦中已形成的科學前概念，哪些知識該詳細講，哪些知識可以略講，做到心中有數；
②讓孩子們列出本單元比較完整的實驗器材清單，讓小組成員商量著做好相關的實驗材料，教師只要補充一些欠缺的材料即可。
透過調查，我發現學生在瞭解和準備材料的同時，就在腦中整理出了已有的生活經驗：種子的萌發條件是空氣、溫度、水分，他們略知一二；鳳仙花的生長變化，他們年年看，瞭如指掌；莊稼、蔬菜的播種、發芽、開花、結籽的種植過程大部分孩子親身經歷過，不新鮮了。在這種情況下，怎樣才能有效地開展種植的探究活動，對我來說是一種挑戰。經過思考，我決定只詳細講解“植物的器官有自己的特殊結構，不同的器官所承擔的功能不同”這個概念，其他的概念放手讓學生自行解決。在種植鳳仙花的同時，我還讓學生嘗試種自己感興趣的植物（如向日葵、蝴蝶花、太陽花等），過一段時間與鳳仙花進行比較，及時觀察、記錄它們的生長情況。課堂上我要做的工作就是指導學生怎樣觀察、記錄，提供範例讓學生參考，組織討論交流，培養學生堅持性和合作能力，而不是放任自流。
學生在獲取了鳳仙花等植物生長的大量的事實資訊後，經過思維提煉形成“植物有不同的部分組成，這些部分在植物的生長過程中發揮不同的功能”的認識，是一種原理性的科學概念，以後就可以用來解釋自然界中植物特徵的概念。學生不僅僅掌握了這些知識，還學會了栽培、觀察、記錄的方法，更是形成了關注生命、尊重生命的好品質。
二、探究實驗的可行性，做到心中有數
課程標準指出：科學探究一般從半獨立探究逐步過渡到獨立探究，從單一問題的探究過渡到複雜問題的探究，從參與區域性的探究過渡到全過程的探究。在以科學探究為核心的科學課堂中，更是強調由扶到放的策略，強調教師適時的、必要的、嚴謹的、有效的指導。在教師引導下的探究教學是小學階段的主要教學策略。小學生主要是模仿教師的實驗方法、實驗過程。因此，教師的演示實驗不容忽視。它能使學生在獲得生動的感性認識的基礎上，更好地理解、掌握科學概念和規律，同時培養學生的觀察能力、分析綜合能力及邏輯思維能力，還為學生實驗的正確操作起著示範的作用。
3月22日，我在備《小蘇打和白醋的變化》一課，“把玻璃杯中的氣體倒在蠟的火焰上”這個實驗剛開始做了十幾遍，杯子從小換到大，小蘇打和白醋的數量一次比一次多，就是不能熄滅蠟。我本想這個實驗口頭講一下算了，可我清楚地記著“聽過會忘記，看過能記住，只有做過才能學會。”於是，我透過親戚問了中學的化學老師後，掌握了要領：把一下截蠟放在燒杯底部，混合小蘇打和白粗後馬上蓋上玻璃片，移近蠟火焰時迅速抽掉玻璃片。我終於成功了一次，但第二天又做不成功了。
我仔細地看著插圖，對照那位化學老師的建議，我開始懷疑這個實驗的可行性。去年我在杭州培訓時，這個單元是喻伯軍老師講的，當時我在書本上記著“（二氧化碳）重量比空氣重，可以滅火”。我就給喻老師發了電子郵件尋求幫助，邊等邊繼續研究。還沒收到喻老師的郵件，我就摸索出該用什麼杯子能把實驗做成功了，3月26日一大早我就把這一“成果”告訴喻老師。幾個小時後，喻老師發來賀詞：“祝賀你成功！”我滿心歡喜，當天在浦陽一小賽課時充滿自信，發揮自如。但課堂上我採用了演示實驗，沒放手讓學生探究，因為我心中沒底。
這個精彩的實驗沒讓學生做，我感到很遺憾。後來，我又多次探究，發現普通的矮杯子也能做這個實驗，只要掌握要領：先倒好3勺白醋再放1勺小蘇打，馬上蓋上玻璃片，耐心等半分鐘後拿走玻璃片，就能順利熄滅蠟的火焰，而且能多次“滅火”。這一發現，使我在縣小學科學研討課上，再次選《小蘇打和白醋的變化》做課，教學時我先做熄滅蠟的演示實驗，然後讓全體學生做。當時學生的實驗都成功了，教室裡一片歡呼聲。我異常興奮，因為是自己執著的探究迎來了此刻孩子們幸福的體驗。而我的探究精神，也受到了教研室傅老師和聽課老師的高度讚揚。
三、探究實驗結果的反常性，尋找問題根源
做實驗時，教師往往會把實驗注意事項交代得很清楚，以防止實驗中出現錯誤，擔心教學任務難以完成。心理學家蓋耶認為：“誰不嘗試錯誤，不允許學生犯錯，就將錯過最富有成效的學習時刻。”我想，犯錯不應該只是學生的權利，同時也應該是老師的權利，不過這種錯誤可以透過教師的探究逐步修正。
4月15日，我有幸在杭州領略了小學科學浙派名師的教學藝術。第一節課是杭州市崇文實驗小學李家緒老師執教的《水結冰了》，授課物件是杭州市學軍小學二年級的學生。李老師講清實驗要點後，先做了演示實驗，再讓學生做。十分鐘後，水結成冰的溫度變化統計表出來了，七個組測得水的溫度都是下降的，如第一組18℃、12℃、6℃、3℃、0℃、0℃、－1℃，第四組9℃、5℃、2℃、0℃、0℃、－2℃，惟獨第二組的記錄是9℃、1℃、2℃、0℃、0℃、－1℃、－2℃。當時，我和邊上的幾位聽課老師都注意到2℃這個特別的數字。按理說溫度應該是下降的，怎麼會上升的？我們期待著李老師能注意並解釋這個“不合群”的數字。不知什麼原因，李老師始終沒注意到這一點。“互動質疑”時，我向李老師提出這個問題，李老師說：多次試教都沒出現過這個情況，可能是學生操作上的原因吧，課堂上他沒注意到。
回校後，我在三年級自己班上了這一課。由於某些原因，這屆三年級的學生沒做過實驗，我簡單講解了溫度計的'使用方法及怎樣讀數，讓學生測量了溫水、自來水、冰以及加鹽後的冰的溫度，確定學生會讀數後開始做水結冰的實驗，時間由我控制，要求操作員過3分鐘後每隔一分鐘輕輕撥動溫度計，檢查水是否結冰。
實驗進行到第6分鐘時，有幾個小組告訴我：本來是3℃的水，現在上升到4℃了！我很驚訝，以為是學生看錯了，親自過去讀數。可事實確實如此，我馬上往冰上加了幾勺鹽，又把溫度計儘量放在試管底部，這時溫度慢慢下降了。第8分鐘，六個組中有三個組溫度下降到0℃了。我問學生水結冰了嗎？他們都說沒有。12分鐘過去了，學生還是說沒有結冰。我想實驗可能失敗了，就讓學生把試管從冰塊裡取出來。這時，每個組的學生都驚訝了：試管底部有一小塊圓柱形的冰！學生們情緒高漲，議論紛紛，有的說：我以為水會在試管的上面結冰，因為冬天池塘只有水面會結冰，今天怎麼是底部結冰的？有的說：當溫度降到0℃後，我輕輕撥動溫度計，發現它好像會被什麼粘住一樣，又不敢拿出來看，可能那時水就結冰了吧。還有的說：剛才溫度上升可能是冰太少，沒能將試管裡的水淹過，導致試管上部水的溫度上升。我熱情地讚揚了這些會思考的孩子，因為課前我做過三次實驗，也有過這樣的思考，也確實發現撥動溫度計有被試管壁粘住一樣的感覺時，水已經結冰了，只是不明顯而已。
我回家讓六歲的兒子來做這個實驗，也出現了溫度上升的情況，原來是孩子拿溫度計的手痠了，換手時把溫度計提起來了！至此，杭州學生溫度上升的原因我明白了，只要做個簡易溫度計夾子（《科學課》2008、4）就能避免這個干擾了。
四、探究活動材料的有效性，避免節外生枝
科學探究活動中材料的準備大有學問，材料的生活化、多樣化決定了材料大多應由學生自己準備，但還需教師的正確指導。有些材料，可以讓學生產生自主活動的衝動，產生科學問題；有些材料，學生會陷入迷茫之中，打亂教師的教學設計。
我在教學四年級上冊《液體之間的溶解現象》時，做實驗用的洗髮水是讓學生自帶的，可有些學生把護法素當成洗髮水帶到課堂上，結果黃黃的護法素浮在水面上，怎麼攪拌都不溶解，最後只做了膠水在水中的溶解實驗，但這個實驗現象不明顯，還影響了我原先設計的後續活動。如果課前我向學生強調帶洗髮水或沐浴液，那麼護法素能否溶解於水的後續探究活動就能如期開展了，更利於學生科學概念的形成。
我們提供的材料還應能吸引學生，使學生在無意間就能全身心地參與到探究活動中去，能更好地讓學生去發現問題，解決問題。一組有結構的材料還是課堂中的“紀律員”，牽引學生走上認知、探究、發展之路。我在教《不一樣的電路連線》一課時，我故意在每個小組的實驗盒裡放一節沒電的電池和一隻壞燈泡，學生用串聯時發現兩個小燈泡都不亮，改用並聯時發現只亮了一隻，馬上想到用《電路出故障了》一課中學的方法檢測材料，當學生檢測出壞的小燈泡和沒電的電池時，臉上洋溢著自豪的表情。整節課學生的注意力都被研究材料深深吸引，無暇顧及其他的事，避免了課堂上“亂”“無序”的現象。
教師的科學素養影響著學生的科學素養，科學這門學問的積累性、邏輯性和經驗性特點，決定了科學學習要比其他學科的學習注入更多的理性思維，決定了科學教師要親歷科學探究。
參考文獻
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