论基础科学课程中的科学素质教育_科学论文

论基础理科课程的科学素质教育,本文主要内容关键词为:理科论文,素质教育论文,课程论文,基础论文,科学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

近年来,我国的基础理科学科——物理、化学、生物都相继进行了面向未来的课程改革。新的课程设置方案和教材陆续诞生,极大地推动了我国基础理科教育的发展,也为这些学科课程走向现代化和为社会主义现代化建设培养新型人才奠定了良好的基础。但是也应看到,目前的课程改革主要集中在各个学科领域,还没有从更广泛的学科相互联系、相互综合的层次上,对课程的教育目标、课程的设置结构、课程的教育形式和课程的内容,在科学教育这个整体中的统一性和协调性进行综合的协同研究,尚未建立一个具有层次统一性的课程目标总体系。为使理科课程真正适应“应试教育”向素质教育转轨的要求,还需要进一步改革。本文侧重就理科课程面向未来改革的课程教育目标及课程的科学素质教育问题做些探讨。

我国现在的理科课程是以分科的方式设置的,各科侧重的是本门学科的知识基本体系和学科基本技能的教育,各学科的课程教育目标也都以体现本门学科教育的基本要求为核心,较少从自然科学发展的统一性与科学教育的共性上考虑各具体学科教育在整体目标中的协调关系。这就使得我们的基础理科教育缺乏学科间的相互联系、相互渗透和必要的综合。要使基础理科课程体系走向现代化,我们必须研究课程建设的整体性问题,建立课程的分层、分类系统,注重课程教育要求的联系性与协调性。然而,解决好这个问题又需要以确定具有共性与个性特点的基础理科课程目标为先导。

课程的教育目标反映某个学科层次或某个具体学科的特点及相应的教育要求,所以它又是制订具体课程计划、考虑课程设置形式、选择教材体系等的基本依据。因此解决好课程的教育目标问题,对于我们的课程整体改革有着宏观导向的作用。

解决好学校理科课程面向未来的教育目标改革问题,我们以为需要着眼于以下4个方面:(1)从科学与社会发展的相互联系性与整体化趋势上,考虑基础理科课程在科学教育这个总体层次上面向未来、面向信息时代提高人的素质的要求,处理好教育目标的共性与个性的关系;(2)从自然科学发展的层次性与综合性特点, 以及信息时代科学教育更注重相互渗透与相互综合的特点上,考虑基础理科应有的分级、分科教育要求,解决好课程的基础性与发展性关系问题;(3 )从信息时代科学技术发展将更加呈现多元化和多样性的特点上考虑在基础理科教育中体现广泛性与多极性的教育要求,处理好科学与精神文明教育的问题;(4)从我国国情特征及其对未来建设人才和科技后继人才的需求上, 考虑基础教育阶段对基本素质的培养问题。这4个方面集中表明, 对学生进行的科学教育和基础理科课程都是以培养学生形成科学的观念、知识、方法和态度等为根本目的的。概言之,它是以培养学生具有基本科学素质为目标。应该说,这是基础理科教育的共性之一。可以说,以理、化、生为代表的学校基础理科课程的教育目标是以“培养基本科学素质”为核心而构筑其基本体系的。这个体系所包含的基本内容可概括如下:

这表明,基础理科课程教育目标包括5个基本方面, 即进行基本的科学知识和科学技能、科学方法与科学能力的教育,培养基本的科学观和科学品质。同时也说明进行科学教育不能单纯地局限在知识、技能、能力几个方面,必须着眼于科学基本素质的整体培养和发展,立足于从更为综合、更为多元、更为全面的角度,考虑基础理科课程体系从结构到内容的全面建设,以使其有更强的联系性和更广阔的发展性。

课程的教育目标仅有共性是不够的,还应有鲜明的个性。这就要求课程教育目标还要充分反映出各门具体学科及学科教育的特征,使共性辩证地统一在学科课程的个性之中。就物理、化学、生物及地学这些具体的学科课程的教育来说,这些个性差异主要体现在科学知识与技能、学科科学方法与教育要求的不同,培养提出问题、解决问题和发展问题能力的形式或途径的不同,以及培养科学观和科学品质的侧重点的不同。因而各门理科课程的具体教育目标应体现那些最基本的、广泛的、形成科学基本素质所必须具备的学科及其学科教育的特征,并以此来指导课程与教学的改革。

面向未来的课程体系的核心任务是要大力提高受教育者的基本素质,提高我国基础教育课程的质量,使之更适应我国社会主义建设的需要。

长期以来,基础理科课程的重心是力求把各门学科业已积累的经典内容按学科教育的要求,较为系统地传授给受教育者,使其通过分科学习熟谙一些基本的科学现象、科学事实、科学规律和科学方法,能够解决一些简单的应用性问题,课程教学多为基本学术性教育。仅就学科的学术性特征而言,这是对的,也是基本的。但是,这在很大程度上造成了基础理科课程教育面偏窄,课程内容体系的组织过分偏重于经验知识的形成、总结和巩固,缺乏启迪思维的推理性和拓宽认识视野的多样性,使得学科间的综合与渗透,科学与社会、与自然的联系,以及科学发展的社会与文化价值的教育更显薄弱。尽管我们的课程与教学都注意培养学生理解知识和应用知识分析问题、解决问题的能力,但在培养学生迁移性地提出问题和创造性地发展问题的能力方面力度不够,还存在着忽视科学观和科学基本品质培养的问题。这亦是理科课程教育效率不高,难以满足社会和科学技术发展对建设人才科学素质要求的重要原因。对此,必须更新课程教育观念,改革课程体系的构成。

1.更新和扩展基础理科课程的知识教育观

(1)基础理科课程的知识教育体系

长期以来,我们对基础理科课程知识教育的认识主要集中于两个方面:科学基础知识和基本技能。而科学基础知识侧重点又摆在以科学的基本现象、事实的能力为代表的经验知识和以科学概念、定律、原理、法则、模型关系等为代表的理论知识两大方面。应该说这反映了科学教育的一般特点,是基础的,也是必需的。但从实施全面发展的科学素质教育的要求看,还显狭窄、单一。事实上,自然科学的发展包含不断丰富和积累起来的科学事实、科学规律,更重要的是还应有由科学探索与科学应用而积累起来的科学发展思想、科学认识观、科学研究方法和科学的史实。它们既是科学发展、变革的源泉,也是现代科学知识体系扩充的“基因”,理应成为学校理科知识内容的重要组成部分。为此,我们有必要从实施整体化的基本科学素质教育的层次上,拓宽理科课程知识教育的范围,从单纯的“学科教育”转向“有关科学的教育”,既使学生掌握必要的学术性知识,也为他们的素质发展奠定必需的科学观、科学方法、科学能力和科学品质的基础。

一方面是面向未来的基础理科课程内容要加大综合性,扩展知识教育的面,既要注重学生经典科学知识结构的形成和进行解决实际问题能力的训练,同时又要把科学知识、科学方法乃至科学观的学习扩展到科技发展,社会、生活、自然界的辩证发展,以及物理、化学、生物、地学等学科相互跨涉的领域中去,适度充实有关新材料、新能源、环境保护、空间技术、海洋开发、生命科学、人地关系等综合性的现代科学基础知识。另一方面是需要从现代科学技术发展的新科学观和新科学方法论中吸取有利于促进学生基本科学素质整体发展的内容,有选择地运用现代科技成果对以力、热、声、光、电、磁为基本体系的物理学,以化学原理、元素化合物、实验化学等为核心的经典化学,以动、植物分类研究为核心的经典生物学等学科内容进行综合渗透。注意用科学的新观念、新方法充实和协调组织各门课程的基本知识体系,加强学科间的联系,使学生通过对理、化、生各科的学习,开阔科学认识的视野,了解一些科学发展的历史轨迹、科学对社会进步的意义、科学的社会价值,以及科学发展的文化意义,充分发挥课程的教育功能。

(2)基础理科课程的技能教育

科学技能也是构成科学基本素质的一个要素,理科教育及各学科课程都一直将其列为教学的重要任务之一。在目前的基础理科课程及其教学中,对科学技能的训练主要侧重在实验技能和计算技能两个方面。而实验技能以使用仪器的技能和操作的技能为主,较为突出静态的单项性技术要求,缺乏科学技能训练中的综合性要求。实际上,科学实验的过程是一个动态的综合过程,离不开理性思维的指导与应用。无论是实验的准备、实验的设计、实验中的条件选择与控制、实验的观察、数据测定与记录,还是实验结果的分析处理,模型关系的建立、论证、解释等,都需要理性思维与操作技术的协调和科学理论与实验方法、实验手段的有机结合,故以培养科学基本素质为目的的实验技能训练,必须重视理性思维的培养。

计算技能是理科各科的必要技能,它直接与科学知识关系的理解、建立、应用密切相关,是通过科学抽象形成科学原理、知识规律的重要途径之一,也是掌握知识、解决实际问题的手段之一。在各门理科课程内容及其教学中,训练计算技能均占有很重要的地位。即使将来理科课程内容的综合化程度有了较大幅度的提高,其对科学计算技能的教育功能和训练程度要求仍不会削弱。

基础理科课程要培养和发展学生的科学基本素质,仅有上述两种技能训练是不够的,还需要结合面向未来的科学教育发展要求,把一些基础的、反映科学发展特点的、有助于基本素质培养的技能融入到基础科学技能的体系之中。例如,收集科学信息的技能、阅读的技能、制作的技能、交流的技能、组织科学材料的技能等等。并注意将其与科学方法的教育和科学能力的培养过程结合在一起,既要有专门的训练,也要注意融会在课程知识的教育过程之中。

2.重视科学课程中的科学方法教育,把它作为“知识”体系的一个组成部分贯穿于课程的教与学过程之中

科学方法是人们探索解决问题与构造、发展科学体系的手段和工具。在科学研究中,科学方法被视作产生知识的“知识”。因此,重视科学方法的教育,不但有益于提高思维素质,促进简捷而高效地形成知识、理解知识、建立知识间的关系,发展知识体系和解决实际问题,而且有利于学生理解科学知识规律,了解它们产生、发展的本质原因,理解科学过程,培养科学能力。因此,科学方法教育具有和科学知识、科学技能教育同等重要的地位,是科学素质教育的一个重要方面。

就基础性而言,基础理科课程中体现的科学方法教育包括两大方面:自然科学一般方法和学科专门方法。旨在让学生理解科学思维发展的普遍性与特殊性,掌握在提出问题、解决问题和发展问题过程中经常要运用到的一些基本科学思维方法和思维形式,学习一些形成知识体系、扩展科学原理、应用科学知识的基本科学方法。

在理科课程知识体系中,有关自然科学一般方法的教育主要包括科学思维的逻辑方法和综合性科学方法两部分。科学思维的逻辑方法如比较、分类、分析和综合、归纳及演绎、类比、证明等方法,在目前的各门理科课程和教学中有所体现,但从培养和提高科学思维素质的要求看,还应当进一步加强,尤其是需要在课程知识内容的组织中结合概念的形成、规律的建立、知识体系的扩展、知识原理的应用等,将其贯穿在知识的发展过程中,或作一些专门的介绍,让学生充分认识科学思维方法在观察科学现象、分析论证科学事实、建立知识关系、辨析物质运动形式、试验物质性质等方面的意义和作用,并通过掌握科学方法促进科学能力的提高。而目前的理科课程和教学关于与科学认识的整体过程有关的综合性科学方法的教育显得较为薄弱。这一类科学方法如假说方法、模型方法、预测方法、理想化模型方法等,与科学过程的提出问题、解决问题、发展问题的基本特征密切相关,本身具有综合性。这些科学方法反映了现代科学研究的基本特点。此外,像观察方法、实验方法,以及变感性的具体为思维中的具体,将思维中的具体转化为应用规律的科学抽象与科学具象的方法,也和科学知识的产生、发展过程相关,同样具有综合性的特点。如果我们注意把这些科学方法有选择、有层次、有知识结合形式地编选入教材的知识理论与应用体系中,既有观察科学现象、分析科学事实、归纳概括知识结论的教材叙述方式,又有提出假说、验证假说、抽象发展知识体系、推理应用知识原理的编写方式,更有综合知识特征、建立知识关系、提出模型、预测知识应用途径的编写形式,就更有利于教材为学生所理解,更有利于为学生运用科学知识、科学方法解决实际问题提供更多的“思路”和知识“生长点”,更有益于学生加深理解科学的产生发展方式,综合认识科学的规律,促进科学能力的不断提高。

面向未来改革的各门理科课程既要体现共性,又要体现个性,充分反映各学科及学科教学的特点。对此,必须高度重视学科专门科学方法的教育,选取一些学科研究中必需的,基础的,概括性、迁移性都较强的,有益于学生认识学科科学特点、形成学科基本素质的“专门科学方法”充实课程知识内容,如物理学中的实验—数学方法、图像法、黑箱实验方法、理想化模型方法、隔离分析方法等;化学中的物质制备方法、化学分析与检验的方法、物质合成与结构测定的方法、分子模型方法等;生物学中的动植物分类法、标本陈列法、解剖方法等。这一类科学方法是各门学科的精髓,应当充分体现在理科各门课程的知识体系之中,并在教材中采取诸如问题剖析、实践性习题、科学方法的应用讨论专题、科学史阅读材料、实验设计方法示例、实验过程控制因素分析,以及课外观察、小实验、小制作、配套辅助读物等多种多样的形式,把对专门科学方法的学习融入到知识获得的过程与实践应用的过程之中。

3.综合认识科学能力的培养问题,提高能力培养的要求

培养和发展能力是课程的一个重要功能。从理科课程所从属的科学与教育的特点看,其特色应体现在培养学生的科学能力上。目前理科各科教学大纲对培养什么能力是根据学科教育的要求,具体到观察能力、实验能力、思维能力、自学能力几个方面。从培养学生分析问题、解决问题的能力要求看,这是合适的。但由于课程和教学是发展的,而要使能力的培养更有助于学生基本科学素质的整体提高,还必须探讨符合科学教育时代发展的能力培养要求。

现代科学技术的发展带来了学科的不断分化,也促进了科学的高度综合。这种分化和综合,促使科学超越了本身的局限,跨涉到科学与社会、与人类、与自然、与人类文化的发展等广阔领域。即使在科学内部,也已不满足于对零散科学问题的解决和应用,而力求把科学问题的提出、解决和发展联结起来,构成科学发展的整体过程,以提高科学积累与扩展的速度,促进科学多层次、多极化的发展。显然,这要求科学工作者必须具备更高的科学素质和驾驭科学的能力。为此,我们必须从基础阶段开始就提高培养能力的要求,把科学问题的提出、解决和发展方法融于科学之中。

科学发展过程的最重要起点是“提出问题”,它的目的是解决问题和产生新的问题,所以它是认识、搜寻解决问题方法和形成或应用知识的开端。培养提出问题的能力需要重视3 个基本能力:综合的科学思维能力,观察、实验的能力和预测的能力。这些能力因素需要在基础理科教材的编写中得到体现。第一,课程教学内容的构造要有启发性和适度的探究性,要注意观察与实验对形成科学概念、理解知识关系、建立知识关系和应用知识关系的引导性,要重视知识叙述过程的推理和知识应用的多种途径,以启发和丰富学生的想象力。第二,在具体知识结合的组织与逻辑发展顺序的编写上,应加强运用科学方法、科学观以穿插、联结知识的形成与应用过程。在知识关系的理解与应用分析的叙述中,注重教给学生探讨问题、剖析问题的思路。让学生能通过循序渐进的学习过程,逐步学会如何思考问题、发掘问题、质疑问题和解析问题的方法,锻炼提出问题的能力。

培养解决科学问题的能力是理科课程和教学予以重视的主要方面之一。虽然理科课程在培养学生分析问题、解决问题的能力方面较为突出,但当我们把培养能力和科学的发展过程联系起来看时,发现还需要根据科学和教育发展的一般性特点,以及学科的特殊要求,扩展对培养解决问题能力因素的认识范围。首要的是科学计算的能力,特别是运用数理工具处理、解释科学问题和科学结论的能力。其次是创造的能力,以及收集和处理科学信息的能力。

发展问题的能力具有更多的创造性因素,综合程度更高。在目前的基础理科教育中提出培养发展问题能力的要求也许偏高,但从现代科学技术的发展,尤其是科学教育面向未来的要求看,科学和社会都将不断提高对人的素质的要求,特别是以信息加工处理的能力、迁移解决复杂问题的能力、探索的能力等基础的发展问题的能力将是今后从事科学工作所必备的科学基本素质之一。鉴于此,有必要尽早提出培养发展问题能力的要求,并在面向未来的理科课程和教学改革中先行,分层次、分阶段地实施培养。

4.丰富辩证唯物主义观点教育的内容,进行综合性的科学观教育

当代社会的发展已使科学技术与人类生活和人类的思想文化建设产生了密不可分的联系。科学技术的新突破、新进展,往往缘于人类科学观念的先行突破,当代新型学科的创立和发展不能例外。教育亦是因为人的教育价值观念的更新、突破而获得发展的。为此,高度重视科学观在形成学生基本科学素质中的作用,拓宽有关科学观教育的范围是十分必要的。

我们认为,在面向未来的基础理科课程和教学中,科学观的教育主要包括3个方面:辩证唯物主义观、科学自然观和初步的科学社会观。 其中辩证唯物主义观是核心,是基础;科学自然观和科学社会观应根据基础理科各科的特点和实施科学素质教育的总体要求,有选择的作一些基本的介绍。

在基础理科课程中进行辩证唯物主义观教育时,除已有的教育内容和途径外,重在将其融于提出问题、解决问题和发展问题的知识理解、形成及应用的过程中,给学生一个认识科学进步的辩证发展背景,以利于学生透过对知识的学习,学会用发展的眼光看待一些基本的科学问题。

有关科学自然观的教育,在理科各科课程和教学中过去很少涉及。在面向未来的课程改革中,除要继续进行有关自然界物质、形态、生存方式的多样性与统一性,物质运动形式可相互转化,以及诸如物质结构和自然关系的层次性、周期性和可变化性等的教育外,更要结合现代科学发展的跨学科特点,以科学、社会、自然相互联系的教育为基础,进行有关科学与人、科学与自然、科学与环境保护及生态平衡、科学与自然资源、人与自然的协调等基本观念的教育。这些内容的教育可与科学知识的形成、应用,以及科学实验等具体过程结合起来,使学生逐步树立自然界是辩证发展的唯物主义观点,学会一些认识科学、认识自然的基本方法,养成关心人类和保护自然界的习惯。

进行科学社会观的基本教育,旨在更好的体现理科课程的科学教育功能。通过渗透一些基本的科学价值观,进行科学对社会和人类思想文化的丰富,以及科学在社会主义现代化建设中的作用等教育,让学生从更广阔的背景上认识科学技术的社会进步意义,体会科学的社会价值和实际应用价值,初步树立用科学的观点看待科学研究、工业化进程、科技产品对人类社会和自然环境所带来的利与弊,逐步形成为我国社会主义现代化建设努力学习科学的责任感。

5.扩展理科课程的教育功能,进行更为宽泛的科学品质教育

科学品质在很大程度上属于非智力因素,但却是人的科学基本素质的一个必不可少的部分。强调理科课程的科学品质教育,是要通过自然科学中蕴涵的科学观、科学思想方法、科学经验、科学史实等,进行科学的基本道德、科学态度、科学探索精神和爱国主义的教育,使我们的课程能起到丰富学生思想情感、磨练人格意志、培养严谨的学习态度和树立良好道德意识的作用。

科学品质教育首要的是进行科学基本道德的教育,其侧重点是让学生通过对课程中的一些科学史实、科学与社会发展有关知识的学习,形成一些基本的科学道德规范,树立对国家、对社会、对科学的责任感、义务感、正义感和荣誉感。科学态度教育的目的是要让学生逐步养成尊重科学真理,坚持实事求是,反对弄虚作假,严谨认真、精益求精、踏踏实实的学习态度和作风。科学探索精神和爱国主义教育是培养社会主义建设人才的重要保证,面向未来的基础理科课程和教学应在这一方面下大功夫。在教育的基本内容方面,一是要继续对学生进行勤奋、刻苦学习的教育,另一方面也需要通过对知识内容的学习和应用过程,进行科学方法、科学态度的教育,训练发掘、探究问题,辨析科学现象、事实的能力和多途径搜寻解决问题的思路,使学生经过分析问题、解决问题的曲折过程,逐步培养坚持真理、勇于探索、不怕挫折的科学探索精神,形成良好的心理品质。同时,要运用教材中有关科学家事迹的介绍、科学发现的史例和科学成就,培养学生学习科学为社会主义现代化建设服务的爱国主义精神。

改革基础理科课程,重视科学基本素质的培养是科学教育面向未来发展的要求。我们要拓宽认识的视野,充分研究世界理科教育的发展趋势与特点,结合我国基础理科教育实践的经验,制订课程体系改革、教学内容更新和教材形式变化方面的具体措施,探讨针对不同教育需要和适合不同教育发展要求的实施途径,使我国基础理科课程体系更为坚实,科学教育的结构更为合理,素质教育的内容更为丰富,教育的途径更为灵活。

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