理科教育教學(xué)專(zhuān)業(yè)論文
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理科教育教學(xué)專(zhuān)業(yè)論文
摘要: 本文探討了理科教學(xué)中的科學(xué)觀(guān)測技術(shù)教育的意義和如何加強科學(xué)觀(guān)測技術(shù)的教育意識,并提出了幾點(diǎn)要求。
關(guān)鍵詞: 理科教學(xué)科學(xué)觀(guān)測技術(shù)教育意識
在提高全民科學(xué)素養的科學(xué)教育大背景下,理科教學(xué)被賦予了肩負提高公眾化學(xué)和科學(xué)素養的重任。
科學(xué)素養一般包括如下內容:(1)知道必要的科學(xué)內容;(2)對科學(xué)過(guò)程和科學(xué)方法有必要的了解;(3)對科學(xué)和社會(huì )的關(guān)系有必要的認識。
觀(guān)察和測量是諸多科學(xué)方法的一種,在理科教育中很受重視。
然而,科學(xué)觀(guān)測技術(shù)在科學(xué)教育中卻容易被忽視,我們應加強科學(xué)觀(guān)測技術(shù)的教育。
1.充分認識科學(xué)觀(guān)測技術(shù)在科學(xué)研究中的價(jià)值
科學(xué)觀(guān)測包含科學(xué)觀(guān)察和科學(xué)測量,是科學(xué)家研究客觀(guān)事物對象時(shí)獲得數據資料的重要方法。
科學(xué)觀(guān)察是人類(lèi)認識客觀(guān)事物的規律性的'一種最基本、最重要科學(xué)認識方法。
通過(guò)科學(xué)觀(guān)察可以獲得所研究對象的自然信息,經(jīng)過(guò)分類(lèi)、對比、歸納,然后形成某種假說(shuō)或結論。
科學(xué)測量是運用測量?jì)x器在一定條件下對研究對象所進(jìn)行的量的觀(guān)察,它可為研究者提供客觀(guān)、精細和準確的感性認識。
科學(xué)研究離不開(kāi)科學(xué)觀(guān)測。
在運用自然觀(guān)察方法進(jìn)行研究時(shí),我們應對自然狀況下的客觀(guān)事物及現象在不作任何人為的干預和控制的情況下進(jìn)行觀(guān)察,從而獲得大量客觀(guān)事物的表象素材和數據,經(jīng)分類(lèi)、對比、歸納,進(jìn)而認識客觀(guān)事物的本質(zhì)屬性和內在規律。
在運用實(shí)驗觀(guān)察方法進(jìn)行研究時(shí),我們應通過(guò)人為的干預、變革或控制實(shí)驗對象進(jìn)行觀(guān)察,獲得大量實(shí)驗數據,再去偽存真,去粗取精,經(jīng)分析、歸納、抽象,從而揭示其內在規律性。
2.理科教學(xué)中科學(xué)觀(guān)測技術(shù)教育的要求
2.1要培養觀(guān)測意識
在科學(xué)研究中觀(guān)測意識很重要。
在面對所要研究的客觀(guān)事物時(shí),研究者要努力尋找可以表征客觀(guān)事物屬性的量或變量,運用合適的測量技術(shù)和工具去獲得數量,從數據中分析內在的聯(lián)系和規律。
例如面對植物觀(guān)察,我國古代理學(xué)家王陽(yáng)明信奉朱熹的“即物而窮其理”、“一草一木,皆含有至理”的理論,曾站在窗前,面對竹子,苦思冥想,想通過(guò)“格”那個(gè)竹子,“格”出“理”來(lái),“格”了七天,病倒了也沒(méi)有得出科學(xué)結論[1]。
而比利時(shí)的化學(xué)家海耳蒙特在觀(guān)察和研究植物時(shí),用定量土壤栽培一棵柳樹(shù),海耳蒙特在盛有200磅干土的瓦盆中栽了一棵重5磅的柳樹(shù)苗,只用水澆灌。
經(jīng)過(guò)五年,樹(shù)和每年的落葉總重169磅3盎司,增加了164磅3盎司(74.389公斤)。
他將泥土重新烘干,其重量只減少了2盎司(0.091公斤)。
海耳蒙特由此證明柳樹(shù)增加的重量只來(lái)源于水[2]。
雖然他的研究沒(méi)有考慮到空氣的影響,但所得結論比起王陽(yáng)明來(lái),先進(jìn)多少。
海耳蒙特選擇重量作為研究變量,而且給出了測量數值,結論的可信性大大提高,而王陽(yáng)明的觀(guān)察只停留在普通觀(guān)念的“看”上,沒(méi)有科學(xué)觀(guān)測意識,也就得不出令人信服的可靠結論了。
2.2要培養技術(shù)意識
當一般觀(guān)測手段獲得的數據不能解決問(wèn)題時(shí),我們必須尋找更有效的觀(guān)測手段來(lái)作深入研究。
超越人類(lèi)肉眼觀(guān)察范圍的自然世界的觀(guān)測需要現代觀(guān)測技術(shù)和手段的支持。
例如在化學(xué)元素發(fā)現史中,1844年前,人們用古典分析法和電解法等手段發(fā)現了幾十種元素。
1844年至1859年的15年間一種新元素都沒(méi)有發(fā)現,直到1860年第一臺光譜分析儀問(wèn)世后,陸續發(fā)現了銫、銣、銦、鉈等一大批新元素[2]。
這說(shuō)明用過(guò)去的傳統的方法已經(jīng)不能再發(fā)現新的元素了,我們只有借助光譜分析儀等先進(jìn)觀(guān)測技術(shù)手段才能有進(jìn)一步的發(fā)現。
現在人們可利用的觀(guān)測技術(shù)很多。
例如通過(guò)顯微鏡,我們可以觀(guān)察細菌等微生物;通過(guò)電鏡,我們可以觀(guān)察較大的原子分子,以及納米尺度的材料顆粒;通過(guò)X-射線(xiàn)衍射儀,我們可以觀(guān)察晶體結構。
沒(méi)有這些現代觀(guān)測技術(shù)和手段,我們就無(wú)法知曉微觀(guān)世界的奧秘和規律,因而可以說(shuō)現代測試儀器擴展了我們的認識范圍。
因此,在理科學(xué)習和研究中要具備觀(guān)測技術(shù)意識,學(xué)會(huì )思考或尋求擴大觀(guān)測范圍的技術(shù)和方法。
另外,在研究不能直接觀(guān)察和測量的自然現象時(shí),有技術(shù)意識的觀(guān)測常會(huì )導致新觀(guān)測技術(shù)和儀器的創(chuàng )新和發(fā)明,也將會(huì )大大推動(dòng)人類(lèi)社會(huì )科學(xué)文化的進(jìn)步和發(fā)展。
2.3要注意科學(xué)觀(guān)測與其他科學(xué)方法的結合
在學(xué)習科學(xué)觀(guān)測技術(shù)時(shí),我們不能孤立地采用觀(guān)測方法,要注意與其他方法密切結合。
聯(lián)合國教科文組織理科教師手冊里對科學(xué)過(guò)程和方法提及的13種是:觀(guān)察、分類(lèi)、數值關(guān)系、測量、空間時(shí)間關(guān)系、傳達、預見(jiàn)、推論、獲得操作型定義、形成假說(shuō)、解釋數據、識別和控制變因、實(shí)驗[3]。
簡(jiǎn)化的過(guò)程為:發(fā)現或提出問(wèn)題、收集數據資料、分析數據資料、形成結論或假說(shuō)[4]。
不難發(fā)現,在科學(xué)研究中,科學(xué)家們針對不同的研究對象運用不同的科學(xué)方法來(lái)解決問(wèn)題,科學(xué)觀(guān)測為運用其他科學(xué)方法解決問(wèn)題提供數據支持和依據。
不同的科學(xué)家在運用和處理科學(xué)觀(guān)測的數據結合不同的科學(xué)方法時(shí)就形成了自己獨特的科學(xué)方法系統,如拉瓦錫的化學(xué)定量方法,道爾頓的觀(guān)察和實(shí)驗方法,范特霍夫巧妙地將數學(xué)方法、模型方法、類(lèi)比邏輯方法應用于化學(xué),等等。
由此說(shuō)明,在理科教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育時(shí),我們要把科學(xué)觀(guān)測方法和其他科學(xué)、方法結合起來(lái),不能為觀(guān)察而觀(guān)察,為測量而測量,這樣才能更好地發(fā)揮科學(xué)觀(guān)測方法在科學(xué)研究中的作用。
參考文獻:
[1]嚴復.救亡決論.1895年,載于陳學(xué)恂,中國近代教育文選,人民教育出版社,1983:191-204.
[2]張家治.化學(xué)史教程.山西教育出版社,1987.6:77-79,188-190.
[3]UNESCO.聯(lián)合國教科文組織理科教師手冊.英文版,1980:27-31.
[4]Kenneth T.Henson,Delmar Janke,Elementary Science Methods McGRAW-HILL BOOK COMPANY,New York,1984,9-13.
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