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美國是如何開展科學(xué)教育的
美國國家科學(xué)教育研究委員會(huì)曾經(jīng)提出了一條國家科學(xué)教育的準(zhǔn)則。這個(gè)準(zhǔn)則要求把帶有實(shí)踐活動(dòng)的、以探索為基礎(chǔ)的科學(xué)教育變?yōu)槿w美國人從幼兒園開始的核心科目。現(xiàn)在這個(gè)準(zhǔn)則已經(jīng)成為一些學(xué)�？茖W(xué)課程教學(xué)改革的目標(biāo)和動(dòng)力。 活動(dòng)的力量 當(dāng)枯燥的基礎(chǔ)科學(xué)課程的教材擺在學(xué)生面前時(shí)，他們常常提出這樣的問題：“為什么要學(xué)習(xí)這些課程？它對(duì)我有什么用？”美國密執(zhí)安州阿伯爾市社區(qū)中學(xué)的科學(xué)教師感到很難用口頭講解的方式加以切實(shí)說明，但用事實(shí)卻能夠回答這些問題。于是，他們?cè)O(shè)計(jì)出一套自己的科學(xué)教育模式：以真實(shí)的科研課題為基礎(chǔ)帶動(dòng)地球科學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)課程的教學(xué)。學(xué)生應(yīng)用這些學(xué)科的基本原理去解決那些真實(shí)而長期存在的科研課題，特別是那些能夠涉及社區(qū)居民的切身利益、其研究成果能夠用于提高社區(qū)居民的生活質(zhì)量的科研課題，因此這樣的課題更有意義。 這所中學(xué)科學(xué)教師選定的實(shí)踐研究典型課題之一是要求9年級(jí)學(xué)生調(diào)查休倫河流域的生態(tài)環(huán)境與水質(zhì)變化的關(guān)系。他們這樣選擇的直接原因是阿伯爾市社區(qū)中學(xué)地處休倫河附近，深層次的原因是休倫河水是沿河城鎮(zhèn)居民的飲用水源。學(xué)生調(diào)查得出的數(shù)據(jù)與社區(qū)居民的生活密切相關(guān)，而且調(diào)查過程涉及多學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。 學(xué)生以全球河流環(huán)境教育網(wǎng)提供的水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，與休倫河河水化學(xué)成分進(jìn)行對(duì)比，學(xué)習(xí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序模型分析環(huán)境因素與水質(zhì)化學(xué)成分變化的關(guān)系，以圖表顯示水質(zhì)被污染的狀況。 學(xué)生們還利用計(jì)算機(jī)編制出虛擬的地區(qū)園林旅游游戲軟件，介紹每個(gè)景點(diǎn)的風(fēng)光、自然特征和居民生活史。這使得學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)過程就成為學(xué)習(xí)為社會(huì)服務(wù)的過程。對(duì)學(xué)校來說，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的過程，也就是對(duì)他們進(jìn)行人文精神的教育過程。 因此，這種專題實(shí)踐調(diào)研活動(dòng)給學(xué)生的教育是多方面的。到大自然去認(rèn)識(shí)自然的奧秘，能夠激發(fā)每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起他們學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情。那些平時(shí)拒絕學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的學(xué)生，也開始興高采烈地與同學(xué)一起到休倫河支流去采集水樣。為了全面收集數(shù)據(jù)，學(xué)生常常在一天內(nèi)采集沿河三個(gè)不同地點(diǎn)的水樣。學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣使他們忘記什么是艱苦，也激活了他們探索自然奧秘的智慧。有的學(xué)生為了處理數(shù)據(jù)、分析動(dòng)態(tài)變化、撰寫實(shí)踐報(bào)告以及準(zhǔn)備向社區(qū)機(jī)構(gòu)演示調(diào)研成果，常常放棄在周末與家人到自然公園度假的機(jī)會(huì)。 另一個(gè)重要收獲是學(xué)生得到與同學(xué)群體合作的實(shí)際鍛煉。開始，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生們不知道怎樣在群體活動(dòng)中相互配合，以后，教師在分配每組學(xué)生任務(wù)的時(shí)候，就提出相互配合的具體要求，要求每個(gè)小組協(xié)調(diào)活動(dòng)步驟。每次活動(dòng)以后，將整體配合情況作為評(píng)估成績的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。教師根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在每周實(shí)驗(yàn)報(bào)告上評(píng)定成績，促使全班學(xué)生形成一個(gè)整體。 此外，學(xué)生在實(shí)踐調(diào)研過程中還學(xué)習(xí)多學(xué)科科學(xué)課程的一些基本知識(shí)。這些知識(shí)進(jìn)一步增加了一些學(xué)生學(xué)習(xí)自然科學(xué)的興趣，有的人在完成休倫河水質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目以后，立即著手探索生命和地球進(jìn)化歷史。 學(xué)生的這個(gè)實(shí)踐調(diào)研活動(dòng)得到美國國家科學(xué)基金的經(jīng)費(fèi)撥款支持，也得到密執(zhí)安州大學(xué)的教授、研究生和程序設(shè)計(jì)人員的幫助。在他們的支持下，學(xué)校建成了電腦網(wǎng)絡(luò)，安裝了處理數(shù)據(jù)的軟件程序。師生在水質(zhì)調(diào)研過程中還能夠隨時(shí)向大學(xué)教授請(qǐng)教，與他們討論遇到的種種科學(xué)問題。 探索的魅力 促成美國賓西法尼亞州阿拉喀尼高級(jí)中學(xué)科學(xué)教師進(jìn)行科學(xué)課程教學(xué)改革的原因是傳統(tǒng)科學(xué)課程授課方式的弊端。這種方式要求學(xué)生死記硬背科學(xué)術(shù)語，必修數(shù)學(xué)課上的難題怪題使得學(xué)生逐漸失去學(xué)習(xí)科學(xué)和數(shù)學(xué)的興趣與熱情。因此，怎樣激勵(lì)學(xué)生的興趣與熱情成為他們改革課堂教學(xué)方式的目的。他們深知正是那些頑皮的學(xué)生往往更富有冒險(xiǎn)精神，恰當(dāng)?shù)卣T導(dǎo)他們有可能使這種精神轉(zhuǎn)化為探索科學(xué)的動(dòng)力。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用高新技術(shù)，因勢利導(dǎo)，強(qiáng)化他們認(rèn)識(shí)尖端科技前沿進(jìn)展的好奇心和冒險(xiǎn)精神。 阿拉喀尼高級(jí)中學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革是這樣起步和進(jìn)行的： 首先是因陋就簡，創(chuàng)造引進(jìn)高技術(shù)實(shí)驗(yàn)的必要條件。該校地處偏僻農(nóng)村地區(qū)，不可能奢望配備硅谷的最新型計(jì)算機(jī)。但是，學(xué)校卻有不少配置落伍閑置不用的老型號(hào)蘋果機(jī)。教師們訂購必要的軟件和所需的各種傳感器，與計(jì)算機(jī)切口相連接，學(xué)生就可以在這些計(jì)算機(jī)上輸入數(shù)據(jù)，顯示圖象，進(jìn)行運(yùn)算，使用數(shù)據(jù)程序軟件制作圖表，處理文字，完成全部實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 其次是教師設(shè)計(jì)出既適合學(xué)生能力水平、密切配合課堂教學(xué)內(nèi)容的，又富有挑戰(zhàn)性、能夠激發(fā)學(xué)生濃厚的探索興趣的實(shí)驗(yàn)課程，例如制作太陽能灶的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用普通的窗玻璃和鋁箔等材料裝配太陽灶，灶溫必須達(dá)到100℃，而且能夠用來給自己燒午飯。 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的完成過程中，學(xué)生們一直使用熱敏電阻，提供數(shù)據(jù)，處理信息，監(jiān)測灶溫，利用計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)。然后教師給以質(zhì)量評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)成果的競爭是激烈的。學(xué)生體驗(yàn)到成功是激勵(lì)科學(xué)興趣、熱情和力量的源泉，所以，每當(dāng)一個(gè)小組灶溫升高，贏得了100分的時(shí)候，其他小組便爭先恐后地改進(jìn)自己的“產(chǎn)品”，提出新的實(shí)驗(yàn)措施。 教師們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生這樣學(xué)習(xí)與單純依靠課堂講授這些教學(xué)效果迥然不同。各班學(xué)生都以過去不曾見過的極大熱情投入實(shí)驗(yàn)之中。他們常常比教師還要早到教室。 隨著實(shí)驗(yàn)課程的開展，阿拉喀尼高級(jí)中學(xué)的物理教師的角色漸漸地由知識(shí)權(quán)威性的代表者，變成了技術(shù)方面的指導(dǎo)顧問。師生共同切磋如何攻克技術(shù)難關(guān)。 學(xué)生們通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)到探索的成功，意識(shí)到智慧的發(fā)展，看到自己刻苦帶來的成果，理解這些成果與社會(huì)的關(guān)系，這些體驗(yàn)實(shí)際上是在引導(dǎo)學(xué)生們理解人生的價(jià)值，幫助他們踏上真正的人生道路。 科學(xué)教育的三個(gè)原則 從美國阿伯爾市社區(qū)中學(xué)和阿拉喀尼高級(jí)中學(xué)科學(xué)教師的科學(xué)教育改革實(shí)踐，可以清晰地看到他們貫徹了三個(gè)科學(xué)教育的原則：一個(gè)是科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)與科學(xué)價(jià)值觀的培養(yǎng)融為一體；一個(gè)是引導(dǎo)學(xué)生通過系統(tǒng)的課題研究，獲得探索自然現(xiàn)象過程中的實(shí)際體驗(yàn)和感受，奠定學(xué)生理解科學(xué)的基礎(chǔ)；一個(gè)是排除僵死的科目界限，更多地注重科目之間的相互聯(lián)系，教育學(xué)生學(xué)習(xí)從多學(xué)科的不同視角，綜合認(rèn)識(shí)同一個(gè)自然現(xiàn)象。 中國教育報(bào) 2003-01-26 丁璐莎李濟(jì)英
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