如何培养科学素养

　　当今社会，公民的科学素养水平高低直接关系到国家和民族的发展前途，提高公民的科学素养是一项长期而紧迫的任务。而教育承担着培养人，提高人的素质的任务，科学素养的培养依赖于基础教育特别是理科教育。

　　李俊先生在《谈科学素质》一文中指出：“科学素养包括科学知识、科学能力和科学态度、情感和价值观。”科学素养的最核心部分，就是一个人对待科学情感态度和价值观，科学素养的培养不仅使学生获得知识和技能，更重要的是使其获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养。

　　我们知道，《新课程标准》中制定了三维培养目标：知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观，就对科学素质的理解而言，这三个维度的内容囊括了科学素养的基本内函，并且有所深化。所以初中物理教学对培养学生的科学素养起着举足轻重的作用。笔者就结合自己的教学工作，谈谈科学素养培养的几点做法：

　　一、重视基础知识传授培养科学素养的关键。

　　二、加强科学探究是培养科学素养的重点。

　　三、在科学、技术和社会（STS）教学和物理实践活动中渗透科学素养的培养。

　　四、重视学生的信息能力是培养科学素养的有力措施。

　　总之，根据科学素养的经常修习性和平素豢养性可知，科学素养的培养涉及到多种因素，尤其是物理教师更应树立以培养学生科学精神和创新能力为主的教育观念，把培养学生的科学素养作为教学的灵魂和核心的工作思路，注重与教学内容的有机融合，注意方法上的灵活性、形式上的多样性，将有效地提高学生的科学素养。

　　落实高中生物课程中情感、态度与价值观的目标，要运用体验的方法。体验是指主体内在的知、情、意、行的亲历与验证，它是生理与心理、感性与理性、情感与思想等方面复合交织的整体矛盾运动。体验作为一种方法，要通过具体的活动来承载，而生物实验活动是学生获得各种体验的最基本、最重要的渠道。学生通过亲身经历实验探究过程，可以自我体会、自我感悟。高中生物实验具有丰富的情感态度价值观教育功能，是落实情感态度与价值观目标的重要途径。本文结合苏教版高中生物必修教材中的几个实验，谈谈笔者的几点做法。

　　　　一、培养学生科学的态度　　　　生物实验是学生认识主体获得直接的感性经验和事实材料的根本途径和重要手段，是检验和发展假设的实践基础，是使生物学知识达到真理标准的基本方法。学生在生物实验的过程中，通过对实验原理的学习、实验现象的观察、实验数据和结果的分析，来进一步巩固和深化生物学知识，推导和验证生物学假设，从而形成真实的、科学的理性认识，养成实事求是的科学态度。

　　1对学生进行严格训练培养学生科学态度。在生物实验中，教师要注意培养学生细心谨慎的学习态度和细致入微的学习方法。

　　如观察池塘水中的生命世界、使用光学显微镜观察各种各样的细胞、使用高倍镜观察细胞结构、观察植物细胞的有丝分裂这些实验都要使用显微镜，学生使用显微镜时，往往急于想观察到显微镜下的微观世界，经常出现因不注意而把玻片标本压碎的现象。教师要时刻提醒学生操作的规范性：镜筒下降时，眼睛应从侧面看着物镜与玻片标本之间的距离，物镜接近玻片标本后再进行调焦。眼睛看着目镜，逆时针方向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升直至看到物象。加强显微镜的规范操作性，有利于培养学生严谨的科学态度。学生如果操作不规范，还会出现视野内有气泡、染色不全面、污染镜头等现象。

　　实验教学中培养学生的科学态度，教师自己必须具有实事求是的科学态度并落实在实际的教育过程中，做到言行一致。在演示实验时，教师规范、熟练、灵巧的操作，整洁、美观的演示，将成为学生学习的榜样，会潜移默化地影响学生，这些对培养学生科学态度的形成都具有耳濡目染的作用。

　　2学习生物学经典实验培养学生科学态度。生物学上有许多经典实验，如：挑战自然发生说的一系列实验、探索光合作用本质的实验、探究DNA结构模型的系列实验等。让学生通过对这些经典实验原理、实验设计过程、实验结论、实验优缺点进行分析、讨论，使学生感受到科学发现的艰难、科学方法的重要性，理解科学的本质和科学研究的方法。

　　老师向学生介绍这些科学家历经千百次失败实验而最终获得成功的史实，学习生物科学史能够使学生沿着科学家探索生物世界的道路，学习科学家严谨求实的科学态度和献身科学的精神，培养学生克服困难、坚持不懈的科学态度。

　　3分析失败的实验培养学生科学态度。高中生物实验、特别是一些探究性实验，如：探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、探究种子植物花药中发生的减数分裂、环境中化学物质对染色体结构变异的影响等，这些实验往往存在着一定的难度，实验现象也不是一时就能出现，有时甚至出现异常的实验现象。

　　教师要帮助学生分析实验过程，找出问题所在：有的实验进行缓慢，性急不行，要有耐心；有的实验一次不成功，需要进行几次，这就要有毅力，不怕困难和麻烦。教师经常在实验课上向学生介绍科学家历经千百次失败而最终获得成功的史实，培养学生克服困难、坚持不懈的科学态度；鼓励并适当引导学生，学生经过自己的努力完成实验，体会实验成功的乐趣，塑造自己刚毅顽强的科学态度。

　　　　二、培养学生相互协作的精神　　　　1分析经典实验培养学生团结合作的精神。当今科学技术高度发展，使得社会分工越来越细，对人之间相互合作的要求也越来越高。在教学中培养学生学会关爱、养成团结协作的团队精神，对学生的全面发展有重要的作用。在生物学经典实验中有许多伟大的发现都是多位科学家分工合作所取得的。

　　例如，DNA双螺旋结构的发现就是沃森和克里克合作的结晶。沃森和克里克虽然性格相左，但在事业上志同道合。沃森生物学基础扎实，训练有素；克里克则凭借物理学优势，又不受传统生物学观念束缚，常以一种全新的视角思考问题。他们二人优势互补，取长补短，并善于吸收和借鉴当时也在研究 DNA分子结构的鲍林、威尔金斯和弗兰克林等人的成果，经过不到两年时间的努力便完成DNA分子的双螺旋结构模型。合作是他们取得成功的必要条件。

　　向学生介绍科学家相互合作的史实，让学生感受到团结合作的重要性。

　　2通过探究实验培养学生相互协作的精神。《基础教育课程改革纲要》明确指出：倡导学生主动参与，合作探究，勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力。因此要学生构建自主、合作、探究为特征的现代学习方式。

　　通过合作可以培养学生的协作精神；通过合作可以培养学生的集体主义观念。如：探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、探究种子植物花药中发生的减数分裂、环境中化学物质对染色体结构变异的影响这些探究实验，课前教师将全班同学分为若干个小组，由组长带领大家制定本组的实验计划，包括：各组员间怎样进行分工与合作、得到数据后又怎样处理等。

　　实验结束后，教师让各小组选一名组员站起来发言，公布本小组的实验结果，看看哪一小组的结论更全面更深刻。通过这些实验活动，既可以培养学生的信息交流能力，实现经验共享，又可以培养学生相互协作的精神。

　　　　三、培养学生辩证唯物主义观念　　　　高中生物教学要培养的观念主要是形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点，生物进化观点和生态学观点，树立辩证唯物主义自然观，逐步形成科学世界观。对这些观念，学生可以在实验教学中通过观察实验现象，分析实验原理，设计实验方案，体验实验过程中加以渗透和形成。

　　如使用高倍镜观察细胞结构、制作真核细胞模型、观察植物细胞的有丝分裂，就渗透了生物体的结构与功能、局部与整体多样性与共同性相统一的观点。再如，在保持生态系统相对稳定的条件实验中，通过实验观察，判断周围常见的动植物的生活环境，让学生综合得出食物链和食物网的认识，群落中生物及其环境间的依赖性，让学生认识到生物与生物之间、生物与环境之间相互依赖相互依存的、个体对环境的依赖关系。在化肥与池塘富营养化这个实验中，通过实验观察，让学生明白人类活动对生态系统物质循环的影响，树立辩证的科学自然观。

　　当然，学生的理解和认识可能不深刻、不全面，这就需要教师适时适度地引导学生对蕴含在实验中的观念形成明确的认识，并逐渐发展形成辩证唯物主义观念。用这些辩证唯物主义的观点来教育学生，有利于加深学生对生物现象的客观认识，提高学生分析问题和解决问题的能力，形成辩证唯物主义的观点。

　　　　四、培养学生爱护环境的情感　　　　生物实验教学中要力求利用最少的实验药品，获得最佳的实验效果，最大限度地减少废弃物，提高学生的环境意识是非常必要的，也是切实可行的。

　　如：在洋葱根尖细胞中含有脂肪吗、观察植物细胞的有丝分裂实验中，制作洋葱表皮细胞临时装片，只要取一张洋葱表皮就够了，不必取大块。提取和分离叶绿体中的色素、DNA的粗提取这些实验中，对于丙酮这类有毒的药品让学生利用已学知识对废弃物进行处理，以免它流入环境，造成对环境的污染。

　　另外，如擦镜纸、吸水纸、大头针和各种试剂等也要节约使用。学生在做实验过程中，不按照实验所需的量滴加，经常随意加量，在实验中我们也提醒学生，这样的后果一来实验现象不明显，二来浪费试剂。在实验中，不能多用也不能少用，跟学生解释原因，对学生进行环境意识的教育，以提高学生的环境意识。

　　对于实验：制作真核细胞模型、模拟哺乳动物精子和卵细胞的形成过程、性状分离比的模拟实验、模拟染色体的结构变异、设计和制作DNA双螺旋结构模型这些实验鼓励学生废物利用。比如：学生能用方便面盒做细胞轮廓、用废旧塑料袋做细胞膜、用鞋袋折叠出精美造型做成内质网

　　通过课题研究：可持续发展的新进展，让学生明白人类活动对生态系统的影响、环境的承载能力和资源的持续利用对发展的重要性和必要性，树立可持续发展的思想。爱护环境是一项社会公德，也是每一个公民应尽的义务。

　　 对学生进行公德教育有利于使他们养成良好的行为习惯，为将来承担起社会发展的重任打下坚实的基础。

　　情感态度与价值观既是学生学习的动力因素,影响着学生对科学学习的投入、过程与效果,又是科学教育的目标,通过对千姿百态、引人入胜的自然现象的学习,改变学生的行为倾向,激发他们对科学学习的兴趣,陶冶热爱科学的情感,并为他们形成正确的科学价值观打好基础。物理教学中培养学生的情感态度与价值观,不能像传授知识那样直接教给学生,而是要创设机会,通过参与活动,日积月累,让学生感受、体验与内化。以下从三个方面浅说笔者在物理教学中对培养学生的情感态度与价值观的初步实践和思考。

一、在科学知识与技能方面培养

科学知识与技能是中性的,既可以产生积极的作用,也可以产生消极的作用,关键是看掌握科学知识与技能的人具有什么样的情感态度与价值观。它直接决定着一个人对待科学事物的最基本看法与倾向性,对他的科学学习与科学探究活动具有很强的导向与制约作用。我在物理教学中主要让学生认识以下两点:

(1)科学知识与技能是需要一点一滴积累的。

案例让学生收集有关牛顿的资料,初步了解牛顿是怎样发现万有引力定律的。

让学生学会用各种方式查找资料,自主学习,给学生提供讨论、发表见解的机会,认识牛顿的万有引力定律是在对行星运动的规律有了充分了解,又发展了数学微积分的方法之后才得以完成的,绝不是单凭苹果落地就想象出来的。并且把这种锲而不舍的治学精神运用到学习物理中去。

(2)科学是在不断发展的,科学观念时常回发生重大变化。变化与延续是科学的永恒特征,大多数情况下科学知识内容的变化是对先前知识的修正。在短期内,与科学主流思想不一定吻合的新观念常常会遭到激烈的批评和偏见,受到科学上条条框框的排斥;但在科学界,验证理论,修正理论新旧代谢永无止境,这种持续不断的进程,使人们对世界事物运行规律达到日益深入的理解,但是不能达到绝对真理。其价值在于:它使科学家们提供值得信赖的解释和进行准确预测的能力不断提高了。

物理教学中通过科学知识、技能的积累使学生逐步建立起对世界及周边事物的科学认识,培养对科学的情感,形成科学价值观,孕育科学精神。

二、在科学方法和能力方面培养

科学方法是形成科学态度价值观的基础,科学方法有着非常严格的要求与实施步骤,来不得半点马虎与随意性,奉行“实践是检验真理的唯一标准”的原则。实事求是是科学态度与价值观的核心。在物理教学中我主要让学生认识以下三点:

(1)一个具有良好科学素养的人,首先应该具有坚强的意志和不屈不挠的追求,要有锲而不舍、金石可镂的精神。著名美籍华人女科学家吴健雄博士说过:“从事科学工作,首先要有浓厚的兴趣,很大的毅力,就像着了迷似的钻进去;第二要十分机警,仔细地观察、分析,否则稍一马虎,机会就放过了;第三要坚持不懈,不达结果不罢休。”这里既包含了科学的情感态度与价值观,也是科学方法与能力的体现。

(2)刻苦与成功不是完全的正比例关系,要想获得成功还必须要有正确的方法。

案例在“探索弹簧的弹力和伸长关系”的实验中,我作了适当改进,要求学生先大胆猜想:弹簧的弹力可能跟哪些因素有关然后同组成员交流合作,设计实验方案操作处理实验数据讨论得出结论。

通过此例使学生认识:科学研究需要严谨、一丝不苟的作风,提出问题需要大胆的想象,大胆探索,解决问题更需要锲而不舍的精神通过反复思考,提高明辨是非的能力。鼓励学生敢想,敢于提出问题。一个好的学生不仅能正确回答老师提出的问题,更重要的是要自己能够发现问题。同时学会与他人合作学习与探究,主动提供自己的资料和想法,分享他人的智慧,体验合作的愉快。这些都包含了大量的情感态度与价值观的因素,是养成学生科学情感态度与价值观的感性基础。

三、在科学、技术与社会(STS)中培养

新课程理念中提出”从生活走向物理,从物理走向社会”,物理教学应该教会学生运用知识综合分析和解决问题的科学方法,关心科学技术的新进展和新思想,了解自然事物的相关联系,培养学生热爱科学、关心社会的意识,利用正确的价值观处理社会问题的能力,有振兴中华,将科学服务于人类的责任感和使命感,这些对学生的终生学习和终身发展有着深远的影响。

(1)用学到的知识认识自然,解释现象

案例组织学生参观小型火力发电厂,通过观察,思考发电的过程都用到我们学到的那些知识。

学生有了亲身体验之后能进一步认识物理知识在日常生活和社会中有广泛的应用,物理学极大的推动了人类社会的发展。

(2)关注科技发展

案例组织学生观看“神舟”号系列宇宙飞船的成功发射、运行及返回的资料,结合超重与失重的知识谈谈你的认识。

学生兴趣浓厚,热情高涨,通过多媒体进一步认识到现代太空宇航员日常生活与地球上的不同大都是因为失重引起的。

总之,情感态度与价值观是学生全面发展的重要组成部分。随着中学生成长和解决复杂问题和抽象现象能力的提高,有助于科学世界观的形成。物理教师在向学生传授知识、技能、方法的同时更应培养学生良好的科学情感态度与价值观,目的是提高学生的科学素养,而学生科学素养是否真正提高,最终会通过他们的行为方式和科学习惯的养成表现出来,当今是科学和技术的世界,人类的未来极大地取决于人们应用科技的程度,进而取决于人们所受教育的有效程度。科学教育的目的不是为了把少数人培养成科学家,而是要把所有的学生都培养成具有科学素质的人。