在自然科学教学中培养学生科学素养的

1、在自然科学教学中培养学生科学素养的研究报告内容摘要：实行科学教育，培养和优化我们及下一代学生们的科学素养，将是教育的，也是国家的头等大事，但有关实行科学教育的行为至今仍然存在着很大的盲目性。因此，我们进行这一课题的研究有着时间上的紧迫性和空间上的广阔性。我们把科学素养、科学教育及相关概念的理解作为前期研究的主要内容。在对本市初中生的科学素养的基本情况调查和分析的基础上，我们选择“推行探究式课堂教学、社会实践型研究性学习、实验活动课以及科学教育系列讲座”教育形式进行课题的实践研究，并取得显著的成效，体现在对素质、科学素养和科学教育等概念有清晰的理解；从学生和老师身上看到显著的变化。但由于各种因素

2、的制约，导致本课题研究履步艰难，影响了课题成果的完整性和完美性。关键词：科学素养、探究性教学、研究性学习、实验活动课、科学教育讲座。在本课题开展研究之前，金俊青老师已完成了在省教研室立项课题在物理教学中提高科学素养的研究，它为我们的研究提供了许多有益的启示，对本报告的形成也很有参考价值。一课题的提出时代的发展已将现代人置身于科学技术的海洋中，致使他们与自然、与社会、与他人的相互作用都需要通过科学技术（包括知识、方法、精神仪器、设备和手段）来传递，于是人类的存在对科学技术有了越来越强的依赖。新的时代对教育提出了更高的要求，在1981年和1984年的两次国际教育大会上指出中小学教育要“适应科学技术

3、迅速发展的形势”，“科学技术启蒙教育应是基础教育改革中十分重要的内容”。 20世纪中叶以来，世界各国已开始了科学和技术教育的研究和教育改革的实践。如美国2061计划和国家科学教育标准的出台；日本的新科技立国的确立等等。在我国突出反映在十几年来大为倡导的素质教育，实施素质教育是我国教育面对21世纪的挑战，为适应社会主义现代化的建设，全面体现现代化的真正内涵而选择的一条有效途径，是教育改革的历史性飞跃，所以如何切实地实施素质教育，是每一位教育工作者面临的紧迫任务，但十分遗憾的是对素质和素质教育含义的理解至今尚未形成共识，所以有关素质教育的行为至今仍然存在着很大的盲目性。由于素质是关于人的质量状态的

4、一个综合性概念，涉及到人的很广范围和很深的层面，我们无力也无法把它们作为本课题的研究对象，因此我们将本课题的研究目标定在“科学素养”这一局部性范围上来。 回浦实验中学 钱和兵就当今社会面言，人的科学素养的水平，对于他的素质的形成有决定性的影响，所以培养和优化科学素养的教育，是现代素质教育中最重要的组成部分。但是在我国特定的历史文化条件下发展起来的应试教育，却严重阻碍了素质教育的有效实施，阻碍了学生科学素养的提高。中国科协在2001年对我国公众的科学素养进行了调查，具有基本科学素养的比例仅为1.4%，而美国和欧共体在1990年就分别已达到6.9%和4%，这不能不引起我们对现行的教育体制进行思考。

5、尤其是在如此激烈的国际竞争中，如果我们还不能迅速提高自己的科学素养和素质水平，那将可能造成民族和国家的危机。因此，实行科学教育，培养和优化我们及下一代学生们的科学素养，将是教育的，也是国家的头等大事，正因为如此，我们进行这一课题的研究有着时间上的紧迫性和空间上的广阔性。本课题的宗旨在于研究自然科学教学中如何培养和优化学生科学素养的途径和方法，促使现行的自然科学教学转向以人的发展为目标的素质教育。二国内外同类课题研究综述据查互联网和有关文献资料可知，国内已有一些相近的实验研究，如：江苏省生物特级教师张建的华苏南农村中学生科学素养的调查分析（生物学杂志2001年1月）；江都市陈其淦老师的中学物理新

6、教材教学与科学素养的培养；上海市对人的科学素养培养也非常重视，上海科协提出了走进科技教育，加大力度提高青少年科学素养。等等，都从高中分科教学的不同教度提出了加强和重视学生科学素养的培养，而作为学生科学素养培养的关键时期的初中阶段以及最能体现科学教育的自然科学教育过程中进行学生科学素养的培养之研究则很少见。在国外关于科学素养的研究也不少，如德国的卡尔·威特在教育论著中写着“即使是普通的孩子，只要教育得法，也会成为不平凡的人。”从小就着手对小卡尔·威特进行科学素养各方面的教育，成功地造就了世界名人小卡尔·威特；美国的美国国家科学教育标准中对培养学生的科学素养提出了较全

7、面具体的措施和方法，在日本、韩国、新加坡等国家也都非常重视人的素质教育和培养。但这些国家的成功经验能否适用于有二千年文化传统的中国教育呢？有待于我们进一步研究。由于素质教育、创新教育等已有相近的研究，因此本课题可从中得到一些借鉴和启发。另外，杜威的明日之学校、马克思的关于人的全面发展学说，可持续发展理论、顾志跃的科学教育概论、江泽民的科学兴国等都是本课题研究的理论基础，国内外的一些成功经验也为我们指示了研究方向。三课题研究的实施过程前期准备工作在本课题立项研究之前，我们课题组成员就已经对当前的应试教育存在着的弊端、如何进行课堂教学改革及推进素质教育等进行了讨论，并撰写了部分心得论文，如何冬莲老

8、师的以学论教谈一节好课的标准、阿基米德原理教学设计，胡晓燕老师的物理教育要启发学生积极思维、中学理科的自然观教育等等，为本课题的研究已做了大量的前期准备工作。课题研究流程图下面的图示概括地表示了我们研究工作的思路和方法以及研究所涉及的几个主要方面。课题研究理论研究实践探索思路与方法科学素养科学教育反馈探究式课堂教学社会实践型研究性学习实验活动课科学教育系列讲座学生科学素养的提高干扰作用素质教育交集应试教育 我们认为一项研究，首先要明确研究对象和方向，这样可避免盲目性，所以我们把科学素养、科学教育及相关概念的理解作为前期研究工作的主要内容，为实践研究奠定了理论基础。通过对本市初中生的科学素养的基

9、本情况调查和分析后，在保证既有利于学生的学习成绩的提高，又有利于学生科学素养的培养和优化的前提下，我们选择“推行探究式课堂教学，进行课堂教学改革；以自然科学知识为载体的社会实践型研究性学习和实验活动课以及科学家的成长为主题的科学教育系列讲座”等四种教育形式进行课题的实践研究。通过实验班学生反馈情况来检验我们实践研究的成效并不断修正研究方案。（一）课题理论层面的研究1科学素养概念的发展培养科学素养从口号向目标的演进科学素养一词一开始是被用作理想化的口号，没有特定的意义。多数人认为，首次使用“科学素养”一词来探讨科学教育问题的是美国斯坦福大学的学者赫德，他于1958年发表了一篇科学素养对美国学校的

10、意义的论文中把科学素养解释为科学及其在社会中的应用，并探讨了科学与社会的关系，自此以后，人们开始关注科学素养的问题，并把培养科学素养作为科学教育的口号经常提及；1971年美国的NSTA（国家科学教师协会）在其题为（70年代的学校科学教育）的情况报告中明确提出“科学教育的最主要的是培养具有科学素养的公民”；1983年4月美国国家优质教育委员会发表了一份具有世界影响的报告国家处在危险中：教育改革势在必行中指出“科学教育的目的是培养一代具有科学素养的美国人”； 1989年和1993年，AAAS（美国科学促进协会）分别发表了两个重要报告：为所有美国人的科学：2061计划、科学素养的基准中确立了“为全体

11、学生的科学课程”的思想，全面系统地提出了科学素养的具体内容。科学素养的内涵由“科学”向“科学人文”的演进20世纪50年代，把学生作为脱离日常生活的新一代科学家来培养，实施精英教育，此阶段的科学素养的内涵被理解为着重于科学知识的掌握，进入60年代以后，“科学与社会”“科学与技术”、“科学与人文”已扩充为科学素养的内涵，进入80年代，美国国家科学教师协会（NSTA）发表的“科学技术社会新尝试”中进一步认为科学素养对于一个人是否可以在社区里发挥功能是很重要的。从西方发达国家对科学素养理解的两方面历史演变过程中不难看出，科学素养越来越成为科学教育培养的主要目标，随着社会发展和地区差异的存在，科学素养的

12、内涵也不是一成不变的。2对科学素养内涵的一般理解国际上普遍认为科学素养的主要内涵包括三方面：对于科学知识（科学术语和科学基本观点）：对于科学的技术、过程和方法：对于社会和个人所产生的影响到基本的了解程度。我国专家对科学素养的内涵也进行探讨，可把科学素养分为四个方面。一是科学知识、技能和方法；二是科学能力；三是科学观；四是科学品质。从全国教育科学“十五国家级重点课题，在基础教育阶段倡导科学人文教育的实验研究”的专题研究中，可以发现科学人文教育目标培养具有科学精神人文素养的人，于20世纪80年代以来世界科学教育改革目标，培养具有科学素养的人比较更加鲜明地强调了人文精神，由此可见：“科学素养具有特定

13、的文化特征，有一定的社会性和历史性。”在我国学者对科学素养内涵理解的基础上，借鉴西方国家的关于科学素养发展的经验，我们认为科学素养是由科学知识、科学方法、科学能力、科学意识和科学品质五大要素构成，其中科学知识起着基础性的作用，是培养和形成其它要素的载体。科学能力是核心，包括各种科学思维能力和科学实践能力等内容。科学方法是科学素养的重要组成要素，是科学的认识方法。科学意识和科学品质是科学素养的重要表现形成，科学意识包括科学的世界观，在社会生产及生活中有理解和应用科学的意识等内容，科学品质主要指科学态度、精神以及对科学的兴趣、情趣、动机等内容。因此，我们将培养和优化学生的科学素养作为本课题研究的总

14、目标，具体表述为：通过本课题的研究 ，将保持和提高学生对自然现象有较强的好奇心和求知欲；了解和理解科学知识，学会或掌握一定的基本技能和科学方法，并能用它们解释常见的自然现象，解决一些实际问题；增进对科学探究的理解，初步养成科学探究的习惯，培养创新意识和实践能力；初步形成对自然界的整体认识和科学世界观，并能关注科学、技术和社会的相互影响。（二）课题实践层面的研究1关于初中生科学素养基础情况的调查与分析我们认为学生的科学素养的核心是学生的科学精神，科学态度和科学的价值观，据此以及结合学生对科学素养的理解和对自然科学的看法设计1份问卷，对本市的各种类型的学校（农村学校、城关学校及民办学校）的学生进行

15、抽样问卷调查，并分别进行统计，作出具体分析。本次调查共发放问卷有876份，收回有865份，有效问卷有860份，有效率达98.2%。统计结果如下：学生科学素养调查问卷统计表调查题目选择项统计结果科学素养的理解1你知道科学素养吗？（）A、不知道B、曾经听说过B、比较了解。5336112下列关于科学素养的理解，你认为正确的是（ ）A、是天生就有的B、就是学者、高科技工作者具有的品质C、一般大众经后天培养后都可具有。86527科学态度3首次在报纸上看到“克隆技术”“厄尔尼诺现象”“竞赛”之类新名词时，你总是（）A、最后没东西看了，才翻过来看这些B、按报纸的先后顺序看下去C、先睹为快。1733504日常

16、生活中一些司空见惯的现象是否能引起你的兴趣，并很想弄清其中的道理。如：晴空为何是蓝色、鱼儿在水中为何淹不死（ ）A、从来不B、有时有C、常常。1861215在学习自然科学的过程中，你能经常把自己的品质习惯等培养与自然科学的知识联系起来吗（如学习“影响滑动摩擦力大小的因素时，能跟考试心理压力的调节联系起来）？（ ）A、从没想过B、偶尔想过C、经常这样想的。375211科学精神6你在做自然科学实验时，实验失败了，如果再重做实验将花费很长时间，还可能被老师发现而遭批评，此时你的做法会是（ ）A、按书上的实验结果填入实验报告B、按失败的实验结果填入实验报告C、重做实验，寻找失败原因。4520347当老

17、师让你代表学校去完成一个复杂的实验任务时，你常（）A、推委让同学做B、自己一个人C、组织几个同学一起做。5033178当你发现老师或专家所讲的观点与你的所想的有不同时你将（）A、以他们观点为准B、保留自己的观点C、在实验等事实的基础上，提出质疑。344818科学价值观9、你喜欢“牛顿”“爱因斯坦”“霍京”等科学家吗？喜欢的原因是什么（）A、不喜欢B、喜欢，因为他们对人类有卓著的贡献C、喜欢，因为他们的科学素养对你有很大的教育作用。17473610、你对参加科技活动的想法是( )A、对有的项目有兴趣有的项目没兴趣B、觉得奥妙无穷，可从中获得知识、培养能力，有机会就参加C、较感兴趣，但太浪费时间，

18、影响学习41174211、有下列三本书，让你选择其中一本，你将（ ）A、科普读物B、文艺小说C、卡通漫画203644自然科学的教学导向12、你认为学习自然科学的意义在于（ ）A、主要是丰富知识、提高技能B、主要是为了在中考中取得好成绩C、主要是改造我们的内心世界，培养良好的科学素养。55281813、你认为学习自然科学的意义在于（ ）A、只要考试能取得好成绩就是好B、尽可能丰富学生知识、提高学生技能C、不但要丰富学习知识、提高学生技能，更要培养学生有良好的科学素养。13573014、你的老师在进行自然科学教学时，有组织下列活动吗？（如参观科技展览、实验晚会、社会实践、科学探究等）A、几乎没有B

19、、鼓励同学们做，但无具体落实C、经常组织同学搞这些活动。62%30%8%从表中（“3”中的C为50%；“4”中B、C的和为82%）看出，大部分学生都表现出对科学有较强的兴趣和对新事物有较强的好奇心，但由于缺少老师和家长正确的有计划的引导，使得学习对科学知识的兴趣和好奇心长期处于一种偶然性的、自发性的低级状态，没有得到应有的保护和进一步的激发。我曾对某所中学的学生作了访谈，了解到他们对自然科学和自然现象很感兴趣很希望老师对同学们在生活中所碰到、所想到的问题作一一解答，但由于教师常借故不答或敷衍作答，久而久之，同学们只好让这些问题烂在肚子里。由此可启示我们教师不但要在教学过程中激发学生的学习科学的

20、兴趣，更要想学生所想，及时为他们解惑，使学生走出科学态度的低谷。从表中统计结果可知，目前学生的科学精神状况是很令人担忧的，存在着迷信书本或专家的结论、不会吃苦、不敢承担责任及不善于合作等不良倾向（如“6”中A、B和为75；“7”中A、B和达84；“8”中A、B和达82），这跟学生平时外在的行为表现是一致的。我在访谈中得知，学生这些表现的形成在很大程度上要归“功”于现行的教育体制，如学生实验失败后要重做，则在时间上的不允许迫使他们只好弄虚作假；对学生的科学知识、能力的评价体系单一，在唯一的标准答案的长期作用下，使学生掌握得高分的捷径，认为只要落实好课本的知识就行了，听老师的总不会错，无须与他人合

21、作，也无须自己对所学的知识进一步的深入和研究。因此想要扭转学生的不良表现，首先要改革教育体制，改革单一的评价体系，增设学生的自由活动课，可讨论答疑、可实验、也可查资料，由自己自由支配。另外，在教学过程中鼓励学生要实事求是，敢于质疑，乐于合作逐渐引导学生走上形成良好的科学精神的正轨。从表中可知，学生在现阶段价值观的形成时期，许多的活动如读书活动等都是自发性的，盲目性的，另外还要受制于考试制度的制约，这就需要我们教师在教学过程中引导学生积极参加科技活动，从而形成正确的科学价值观。另外，从表中还可以看出在现行自然科学教学过程中，无论是学生的培养还仅仅停留在知识的传授和技能的培养上（如12中A、B和达

22、83%；13中A、B和为70%；14中的C仅有8%），对学生的科学素养却不重视。在很大程度上，学生的培养方向将依赖于我们教师的导向。因此，这就要求我们要有新的教学观念，进行教育改革、重视和提高朝着学生的科学素养。从对学生抽样调查结果来看，我们的课题应围绕以下几个问题进行研究。首先，必须要研究和解决在自然科学课的教学中如何激发学生对科学的兴趣和情感的问题，只有对科学有浓厚的兴趣，才能促进科学态度和科学精神的形成。因此，激发学生对科学的兴趣是培养优秀的科学素养不可缺少的第一步。其次。科学态度和科学精神是科学素养的最核心内容之一，要培养学生的科学素养就必须要研究和解决在自然科学课的教学中如何培养学生

23、的优良的科学态度和科学精神的问题。最后，如何树立正确的科学价值观，将科学教育与人品水准的修养有机地结合起来，实现学生的科学素养的优化。在当前应试教育如此强大的形势下，搞科学人文教育，就要求我们的研究既有利于学生的学习成绩的提高，又有利于学生科学素养的培养和优化。这样，我们的研究才能有立足之地，才能发展。因此，我们选择以下四种教育形式进行课题研究：推行探究式课堂教学，进行课堂教学改革；以自然科学知识为载体的社会实践型研究性学习和实验活动课以及“科学家的成长”为主题的科学教育系列讲座等。2在自然科学课堂教学中积极开展探究式教学科学探究是科学家们以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的不同

24、途径，学校里的科学探究则是指学生们用以获取知识，领悟科学思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。探究式教学有以下特征 以问题为中心，激发学生的思维探究是从问题出发，发现和提出问题是探究教学的开端。在教学中教师要善于创设问题情景，通过实验、观察、阅读教材等途径引导学生发现问题，以问题为中心组织教学，将新知识置于问题情境之中，使获得新知识的过程成为学生主动提出问题。分析问题和解决问题的过程。学生自主参与、获取新知和培养能力探究式教学不是先将结论直接告诉学生，再通过演示实验和学生实验加以验证，它是通过“做”来学习的。学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收信资料等，亲自

25、得出结论，参与并体验知识的获得过程，建构起新的对自然的认识，并培养科学探究的能力。这种通过多样、复杂的活动情境来获得知识的教学方法，可以使学生从多角度深入地理解知识，建立知识间的联系，从而使他们在面对实际问题时，能更容易地激活知识，灵活地运用知识解决问题，也只有这样，学生的学习是积极主动的，才能够真正激发学生学习的内在动机。注重从学生的已有经验出发认知理论的研究表明，学生已有的经验会影响现在的学习，教学只有从学生的已有知识和生活实际出发，才会调动学生的学生积极性，学生的学习才可能是主动的。否则，就很难达到预期的教学目标。例如，在研究“力”这一知识点时，在我演示了手提一捆书时手对书施了力后，请学

26、生思考并讨论生活中有关力作用的现象。这时学生活跃起来了，你一言我一语纷纷举生活中有关力的现象。如体育课上推铅球时要用力，回家开门时要用力，用笔写字时要用力，手捏橡皮泥时要用力接下来请学生们归纳什么是力，请学生讨论手捏橡皮泥、手拉弹簧时力作用在橡皮泥和弹簧上使它们发生了怎样的变化？推铅球、守门员接球时用力又使铅球和足球发生了怎样的变化？小结出力的作用效果。接下来再安排一小实验，让一位同学穿一双溜冰鞋，同时让一小木箱也“穿”一双溜冰鞋，让学生去推小木箱，结果木箱推走了，学生很容易解释，这是因为木箱受到了的推力，这时老师只要追问一问：学生为什么后退了？立即引起学生的争论，但学生很快形成共识就是学生在

27、用力推木箱的同时，木箱也对学生施加了力的作用，得出力作用的相互性。最后介绍一下力的单位。这样一堂课下来，学生的活动很多 ，学生在自觉的思维中学到了知识，学好了知识。重视证据在探究中的作用寻求实证是科学过程中的重要特征，科学家在探究中要花费大量的时间和精力来收信有关证据并以此为基础解释自然界的运行机制。在科学探究中，学生也要根据实证资料作出对科学现象的解释。可以说，证据是学生通过探究获得新知的关键所在。同时，通过证据的收集、从证据中提炼解释、将解释与已有的知识相联系等过程，可锻炼学生的推理及批判思维能力，也使他们懂得科学家是如何思考问题、如何工作以及如何通过探究发展并获得新知的。重视通过实践活动

28、获得实证资料是探究式学习与接受式学习的重要区别。例如，在学习“物理变化 化学变化”可以先安排学生实验“证据在哪？”，让学生在实验过程中自己得出。重视合作学习在探究学习中常常需要分组制得工作计划、分组实验和调查，需要讨论、争论和意见综合等合作学习。在探究活动中学生都是以自己的方式，基于已有的经验来建构对于客观事物的理解。由于已有经验、知识背景不同，思考问题的方式不同，学生对事物的理解也会各不相同。合作学习能扩展学生的视野，使学生看到问题的不同侧面，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而构建起新的或更深层次的理解，同时，也加强了团队精神和合作意识。探究式教学设计的基本步骤步骤内容需解决的问题活动形

29、式明 确 问 题辨别定界问题包括：产生兴趣-构建现有知识-结自己有的经验 -确定几个可能探究的问题我们要解决什么问题？为什么要解决它？我们对它已经了解了多少？回绕主题创设情境，如实地考察，讨论一个具有挑战性的问题，案例分析，研究地图、照片、广告、漫画、做游戏或进行角色扮演确 定 方 向形成预测或假设，包括：-广泛搜集有关问题-辨别并提炼出主要问题-选取中心问题我们能做什么样的预测呀假设？我们怎样解释它？ 我们应以什么为中心展开探究？运用“头脑风暴”等研讨形式提出可能的预测或假说，并确定调查的方向组织探究设计、制定探究方案确定人员分工准备探究工具我们打算怎样进行调查？我们需要哪些信息？我们怎样获

30、得这些信息？怎样分工才能最大的限度发挥人才、物力的作用？取得一致意见并制定计划制定小组行动方案 明确个人的任务 分析所需的资源 制定时间表收集资料通过各种途径、形式搜集数据资料（搜集资料不仅是目的，更是了解事物的手段）我们能用谁的，哪儿的，什么样的信息？这些信息与研究问题有什么联系，对研究问题有多大的作用？这些信息反映了什么人的观点？我们怎样从中发现别的信息？观察、参观和实地考察、调查和采访、实验、查阅文献 观看影视录像 个案追踪分析整理资料数据资料的筛选、归类、统计、分析、比较、包括：-组织和提供数据-通过分类形成或修正概念-比较和对照结果-讨论问题和假设-评估我们应根据什么标准对信息进行筛

31、选和分类？这些信息中哪些是有用，哪些是无用的？ 我们能发现什么联系？得出什么结论？ 这些结论对我们的观点有什么影响？制作和解释图表小姐讨论 价值观的分类 指出偏见 评价信息来源的有效性 使用计算机模拟和数据库得出结论要求学生表达自己在探究过程中形成的见解，并且和别人进行交流，这包括：-解释获得的信息形成并修正判断证实、抛弃或改变假说与预测（若结论与预测不吻合，应重新确定探究的方向）我们得出了什么结论？这些结论与我们的预测或假说有哪些异同点？哪些证据证明了我们的结论？做一个模型或壁画、进行一次角色扮演、完成一份报告或一次谈话、编写一个故事或戏剧小品做一个录像或录音带、举行一次辩论、做总结发言、组

32、织一个展览参与实践要求学生根据调查结论积极参与有关问题的社会决策。在条件适宜的情境下运用自己调查的结论，采取相应的社会行动。关于这个问题我们能做什么？我们怎样做才能对课堂上的、学校里的、乃至社区中的决策有所贡献？我们怎样才能使其他人了解我们的行动？我们怎样才能有助于或影响社区和社会决策？对于这个问题应该做什么与家长签定“绿色公约”组织社区的宣传活动参与市政部门的绿色行动 近一年来，我们课题组的老师坚持对教材进行处理，转换成有利于激发学生学习兴趣的课题，以探究的形式进行组织课堂教学。由于学生所获取的知识体系都是从探究的体验中构建起来的，所以对知识的理解无论在广度和深度上，都超过了传统教授型的课堂

33、教学所达到的效果。尤其是在探究过程中激发了学生对科学的兴趣，学生在探究过程中的参与程度和合作精神更是传统的课堂教学所无法达到的，从我们课题组各成员所任教的实验班和对照班的一年来的各方面信息反馈来看，都在不同程度上有明显提高（包括学习成绩、学习兴趣、学习自主性及探究过程中的参与程度和合作精神）。3走出校门，建立社会实践型研究性学习学生科学素养的培养，需要科学教育，而课堂的环境是很有限的，学校的教学活动应越出学校围墙，学校周围的资源如工业企业、科学中心、博物馆等都成为教学可利用的资源，这些对于学生了解科学，培养和优化学生的科学素养会起到很大的作用。另外学校周围的自然环境则可是学生学习自然现象的最好

34、实验室，因此科学教育不能局限于课堂教学，应积极利用这些资源，让学生走进自然，走向社会，这对于培养学生的科学素养来说是非常重要的。研究性学习是施行科学教育、培养学生科学素养的有效载体，它强调过程而不着意追求研究的结果。正如教育家布鲁纳所说：认识是个过程而不是产品。研究性学习就是一种学习认知的过程，是学生在生活和社会实践中遇到的诸多问题中选择一个最感兴趣的作为研究对象，象科学家一样对它进行分析研究，从而获取知识，形成观点和理论。学生在这样的实践活动中可以体验科学研究的全过程，体验科学研究的艰辛和快乐，发展科学的思维方式，养成自主学习的习惯，培植探索和创造的意识，增进对科学的感情和兴趣，提高科学素养

35、。从培养人的意义上来说，研究性学习的目的应是对现行教育培养人所存在严重不足的很好补充。但正如前面所说，它又不能完全脱离应试教育的要求，尽管这样的研究性学习，仍然强调了课堂教学和教学大纲的部分超越，强调了研究性学习的独立性和自主性。分析了初中学生的知识面、能力等各方面因素，我们选择了初三学生作为我们课题研究的对象。为了不影响学生的学习时间，我们把研究性学习中调查研究环节的时间放在寒假期间进行。以已学知识为载体，对本市区的环境污染的现状与处理及存在问题等方面建立了我市垃圾处理的现状及存在问题的调查等若干个课题组，并逐一进行了研究。社会实践型研究型学习的实施步骤在学习了初中自然科学第五册第五章人类与

36、环境之后，着重围绕着我市市区的环境主要存在哪些污染？经过学生的讨论认为，存在着水的富营养化污染、工业废水污染、垃圾造成的污染及噪声污染等。此后，组织了参加课题研究的学生利用课余时间，以本市区的环境污染为主题，建立了东湖水的富营养化污染及治理，垃圾处理的现状及存在的问题，华海药业三废处理的过程等若干课题并逐一进行研究。现以我市垃圾处理的现状及存在问题的调查为例介绍本课题的实施过程。（1）课题目标根据课堂讨论结果，向参加课题研究的同学提出课题目标：我市垃圾处理的现状；主要给环境造成的污染；在垃圾处理及相关环节上可能还存在的问题等，请同学们根据平时对实际生活的观察及已学的知识，展开讨论，提出假设，并

37、拟定研究方案。（2）研究方案经同学讨论，拟定研究方案如下：了解我市垃圾的现状及处理 去环卫站、垃圾处理场调查 分析、讨论 垃圾处理及相关环节中可能存在问题 分析、讨论 拟定调查范围和途径，再调查 分析、讨论 验证存在问题并提出解决问题的可行性对策。（3）调查验证为了了解我市垃圾的现状及处理，利用寒假，采访了环卫站的技术员程师傅，参观了垃圾收集过程及垃圾处理场；经同学们分析讨论，认为我市在处理垃圾及相关环节上可能存在以下几方面问题：1、由于奖金短缺，造成垃圾处理的方式与技术相对落后用混放、填埋的方式处理；2、市民环保卫生意识淡漠造成垃圾收集困难和垃圾分类处理无法实施；3、环卫主管部门的宣传工作没

38、到位市民（尤其是中小学生）环保卫生意识提高很慢。为验证并解决上述问题，同学们经过讨论后制定了如下三种研究方案：、上网调查了解国内外处理垃圾的先进经验和技术；深入社区调查了解市民的环保意识和卫生习惯；、到环保主管部门调查了解如何落实好环卫工作（尤其是宣传工作）。（4）讨论总结，后续研究在调查之后的总结讨论会上，个个同学踊跃发言，畅谈自己在调查中的体会、感想及自己的见解，很多同学在老师的指导下很有见地发表了自己的研究报告，如王茜茜的垃圾的袋装化处理与传统的畚箕处理的优劣比较；尹利国的环卫主管部门的宣传应深入学校，从娃娃抓起等等。同时我们还鼓励并指导同学们从某一角度对本课题进行后续研究。（5）效果的

39、评价学生在这样的实践活动中加深了对课本知识的理解、掌握和拓展的同时，可以体验科学研究的全过程，体验科学研究的艰辛和快乐，发展科学的思维方式，养成自主学习的习惯，培植探索和创造的意识，增进对科学的感情和兴趣，提高科学素养，在调查总结讨论会上，各个同学都踊跃发言，很有见地地发表自己的观点，像王茜茜、尹利国、袁喜、许茜茜等同学能在面临中考的同时，在老师的指导下，完成本课题的后续研究，不难看出从他们身上已经看到了对科学的激情，对研究科学的热情，这是非常可贵的。这样的人，容易对科学精神中的某些精华能产生感受和体验并内化为自身精神世界的一部分。在研究性学习中，老师以平等的研究者身份参加研究，然后还必须有课

40、题导师的意识，引导学生进入真正的研究状态，把已知的知识应用到实际的研究中去，通过研究的实践发展知识、发展思维、发展创造能力。而老师在指导学生的同时自身也必定获得相应的提高。所以这种师生一体的研究性活动过程所产生的这些效果，正是科学教育所追求的目标。如果说研究如能取得结果而产生一定的实际价值的话；那么在研究过程中所获得的却是人的科学素养的提高，是无价的。4加强实验教学改革，开展实验活动课实践活动课的基本要求以学生为活动主体：科技教育活动课，是全体学生在平等、信任、和谐氛围中，团结协作的科学探索活动。每个学生能动、自主创造性地参与活动全过程，通过动脑、动手、动眼、动耳、动口实现多向交流，主动成为知

41、识的追求者，技能的训练者，创新的探索者，真理的追求者。教师在活动中直到启迪、引导、点拨、激励、组织的作用。以实践探索为活动主线：科技教育活动课，以实践探索为活动主线，实现提高学生实践能力为重点目标，让学生在实践活动中，验证自然规律，深化理解科学知识，积累感性认识和直接经验，提高观察能力、操作能力、交往能力、抗挫折能力和自我发展能力。以解决实际问题为活动重点：科技教育活动课的活动内容，以引导学生灵活应用学科知识解决实际问题为重点，从初中学生生理、心理特征出发，尊重他们的自身发展规律，优选学生感兴趣的现代科技、日常生活、社会热点中的实际问题，构建序列活动体系，用以培养学生发现问题、提出问题、分析问

42、题、创造性解决问题的能力。初中物理、化学、生物、劳技等学科教科书中的小实验项目，具有较强的操作性、趣味性、实用性，可以结合学科教学进度，组成序列活动体系，开展小实验活动。因为这些项目源于教材，实验目的明确，应用的学科知识具体、适度、与学科教学联系密切，符合学生的认知水平所以应作为科技教育活动课的主要内容。实验活动课的实施步骤科技小实验活动往往把实验设计、器材选取、实验操作相结合，在强调实验效果的前提下，自行设计实验方案，自制或自选实验器材，鼓励创新。活动中重点抓好观察、设想、选材、设计、操作、分析、交流、总结等八个基本环节，注重各环节实施方式、技法的引导与点拨，从而达到培养能力的目的。下面以阳

43、光透过树阴成像的探究为例介绍本课题的实施过程。阳光透过树阴成像的探究目标：通过探究活动认识小孔成像的原理；学习科学探究的方法活动与步骤：（1）提出问题：观察阳光透过树阴产生的现象，你看到什么现象？能提出什么问题？（见到许多圆表光班，这种光斑是从哪里来的？也见到一些非圆形的光斑，这种光斑又是怎样形成的？）（2）进行猜想和预测：可能透光的孔近似为圆形，从而使影子的边缘近似为圆形，如果透光的孔为非圆形，那么形成的光斑也就是非圆形。可能是太阳光通过小孔形成的光斑（像），孔的大小可能会影响光斑的形状。究竟哪一种猜想是正确呢？ （3）收集事实证据：学生分23人一组，观察阳光通过纸片上的小孔在屏上所成的像，

44、让阳光通过纸片上的各种不同形状小孔（三角形、方形、梯形等）观察所成的像。让阳光通过各种不同形状的大孔（三角形、方形、梯形等）观察所成的像。（4）得出结论和解释通过分析所收集的事实，可以归纳出小孔所成的像都是圆形，与孔的形状无关，而当孔大到一定程度，圆形消失，得到与孔形状相似的光斑。用光的直线传播原理可以解释上述结论：即太阳面上的一个发光点透过小孔在屏上形成一个光斑，所有的发光点都形成与自已对应的光斑，从而组合成一个太阳的像。（5）思考与拓展用蜡烛代替太阳光做小孔成像的实验。 小心地用针在纸杯底部中心孔一个小洞。 用蜡纸盖住纸杯口，用胶带固定住蜡纸。 关掉房间的灯。把纸杯有小洞的一端朝向燃着的蜡

45、烛。 看蜡纸上形成的像。 描述你看到的像的形状与性质。 在内容的选择上，用已学的自然科学知识作为载体。在时间安排上，避开紧张的课堂教学时间，在多安排在周末。在人员的确定上与鼓励学生参加的基础上自由组合，给学生有更大的自由空间。在实验活动过程中，学生经历了多次失败后，最终取得成功，经过这样的亲身经历能深化理解科学知识，同时还可充分激发学生不甘失败、积极探索和热爱科学的精神。5关注科学史教育，开设科学教育系列讲座近年来，国际科学教育界大力提倡把科学史教育纳入到科学课程中，安排科学史的教育活动来传达科学本质观，以提高学生的科学素养。他们认为以科学史的方式学习科学，学生更易于接受，更易于理解科学理论的

46、暂时性和不确定性，从而使学生开阔心胸，勇于接受错误，可帮助学生领悟科学家的创造过程。可以通过了解科学家面对问题对的思考或实验探究过程，帮助学生领悟解决问题的方法，还可以让学生了解科学和社会的关系，缩小科学和人文之间的鸿沟。在应试教育一统天下的今天，作为学校教育的主阵地的课堂教学已成为进行记忆性和技巧性的训练场所，为在应试教育的狭缝中求得素质教育发展空间，我们进行了大胆的尝试利用课余时间以科学家的成长为为主题的科学教育系列讲座。课题的实施概况多渠道查阅相关资料，准备充分：借阅相关刊物，理论书籍及网上下载筛选有代表性的精要的知识要点，提高理论认识水平，提供课题研究的理论依据。了解学生现状，有的放矢

47、：通过问卷，座谈等多种方式，对学生目前已有的物理学史了解的情况进行摸底，了解他们所崇拜的科学家是哪些？想了解哪些方面内容？怎样成功？家庭教育如何？等等，以便更好地进行研究。设立对照组，建立个案跟踪：根据调查情况，选择具有相近科学史知识和科学素养的学生组成对照组和实验组，建立个案，每次科学教育讲座活动后，都将两组学生的科学素养的各个方面反馈信息做好记录，进行比较，作出总结。利用课余时间，开设科学系列讲座：利用课余时间，每周开设一次约45分钟的科学家故事系列讲座。精选的精彩小故事，介绍了诺贝尔奖获得者的人生与科研经历，从获奖科学家的家庭教育，学校教育，科学思想，科学方法，性格与爱好等多个侧面，揭示

48、他们成为世界杰出科学家的原因。这些小故事生动有趣，又发人深思，对学生，教师颇有启示意义。讨论结果，指导总结：针对那么多活生生的科学家事迹，开展撰写自然科学小论文比赛，谈自己的心得体会和收获。效果评价从参加科学教育系列讲座的人数发展情况可以看出，同学们对它怀有好感，从对自然科学课堂教学的影响来看，在一定的程度上激发了学生的学习的兴趣，从试验班与对照班的学习成绩来看，说明了它已引发了学习科学的积极性，从学生的心得体会中可看出，已初步体会到科学家所具有的科学精神、科学品质及深刻的哲学和人文科学的内涵。从以上看出，我们所选择的推行探究式课堂教学，建立社会实践性的研究性学习，开展丰富多彩的实验活动课，开

49、设“以科学家成长”为主题的科学教育系列讲座等四种形式的思路是正确的，确实能培养、优化科学素养与提高学习成绩能同时产生效果。当然，这些成果的收获与主持这些活动的教师自身所具有的科学素养和主持活动的导向有着非常密切的关系。（三）课题研究过程中几个重要环节1对调查结果的分析及课题研究方向和思路的确定时间：2002年12月20日成员：课题组老师内容：对学习科学素养基础情况的调查结果分析来看，我们的课题应围绕以下三个问题进行展开研究：在自然科学教学中激发学生对科学的兴趣和情感的投入：在自然科学教学中如何培养学生的优良科学态度和科学精神。引导和帮助学生树立正确的科学价值观，及将科学教育和科学人文教育有机地

50、结合起来，实现对学生科学素养的培养和优化。2课题第一次阶段性小结会议 时间：2003年4月25日成员：课题组老师内容：从课题时入研究到现在已有半个多学期，初三中考已经临近，加上流行全国的非典愈来愈烈，我们特召开本次课题阶段性小结会议，中心议题有如下三方面： 对这阶段的课题研究工作进行小结通过大家的努力，我们已完成以下几方面的研究工作：理论方面：对科学素养概念的发展及内涵等方面已有初步的了解实践方面：完成了初中生科学素养基础情况的调查及课题研究方向的确定；圆满的完成了组织初三学生开展以“临海市环境保护状况”为主题的调查工作，并召开了讨论交流会，大部分学生已写了心得体会；探究式课堂教学都按原计划进

51、行，并从部分学生身上已看到了初步效果；实验活动课的研究工作正轰轰烈烈的开展，学生的积极性很高，但部分学生未做好活动记录工作；科学教育系列讲座也如期举行，并基本上完成了计划内容。后阶段研究工作的调整与安排理论方面：继续做好科学素养的内涵及其于素质、科学教育之间关系的研究工作；实践方面：因中考临近和非典流行，以学生的前途和安全为重，课题研究工作进行如下调整；初三学生的关于临海市的环境保护的后续研究和初二学生的实验晚会都延缓进行；禁止大的集会和集体活动，需要集体参加的有关工作延缓进行；具体安排另听通知。传达台州市2003年教育科研立项课题负责人培训会的内容和精神。3课题第二次阶段性小结和暑期工作安排

52、会议时间：2003年7月5日成员：课题组老师内容：中考已经结束，学生都已完成了本学期的学习任务，非典已基本上得以控制，我们抓住机会，利用暑假完成本课题的研究工作，安排如下：有关科学素养概念的发展、概念的内涵及其于素质、科学教育之间的关系的研究工作已基本完成，要做好理论研究的整理工作；通过一学期的探究式课堂教学实践活动，已取得一定的效果，大多数学生明显喜欢自然科学，变得爱学习了，学习效率及学习成绩都有较大的提高，利用暑期整理好这方面材料，做好阶段性小结工作；以科学家的成长为主题的科学教育系列讲座的研究工作已基本完成，整理好材料，做好这方面的总结的工作；组织初三学生做好“关于临海市环境保护状况”后

53、续研究工作及社会实践型研究性学习的阶段性小结工作；初二的实验晚会要延缓到下学期举行，做好实验活动课研究工作的阶段性小结工作。四、课题研究取得的主要成效1、 有关素质、科学素养与科学教育的表述（理论层面）关于科学素养，在美国国家科学教育标准是有这样一段话：“科学素养是一个人终其一生的修养，是从一个人在最初年月所形成的种种看法和价值观念逐渐培养起来的，”可见科学素养并不是天生就有的而是与外部世界相互作用的过程中受到科学美化和科学精神的熏陶而逐渐形成和发展起来的。中学生时期的科学教育对初中生科学素养的形成将起着特别重要作用。从科学这个概念的出现一直到今天，在人们的心目中，科学教育就是传授科学知识的教

54、学活动，有很浓的原发性的味道，我们认为现在仍以原发性的概念来作为科学教育是不妥的，应付予它现代的内容。如果把科学比拟作一个人的话，那么它的知识体系相当于骨架；知识之间的内在联系，获得知识的科学研究的方法和科学思维方法，以及运用知识和解决问题的能力。则相当于血肉；它在更深层次里的哲学和人文科学的内涵，他的内在美、它的魅力、以及由“科学精神“一词所涵盖的一切，则是它的灵魂。因此，如果科学教育只着意于传授科学知识，就等于只给学生以骨架，若传授知识，又引导学生进一步理解其中的科学方法，科学思维和存在于不同知识体系之间的内在联系等等，那么学生得到的只是科学的有血有肉的完整躯体，那是没有思想、没有灵魂的。

55、一般来说，这也是目前各学科教师们所追求教学的最高境界。其实，即使达到了这个境界，还是没有给学生以科学的灵魂。事实上，在高智能群体中，有相当一部分拥有丰富的科学知识和较强的科学能力，而科学精神却是一片空白，他们完全在私利支配下利用科学来满足不断膨胀的私欲，甚至因此而走向反科学、反社会的道路。如：世界的邪教组织、国际的恐怖组织等就有许多这样的能人。所以，只有在科学知识的教学中同时能够传递出它的哲学和人文科学的深刻内涵，使学生受到科学精神的熏陶，来促使他们朝着具有强烈的科学精神和优秀的科学品质的方向发展。这才是科学教育的真谛，才是一个有血有肉有灵魂的真正意义的科学教育，是教育的最高境界，要达到这个境

56、界存在着一定的难度，需要全社会，特别是教育工作者对科学教育观念的正确理解和由衷地接受，尤其是应试教育一统天下的今天，我们必须确立现代的科学教育观，尽快摆脱应试教育的枷锁，走上真正的科学教育之路，真正提高学生的科学素养。物理学家劳伦曾经说过：“教育给予人们的无非是一切学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。如果真正实行科学教育，那么剩下来的东西是什么？是科学素养。”为此，应该从对素养概念的理解开始。素质是一个人以自身先天的和现实的条件为基础，在与环境不断相互作用的过程 中发育成长而成为一种人的内在质量状态，这个状态外显为此人的个性特征和品格水平。同时也支持此人在时代的发展变化中以自己所特有的方法和价值取向，发展自我，表现自我的动力源泉。可见，素质不是具体的东西，而是规定不了人的存在状态的一个综合性和抽象性的概念。正如一个人的健康要由蛋白质、脂肪和各种维生素等营养成分提供了保证一样，素质也是由叫作“素养”各种成分来提供保证，如：政治素养、文化素养、科学素养等等，健康不是营养，素质也不是素养；营养的成分和质量关系着人的健康，素养的成分和质量也关系着人的素质水平