根據科學新課標的總體目標,初中科學教材在三個方面得到了強調和強化:一是使學生認識科學與生活,生產與自然的密切關系,使學生從科學角度去認識社會;二是使學生從學習科學中獲得科學的思想和方法;三是使學生在對事物的認識中增強探究的意識,培養探究能力。因此,在初中科學教學中,應注意與周邊學科的聯系,教會學生用科學的眼光看待所處的世界,注重教學的開放性、實踐性,著力培養學生的創新意識和創新能力。
一、注重聯系性
l.科學與其他學科的聯系
美國化學學會會長,哥倫比亞大學教授R.布里斯羅指出:科學是一門中心的,實用的和創造性的科學。科學在為全人類提供衣食住行,解決環境污染、能源危機、資源短缺和改善健康等方面都有重大貢獻;科學理論從發現到轉化為生產力的周期縮短,大量高科技產品的涌現,特別是人類遺傳基因密碼的破譯,科學中的化學起著關鍵作用。
一隨著科學的發展,社會分工越來越細,學科分支越來越多,但是,科學發展的另一個趨勢卻是越來越強調學科之間的融合。其實,現實生活中的許多實際問題都是綜合性的,需要多學科通力合作才能圓滿解決。在教學中,我們應該引導學生建立運用多學科知識,解決實際問題的理念。
如初中化學有一道常用的練習:如何鑒別蒸餾水和食鹽水。特別方法除了化學以外,教師還可以啟發學生試用物理方法、生物方法等,從初中的知識層面來看,應該找出近十來種方法。
再看下面的實驗題:廣口瓶中盛有正在萌發的種子及一裝有NaOH溶液的小燒杯。放置一段時間后,U形管的a、b兩端液面有什么變化?這道題目,與NaOH的性質有關,同時也涉及到植物的呼吸作用和氣壓變化等問題,打破了單一的學科界限。通過練習,有利于學生擺脫知識結構和思維結構的局限性,提高了知識綜合應用能力。
2.理論和實際的聯系
在傳統的化學教學中,往往注重概念和定理的教學,并將科學描述成中立的、客觀的和不受個人偏見影響的學問。事實上,科學脫離人類社會就可能被歪曲。也許就因此而使那些對人類和與自身有關的東西感興趣的學生,失去對科學的興趣。這就需要我們在教學中,努力把理論與實際聯系起來,使科學學習更接近我們的日常生活經歷。
質量守恒定律最初在1756年俄國化學家羅蒙諾索夫通過在密閉容器中煅燒金屬錫的實驗發現的。然后,法國化學家拉瓦錫、德國化學家朗多耳特及英國化學家曼萊,又相繼重復或改進了上述實驗,用更精確的實驗數據(相對誤差小于千分之一),證實了質量守恒定律。1860年確立的原子——分子學說,也從物質結構的觀點,支持了這一定律。質量守恒定律的成功之處,在于它對化學實踐的正確指導。以質量守恒定律為基礎的化學方程式,廣泛應用于工農業生產和科學實驗,為人們的判斷和決策提供科學的依據,極大提高了工作效率和效益。質量守恒定律也為我們解釋一些生活現象提供了理論依據。
氧氣制取和性質實驗課。教師給每組同學m克氯酸鉀和二氧化錳的混合粉末,要求制取盡可能多的氧氣,并做氧氣性質實驗。每組同學基本上都收集到三瓶多四瓶不到的氧氣。利用裝滿氧氣的三個集氣瓶,完成了三個氧氣性質實驗。這時,教師提出一個新的問題:能否利用本次實驗的數據,來測出氧氣的密度?課后思考方法和原理,下次再進實驗室來解決學生。學生意猶未盡地下了課,實際上又進入了一種新的“憤悱”狀態。求算氣體的密度,必然要知道氣體的質量和氣體的體積。而實驗中氧氣質量的求算,就要利用質量守恒定律。理論知識用于解決實際問題,把學習引向深入,使學生保持旺盛的學習情緒。下節課,當學生算出自己的“氧氣密度”時,對照氧氣的實際密度,又會進入新一輪思考。
二、注重實用性
初中科學新教材以科學知識在社會中的應用為背景,以科學、技術、社會,三者關系為主線,注重知識的綜合性,突出知識的實用性;與舊教材相比,在教學內容社會化、生活化,激發學生學習興趣,縮短學生與社會生活之間的距離等方面有很大進展。我們不妨試試讓學生用科學的觀點來分析下列問題。
用自來水直接注入金魚缸,不久,金魚的魚體會發生潰瘍;時間長了,金魚還會死亡。但是,如果將自來水在太陽下曬一段時間后,再注入金魚缸,則不會發生上述情況。為什么?中國家庭一般都使用鐵制的鍋,世界衛生組織認為鐵鍋有益健康,向全社會推廣使用鐵鍋,為什么?家中熱水瓶長期使用后,在瓶膽上會沉積水垢。用微熱過的食醋倒入熱水瓶,浸泡一段時間后,水垢便能除去。什么原理?到菜場買菜,怎樣才能買到新鮮放心的肉食品呢?有一種非常簡便實用的方法-PH試紙法,只要將肉的滲出液滴到試紙上1秒鐘,然后與標準比色卡比較即可。若顯橙色或淡綠色,說明是鮮肉;若是藍紫色,則已變質,不能食用。什么道理?這些知識很實用,又聯系了科學中的水、NaOH、酸、PH等內容,使科學知識在學生面前少了幾分乏味感,多了幾份生活的親和力。
三、注重開放性
首先,教師在教學觀念上要開放,改變教師與學生的主從關系,建立起互動的交流關系。教學形式應靈活多樣,打破一味閉門造車的老框框,做到既有課堂,又沒有課堂。教學方法上,要讓學生能體驗學習;在學生與學生、教師與學生探討中,相互誘導,相互激活思維。積極應用現代信息技術,把多媒體作為主要的教學手段,充分溝通學科與世界的聯系。網上與網下結合,實現學習方式的根本變革。其次,要設計開放式教學問題,培養學生的創造思維。開放式教學問題既可以是實驗題型,也可以是情景題型。這類問題開放不封閉,問題材料立意新穎,條件充分,問題的切口相對比較寬泛,給學生從多角度打準切人點提供更多的可能和機會。解決問題的方法有多樣性,能要求學生運用各種思維方法從多個層面審視。選擇最佳途徑,獲得正確結論。答案不是唯一的,有可能呈現不同條件下的不確定性。看下面例題:
氫氣是一種理想的“綠色能源”。1980年我國已制成了燃氫汽車,該車可乘12人,以每小時50公里的速度行駛了40公里。
1.為了有效發展民用氫能源,可否利用電解水或用鋅與稀硫酸反應來作為氫氣的來源?較經濟的可供開發的制氫方法有哪些?
2.由于氫氣具有______的物理性質和______的化學性質,制得的氫氣還需解決的問題有______和______。
顯然,解決這類這種內涵具有發展性、思維無約束性的教學問題,需要學生查閱一定資料,聯系其他學科知識,進行開放式學習。
再次是構建科學、合理的開放式教學評價模式,多層次、全方位評價學生的綜合素質。注意設計開放式試題;答案盡量多元化,減少標準答案。對不同程度的學生,在原有基礎上的提高,都給予肯定、鼓勵,提高學生成功的概率。對學生參與課外科學興趣活動,科學競賽,撰寫科學小論文等,也給予相應的評價,客觀地考查學生的科學素養。
四、注重實踐性
科學是一門以實驗為基礎的自然學科。科學實驗是實踐性的最重要載體,應創造條件給學生更多的“動手動腳”的機會。例如:1.讓學生參與演示實驗,增強學生的主體意識;2.改驗證性實驗為探索性實驗,擴大實踐的空間和容量;3.把某些實驗習題改為操作實驗。例如:量筒為什么不能用于配制溶液?可讓學生做一個小實驗:將一定量的熱溶液倒入量筒,冷卻后,發現溶液的體積將有所變化,道理也出來了;4.加強第二課堂,開展課外活動;5.增強作業實踐性,布置家庭小實驗。如:用牽牛花或月季花的花瓣來試制酸堿指示劑。
學生通過實踐,發現一些客觀事物的規律,培養了思維的直覺性。在這過程中,學生不可能避免會遇到某些反常現象,出現與理論的某些差異,造成認知沖突的失衡,受到心理受挫的考驗。適時抓住這種挑戰機遇,鼓勵學生大膽質疑,幫助學生分析原因,矯正負面的心理影響,以促進其研究性學習能力的形成。解決得好,挫折的經歷將帶給他們強烈的甚至是終生難忘的感受。
五、注重創新性
近代科學的發展史,可以看作是在創新理論指導下層出不窮的歷史。以化學藥物的合成比例來說,無論是已有百年歷史,曾被美國宇航員帶上月球的阿斯匹林,還是目前臨床用于治療嚴重危害人類生命健康的癌癥、艾滋病的許多藥物,都是由科學家在實驗室里合成出來的。
創新能力理論認為,正常智力的人,智力沒有高低之分,只有智力結構的不同。任何一個有智力的人都有創造力,但并非任何一個有智力的人都能發揮出創造力。也就是說,創造猶如人的智力中的寶藏,需要進行開采和挖掘,可見學生創新能力的提高,需要我們教師去訓練和培養。在適當的教育下,學生的創新潛能,能夠得到發展和顯現。科學教育的目標主要是以科學基礎知識、基本功能、基本能力和基本觀念為承載點,培養學生的創新能力,完善其人格。
如初中化學的基礎知識教學,是對前人研究、發現所積累的化學知識成果的繼承,不具有首創性。所以,初中化學的創新性,主要不是去開拓未知的知識體系,而是要創設一定的條件、環境和氛圍,注重培養學生再發現和重新組合的品質。培養的途徑可以通過學法指導、課堂教學、實驗操作、習題練習、課外活動和社會活動等教育環節。培養的著眼點是不畏風險的創新精神、強烈持久的創新意識、良好深厚的創新能力。
在教學中,應“縱容”學生敢于猜想、幻想,培養發散思維。有意識運用“空白”“布白”藝術,留足學生自由暢想的余地。例如:大氣中CO2的含量只占0.03%(體積),如果CO2代替了大氣中的O2;或者O2代替了CO2,人類將面臨什么樣的情景?蠟燭在空氣中燃燒產生火焰,如果蠟燭在太空失重的飛船中燃燒,還會有火焰嗎?讓學生不受條條框框的限制,大膽想象。并允許標新立異,與眾不同,提出獨創性的見解。