将知识理论转化为生动教学实践是科学教师必备技能—— 科学教师如何点燃学生求知火花

“花朵为什么能进化出如此多彩的颜色?”“独角仙的头部为什么那么硬?”“紫外辐射如何影响蜂的色觉感知?”……伴随着一个又一个有趣的线日,由教育部教师工作司和中国科学院主办的第4期“特色科学教师研修班”落下帷幕。

研修班期间,来自云南各地州的小学科学教师走进中国科学院昆明植物研究所,在科研人员的带领下走进国家重点实验室、亚洲最大的野生生物种质资源库、植物标本馆、生物多样性体验园等,开展现场教学和体验活动,体验知识和思维上的“头脑风暴”。

作为一名科学教师,如何将理论知识转化为生动的教学实践?如何发现有趣的知识点并进行拓展引申?如何培养学生的科学家精神?带着这些疑问,记者进行了深入采访。

如何区分真蜜蜂与不蜇人的“假蜜蜂”食蚜蝇?“假如某一天,你手中握着一只食蚜蝇走进教室,对着学生说:‘看,老师正抓着一只蜜蜂。’是不是可以瞬间吸引学生的眼球,之后顺势引出知识点‘蜜蜂和食蚜蝇的区别’,这堂课是不是效果满满?”研修班的教学案例启发了本期学员、云南省保山市实验小学教学名师张耘赫。

“学习热胀冷缩内容时,我可以用我擅长表演的小魔术‘神奇的小喷泉’进行导入,吸引学生的兴趣。”张耘赫谈到,通过“自触发”科学问题的设计,让学生在科学试验中随着场景的变化自动触发思考,主动通过试验、数据的对比分析,推导和思考问题的答案,进而由“被动引导”变为“主动求知”。

“中小学科学教师就像一个个‘点’,等他们回到课堂就可以带动学生的千万个‘点’。”中科院昆明植物研究所办公室副主任杨梅表示,本期特色科学教师研修班的核心不是知识的普及,而是把先进的教学思维传导给教师,引导他们通过观察对信息的分析、筛选、决策、实施,自己进行思考和实践。

“授人以鱼不如授人以渔,不如告诉大家使用鱼钩、渔网的底层原理和逻辑,让大家自己发明适用于自己的捕鱼工具。”中科院昆明植物研究所副所长吴建强说。

“有一种叫‘毛头鬼伞’的植物很神奇,它年轻的时候是菌类,老了会变成一滩墨水。”植物学家、自然科普作家上官法智在课堂上分享了一个有趣的案例。

上官法智介绍,“大型真菌”“鬼伞属”“自溶现象”这些是知识背景,在此基础上教师可以进行知识点加工,提取出“原来是一种美食”“菜市场常见”“成熟后会变成墨水”,最后再进行知识拓展,引出“大型真菌是什么”“它的形态结构如何”“它为什么要自溶”。层层深入,引发学生的深度思考。

“首先要通过对象分析延伸到背后的知识,再进行知识点提取、加工处理,最终进行知识展现和知识拓展。”上官法智说。

秉承着“思考是科学的发端,质疑和求实是科学发展的动力”这一理念,“自主探究”成为本期研修班的一大亮点,重点引导参加培训的教师观察生活中常见的现象,提出科学问题,并通过一些科学试验逐步探索验证寻求答案。

“不以试验结果的成功与否为评判标准,因为试验失败也是科学的一部分。”云南省西双版纳傣族自治州勐海县勐混中心小学科学教师田维刚认为,要引导学生学会观察、总结、想象,提出问题、理性怀疑、保持追问、动手求证,多角度看待问题及结果,进而激发出学生的“科学家”潜力。

“希望教师们能通过科研工作者的视角去看待问题,发现日常生活中的科学问题,建立合理有效的探索方式、创新的思维方式,体会并弘扬科学家精神,为学生以身作则。”吴建强说。

据统计,我国70%以上的小学科学教师是兼任教师;在一些偏远地区,小学全科教师更是身兼多职。此外,还有一部分文科背景的教师担任科学课教师。

“对于跨学科背景的教师而言,可以将语文、数学等知识和生活中的科学知识有机结合,拓展知识面,做好科学知识和人文知识的贯通引申。”植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室副主任鞠鹏表示,科学不是一个单独的学科,而是一种认识世界的方法,渗透在我们生活的方方面面。

著名植物科学画大师曾孝濂先生分享了一个故事:一名来自深圳的科学教师和学生一起制作了一本《植物志》,这名教师带领学生将学校方圆十里内的植物描摹下来,最后装订成集。在植物描摹中,学生通过悉心观察,耐心勾画,提升了观察力和表现力,将“科学和艺术”互联融通。

“画作的美丑不重要,重要的是要寻其天性,倡其真情。”曾孝濂谈到,记录是一种很好的感受科学的方式,要让学生在自然中体会到真,进而感受到科学的乐。

与此同时,中科院昆明植物研究所植物园副主任牛洋也在科学探索中找到人文价值。猫的世界由黑、白、灰、黄、绿和蓝构成,狗的世界只有黑白。牛洋设想,可以在课堂中让学生戴上一副彩色镜片,模仿猫或狗的视野,体会动物世界,进而培养学生的感知力和观察力。在此基础上,还可以完全遮住学生的眼睛,让他们体验视障人士的世界,引导学生开展课题研究,比如设计服务特殊群体的公共设施,思考如何为视障人士提供便利服务等。

“科学可以帮助学生更好地了解自我、认识宇宙、改造世界。”牛洋表示,通过引导学生感受其他人或动物的世界,能增加学生的同理心,从自我走出来,更多地关注他人、关注社会,为社会创造价值。