初中科學教學中科學家故事的挖掘和應用 .doc

初中科學教學中科學家故事的挖掘和應用摘要：科學教育的目標中最重要的是提高學生的科學素養(yǎng)。要提高學生的科學素養(yǎng)，既可以從知識體系上加以培養(yǎng)，也可以從情感教育方面加以熏陶。結合教材內(nèi)容，適當、適時地穿插一些科學家的故事，既營造了學生學習科學知識的氛圍，又提供了學生學習科學知識的平臺，還可為學生樹立學習的榜樣，提供探究性學習的案例，從而激發(fā)學習興趣、提高學習能力。當然，穿插科學家故事要講究策略，本文提出了結合教材穿插、學生情緒低落時穿插、需要案例時穿插、還原歷史過程時穿插等應用方法。關鍵詞：科學家故事挖掘應用策略弧侍獾奶岢?科學的發(fā)展離不開科學家們的努力，他們不僅給了我們知識的累積、認識的提高和學習的基礎，而且還給了我們相當多的研究方法、奮斗精神和為人類科技發(fā)展的決心。牛頓、阿基米德、愛因斯坦這些偉大的科學家所留下的故事引人深思、催人奮進，探尋他們的足跡、了解他們的故事能給我們帶來很多寶貴的啟示，激發(fā)學生學習的上進心和求知的欲望。對于初中生來說，喜歡聽故事是他們的本性表現(xiàn)。故事有情節(jié)、有趣味，能吸引人，能抓住人的注意力，能引發(fā)思考，如果在科學教學過程中恰當?shù)卮┎逡恍┕适滦缘慕榻B，肯定會受到學生的歡迎。雖然過去有過數(shù)理化演義這樣的書，但現(xiàn)行的科學教科書沒有這樣的安排，有的也很難用故事形式開展，但教科書中眾多的科學家卻能為我們提供這樣的機會，講述科學家的故事，從而引發(fā)學生學習科學的積極性，將是一種極好的嘗試。新實施的科學（79年級）課程標準中也明確指出，科學課程的核心理念是全面提高每個學生的科學素養(yǎng)。標準對提高科學素養(yǎng)的要求主要包括：養(yǎng)成與自然界和睦相處的生活態(tài)度；形成用科技知識為祖國和人民服務的意識；能用所學到的科學知識與技能解釋重大自然現(xiàn)象，解決生活、生產(chǎn)中有關的問題和個人決策問題；發(fā)展科學探究能力，具有一定的提出問題、觀察實驗、收集信息、形成猜想、技術設計、交流合作和科學思維的能力等等。這些科學素養(yǎng)其實都可以從科學家的事跡中得到啟發(fā)，從中獲取方法和情感態(tài)度。可見，把科學家的故事引入科學教學之中，既與科學課程標準相符，又能切合學生的心理發(fā)展，何樂而不為呢？分析一下目前使用的浙教版科學（七九年級）教科書，出現(xiàn)的有名有姓的科學家就接近50位，他們既有在正文中的介紹，也有用專門的“閱讀”材料提供資料，是教學過程中不可或缺的寶貴資源。但開發(fā)這個功能、研究這方面的內(nèi)容還不多見，所以有必要挖掘一下教科書中科學家故事的教育功能，然后在教學過程中加以應用，從而發(fā)揮其應有的作用，提高教學的實效。二、科學家故事的教育功能科學家事跡的教育功能是多方面的，主要體現(xiàn)在：1、引領榜樣。榜樣的作用是無限的，榜樣的極端例子就是對偶像的崇拜。中學生追星是過去說得比較多的話題，其實這也是難免的，因為青少年時期正是出現(xiàn)崇拜的年代，問題是如何引導中學生在心中樹立良好的榜樣。在科學教學過程中，如果能在中學生的心里種下崇拜科學家這樣的情結，那將對學生的一生產(chǎn)生深遠的影響。科學家能不能成為中學生心中的榜樣？回答是肯定的，曾有報道說，袁隆平、航天英雄正取代歌星成為中學生的偶像。做教師的需要考慮的問題是如何把科學家的榜樣移植給學生。恰當?shù)亟Y合教學過程講述科學家的故事，有的時候會達到無心插柳柳成蔭的效果，有可能在某個或幾個學生心中產(chǎn)生共鳴，從而扎下榜樣的種子。當然，有機地穿插一些科學家故事，目的并不全在于一定要培養(yǎng)學生心中的偶像，主要目的還是培養(yǎng)學生的愛國主義思想和情操，培養(yǎng)團結協(xié)作、共同進取的集體精神，培養(yǎng)熱愛本職工作的敬業(yè)精神，樹立追求真理的科學理想及樹立辯證唯物主義的世界觀和正確的人生觀、價值觀。2、激發(fā)興趣。興趣是最好的動力，也是維持持久力的最好方法，一個人有了學習的興趣，那他的學習將會蒸蒸日上。當然，興趣的培養(yǎng)可采取多種措施，比如教師對學生的關愛、良好的課堂氛圍、多次優(yōu)秀的考試成績、有趣的科學實驗等等，但用科學家的故事去培養(yǎng)學生興趣也是一種很好的方法。比如，在九年級下學期的復習階段，學生已經(jīng)對不斷地解題練習感到一定程度的厭煩，我們不妨采用科學家故事的形式來個變革。如，在復習電磁感應知識點時，先講述二個小故事：故事一：從無意中覺察到的偉大發(fā)現(xiàn)1822年，法拉第想到：既然電流可以產(chǎn)生磁，那么，反過來，磁能否產(chǎn)生電流呢？他決心去探索“磁生電”的途徑。1831年的一天，他做的實驗再次失敗，只好動手收拾器材。就在他從線圈中收起一根磁鐵時，無意間發(fā)現(xiàn)和線圈相連的電流計上的指針擺動了一下，于是他抓住這一機會深究下去，終于發(fā)現(xiàn)了感應電流“磁”確能產(chǎn)生電流！故事二：在小小的失誤中失去的偉大發(fā)現(xiàn)瑞士物理學家克拉頓是與法拉第同時代的科學家，在19世紀20年代也進行了電磁感應的實驗。實驗的時候，他把閘刀合上，然后跑到隔壁的房子里去觀察檢流計，結果看到指針總是指在零的位置。他的實驗失敗了。在講述這兩個小故事的同時，出示題目：(1)“磁生電”在物理學里叫做什么現(xiàn)象？請你舉一個實際應用的例子。(2)你認為克拉頓的實驗裝置可以看到感應電流嗎？怎樣才能產(chǎn)生感應電流呢？這樣的教學，不僅能調動學生的學習興趣，也能達到復習的目的，效果非常明顯。3、提供方法。新課程引入了探究性學習的方法，這在教師和學生中都是一個新課題，需要不斷地學習。其實科學家在研究過程中較多地使用了這種方法，所以用科學家的研究故事來說明科學探究的特點，也是一種探究性學習教學的方式，而且能帶領學生經(jīng)歷典型的科學學習活動，給學生的印象更深，效果更好。比如，在實驗“食物上滋生微生物”這節(jié)內(nèi)容時，引入巴斯德和普謝的故事，不僅可讓學生明白人們對微生物研究的過程，而且還能建立科學的研究方法。故事如下：法國里昂博物館館長普謝從顯微鏡里觀察到，雨水、肉湯等只要暴露在空氣中，就會產(chǎn)生無數(shù)的微生物。他認為微生物是自然生殖，他的觀點稱之為“自然發(fā)生說”。法國化學家和生物學家巴斯德認為空氣中原來就有微生物的“原種”，肉湯變壞、牛奶變酸、啤酒變質，均為“原種”大量繁衍的結果，巴斯德的觀點稱為“生源說”。巴斯德和普謝的觀點代表了兩種對立的學派，他們進行過連續(xù)多年的激烈爭論，最后“生源說”取得了勝利。巴斯德為什么更勝一籌？是不是普謝不如巴斯德勤奮？科學研究不僅需要勤奮，更需要講究科學方法，方法造就了巴斯德，巴斯德的實驗技巧、實驗構思、實驗方法比普謝高明、精細。比如：巴斯德運用了對比方法，用對比方法設計實驗，具有更大的說服力。巴斯德不是像普謝那樣只到高山頂上取樣，而是在山底、山腰、山頂三處取樣，作對比觀察。他和助手們對60瓶密封煮沸過的培養(yǎng)液作了分別處理，沿山路小道陸續(xù)打開20瓶，放入空氣后又封死瓶口；在850米的山腰又對另外20瓶作了同樣的處理；在山頂上打開了最后20瓶。觀察結果是：山底下的20瓶中有8瓶繁生了微生物，山腰的一批有5瓶腐敗，山頂上的20瓶中只有1瓶起了變化。這么一對比，巴斯德的“生源說”比普謝的觀點更有說服力。巴斯德的實驗器材選擇得好。他把肉湯裝入兩種形式不同的玻璃中觀察：一種是細長而彎曲的曲頸瓶，一種是廣口直頸瓶。巴斯德經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，兩種瓶中的液體雖然都與空氣相通，但直頸瓶中的肉湯很快變質，而曲頸瓶中的肉湯卻可以長久保持新鮮。這說明，空氣中的微生物通過曲頸時，附著于曲頸的轉彎處，不能掉入肉湯中。如果沒有這個條件又會怎樣？巴斯德將曲頸打掉，肉湯則很快變質。巴斯德運用了嚴格的方法。在選好實驗器材的基礎上，為了使瓶中的培養(yǎng)液既消除“原種”，又隔絕空氣，巴斯德先對液體煮沸滅菌。當瓶中空氣隨蒸氣都沖出瓶外時，立即用高溫燈焰將尖口封死。巴斯德的這種作法，巧妙、嚴格、無懈可擊。而普謝卻缺乏這類嚴格的方法，他選擇不純凈的干草汁做實驗，當然總也得不到正確的結論。4、提高能力。觀察和實驗既是研究科學的基本方法，也是學習科學的基本方法?？茖W家故事描述了許多科學家善于從不被人注意的一些平常現(xiàn)象中細心地觀察與思考的事例，能夠提高學生觀察和分析問題的能力。比如倫琴一生在物理學領域中進行過大量實驗研究工作，一次實驗中，他偶然發(fā)現(xiàn)包有黑紙的底片被曝光，但他沒有放過這一個細小的現(xiàn)象。正是這種觀察能力、分析能力使他發(fā)現(xiàn)X射線從而獲得了諾貝爾獎。其實在倫琴發(fā)現(xiàn)X射線之前，1800年哥爾茨坦曾發(fā)現(xiàn)過這種現(xiàn)象；1887年克魯克斯曾發(fā)現(xiàn)過未知射線使他的底片變黑，他卻以為是底片質量問題學生在了解科學家故事的過程中便可以認識到注意觀察和認真進行實驗是學好科學的關鍵。因此在今后的學習中就要有目的地觀察，親自動手實驗，逐步培養(yǎng)勤觀察、勤思考的習慣，這種能力的培養(yǎng)在今后的工作中將受益無窮。在科學教學中，運用科學家的精彩事例，還可以培養(yǎng)學生獨立思考的能力，提高善于提出科學問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永遠不閉塞懷疑的目光。比如，在研究原子結構時，英國物理學家湯姆遜設想了“葡萄蛋糕模型”?？墒撬膶W生盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，原子中全部正電荷和絕大部分質量都集中在原子內(nèi)一個極小的空間區(qū)域，稱為原子核。他設想電子像行星環(huán)繞太陽運轉一樣在核外旋轉，這一模型被稱為“行星模型”?！靶行悄Ｐ汀狈穸恕捌咸训案饽Ｐ汀?，但也是不完美的，后人又不斷進行了研究。這一段歷史體現(xiàn)在八年級下冊的“原子結構的模型”一節(jié)中，能為培養(yǎng)和提高學生的質疑精神和提出科學問題的能力提供素材。三、科學家故事的應用策略在教學過程中講述科學家的故事，一定要遵循“恰當”的原則，不能為了講故事而講故事，應當與教育教學內(nèi)容相符，要切合教學點，要出現(xiàn)效果，只有這樣才能發(fā)揮故事的功能。1、擴展教材內(nèi)容。當教科書中出現(xiàn)科學家的名字或事跡時，可適當作些介紹，以便學生有更多、更深的了解。比如，科學的開門課“科學并不神秘”中提到了“牛頓好奇于蘋果落地而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律”這么一句話，如果能適當拓展講述這個故事，將會使學生大大增加對牛頓的好奇和對科學學習的興趣。故事如下：1665至1667年間，牛頓已在思考引力的問題。1666年的一天傍晚，牛頓正坐在故鄉(xiāng)花園的一棵蘋果樹下思考問題，忽然啪的一聲，一只熟透的蘋果從枝頭上落下來，正好打中牛頓的頭。這一擊打使牛頓產(chǎn)生了很大的興趣，他一下被這十分平常的事吸引住了。他想：地球周圍的空間那么大，蘋果為什么偏偏垂直往地上落呢？也許是地球有某種神奇的力量，能把一切東西吸向地球？他分析了哥白尼的日心說和開普勒的三定律，進而思考：行星為何繞著太陽而不脫離？行星速度為何距太陽近就快，遠就慢？離太陽越遠的行星，為何運行周期就越長？牛頓認為它們的根本原因是太陽具有巨大無比的吸引力。經(jīng)過一系列的實驗、觀測和演算，牛頓發(fā)現(xiàn)太陽的引力與它巨大的質量密切相關，進而揭示了宇宙的普遍規(guī)律：凡物體都有吸引力；質量越大，吸引力也越大；間距越大，吸引力就越小。這就是經(jīng)典力學中著名的“萬有引力定律”。教科書中有關牛頓的就這么一句話，19個字，如果教師在教學過程中只讀一下這19個字，效果就不會出現(xiàn)；如果引入上述的小故事，不僅能適當展開，解決學生心中的疑問，同時可激發(fā)學生對科學學習的興趣。而這樣的故事有很多，可穿插在教學過程中，長此以往，學生心中就樹立起一座座科學家的榜樣。2、調動情感態(tài)度。人總有情感的變化，情緒的高低總會出現(xiàn)。特別是青少年學生的情緒波動是非常強烈的，要求他們自始至終全神貫注地上課，其實是不現(xiàn)實的，所以教師需要有調動他們學習情緒高漲的能力。其中，用講故事來調動他們的情緒不失為一種好方法，特別是結合所學的內(nèi)容講述科學家故事，更是一舉多得。比如，有一次在講解分子的構成過程中，由于內(nèi)容有點抽象，學生上課情緒普遍較低，于是我就把事先備好的流程放在一邊，給學生講述了道爾頓小時候的故事：道爾頓出生于英國西部一個文化極其落后的農(nóng)村，父親務農(nóng)，家境相當貧困。但堅強的道爾頓通過請教和自學，掌握了不少知識，在12歲時就開辦了私塾。村民并不信任他，于是他采取不收學費的辦法吸引學生，通過一個學期的教學，質量很好，于是家長都送小孩到他的學校。在15歲時他就成為附近城市寄宿學校的主力教員。但他決不放棄學習的鉆研，曾把已經(jīng)發(fā)餿的死豬抬進教室進行解剖，通過解剖了解了豬的內(nèi)部結構。1781年秋，道爾頓到肯代爾城當教師。道爾頓自21歲起就開始氣象研究，堅持氣象記錄達57年之久。他從觀察氣象開始，進而研究空氣的性質和組成、氣體擴散等問題。他研究氣體時從實驗中得出了這樣的結論：混合氣體的總壓等于組成它的各種氣體的分壓之和。這就是他有名的氣體分壓定律。道爾頓研究了許多地區(qū)的空氣組成，又得出一個結論：各地的空氣都是由氧氣、氮氣、二氧化碳和水蒸氣四種主要物質的無數(shù)個小顆?；旌掀饋淼耐ㄟ^道爾頓故事的講述，整個教室異常安靜，學生個個伸長脖子眼神透光地聽著，以致下面講到的分子構成也非常投入地學習，師生融合在一起直至聽不到下課的鈴聲，下課時學生還大呼“過癮、有味”。一則小