以科学与工程实践为核心的高中生物课堂教学策略研究

发布时间：2017-01-05 08:33

2.科学与工程实践理论概述

2.1 科学与工程实践的意义

科学和工程实践的提出科学实践和工程实践应该在科学课程中同样重要。强调工程实践是因为当前很多全球化挑战需要科学和工程来解决，例如预防和治疗疾病、温室效应、物种灭绝等问题，学生应该尝试运用他们学习的科学知识为这些社会难题设计解决方案。工程实践也有助于学生了解工程师的工作，，以及工程和科学之间的联系，在解决这些实际问题的过程中加深对科学的理解。科学与工程实践丰富了科学探究的方法（见表 2-1），NGSS 中提出了被科学家和工程师们广泛使用的八种方法，包括：提出问题（科学）和界定问题（工程）；开发和使用模型；规划和实施调查；分析和解释数据；使用数学和计算思维；形成解释（科学）和设计解决方案（工程）；参与基于证据的讨论；获取、评价和交流信息。由上可见，科学与工程实践是对科学探究的拓展和丰富。

2.2“科学实践”与“工程实践”八种方法内涵

NGSS 中提出了 8 种科学家和工程师们常常运用到的科学与工程实践方法，接下来详细阐述在科学课堂中使用的这八种科学与工程实践方法的内涵。(1) 提出问题提问是培养科学思维习惯的关键，科学素养的一个重要表现就是能够提出明确的问题。科学问题源于某一自然现象[8]，例如：“什么使食物腐烂？”“植物为什么会向光生长？”“萤火虫为什么会发光?”科学家的基本实践是能针对某一现象提出结构明确，实证可以解答的问题。工程学源于需要解决的某个难题，是为了获得人类社会更好的解决方案[8]。“如何使食物的保质期更长？”“怎样提高小麦产量？”工程问题的解决常常要考虑设计标准，资金及可行性。

3. 在高中生物课堂进行科学与工程实践的教学策略......11

3.1 提高学生问题提出能力的教学策略........................ 12
3.2 帮助学生在课堂中建构和使用模型的教学策略............ 14
3.3 促进学生在课堂设计和实施调查的教学策略........... 17
3.4 提高学生分析和解释数据能力的教学策略................ 19
3.5 实现学生在课堂上解释和论证活动的教学策略............ 21
3.6 培养学生获取、评估和交流信息能力的教学策略..... 25
4. 以科学与工程实践为核心的高中生物教学设计案例........27
4.1 教学设计特点..... 29
4.2 教学设计案例......... 30
5.高中课堂进行科学与工程实践面临的困难与机遇.......37

5.高中课堂进行科学与工程实践面临的困难与机遇

在调查当前我国教育制度，教育政策、教育理念等信息基础之上，访谈了多位在高中具有不同任教年限的生物教师，询问其在探究式教学的经验及对科学与工程实践看法。综合调查和访谈结果分析出我了国高中课堂进行科学与工程实践面临的困难和机遇。（1）当前生物课时安排有限。在对探究性学习实施状况调查中，教师表示探究教学的课堂能处理的知识容量有限，教学进度难以按期完成。教师面临着两难的境地：进度与质量。教师每节课都要精细的设计知识点，力求最短的时间实现知识的最大输出。而每节课的课时只有 45 分钟，部分实践活动一节课的时间常常是不足的。学生进行的科学实践可能要延迟到第二天，这就会阻断学生的实践过程，第二天教师要花费很多时间帮助学生回忆。周末学生的时间也常常被老师的作业占据，很难用来开展自己喜爱的活动。作为认知主体的学生始终处于被动状态，学生学习的兴趣和热情受到挫伤。

......

结语和展望

为了实现和促进生物课堂的科学实践，教师可以采取相应的策略。教师通过在课堂的设疑引起学生的问题意识，要求学生记录下结构完整的有关科学和工程的问题。基于调查的模型建构可以很好的帮助学生理解和运用科学概念，借助计算机软件的模型建构正在被科学家广泛运用，因此学生在生物课堂应该学习实践相关知识和技能。学生还可以通过互联网数据库挖掘到大数据集，借助数学和计算机思维对大数据进行解释分析。解释和论证活动帮助学生理解和建构科学理论，因此教师在课堂应该尽量创设学习共同体，通过合作和辩论促进学生的解释和论证活动。文献的搜集、阅读和写作培养了学生信息获取、评估和交流的能力。科学与工程实践期望学生要能够利用科学和技术相关理论解决一些日益严重的全球性生物问题，培养学生解决全球性问题的能力。当然这一系列科学与工程实践方法不是单独实施的也不是必须按顺序依次进行的，它可能是交叉的或者是重叠的。它是由科学的探索的实践需求所决定，因此教师不能机械性的要求学生依次实践。

.....

参考文献（略）

本文编号：234795