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大科学教育的理论与实践探索

––大科学教育的理论与实践探索

2013-02-16 作者:庄伟炎 分类:理论研究 浏览次数:

【摘  要】现代教育的根本目的是培养具有高素质的现代人,现代人重要素质是创新精神和实践能力,科学教育是培养创新精神和实践能力有效途径。我们通过多年的科学教育实践与探索形成了自己独特的大科学教育模式,得到了一些同行的关注和支持。

【关键词】大科学教育;探索

 

一、大科学教育的内涵与特征

(一)大科学教育的内涵

开展科学教育,首先要对科学教育有个明确的认识,人们通常将科学与科技教育混为一体,认为科技教育就是科学教育。科学教育的实质是科学教育与技术教育的总称,但科学与技术是各有所侧重的,科学重在知识体系方面,技术则是应用这些知识的手段与方法。科学教育是以基础教育为依托,由科学教育和技术教育协同结合,以培养和训练学生科学知识和方法,科技实践能力为目的,具有科学态度、科学精神和科学价值观,全面提高学生素质的教育活动。1995年的美国《国家科学教育标准》以达到“ 所有的学生都应具有良好的科学素养”这一国家既定目标为己任, 把“ 获取科学知识、获得科学认识、掌握科学本领作为教育的一个中心部分。” 在此基础上,龙城小学提出了大科学教育的观点:以《科学》课程为基础,以“激励发展、享受成长”为宗旨,综合相关学科课程、整合师资力量、综合利用场地设施开展的的以普及青少年科技创新精神与动手实践能力为主要任务,全面提高学生科学素养的素质教育。

(二)大科学教育的特征

1.普及性。普及性是指学校面对全体学生进行具体的科学知识、科学精神、科学思想的传播普及活动,面向全体学生科学普及活动有着启蒙思想的功能,通过对科学精神、科学方法的传播普及并使之应用到社会实践,进而产生思想启蒙的效果。

2.体验性。教育成功与否很大程度決定于能否給每一个孩子提供体验与理解的机会。大科学教育理念重在給每一個孩子提供探究科學、体验科学的机会。每年一届的科技节每人一件作品,每人一個創意,每人至少參加一項活动,确保每一個孩子走進自然、走向科学的热情和敏感,養成良好提出问题、质疑问题、辨析问题、解決问题的习惯,保持乐于探究、乐于尝试、善于创新的积极状态。

3.创造性。科学教育意义一方面在于鼓励学生发现大自然奥秘和总结规律,以便和大自然和谐相处;另一方面科学创造以提高人们生活水平。两者的核心都在于创造,创造源于观察、比较和想象,大科学教育观重视开展各项活动,引导孩子观察、想象,龙城小学“百项发明,千项创意”就是一个很好的例证。

4.综合性。是指科学教育与人文教育、技术教育、艺术教育高度结合,科学课程作为科学教育的关键, 也出现了从分科科学课程到综合科学课程的过渡,最核心的科学与教育的结合,科技的发展离不开教育的发展, 发展教育反过来又能促进科技的更快发展。邓小平同志说“发展科学技术, 不抓教育不行”。另一个方面由于科学技术具有继承性的特点, 而科学技术的积累和继承主要是通过教育来实现的,教育通过传递和积累科学知识, 通过对已有科学技术知识的整理加工, 可以使学生更迅速、更容易理解地掌握这些知识。

二、实施大科学教育的基本构架

1.小学科大课程

科学教育在许多地方充其量只能算一个小学科,有些地方甚至连杂科都算不上,但我们将其摆到了至关重要的地位,与语文学科结合开展综合实践、奇思妙想创意活动、与体育学科结合开展三模之类体育科技活动,与数学学科结合开展智力七巧板、模型搭建活动,与思想品德学科结合开展科学思想、科学精神教育活动……重点一提的是与艺术教育的结合。

现代教育的根本目的就是培养具有高素质的现代人,一个具有高素质的现代人必须同时具有艺术素养与科技素养。李政道说他们就像一个硬币的两面,缺一不可。龙城小学在创建科学教育特色学校的时候同时又在创建艺术教育特色学校,以全市第一名成绩获得了深圳市科学教育特色学校创建资格,以全市第二名的成绩获得了深圳市艺术教育特色学校创建资格。

科学教育与艺术教育相结合。龙城小学根据科学与艺术密切关联的特点开展了一系列科技与艺术结合的活动,让学生参与体验,注重学科上的相互渗透,如充分让学生发挥创意,用废旧物品制作成创意作品;让学生开展纸雕创作、科幻绘画比赛,让学生享受思维和作品双重成果。每一件科技作品中体现着艺术之美,每一件艺术品中包含着科技创新。龙城小学注重学生的综合素养提升,用艺术教育为每一个孩子打开艺术创新之窗。近几年来学校创办了五届管乐团,还形成了创意艺术、漫画等六个重点艺术教育项目,让所有的孩子都能得到艺术的熏陶,从而获得艺术素养的提升。“我会拉小提琴”,“我会吹萨克斯”、“我是管乐队的小鼓手”、“我会漫画” ……仔细了解会发现,龙城小学的小院士及“发明家”,一些是管乐团成员,一些是绘画能手,几乎个个“身怀六艺”。为学生打下美好的人生底色,在人生道路上将艺术体验融汇其中,学会热爱生活!爱因斯坦曾经说过:如果没有早年的音乐教育,无论在哪一方面我都将一事无成,我在科学上的成就,很多是由音乐启发的。

科学教育与语文学科的结合。语文教材中有大量科普类或与科学有关的文章,如《夹竹桃》、《螳螂铺蝉》、《爬山虎的脚》、《世界地图引出的发现》等,从语文的角度看,学习观察的方法并养成良好的观察习惯,其实这些正是基本的科学素养;从科学教育的角度看,以问题为起点、以兴趣为动力、以探究体验为途径,并善于于总结归纳。可见,语文和科学有诸多相通之处,从大科学教育观念去,每一个语文老师都可以科学教师,语文课程和科学课程的结合点就是课程改期的切入点之一。

2.小社团大课改

学校合理设置课程,突出普及与提高相结合。国家课程每周两节“雷打不动”的科学课已不能满足学生热爱科学的需求,因此采用“两翼”模式,课内与课外相结合,一是每周增加两小时社团活动课程;二是针对拔尖层的学生每周增加三小时科技探究活动。学生们在各种层面提出的各种创意,总会得到老师们的赏识和鼓励。面对学生每一个奇妙的想法,老师会说:“好,把你的想法详细说说!”而当学生说出一个奇形怪状的东西时,老师会对龙城小学说:“你真不简单,想出这么有创意的东西!”鼓励孩子敢于幻想,这种教育理念贯穿于龙城小学每一节科学课堂中。学校陈老师说:“一句天真的话语,一幅幼稚的图画,或是一个个异想天开的小点子,这些都是学生最可贵的想象,都是学生创造力的表现。”

“课程不是固定不变的,老师完全可以根据自己对教材的理解整合课程,让课程变成活动,变成好玩的游戏。”我们鼓励老师开发特色教材,让学生在小课堂中探究大社会。科学组老师在实践中根据学生学习兴趣、善于观察、勤于动手等学习特点编写了《动手做》、《观察与思考》等校本教材,重在建立探究性学习的特色课程。

从某种意义来讲,课程的改革实质上也是一种教师资源与校长视野的变革,不能局限于一时一地一人,要将社会上所有的资源创造性利用。许多学校领导在谈到学校开展科学教育时都会感叹:学校没有这方面的人才。如果要为学生享受科普资源的幸福指数作一次排名,龙城小学的学生无疑是最幸福的群体之一。在学校精心安排下,学生享受了数十场“科学盛宴”:中央电视台《走近科学》著名主持人孙心若走进了龙城小学、中国少年科学院专家的小院士培养故事,韩国专家的风筝制作,中国发明协会发明家的发明经历、中国工程院院士钟世镇的人体科学……龙城小学还充分利用各级科学教育专家、高科技行业技术人员、中科院院士等来学校开展活动也组织学生到各种科技机构去开展活动,到农业园去看超级水稻,去西昌看卫星发射,去比亚迪看汽车生产……真正开阔了眼界,增长了见识。在这种教育氛围下,学生的各种创意与发明点子像雨后春笋般涌现,“快速扳手”、“新型七巧板”、“新型工具”、“多功能砚台”、“蓄力自行车” ……学生的发明作品集、发明经历、小院士故事等又成了学校特色教材。

每年的科技节、区科技活动周、科普日活动上,学校开设了丰富多彩的活动项目:纸飞机、鸡蛋撞地球、牙签搭塔、科普知识竞赛、遥控车、四驱车组装、竞速比赛、三模、拼图比赛二十四点游戏、电脑智力游戏比拼、魔方比赛、科技小作品现场制作比赛等。学生在丰富的活动中养成了学科学、爱科学、讲科学、用科学的良好习惯,学校形成了丰富活动课程!

3.小学校大科学馆

科技馆的发展已有200年,从自然历史博物馆到科学工业博物馆再到科技中心有三个阶段,目前发展到综合性现代化科技馆的第四个阶段。科技馆的建设理念也从传统意义上的收藏、陈列、研究为主,向综合方向发展。但是作为校园科技馆主要是面向学生开展科普展览、科技培训等活动的场所,是科普教育的重要载体之一。但是在建设校园科技时,如何建?建一个什么样的科技馆?建起来如何让学生能够更加零距离的体验而不是关起来作来一个保管室?这就是校园科技馆在建设初期就要思考的问题。

我校占地面积小,总面积一万多平米,在这样的小的地方如何建设大科学馆呢?挖掘所有建筑的潜力,突破建筑的框架,让学校每一个地方都充满科学教育的元素、充满艺术的氛围,让整所学校都变成科技馆、变成艺术馆,让孩子每天都在科学馆与艺术馆中成长”,这是我们“小学校创建大科学馆的最初设想”。整个学校按“1236N”模式打造了两翼(课内三课与课外观察实践相结合)三园(生物园、创意园、发明专利园)六大工作室以及小创造、小发明、航模、机器人、综合实践活动等N个特色项目;学校资金使用向科学教育倾斜,在奖励科技创新方面设立专项基金;精心组织丰富多彩的科普活动;举办科普讲座、科技节、科普周……让学生在活动中体验,在体验中成长。为了给学生创设一个良好的科技创新环境,把学校打造成发明创新的“梦工厂”、“科技游乐园”,学校团队集思广益,想了许多办法。思维变一变,天地自然宽。学校科技馆最终突破了空间的限制,学校“集约式”开发利用资源,建筑内:打造“一馆六室”,多层次开发,让每一个角落、每一寸墙壁都散发出浓浓的创新气息,吸引学生去探究科学的奥秘……除了“一馆六室”;建筑外:学校精心设计了“生物园”,“科普园”。“生物园”原本是学校靠围墙的一圈狭窄空地,被大家当作自行车棚,学校将百余件动物标本“移居”与四大区域植物种植,在绿树掩映下,这些虎豹鸟虫仿佛置身丛林,显得栩栩如生,和谐灵动。生物园,更成了孩子们三五成群流连忘返的乐园。科普长廊亦是利用走廊空间,让学生只要一驻足一抬头便能获取科普知识的“知乐园”。

学校无法改变空间,但利用空间,拓展空间的广度和深度,让学生“足不出户”就能处在科学的殿堂、就能体验科学的神奇魅力,享受科学带来的快乐。

三、大科学教育的成果

1.小学生小院士

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这就是著名的“钱学森之问”,是关于中国教育事业发展的一道难题。

相对中国沉闷的应试教育而言,我校提出了“激励每一个人充分发展, 追求顺应孩子天性,创造适合学生的教育,激励学生做最优秀现代人”的办学理念。播下一颗种子,必将收获一片森林。学校在普及创新活动时,鼓励学生参加各种科技竞赛超越自己。学校连续几年组织学生参加中国少年科学院小院士的评选活动都有收获。厚积薄发,2011年在中国少年科学院百名小院士评选活动中龙城小学五名学生获得小院士称号,创造了全国之最;2012年又有6名学获得小院士称号,再次创造了全国之最。到目前止,龙城小学共有14名学生获得了中国少年科学院小院士称号,是全国小院士数量最多的学校。

“在活动中体验,在体验中成长,在成长中超越”。学校让学生通过活动展现了自己,超越了自己,在实践中肯定了自己,在成长中创造了自己。以快速扳手课题获得“第26届广东省青少年科技创新大赛”竞赛一等奖,获得“南粤雏鹰智慧之星”称号的烨杨同学,共有国家专利10项,2010年被评为中国少年科学院“小院士”。他曾对记者说:“我所在的龙城小学有科学馆、实验室、发明创新工作室及创新辅导经验丰富的科学教育老师,是许多学校学生不能想象的。在这样的环境里,我们对生活总是格外留心观察,遇事也会多想三分,把自己一时的灵感火花变成一件物品是一件快乐的事,虽然会遇到各种困难,但是战胜困难后会带给我更大的喜悦。”

2.小学生小发明

“天才之火注入权益之油。”这是美国专利局的门墙上刻着的林肯总统名言。一个人辛辛苦苦创造出来的成果,如果得不到任何支持和鼓励,将会把他的创造力降至冰点。相信这个世界上并不会缺少拥有创造力的孩子,缺的永远只是发现的眼光。我校目前共有205项专利,自学校开展科学教育活动以来,平均每周诞生一项发明专利。

天文学家卡尔.萨根曾以说过:“每个孩子都是天生的科学家,因为每个孩子都和科学家一样,对自然界的奇观满怀着好奇和敬畏”。生个孩子都有许多奇思妙想,但如何从奇思妙想变成发明呢,关键在于普及。学校发明创新教育普及与提高相结合,连续十年开展了校园科技节,每年都会收到学生的发明创意上千项,在辅导老师与家长的帮助下,许许多多的创意变成了现实中的小发明作品。这些作品除了及时申请专利外还组织学生参加全国省市区的科技竞赛。连续五年获得深圳市青少年科技创新大赛一等奖,连续5年获奖广东省少年儿童发明奖金奖。2010年获得全国李四光少年儿童发明奖金奖,2011年烨杨同学的作品“一种新型砖”获得全国“青少年科技创新奖”并受到了多位国家领导人的接见,“玩要投入,观察要仔细,创造要有毅力。”这是烨杨同学座右铭。有一次经过工地,看见工人们拆墙,一块块砖拆下就扔弃了,他觉得既浪费又不环保。于是就产生一个念头:能不能发明一种可以重复使用的砖呢?回家看到玩具箱里的积木,他就想:如果把砖设计成积木的样子,不就又能搭建又能完好无损地拆卸下来吗?烨杨仔细观察了积木,发现积木是就着凸凹部分,紧密嵌合,达到稳固。按照这个原理,他设计出新型砖。就是这个新型砖使他拿下广东省青少年科技创新大赛的金奖,接着又受到北京青少年科技协会的邀请,参加第十二届中国北京国际科技产业博览会,成为会场上最小的“参展商”。 2012年学生的多功能扳手获奖全国“宋庆龄少年儿童发明奖金奖”再次受到国家领导人的接见,学校多次组织学生参加“全国发明展览会”获奖金奖,多次参加全国中小学劳技教育创新作品邀请赛获金奖。有多项学生的发明作品引起投资商的关注,邱文森同学发明的“拧水拖把”有数十厂家生产;庄诗泓和王玉玺同学发明的双向螺丝钉和矫正器分别有厂家出资10万及5万购买专利,学生的发明得到了社会的认可,同时也深具市场价值。

四、大科学教育的未来思考

大科学教育的提出到实践是一个从理想到现实的过程,也是一个对素质教育的探索过程。但在实践过程中慢慢发现一些相当集中性的问题:一是表现在专业教师的成长跟不上大科学的发展;二是应试教育的根深蒂固让社会对科学教育重视不足。三是评价体系的缺失,科学教育不象语文、数学、英语等科目,有一个考试这样的评价手段,对于科学教育要如何开展、开展得如何了绝大部分学校没有一个完善的评价体系,有的地方甚至出现了像考语文数学英语一样考试小学科学的现象,有个别学校还因为在科学统考中成绩排名靠前而说他们学校科学教育开展得非常好,而忘记了学生一次实验都没有做过。

我们通过几年的实践与总结,认为大科学教育是培养学科学素养理想模式,是实施素质教育的重要组成部分。开展大科学教育要普及与提高相结合,课堂教学与课外教育相结合,科学教育与各学科教育相结合,兴趣活动与探究活动相结合,学校教育与家庭社会想结合,其意义重大。

 

(责任编辑:黎克林)