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他是一位美國物理學(xué)家,天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。在天文學(xué)方面,1672年牛頓創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡,他還解釋了潮汐的現(xiàn)象,指出潮汐的大小不但痛塑望月有關(guān),而且與太陽的引力也有關(guān)系,另外,牛頓從理論上推測地求不是球體,而且兩極稍扁,赤道略鼓,并有詞說明了歲者現(xiàn)象等。
在物理學(xué)上,牛頓基于伽利略開普勒等人的工作,建立了三條運(yùn)動(dòng)基本定律和萬有引力定律,并建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。在數(shù)學(xué)上,牛頓創(chuàng)立了“牛頓二項(xiàng)定理”,分學(xué)。在光學(xué)方面,牛頓發(fā)現(xiàn)白色日光有不同顏色德光構(gòu)成,并制成“牛頓色盤”關(guān)于光的本性,牛頓創(chuàng)立了光的“微粒說”。
在牛頓的著作《自然科學(xué)原理》中,他用數(shù)學(xué)解釋了哥白尼的日心說和天體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。牛頓對人類的貢獻(xiàn)是巨大的,正如恩格斯所說:“牛頓由于發(fā)明了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué),由于進(jìn)行了光的分解,而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué);由于創(chuàng)立了二項(xiàng)定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué),由于認(rèn)識(shí)了的本質(zhì),而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。”
數(shù)學(xué)天文學(xué)家柏拉圖
柏拉圖將“理念”應(yīng)用到天文學(xué),“理念”在希臘天文學(xué)中的本意是形式,畢達(dá)哥拉斯借用“理念”來指稱理想的幾何圖形,以區(qū)別于紙面上畫出的幾何圖形.蘇格拉底將這一思想推廣到倫理范疇,柏拉圖將這一思想推及到整個(gè)宇宙18Pg.柏拉圖的宇宙論由形式、個(gè)體和造物主構(gòu)成.柏拉圖繼承和發(fā)揚(yáng)了畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的數(shù)是世界本原的觀點(diǎn).他用理想的、數(shù)學(xué)的天文學(xué)來代替觀察天文學(xué),是一項(xiàng)激進(jìn)的觀念變革.柏拉圖第一次為幾個(gè)世紀(jì)以來一直盤旋在天文學(xué)家腦海中的行星運(yùn)動(dòng)問題給出了明確的目標(biāo):如何組合各種均勻的圓周運(yùn)動(dòng),使其結(jié)果對應(yīng)于所觀測到的行星運(yùn)動(dòng)l8]2,圍繞著柏拉圖提出的問題,經(jīng)過了500多年,從歐多克索(Eudoxus)到托勒密(Rolemy),希臘天文學(xué)家利用數(shù)學(xué)原則與圓周運(yùn)動(dòng)來說明天體運(yùn)動(dòng)的各種不規(guī)則的現(xiàn)象.柏拉圖提出微觀世界和宏觀世界的學(xué)說,由人類組成的微觀世界與宇宙的宏觀世界相回應(yīng),他的思想影響到了中世紀(jì)歐洲的思想.柏拉圖企圖使天文學(xué)成為數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,他的宇宙觀基本上是一種數(shù)學(xué)的宇宙觀.他用數(shù)學(xué)表達(dá)描述了神圣的天體運(yùn)動(dòng),他設(shè)想宇宙開端有直角三角形,他堅(jiān)信地球是固定在宇宙的中心,同太陽、月亮和行星一起與不同的速度圍繞地球旋轉(zhuǎn).柏拉圖認(rèn)為只有一個(gè)宇宙,他認(rèn)為不同的天體都是由四種元素的微粒組成的.火微粒是正四面體,氣微粒是正八面體,水微粒是正二十面體,土微粒是立方體.第五種正多面體是由正五邊形形成的十二面體,這是組成天上物質(zhì)的第五種元素,叫做以太•柏拉圖的正多面體,多元素體現(xiàn)了把自然數(shù)學(xué)化的一大步.古希臘著名哲學(xué)家亞里士多德就繼承和發(fā)展了柏拉圖的這一思想,哥白尼和伽利略也遵行了柏拉圖的數(shù)學(xué)天文學(xué)思想而取得成功的典范,伽利略在《試金者》中曾這樣描述過:宇宙這本書是上帝“用數(shù)學(xué)語言寫成的,其文字是三角、圓和其他幾何圖形”四巴柏拉圖受到了畢達(dá)哥拉斯派關(guān)于數(shù)的神秘主義的影響,他把這個(gè)理論運(yùn)用到天文學(xué)中.在《蒂邁歐》中,柏拉圖強(qiáng)調(diào)“一個(gè)”世界的完美性.他用“一”這個(gè)數(shù)字的概念說明了世界太完美了,并和德漠克利特的機(jī)械論展開論戰(zhàn),推動(dòng)了天文學(xué)向前發(fā)展.柏拉圖的天文學(xué)體系不涉及可見天體的可感知的運(yùn)動(dòng),而是與想象中的天空中數(shù)學(xué)點(diǎn)的完美運(yùn)動(dòng)有關(guān),這些完美的數(shù)學(xué)點(diǎn)描繪出圓周運(yùn)動(dòng),通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的組合來解釋天體運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性這一思想為數(shù)學(xué)天文學(xué)的發(fā)展開辟了道路.歐多克斯(Eudoxs)在柏拉圖原則的指導(dǎo)下提出了天文學(xué)的天體的同心圓理論.托勒密乃至哥白尼一直延續(xù)這一思想研究完美的同心圓運(yùn)動(dòng)軌道.
柏拉圖:理念論與數(shù)理思想相結(jié)合的古代典型柏拉圖
在科學(xué)研究過程中,他將在認(rèn)識(shí)論體系上的理念論與在本體論體系上的數(shù)理思想相結(jié)合,逐步建立和形成了自己的科學(xué)方法論理論體系.柏拉圖對真理的認(rèn)識(shí)是和他的理念論結(jié)合在一起,形成了他特有的唯心主義,后世稱之為“唯實(shí)論”.“唯實(shí)論”對科學(xué)史的影響,超過了他的任何其他理論.科學(xué)史學(xué)家丹皮爾認(rèn)為柏拉圖的唯實(shí)論是一種現(xiàn)代形式觀念的“實(shí)在論”,比一種粗糙的唯名論更接近真理7竺柏拉圖的唯實(shí)論與基督教神學(xué)相結(jié)合,在方法論上表現(xiàn)為注重推納演繹法,重視數(shù)的觀念.柏拉圖將幾何學(xué)作為演繹推理的一個(gè)很好的實(shí)例,柏拉圖曾經(jīng)明確地把上帝看成一位幾何家.他以幾何學(xué)為藍(lán)本,認(rèn)為數(shù)理學(xué)家要利用各種幾何圖形進(jìn)行思考,但是這種圖形不是現(xiàn)實(shí)中的圖形,而是理念中的圖形,經(jīng)過假設(shè)和邏輯推演,最終形成人們對現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識(shí)的各種的理念.E•邁爾(Mayr)將這種思維稱之為“類型邏輯思維”〔10183.這種思維模式認(rèn)為自然界中應(yīng)該重視研究典型現(xiàn)象,柏拉圖本人建構(gòu)的宇宙模型正是用了這種方法,歐幾里得乃至整個(gè)自然科學(xué)所采用的方法都是如此111].波普爾認(rèn)為,柏拉圖是提出幾何世界圖景的第一人,是哥白尼、伽利略、開普勒、牛頓等近代科學(xué)奠基者的思想噶矢112].研究科學(xué)史的歷史學(xué)家林德伯格(Lindberg)這樣描述柏拉圖在科學(xué)上的影響:柏拉圖的觀點(diǎn)具有明顯的現(xiàn)代口吻—理想化是大多數(shù)現(xiàn)代科學(xué)的一個(gè)顯著特征;我們在建構(gòu)模型和定律時(shí),為了把握本質(zhì)就需要忽略偶然因素的作用110183.而物理學(xué)也是遵行了這一方法論而取得了巨大成功,例如:古希臘的阿基米德在解決杠桿原理時(shí),繼承了柏拉圖的理想化思想,忽略了杠杠本身的重量、支點(diǎn)的摩擦以及空氣阻力的因素,同時(shí)把物體作為質(zhì)點(diǎn),把杠桿的位置定位為一個(gè)理勝化的數(shù)學(xué)點(diǎn)來處理.同樣,伽利略的對接斜面理想實(shí)驗(yàn)就是試圖在排除所有阻力和干擾的理想狀況下描述物體的運(yùn)動(dòng),解決了物體的運(yùn)動(dòng)問題,這是柏拉圖的“類型邏輯思維”延伸的一個(gè)經(jīng)典實(shí)例.后來的牛頓在伽利略理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了牛頓第一定律,即賡勝定律,慣性定律是不能直接用實(shí)驗(yàn)去嚴(yán)格的驗(yàn)證,它也是理想化邏輯推理的產(chǎn)物.柏拉圖的自然哲學(xué)思想記錄在他的眾多著作中,其中最著名的是《蒂邁歐篇》.科學(xué)史學(xué)家WC丹皮爾曾這樣評論《蒂邁歐篇》:這部書差不多成了中古時(shí)期的知識(shí)的唯一來源,在亞里士多德的著作被遺忘的幾百年中,它給中世紀(jì)帶來了一種自然哲學(xué),當(dāng)時(shí)的異想天開的見解有許多就是從那里來的Iv]51.柏拉圖還通過舉辦學(xué)院的形式傳播他的科學(xué)思想,他注重實(shí)證研究,培養(yǎng)了歐多克索斯、亞里士多德等大批杰出人才.
作者:張瑤 吳文良 徐楠 單位:昭通學(xué)院物理系
【摘 要】文章主要探究朱文鑫先生《中國日斑史》中,運(yùn)用現(xiàn)代的科學(xué)方法,結(jié)合現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí),對中國古代黑子記錄的整理和分析,并分析歸納出太陽黑子的觀測開始年代、形狀、存在時(shí)間長短等,指出朱文鑫在中國近代天文學(xué)史上的重要貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】朱文鑫;《中國日斑史》;科學(xué)方法;現(xiàn)代天文學(xué);太陽黑子
中國古代對“天”十分重視,一方面因?yàn)橹袊寝r(nóng)業(yè)國家,“天象”對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分重要;另一方面源自統(tǒng)治的需要,占者根據(jù)“天象”來推測國家以及君主等的未來。而中國古代對“天”的考究,尤為重視對太陽的觀測,關(guān)于太陽的記錄在各朝天文諸志、宮廷朝報(bào)、方志記錄中,如汗毛充棟,浩如煙海,其中既有科學(xué)觀測的成分、也有虛構(gòu)神話的成分。
天陽黑子和太陽活動(dòng)緊密相關(guān),因此受到極大的重視。相比于西方在十七世紀(jì)發(fā)明望遠(yuǎn)鏡之后才發(fā)現(xiàn)太陽黑子,中國早在漢元帝時(shí)期就有了關(guān)于太陽黑子的觀測和記錄。《前漢書.五行志》有:“元帝永光元年四月,日色青白,亡景,正中時(shí)有景亡光。是夏寒,至九月,日乃有光?!兑讉鳌吩唬骸啦簧先耍澲^上弱,厥異日白,七日不溫。順亡所制茲謂弱,日白六十日,物亡霜而死。天子親伐,茲謂不知,日白,體動(dòng)而寒。弱而有任,茲謂不亡,日白不溫,明不動(dòng)。辟愆公行,茲謂不伸,厥異日黑,大風(fēng)起,天無云,日光晻。不難上政,茲謂見過,日黑居仄,大如彈丸?!睔v代對黑子的記錄十分仔細(xì),這為研究太陽的活動(dòng)提供了豐富的資料。
朱文鑫先生是最早接受西方教育的中國天文學(xué)家,也是系統(tǒng)地用現(xiàn)代天文學(xué)來研究中國古代天象記錄的開拓者。他對太陽黑子資料的收集和整理,主要收錄在他的著作《天文考古錄》一書的《中國日斑史》中。
《中國日斑史》整理了從漢代永樂元年開始至明代崇禎十一年的一千六百多年間對太陽黑子的觀測和描述,并總結(jié)概括,采用實(shí)驗(yàn)方法、分析方法,注重古人的實(shí)測,對多種黑子的記錄做了全面的整理、完備的考證。
一、朱文鑫
朱文鑫(1883—1939),字盤亭,號(hào)貢三,江蘇昆山人,出身書香門第,1905年畢業(yè)于江蘇高等學(xué)堂,1907年赴入美國威斯康星大學(xué)學(xué)習(xí)天文,1910年獲理學(xué)士學(xué)位?;貒笾铝τ诮逃聵I(yè)和社會(huì)革新,利用現(xiàn)代天文科學(xué)對中國古代天文學(xué)史料進(jìn)行整理和研究,在當(dāng)時(shí)就贏得海內(nèi)外的同仁們矚目和景仰,他的若干論著已成為中國天文史研究的經(jīng)典之作。朱文鑫是中國現(xiàn)代天文學(xué)家,是“中國現(xiàn)代天文學(xué)萌芽期的重要天文學(xué)家”( 王綬琯院士語),“是現(xiàn)代意義上天文學(xué)史研究的開拓者”( 席澤宗院士語)。
二、朱文鑫對中國古代陽黑子記錄的整理及貢獻(xiàn)
在《中國日斑史》中,朱文鑫從史志搜集相關(guān)記載,列表統(tǒng)計(jì)了從漢到明的共101次有關(guān)太陽黑子的記錄,是當(dāng)時(shí)收集中國古代太陽黑子資料最全最詳細(xì)的著作。他還分析了記錄中對黑子所作描述的含義,朱文鑫特別指出:中國的黑子記錄已有一千六百年之歷史,而當(dāng)時(shí)歐西學(xué)者,尚不知日面之生有黑斑也。西方直到伽利略發(fā)明望遠(yuǎn)鏡之后才開始對太陽黑子的觀測,中國發(fā)現(xiàn)黑子比西方要早800多年。
朱文鑫對黑子的研究,除了列出他所搜集到的所有黑子記錄,證明中國是世界上最早記錄太陽黑子的國之外,還專門分析了黑子記錄日期在各月的分布:
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
10 18 11 4 4 4 0 4 3 13 19 8
他發(fā)現(xiàn),古代對黑子在冬春的出現(xiàn)記錄,是夏秋出現(xiàn)記錄的四倍:十月、十一月、十二月和一月、二月、三月太陽黑子的記錄數(shù)量總和是其余六個(gè)月總和的四倍。由此,他進(jìn)一步探討其中的原因,推測這可能是由于在春季和冬季,太陽距離地球近,黑子顯得較大,容易被人發(fā)現(xiàn),此外,春季和冬季,太陽光線沒有夏季和秋季強(qiáng)烈,也為古代人們把對太陽黑子的觀察體重了良好條件。而夏季和秋季,對黑子的記錄就明顯減少,因?yàn)楣饩€和距離的原因,使得人們不容易觀察和發(fā)現(xiàn)太陽黑子。
此外,朱文鑫還將古代描述黑子的文字同現(xiàn)代的太陽黑子研究知識(shí)相對照,以與現(xiàn)代黑子知識(shí)相對照,將其形狀歸類為三組:
第一類,圓形:杯、桃、李、栗、錢;第二類,腰圓形:雞卵、鴨卵、鵝卵、瓜;第三類,無法形:飛鵲、飛燕、鳥、人。
并通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析,得出太陽黑子的平
壽命以及太陽黑子的形狀同其存在時(shí)間長短的關(guān)系:“日斑之生長,自由盛衰之期,經(jīng)歷年之觀測,確定其周期為十一年余。今以上表所書寫日期推之,第一類之平均周期為11.06年;第二類為11.03年;第三類為12.22年。由此可以史志所載現(xiàn)象,與學(xué)理結(jié)合,益足證古人觀測之密,中史記載之詳也?!?/p>
三、朱文鑫在整理和研究太陽黑子資料的方法論意義
朱文鑫治學(xué)的最大的貢獻(xiàn)是利用現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí)來研究中國傳統(tǒng)天文史料。朱文鑫利用他在留學(xué)期間所掌握的豐富的天文理論知識(shí)和實(shí)際觀測經(jīng)驗(yàn),對中國古代關(guān)太陽黑子的記錄資料進(jìn)行收集、篩選、去偽求真,力圖挖掘出其中科學(xué)的成分,使天文史料中有價(jià)值的一部分浮出水面,成為現(xiàn)代科學(xué)研究重要的素材。
由于年代的久遠(yuǎn),以及中國古代敘事的缺陷,對原始材料進(jìn)行去偽存真有著很大的難度,為此,朱文鑫運(yùn)用了多種方法進(jìn)行論證,設(shè)法證實(shí)古人的記錄是否來自于真實(shí)的觀測。如:現(xiàn)代知識(shí)方法、實(shí)驗(yàn)方法、分析方法的使用。
例如,他曾嘗試直接用肉眼尋找黑子,通過多次實(shí)際觀測來驗(yàn)證古代黑子記錄“民國九年三月二十一日舊將落時(shí),在暮色朦朧之中,得見日斑一群,彎曲而成一百二十度之角,如人字形,不用遠(yuǎn)鏡,皆得見之。史言如飛鵲、如飛燕者,即是此類?!?/p>
由此,他通過分析得出結(jié)論:舊出人時(shí),近于地平,蒙氣較大,日光較弱,視之稍易,故史言日中黑子,每謂日出日哺者是也,足證史志所載,皆由實(shí)測,決非憑空臆造也。
強(qiáng)調(diào)實(shí)測價(jià)值注重實(shí)驗(yàn)方法至今都在被廣泛運(yùn)用。
四、結(jié)論
以《中國日斑史》為代表的一系列著作,在中國古代天象記錄整理和研究上舉足輕重,取得了許多重要的成果,得到當(dāng)時(shí)同仁以及后來學(xué)者的高度評價(jià)。中國天文學(xué)會(huì)刊物《宇宙》還在朱文鑫先生逝世一百周年時(shí)特別出版了一期紀(jì)念專號(hào),陳遵妨在《緬憶朱貢三先生》一文中,感慨說:“是時(shí)余亦有我國研究古代天文學(xué)著有成績者,誠僅先生一人之感。”
因此,朱文鑫先生對太陽黑子記錄的整理和研究,不僅為人們了解太陽黑子觀測的歷史和方法提供了借錢,而且他還提出了關(guān)于太陽黑子的科學(xué)結(jié)論,同時(shí)也對太陽的研究起到了重要的佐證。
最后,關(guān)于古代太陽黑子的記錄次數(shù)的多少,除了太陽本身的活動(dòng)程度、與地球的距離、季節(jié)等因素之外,其中是否有人為的重視因素,仍待進(jìn)一步考證。
參考文獻(xiàn)
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一、課前閱讀,為科學(xué)課提供必要的資料來源
課程標(biāo)準(zhǔn)中小學(xué)科學(xué)包含物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)與工程領(lǐng)域。這四大領(lǐng)域又包含了18個(gè)主要概念。從課堂表現(xiàn)形式來說,有探究課、常識(shí)課兩個(gè)類。常識(shí)課中的知識(shí),學(xué)生不能親身經(jīng)歷,不能通過實(shí)驗(yàn)獲得,也觀察不到,只能通過閱讀有關(guān)的信息并結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行組合,從而獲得新的知識(shí),這就需要教師課前提供學(xué)生閱讀的方向與資料,供學(xué)生閱讀,為課堂教學(xué)提供保障。如教學(xué)生命科學(xué)領(lǐng)域《珍稀動(dòng)植物》一課,學(xué)生已經(jīng)在生活中了解了一些有關(guān)珍稀動(dòng)植物的信息,如他們知道“國寶”大熊貓、楊子鱷、銀杏、水杉等。但珍稀動(dòng)植物種類繁多,形態(tài)各異,學(xué)生掌握的信息并不全面,教材只簡單地提供了一些文字材料及圖片,并不能滿足學(xué)生的需求。我在教學(xué)中,提前一周推薦了幾個(gè)搜索詞,如珍稀動(dòng)植物、國家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物、保護(hù)珍稀動(dòng)植物措施等,讓學(xué)生通過網(wǎng)上查閱的方式搜集相關(guān)信息進(jìn)行課上交流。我還推薦學(xué)生閱讀《世界珍稀動(dòng)植物百科全書》、《中國的珍稀動(dòng)物》等書籍。對學(xué)生比較感興趣的珍稀動(dòng)植物資料我則制作成學(xué)具卡片提供給學(xué)生課上閱讀,并在課后進(jìn)行小組間的傳閱。如珍稀動(dòng)物,我提供了麋鹿、白腹錦雞、白鰭豚、中國短吻鱷的資料卡片,珍稀植物,我提供了人參、銀杉、金花茶的圖片及資料介紹。學(xué)生通過閱讀,開闊了視野,也對課本知識(shí)有了進(jìn)一步的了解,更對生命科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了深厚的研究興趣。
二、課后閱讀,將科學(xué)探究延伸到課外
科學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科,其內(nèi)容涵蓋面廣,涉及天文、地理、自然萬物,每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的知識(shí)體系往往很龐大,有限的課堂時(shí)間不可能為學(xué)生建立起完整的科學(xué)知識(shí)體系??茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出,科學(xué)課要培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),而探究意識(shí)的保持與深化則需要將科學(xué)課延伸到課外,閱讀正好為學(xué)生提供了將科學(xué)課向縱深延伸的載體。比如宇宙科學(xué)領(lǐng)域中的《登上月球》這一課,其知識(shí)性目標(biāo)是認(rèn)識(shí)月球的概貌,這一目標(biāo),課本上有詳細(xì)的介紹。而探究性目標(biāo)則是會(huì)搜集資料,能抓住關(guān)鍵信息,提煉有用信息,能創(chuàng)生新的信息;能大膽想象。這些目標(biāo),僅用課上的時(shí)間是很難完成的,也不能滿足學(xué)生的探究欲望。因此,我向?qū)W生推薦一本好書――《大眾天文學(xué)》?!洞蟊娞煳膶W(xué)》以相當(dāng)長的篇幅介紹了月球的概況、月相變化、月亮繞地球運(yùn)動(dòng)、月亮的表面狀況及月食的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生想要了解的有關(guān)月球的知識(shí)在這里都可以找到答案。而這本書中知識(shí)的呈現(xiàn)方式并不是一些枯燥而機(jī)械的天文知識(shí)介紹,而是適應(yīng)大眾的接受水平,以充滿文學(xué)氣息的筆觸,深入淺出,將深?yuàn)W的天文知識(shí)呈現(xiàn)出來。這本書所涉及的天文學(xué)知識(shí)極其廣泛,我針對不同的地球與宇宙領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容選擇合適的章節(jié)讓學(xué)生閱讀,我還將其中與教材聯(lián)系緊密的內(nèi)容做成知識(shí)卡片發(fā)給學(xué)生。如《太陽家族》一課,在課堂教學(xué)中,可以引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀了解恒星的特征,還可以走出太陽系,了解銀河系、其他星系。《秋季星空》通過閱讀,學(xué)生了解了北斗七星及北極星在天空的位置變化規(guī)律??茖W(xué)閱讀,在滿足學(xué)生探究欲望的同時(shí),還增加了學(xué)生的知識(shí)面,更培養(yǎng)了他們的閱讀能力。
三、多途徑閱讀,擴(kuò)展學(xué)生視野,培養(yǎng)學(xué)生搜集資料的能力
劉潔民:首先必須承認(rèn),中小學(xué)科學(xué)課程的綜合化是一個(gè)國際趨勢。十多年來,我一直從事初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制和課程實(shí)驗(yàn),正是因?yàn)槲覉?jiān)信這門課程有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),符合我國初中科學(xué)教育的需求。但是,全面實(shí)施綜合化的科學(xué)課程,需要在師資、課程資源、評價(jià)等方面有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),還需要全社會(huì)對新的科學(xué)教育理念有足夠的認(rèn)同。2000年開始研制初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)稿時(shí),我們希望從少量實(shí)驗(yàn)區(qū)開始實(shí)驗(yàn)綜合科學(xué)課程,用大約十年時(shí)間在全國大范圍推廣?,F(xiàn)在看來,我們當(dāng)時(shí)是太樂觀了。經(jīng)過這十多年的努力,目前科學(xué)課程資源已經(jīng)有了明顯的改善,但師資與評價(jià)等等諸多問題仍然存在,制約著綜合科學(xué)課程的發(fā)展,社會(huì)認(rèn)同程度也有待提高。另一個(gè)不容忽視的因素是,中國很大,不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、文化和教育發(fā)展水平有較大差異,不可一概而論。因此,從我國初中科學(xué)教育現(xiàn)狀來看,初中科學(xué)課程究竟應(yīng)該采取綜合的形式還是分科的形式,既不是單純由課程本身的價(jià)值與合理性所決定的,也沒有一個(gè)簡單的答案。隨著新課標(biāo)的頒布,我們希望新的科學(xué)教育理念獲得更廣泛的理解和支持,也希望有更多的科學(xué)教育工作者在初中科學(xué)課程的師資培養(yǎng)、課程資源開發(fā)、評價(jià)體系的建立與完善等方面做更多的努力,為綜合性的初中科學(xué)課程在我國的健康發(fā)展創(chuàng)設(shè)必要的條件和機(jī)會(huì),從而進(jìn)一步提升我國中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。
《中國教師》:初中科學(xué)課程被確定為“以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的課程”,實(shí)驗(yàn)稿并沒有明確界定什么是科學(xué)素養(yǎng),但2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)中作了明確界定,您能否對此做一點(diǎn)說明?
劉潔民:“科學(xué)素養(yǎng)”概念是西方學(xué)者于20世紀(jì)50年代提出的,是一個(gè)不斷發(fā)展的概念。2000年研制實(shí)驗(yàn)稿時(shí),國內(nèi)尚沒有一個(gè)得到公認(rèn)的科學(xué)素養(yǎng)概念,國際學(xué)術(shù)界的說法之間也有較為明顯的差異,為避免爭議,實(shí)驗(yàn)稿沒有正面給出界定,但其中對課程總目標(biāo)的表述實(shí)際上代表了研制組對科學(xué)素養(yǎng)的理解。2006年,國務(wù)院頒布了《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要(2006—2010—2020年)》,其中明確寫道:“科學(xué)素質(zhì)是公民素質(zhì)的重要組成部分。公民具備基本科學(xué)素質(zhì)一般指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識(shí),掌握基本的科學(xué)方法,樹立科學(xué)思想,崇尚科學(xué)精神,并具有一定的應(yīng)用它們處理實(shí)際問題、參與公共事務(wù)的能力?!贝撕髧鴥?nèi)大多數(shù)學(xué)者較為普遍地接受了這個(gè)界定。在修訂課程標(biāo)準(zhǔn)過程中,修訂組專家一致認(rèn)可這個(gè)界定并將其寫入前言,作為“課程性質(zhì)”第一條的主要內(nèi)容,只是根據(jù)學(xué)術(shù)界較通用的說法將其中使用的“科學(xué)素質(zhì)”改為“科學(xué)素養(yǎng)”。我認(rèn)為,明確對科學(xué)素養(yǎng)的理解,對于讀者更深刻準(zhǔn)確地理解課程標(biāo)準(zhǔn)顯然有直接的幫助。
《中國教師》:與實(shí)驗(yàn)稿相比,2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的部分篇幅增加了一倍,請問其中的主要變化是什么,為什么會(huì)有這樣的變化?
劉潔民:科學(xué)本質(zhì)是當(dāng)代科學(xué)教育中的重要內(nèi)容,增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)教育的重要目標(biāo)之一,也是近年來各國科學(xué)教育高度關(guān)注的問題。20世紀(jì)80年代以來,西方一些科學(xué)教育家以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想,倡導(dǎo)一種將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)(History,Philosophy and Sociology of Science,簡稱HPS)融入中小學(xué)科學(xué)課程和教學(xué)的科學(xué)教育模式,以促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解?!睹绹鴩铱茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》、美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)“2061計(jì)劃”叢書都有較多篇幅談科學(xué)本質(zhì),將其放在重要位置;英國國家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中也對各個(gè)學(xué)段的科學(xué)本質(zhì)教育提出了相應(yīng)的教學(xué)要求。在中國,長期以來,科學(xué)本質(zhì)主要是科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史、科學(xué)社會(huì)學(xué)等學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的話題,直到20世紀(jì)90年代才明確進(jìn)入科學(xué)教育領(lǐng)域。2001年的實(shí)驗(yàn)稿明確將對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)作為課程基礎(chǔ),并將“體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)”作為課程基本理念之一。
與實(shí)驗(yàn)稿相比,2011年版對科學(xué)本質(zhì)的表述更為明確和詳細(xì),增加了對科學(xué)知識(shí)基本形式和建構(gòu)過程、科學(xué)探究過程以及科學(xué)倫理的描寫。全部內(nèi)容分為四段:
第一段從科學(xué)知識(shí)建構(gòu)的角度概述科學(xué)的性質(zhì),也是大家普遍所了解的,即科學(xué)是一個(gè)有價(jià)值的知識(shí)體系。
第二段著重談科學(xué)探究。在教育的范疇中談探究,探究往往被作為教學(xué)的手段,但在科學(xué)的范疇中,探究是本質(zhì),是人類發(fā)現(xiàn)知識(shí)的方法和途徑。鑒于教學(xué)實(shí)踐中大家對科學(xué)探究的片面理解甚至誤解,課程標(biāo)準(zhǔn)中給予了非常清晰的表達(dá):科學(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和邏輯推理交互作用的過程,往往需要經(jīng)過多次循環(huán),不斷有新的發(fā)現(xiàn)和問題,在解決這些問題的過程中推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。
第三段說明科學(xué)是開放的系統(tǒng),是一個(gè)不斷發(fā)展的過程。教師可以借用一些科學(xué)史上的著名案例,引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)的開放性和發(fā)展性。例如,根據(jù)直接的觀察和樸素的推理,世界各古代文明都曾產(chǎn)生過原始的地平說,并認(rèn)為日月星辰都圍繞大地運(yùn)轉(zhuǎn)。公元2世紀(jì),希臘天文學(xué)家托勒密運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理前人的觀測結(jié)果,構(gòu)建了一個(gè)相當(dāng)精致的地心說理論體系,代表了當(dāng)時(shí)的科學(xué)認(rèn)識(shí)水平。但是,隨著觀測儀器精準(zhǔn)度的提高和新的觀測結(jié)果的積累,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了越來越多無法用地心說解釋的現(xiàn)象,1543年哥白尼發(fā)表了日心說理論,其正確性直到17世紀(jì)以后才隨著其他科學(xué)理論的發(fā)展而逐漸確立。19世紀(jì)以后,人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到太陽并不是宇宙的中心。再比如,對地球形狀和大小的認(rèn)識(shí),對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),對生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí),都是隨著人類科學(xué)探究能力的提高而不斷改進(jìn)的。所以,科學(xué)不是僵化的、封閉的,而是在不斷發(fā)展進(jìn)步中。認(rèn)識(shí)到這些,對促使學(xué)生形成正確的科學(xué)觀、世界觀非常重要。
最后一段說的是科學(xué)倫理??茖W(xué)家是人,科學(xué)是人類活動(dòng),科學(xué)家在從事研究和相互交往的過程中既要受到人類社會(huì)基本法律和倫理的制約,還要受到科學(xué)規(guī)范、科學(xué)倫理的制約。20世紀(jì)以來,科學(xué)技術(shù)對人類的生活方式和自身安全的影響越來越深遠(yuǎn),例如核能、人類基因組、轉(zhuǎn)基因等研究既可以造福于人類,也為研制大規(guī)模殺傷性武器提供了基礎(chǔ),而克隆人研究則帶來一系列倫理和法律問題。正因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)對人類社會(huì)的影響太大了,因此其發(fā)展必須受到全社會(huì)的關(guān)注,雖然歷史上多次發(fā)生世俗倫理和法律阻礙科學(xué)發(fā)展的事件,但必要的法律、倫理制約仍然是不可缺少的。
以上對2011年版中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的部分作了十分簡略的解說,課程標(biāo)準(zhǔn)解讀對此有更詳細(xì)的說明。由于初中科學(xué)課程是體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的課程,因此,正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì),對科學(xué)教科書的編寫和科學(xué)課程的教學(xué)都有至關(guān)重要的意義。
《中國教師》:實(shí)驗(yàn)稿基本理念中有一條是“突出科學(xué)探究”,2011年版中改成了“體現(xiàn)科學(xué)探究的精神”,課程目標(biāo)和課程內(nèi)容中對科學(xué)探究的表述也有明顯的改變,請問主要變化是什么?對科學(xué)課程的實(shí)施將會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響?
劉潔民:課程改革之前,我國的理科教學(xué)習(xí)慣于以教師講授為主,很多學(xué)校的理化生課程連學(xué)生需要完成的最起碼的理科實(shí)驗(yàn)都不能保證,更談不到以科學(xué)探究的方式實(shí)施教學(xué)。針對這種情況,實(shí)驗(yàn)稿對與科學(xué)探究有關(guān)的內(nèi)容在表述上作了強(qiáng)化處理,試圖引起廣大一線教師和科學(xué)教育界的重視。經(jīng)過十年來的課程改革,科學(xué)探究的理念已經(jīng)較為普遍地為人們所接受,但在課程實(shí)驗(yàn)中卻出現(xiàn)了兩方面問題:一是表面化,即看起來像是探究式的科學(xué)教學(xué),其實(shí)不然,例如師生問答、學(xué)生活動(dòng)及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等,表面上在探究,實(shí)際上學(xué)生根據(jù)教師安排好的套路作出機(jī)械反應(yīng),缺少真正的思考和理解;二是模式化,即把科學(xué)探究過程固定為一個(gè)統(tǒng)一的模式。為糾正表面化的傾向,2011年版強(qiáng)調(diào)“體現(xiàn)科學(xué)探究的精神”,其含義不言而喻。為糾正模式化的傾向,2011年版在表述科學(xué)探究的課程內(nèi)容時(shí)明確指出,“科學(xué)探究的方式和過程是多種多樣的,沒有一成不變的模式”,并將實(shí)驗(yàn)稿中明確概括的六要素改以舉例的形式表述。在教學(xué)建議中又指出,“學(xué)生的探究活動(dòng)可以采用多種形式,有些探究活動(dòng)是完整的,有些只包含部分要素,但無論何種形式,均須體現(xiàn)科學(xué)探究的基本思想和特征”,“探究教學(xué)不是科學(xué)教學(xué)中的唯一方式,它應(yīng)該與其他各種行之有效的教學(xué)方式有機(jī)地結(jié)合”。
實(shí)驗(yàn)稿中,關(guān)于科學(xué)探究的課程目標(biāo)完全按照所謂“六要素”設(shè)定,2011年版則增加了理解科學(xué)探究過程、能開展科學(xué)探究活動(dòng)的要求,并明確提出了科學(xué)探究所需要的基本技能要求,特別是對觀察、實(shí)驗(yàn)獲取信息能力的要求。
從總體上看,2011年版對科學(xué)探究的要求比實(shí)驗(yàn)稿更為深入、細(xì)致和全面,同時(shí)也更為務(wù)實(shí),并且力圖糾正表面化和形式化的傾向,科學(xué)教科書的編寫和科學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)盡可能落實(shí)這些基本要求。
《中國教師》:科學(xué)課程的另一個(gè)基本特征是整合,在這方面2011年版有什么新的內(nèi)容?
劉潔民:首先,“確定了科學(xué)課程應(yīng)包括以下方面內(nèi)容:統(tǒng)一的科學(xué)概念與原理;科學(xué)探究的基本過程和方法;自然科學(xué)中最基本的事實(shí)、概念、原理、觀點(diǎn)和思想;發(fā)展學(xué)生思維能力、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的內(nèi)容;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度的內(nèi)容;反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果以及科學(xué)技術(shù)社會(huì)之間關(guān)系的內(nèi)容”。強(qiáng)調(diào)“通過對內(nèi)容的整合使學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)自然和理解科學(xué),并不刻意追求不同學(xué)科知識(shí)的綜合程度”。
其次,突出統(tǒng)一的概念與原理的地位和作用,例如物質(zhì),運(yùn)動(dòng)及其相互作用,能量,信息,系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與功能,演化平衡,守恒等。在具體知識(shí)內(nèi)容方面,調(diào)整、合并了部分內(nèi)容,刪除了一些較難的內(nèi)容,并明確提出了對學(xué)生相關(guān)技能的要求。
《中國教師》:我一直認(rèn)為初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀目標(biāo)非常好,凸顯了科學(xué)素養(yǎng)的基本要求。2011年版的課標(biāo)將原來的4條科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀目標(biāo)整合為3條:對自然和社會(huì)的態(tài)度,對科學(xué)的態(tài)度,學(xué)習(xí)科學(xué)、處理事務(wù)與人際關(guān)系的態(tài)度。在教學(xué)中如何落實(shí)這些目標(biāo),仍將是初中科學(xué)教育實(shí)踐中的難點(diǎn)。在此,可否請您給教師們提出一些建議?
劉潔民:科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀的培養(yǎng),一定要避免表面化、形式化的傾向,忌諱空洞地講大道理。這應(yīng)該是一種“魚在水中,不知有水”的教育境界,教師要采用潛移默化的方式,“隨風(fēng)潛入夜,潤物細(xì)無聲”。教師首先要有科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀教育的明確意識(shí),將其落實(shí)在具體的教學(xué)行為之中??梢哉f,所有科學(xué)知識(shí)都富有科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀的教育價(jià)值,就看教師心中是否有這類目標(biāo),眼中能否看到這些教育價(jià)值。例如,在天文部分的教學(xué)中,可以通過解釋地球是唯一的一個(gè)擁有高級(jí)生命的星球,讓學(xué)生感受珍惜和愛護(hù)地球的責(zé)任和義務(wù);通過展示人類對地球形狀的認(rèn)識(shí)過程,使學(xué)生了解人類對自然界的認(rèn)識(shí)是不斷深化的;通過觀測星空,引導(dǎo)學(xué)生感受大自然的壯美和奧秘,激發(fā)他們對大自然的熱愛和探索熱情;通過引導(dǎo)學(xué)生了解人類對宇宙起源和演化的認(rèn)識(shí)過程,提高區(qū)分科學(xué)理論、神話傳說、迷信及邪說的能力;通過介紹天文學(xué)家為探索宇宙奧秘不畏艱辛,甚至不惜獻(xiàn)出生命的事跡,激發(fā)學(xué)生探索真理、熱愛科學(xué)的情感。
《中國教師》:教師們曾經(jīng)反映初中科學(xué)課程中天文學(xué)的內(nèi)容過難,為什么本次課標(biāo)修訂仍然保持了對天文學(xué)內(nèi)容的較高要求?廣大初中科學(xué)教師應(yīng)該怎樣適應(yīng)這種要求?
劉潔民:天文學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)領(lǐng)域之一。自20世紀(jì)80年代以來,歐美及亞洲的許多國家在初中科學(xué)課程中都對天文教育給予了足夠的重視。單純從實(shí)用角度考慮,對于現(xiàn)代人來說,天文學(xué)幾乎完全是無用的,但從全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的角度看,天文教育無疑有著十分深刻的意義:
(1)基本的天文知識(shí)是現(xiàn)代公民科學(xué)素養(yǎng)的有機(jī)組成部分。我是誰?我來自哪里?我現(xiàn)在在哪里?這是自蒙昧?xí)r代以來人類一直在思考的問題,也是每個(gè)有自我意識(shí)的人或早或遲必然要遇到的問題。對這些問題給出與現(xiàn)代科學(xué)相協(xié)調(diào)的回答,而不是歸之于臆想、神話和玄學(xué),當(dāng)然體現(xiàn)了一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)。在做出這樣的回答時(shí),天文學(xué)起著不可或缺的作用。
(2)天文學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生對自然和科學(xué)的興趣。日月輝煌燦爛,星空神秘幽遠(yuǎn),每一個(gè)注視它們的人,或?yàn)橹鸷?,或引發(fā)遐思。古今中外,無數(shù)哲人、藝術(shù)家和科學(xué)家為之傾倒。星空對中小學(xué)生來說,既是熟悉的,也是陌生而神秘的。天文學(xué)以神秘的宇宙作為研究對象,永遠(yuǎn)是激發(fā)人類好奇心和挑戰(zhàn)人類想象力的重要源泉,是一門適合培養(yǎng)學(xué)生對自然和科學(xué)興趣的學(xué)科。
(3)天文學(xué)有助于陶冶性情,啟人心智。學(xué)習(xí)天文,觀測星空,可以開闊人的眼界和胸襟,使人變得博大而深沉??档略f:“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈,一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則,另一件是我們頭頂上燦爛的星空。”還有天文學(xué)家說:“與浩瀚的宇宙相比,塵世間那些雞毛蒜皮算得了什么?”天文學(xué)首先是一門觀測的科學(xué)。天文學(xué)的觀測,要求精細(xì)、持久、有系統(tǒng),從而可以培養(yǎng)人們精細(xì)、耐心、有條理的心理品質(zhì)。學(xué)習(xí)天文,觀測星空,可以激發(fā)人的想象力,啟人心智。
(4)天文學(xué)有助于學(xué)習(xí)科學(xué)方法。天文學(xué)首先是一門觀測的科學(xué),它的研究對象是可望而不可及的遙遠(yuǎn)的天體。觀測(觀察)是非?;镜目茖W(xué)方法。此外,天文學(xué)在其漫長的發(fā)展過程中,還產(chǎn)生或運(yùn)用了其他一些重要的科學(xué)方法,學(xué)習(xí)天文也就同時(shí)學(xué)習(xí)了這些科學(xué)方法。
(5)天文學(xué)有助于培養(yǎng)科學(xué)世界觀。所謂世界觀或宇宙觀,指的是我們對世界的總的看法。天文學(xué)的研究對象是天體,是宇宙,它為我們客觀地、理性地認(rèn)識(shí)世界、認(rèn)識(shí)宇宙提供了科學(xué)的基礎(chǔ),所謂科學(xué)的世界觀,追根尋源,來自我們對宇宙的認(rèn)識(shí)。
(6)了解天文學(xué)家的探索歷程,有助于培育科學(xué)思想和科學(xué)精神。偉大的天文學(xué)家都是執(zhí)著地追求真理的人。哥白尼、伽利略、牛頓、哈雷、哈勃、霍金,這些偉大的名字,他們的輝煌業(yè)績和崇高精神,永遠(yuǎn)激勵(lì)著后人。
關(guān)于教師在天文學(xué)教學(xué)方面遇到的困難,我想,解決的辦法,一是希望大學(xué)本科教育中加強(qiáng)天文學(xué)教育,例如地理系開設(shè)天文必修課,物理系開設(shè)天文選修課;二是可設(shè)計(jì)一個(gè)約30個(gè)課時(shí)的天文學(xué)培訓(xùn)課程,對在職科學(xué)教師提供直接的幫助;三是進(jìn)一步密切科學(xué)教育專家與一線教師的聯(lián)系,給一線教師提供更多幫助和引導(dǎo)。實(shí)際上,只要有較好的參考資料和好的建議,初中科學(xué)課程中的天文內(nèi)容大部分都是容易自學(xué)的。
《中國教師》:2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)驗(yàn)稿中的“科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系”改為“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”,其中的主要變化是什么?
劉潔民:主要有四方面變化。
(1)增加了主題“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系”,在其中增加了環(huán)境教育的內(nèi)容,并對四者關(guān)系給出了較為具體的表述。
(2)將“科學(xué)史”調(diào)整為“科學(xué)技術(shù)史”,參照“科學(xué)的本質(zhì)”改寫了“科學(xué)技術(shù)史在科學(xué)課程中的地位與作用”,使其更為具體并有所深化;將“科學(xué)史進(jìn)入科學(xué)課程的基本方式”改寫為“科學(xué)技術(shù)史融入科學(xué)課程的若干建議”,使之具有更明確、更具體的指導(dǎo)意義;刪去“科學(xué)史料舉例”,因其已包含在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)部分。
(3)增加了對技術(shù)素養(yǎng)的界定,重新表述了技術(shù)設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容及要求,使之更為具體、確切和具有可操作性。
(4)重新設(shè)計(jì)了“當(dāng)代重大課題”,對設(shè)置這部分內(nèi)容的意圖作了更明確的表述。由于具體課題的內(nèi)容目標(biāo)和活動(dòng)建議實(shí)質(zhì)上已出現(xiàn)在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的前幾部分,故刪去細(xì)節(jié),僅列舉若干重大課題。
與實(shí)驗(yàn)稿相比,這部分內(nèi)容變化很大,限于篇幅無法詳細(xì)說明,有興趣的讀者可進(jìn)一步閱讀課程標(biāo)準(zhǔn)解讀的相關(guān)內(nèi)容。
《中國教師》:在過去的十年中,初中科學(xué)課程步履維艱。接下來的幾年中,為使這一課程健康發(fā)展,需要做哪些努力?
劉潔民:任何改革都不是一蹴而就的。過去十年中,雖然科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)確實(shí)遇到了一些問題,但一些地區(qū)的實(shí)驗(yàn)表明,這門課程有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的理念、目標(biāo)、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)基本符合國際科學(xué)課程的發(fā)展趨勢,符合我國初中科學(xué)教育的需求。對目前實(shí)施科學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行的問卷調(diào)查結(jié)果也表明,科學(xué)教師對科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念和設(shè)計(jì)思路是普遍認(rèn)同的,初中科學(xué)課程改革的方向是正確的,初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)稿的基本框架和內(nèi)容是值得肯定的?,F(xiàn)在修訂過的課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)由教育部正式頒布,初中科學(xué)課程未來的發(fā)展,需要教育界以及社會(huì)各方的共同努力,通力合作。
科學(xué)教育界內(nèi)人士可集中力量做好三方面的工作:科學(xué)教科書的編寫、科學(xué)課程學(xué)業(yè)評價(jià)改革以及科學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)。首先,初中科學(xué)教科書要充分體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的理念,充分體現(xiàn)科學(xué)教育的價(jià)值,為教師創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)提供適宜的平臺(tái),促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升?,F(xiàn)在曾在實(shí)驗(yàn)區(qū)使用過的幾套初中科學(xué)教科書正在修訂,有過去十年的工作基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)積累,我相信修訂版教科書在整體構(gòu)思和細(xì)節(jié)處理上都會(huì)有明顯的提升。
評價(jià)改革一直是科學(xué)教育改革的難點(diǎn)。這次課標(biāo)修訂,我們下了很大工夫?qū)υu價(jià)建議作出較大修改,旨在更好地指導(dǎo)評價(jià)實(shí)施。例如,在評價(jià)原則方面首先提出導(dǎo)向性原則,“評價(jià)應(yīng)以本標(biāo)準(zhǔn)為基本依據(jù),評價(jià)目標(biāo)要與課程目標(biāo)一致,評價(jià)的內(nèi)容和方式應(yīng)有利于引導(dǎo)教師實(shí)施真正意義上的科學(xué)教育,體現(xiàn)本課程整合和探究的特點(diǎn),增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)的理解,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”,還包括發(fā)展性原則、科學(xué)性原則、多元化原則和公平性原則,評價(jià)內(nèi)容和方式也在實(shí)驗(yàn)稿的基礎(chǔ)上作了更為細(xì)致和準(zhǔn)確的說明。由于目前科學(xué)課程尚未確立具有足夠針對性和權(quán)威性的評價(jià)體系,我們希望這些評價(jià)原則能為科學(xué)課程的學(xué)業(yè)評價(jià)提供一個(gè)基本的依據(jù),使學(xué)業(yè)評價(jià)成為科學(xué)課程建設(shè)與發(fā)展的推動(dòng)力量,而不是干擾與阻礙因素。
師資隊(duì)伍是目前我國實(shí)施綜合科學(xué)課程的另一個(gè)主要瓶頸。高水平師資隊(duì)伍的建設(shè),一方面要著眼于高校本科層面的教育改革,培養(yǎng)優(yōu)秀的準(zhǔn)教師;另一方面要著眼于在職教師的繼續(xù)教育工作,盡快提升在職科學(xué)教師的專業(yè)素養(yǎng)。由于目前國內(nèi)部分高師院校在本科教育中直接培養(yǎng)初中科學(xué)教師的模式存在爭議,其實(shí)施也遇到一定困難,所以加強(qiáng)繼續(xù)教育會(huì)是當(dāng)前提升科學(xué)師資隊(duì)伍專業(yè)素養(yǎng)的主要途徑。過去十年的經(jīng)驗(yàn)表明,“短平快”式的培訓(xùn)不能真正解決科學(xué)教師所面臨的主要困難。建議統(tǒng)一規(guī)劃科學(xué)教師培訓(xùn)項(xiàng)目與內(nèi)容,例如經(jīng)過專家論證和實(shí)驗(yàn)區(qū)調(diào)研,制定專門的科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展規(guī)劃,將其納入常規(guī)的教師在職培訓(xùn)總體方案,從而使之既具有足夠的針對性又具有足夠的穩(wěn)定性;又比如為每個(gè)科學(xué)教師提供三年一階段的培訓(xùn)機(jī)會(huì),使他們在完成初中三年的科學(xué)課程教學(xué)之后,有機(jī)會(huì)交流、總結(jié)、充實(shí)和提升。培訓(xùn)內(nèi)容可由三大板塊組成:一是教育教學(xué)基本理論方法,二是學(xué)科基本知識(shí),三是科學(xué)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)、科學(xué)史等專題課程,使得科學(xué)教師在學(xué)科知識(shí)、學(xué)科方法和技能、學(xué)科思想、學(xué)科文化等四個(gè)層面上全面獲得提升。
還有一些工作,則不是科學(xué)教育界所能解決的,需要整個(gè)社會(huì)的支持。例如,國家和地方政府對初中科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)區(qū)要給予足夠的政策支持,在財(cái)政上要確??茖W(xué)課程的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)(例如科學(xué)教師的培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的配備經(jīng)費(fèi)、購買科學(xué)圖書的經(jīng)費(fèi)等等),并使其生存和發(fā)展獲得一定程度的法律保障,不致因某些臨時(shí)性的動(dòng)議就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)區(qū)下馬,使廣大教師和科學(xué)教育工作者的多年努力毀于一旦。
我平時(shí)住在外婆家,每到星期五的晚上,爸爸、媽媽才來接我回家。那天,我記得是星期四,是我正常上學(xué)的日子,可是,外婆一大早就叫我給爸爸、媽媽打電話,說是讓他們晚上來過節(jié)。
“過節(jié)?”我順手翻開日歷,一看那天是2月26日,便感到有點(diǎn)詫異,“沒聽說今天是什么節(jié)呀!”
外婆微微一笑,說:“今天是農(nóng)歷二月初二,春龍節(jié)?!?/p>
“我怎么沒聽說呀!”
“嘻嘻,你看——連二月二是什么節(jié)日都不知道,我們家的‘小博士’真夠孤陋寡聞了?!蓖馄艙P(yáng)揚(yáng)眉毛,顯得很得意。
我知道外婆分明是在“報(bào)復(fù)”我。前些天,外婆看見街上有很多人在賣玫瑰花,就問我那天是什么節(jié)。嘻嘻,連情人節(jié)都不知道,真夠孤陋寡聞了??墒牵裉斓奈覅s有點(diǎn)尷尬,連“二月二”是什么節(jié)日都不知道,讓我這個(gè)“小博士”怎么在外婆面前立足呢?
那天臨上學(xué)時(shí),我給外公悄悄留了一個(gè)紙條兒,請他上網(wǎng)幫我下載一些關(guān)于“二月二”的資料,并且懇求他為我保密——我一定要在外婆那里找回面子。那一天,我聽課時(shí)有些心不在焉,一直都在想著“二月二”的事兒。
中午,外公偷偷地塞給我一沓打印好的資料,我便關(guān)起門來“惡補(bǔ)”。原來,“二月二”在北方稱為“春龍節(jié)”,在南方稱為“踏青節(jié)”。據(jù)說,“二月二”在周代本是一個(gè)祭祀的日子,到了唐代已演變成一個(gè)民俗節(jié)日。俗話說“二月二,龍?zhí)ь^”。這句話的來歷與中國古代天文學(xué)和農(nóng)業(yè)節(jié)氣有關(guān)。根據(jù)中國古代天文學(xué)的觀天模式,在周天黃道確定二十八個(gè)星座,稱為二十八宿,二十八宿按照東南西北分成四宮,并按照它們的形象附會(huì)為四種動(dòng)物。其中,東宮七宿被想像成一條巨龍。每到農(nóng)歷二月,處于龍頭位置的角宿會(huì)在東方地平線顯現(xiàn),所以俗稱“龍?zhí)ь^”。
哈哈,臨陣磨槍,不快也光——我想,只要我亮出“現(xiàn)買現(xiàn)賣”的關(guān)于古代天文學(xué)的一點(diǎn)知識(shí),就準(zhǔn)能把外婆“鎮(zhèn)住”。
吃午飯的時(shí)候,我問外婆:“你知道什么叫‘龍?zhí)ь^’嗎?”
外婆還是微微一笑,說:“我外孫子今年小學(xué)畢業(yè),而且要考重點(diǎn)初中,這就是‘龍?zhí)ь^’?。 ?/p>
“這是迷信!”我還要繼續(xù)說點(diǎn)什么,卻見外公示意我打住,我就把后面的話咽下去了。外公小聲告訴我:“這是民俗,不是迷信。在民俗里,總是寄托著老百姓最殷切的企盼,等你長大了就會(huì)明白。”
我凝神注視著外婆,發(fā)現(xiàn)他的眼神里閃動(dòng)著一種我從來沒有看見過的東西——大概就是外公說的那種“最殷切的企盼”吧?望著慈祥的外婆,我的心里涌動(dòng)著許許多多的感動(dòng)。我長這么大,還沒有見過怎么過“二月二”,不知道外婆會(huì)給我們做什么好吃的。我從資料上得知,在“二月二”這一天,各地的習(xí)俗都不一樣。外婆是北方人,會(huì)怎么張羅這個(gè)節(jié)日的伙食呢?
“外婆,今天晚上我們吃什么?”我充滿好奇地問。
外婆仍然是微微一笑,說:“保密?!?/p>
那天下午的課,我還是聽得有些心不在焉。
晚上放學(xué)回家,我像貓兒似的悄悄溜進(jìn)飯廳,只見桌子上擺了滿滿一盤年糕——好像是從紅蜻蜓蛋糕店買來的那種,此外還有幾個(gè)涼盤兒和一瓶我喜愛的百事可樂。原來“二月二”也沒什么特別的呀!
我看見廚房的門欠著一條縫兒,便偷偷地去“偵察”。廚房里,外婆正在把切成薄片的豬頭肉往一個(gè)大盤里擺。她擺得好精心啊,一片一片的很有順序,豬鼻子挨著豬鼻子,豬耳朵挨著豬耳朵,擺好之后仍像一個(gè)不曾切開的豬頭趴在那里。然后,外婆往豬頭肉上撒了很多大塊的蔥花兒和各種佐料,最后放在鍋里蒸。
糟透了,真的糟透了!我是從來不吃肥肉的,今天這個(gè)節(jié)怎么過?
晚上,爸爸、媽媽在桌上對外公、外婆表示感謝,說你們的外孫子一定不會(huì)辜負(fù)你們的希望,爭取以最優(yōu)異的成績畢業(yè),并且一定考上重點(diǎn)初中。
“輪到你說了!”媽媽拉著我的衣袖,“請‘小博士’發(fā)表祝酒詞!”
我一直看著那盤子肥凜凜的豬頭肉發(fā)呆,一時(shí)竟然說不出話來。
“不說就不說吧!”外婆把一大塊豬頭肉夾在我的碗里,“來,常常外婆的看家菜。”
外公也鼓勵(lì)我說:“來,快吃吧,這道菜具有美容、健腦的神奇功效。”
在外公、外婆以及爸爸、媽媽四雙眼睛的“監(jiān)督”下,我不得不把那塊豬頭肉塞到嘴里——說實(shí)話,我原本是想趁他們不注意時(shí)再吐掉的。沒想到,神奇的事情發(fā)生了——后來我竟然大嚼大咽起來,外婆蒸的豬頭肉,肥而不膩,入嘴即化,糯嫩可口,那可是相當(dāng)香??!
“從前所寫的圣經(jīng)都是為教訓(xùn)我們寫的?!保_馬書第十五章第四節(jié))
“但記這些事要叫你們信耶穌是基督,是神的兒子,并且叫你們信了他,就可以因他的名得生命。”(約翰福音二十章三十一節(jié))
基督徒科學(xué)迷
數(shù)年前,一個(gè)女友的親戚從臺(tái)灣到大陸探親,向女友傳基督信仰,女友堅(jiān)定地說,要相信科學(xué),不能相信迷信。不久,女友就成為基督徒,問其原因,說是《圣經(jīng)》是真理不是迷信。我們一起在教會(huì)里研讀圣經(jīng),越讀越虔誠。
我家先生是位虔誠的基督徒,早上起來不讀圣經(jīng)不吃早飯的,夜間就算是大雪紛飛的寒冬,長途旅行好不容易找到一家旅館,讓我先休息了,自己在洗手間的燈光下,讀完《圣經(jīng)》再安排睡下。所有認(rèn)識(shí)他的人,無不為他敬虔的生活方式和智能溫柔的性情所感動(dòng)。有意思的是,先生是個(gè)科學(xué)迷,講起科學(xué)來,頭頭是道,滔滔不絕,從海洋研究到環(huán)境保護(hù),竟讓我這個(gè)從小數(shù)學(xué)不及格的人對科學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣。四年前,他從圣經(jīng)創(chuàng)世記中得到啟發(fā),開始研究“藻類成為再生能源的科技方法”,有心要以科學(xué)來幫助人類。
科學(xué)是知識(shí)
什么是科學(xué)?科學(xué)最簡單的講法就是“知識(shí)”。根據(jù)圣經(jīng)但以理書第一章記載,但以理和他的三個(gè)好朋友,就是精通那時(shí)代“科學(xué)”的青年人,他們相貌俊美,通達(dá)各種學(xué)問,知識(shí)聰明俱備。這里的知識(shí),在英文圣經(jīng)中就直接翻譯成“科學(xué)”。
大多數(shù)的科學(xué)名稱,其英文名字中都包括兩個(gè)希臘字根,一個(gè)字根的意思是“有系統(tǒng)的研究”,另一字根則講到其研究的主題。生物biology是對生命的研究,地質(zhì)geology是對地球的研究,水文hydrology是對水的研究,等等。英文的“l(fā)ogy”來自希臘文的logos, 意為“道”, 也譯為“答案”、“話”。它在圣經(jīng)中作為專有名詞時(shí),指主耶穌基督。他是上帝活潑常存的道,是萬有的創(chuàng)造者。科學(xué)包羅萬象,而圣經(jīng)已經(jīng)包含了一切人類需要了解的知識(shí)。新約《圣經(jīng)》歌羅西書告訴我們“所積蓄的一切智慧知識(shí),都在他里面藏著?!彼裕谢酵街赋?,科學(xué)只是讓對上帝完美創(chuàng)造的法則的零碎了解、定理和記錄而已。英國哲學(xué)家培根Reger Bacon說:“那些科學(xué)、哲學(xué)造詣不深僅習(xí)皮毛的人,因能看到萬物的次因,而不能認(rèn)識(shí)神、體會(huì)圣道的奧秘?!?/p>
大家都知道,科學(xué)隨著人類的不斷研究而一直在發(fā)展、進(jìn)步。當(dāng)新的科學(xué)“學(xué)說”出現(xiàn)了,過去的“學(xué)說”就被了。于是人們就說,過去的研究有錯(cuò)誤,現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)才是真正符合科學(xué)的。而《圣經(jīng)》從來沒有改變過一個(gè)字。上帝啟示的時(shí)候怎樣,現(xiàn)在還是這樣。許多的科學(xué)家、考古學(xué)家越研究,就支持了圣經(jīng)話語的真實(shí)性。真正的科學(xué)只講述被證實(shí)的事實(shí),真正的科學(xué)絕不會(huì)改變, 且它們以永遠(yuǎn)都確立的事實(shí)為根據(jù)存在。因此,當(dāng)科學(xué)家們最終達(dá)到絕對的真理時(shí)他們的發(fā)現(xiàn)不會(huì)與圣經(jīng)產(chǎn)生任何的矛盾,這是因?yàn)槭ソ?jīng)本身就是絕對的真理。
先知預(yù)言天文學(xué)
曾讀過這樣一個(gè)故事:舊約圣經(jīng)中有個(gè)先知叫杰里邁亞,他說:“天上的萬象不能數(shù)算”(杰里邁亞書三十三章二十二節(jié)),杰里邁亞先知是在主前590年間發(fā)出這樣的贊嘆。他的意思是:天上的眾星多數(shù)不可數(shù)。與杰里邁亞同時(shí)代的有個(gè)叫Hipparchs的希臘星象學(xué)家說,耶利米這節(jié)經(jīng)文不符合天文學(xué)。按Hipparchs的計(jì)算,天上只有1022顆星星,怎么可以說“不能數(shù)算?”他的結(jié)論,當(dāng)時(shí)的星學(xué)家們也十分贊同。可是,不久以后,就有另一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了另外4顆,他也因此斷定杰里邁亞不對,說:“我竟能數(shù)算出來?!?/p>
那么20世紀(jì)的天文學(xué)家是怎樣說的呢?1936年,天文學(xué)家公布:天上有15億顆星星。再過一些年,愛丁頓Eddington 計(jì)算為300億顆星星,你看300億與1022相差多少倍!其實(shí)300億也不對,我們知道一個(gè)銀河系就有1000億顆星星,用Hale望遠(yuǎn)鏡可以看到100億個(gè)銀河系,共計(jì)不下10萬億億顆星星。但按照愛因斯坦的估計(jì),比這個(gè)數(shù)字還要大10萬倍,約為 100億億億多,到底先知杰里邁亞對呢?還是科學(xué)家對呢?杰里邁亞不是現(xiàn)代天文學(xué)家,他只是一個(gè)一生傳遞神的話語,被他自己的民族討厭的人,終生孤單,但耶和華上帝的靈賜予他超凡的智慧,預(yù)言了天文學(xué)的知識(shí)。
考古學(xué)的見證
舊約創(chuàng)世記第四章二十二說:“洗拉又生了土八該隱。他是打造各樣銅鐵利器的(或作是銅匠鐵匠的祖師)”,不信圣經(jīng)的讀者一定說創(chuàng)世記的記載是錯(cuò)的,按其他歷史資料表明,最早使用鐵器是在主前1200年,而創(chuàng)世記第四章是在主前2000-3000年前的事,那里會(huì)有“銅鐵利器”呢?直到1933年,法蘭克博士H.E.Frankfort在巴比倫舊址東北160公里挖掘一把鐵鏟。經(jīng)考證,公認(rèn)為主前2700多年前的制品。這就說明,考古學(xué)證明圣經(jīng)的真確性了。
2012年3-4月,我和先生一些朋友走訪了以色列,特別參觀了找到死海古卷的曠野地。美國耶魯大學(xué)包盧博士Burrows的著作中,提到1947-1956年間,在死海西北基伯昆蘭曠野的山洞發(fā)現(xiàn)了古代文獻(xiàn)。一些科學(xué)家前往死海曠野研究,發(fā)現(xiàn)其中一卷就是舊約圣經(jīng)以賽亞書,寬30公分,長7.3公尺,被公認(rèn)為主前200年的手抄本,與現(xiàn)在舊約以賽亞書完全相同,現(xiàn)在存放在耶路撒冷希伯來大學(xué)圖書館里。
醫(yī)學(xué)的見證
小朋友吃飯前,父母親總會(huì)吩咐孩子好好洗手,教導(dǎo)孩子說,細(xì)菌會(huì)造成你生病哦。有時(shí)候?yàn)榱祟A(yù)防疾病的傳播,必須要將被病菌感染并傳播病菌的人從人群中隔離開。這是醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)步帶給人健康的生活。然而,舊約圣經(jīng)在 3500 年前就告訴人們這樣的健康知識(shí)。
“患漏病的人痊愈了,就要為潔凈自己計(jì)算七天,也必須洗衣服,用活水洗身,就潔凈了?!保?利未記15 章13節(jié))
在摩西的時(shí)代,摩西并沒有顯微鏡,在以色列的曠野,更沒有科學(xué)儀器,大多沒有耶和華神的人們還在召喚鬼魂或各種巫術(shù)來醫(yī)治傳染病,迷信猖獗,摩西竟記錄下了有關(guān)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)及保健衛(wèi)生的人類歷史最科學(xué)的著作。即使是生活在尖端科學(xué)時(shí)代的醫(yī)生,也不需要和有任何理由在摩西向以色列人指示的有關(guān)傳染病的治療及外科性手術(shù)的事項(xiàng)上再添加或修改什么。它們已經(jīng)完美無缺了。
有資料表明,猶太人就是從圣經(jīng)學(xué)習(xí)到外科手術(shù)的方法,盡管這手術(shù)是由不太衛(wèi)生的拉比,而不是專業(yè)的醫(yī)生做的,手法也老式而粗劣,但是很少會(huì)有病人因此得手術(shù)并發(fā)癥。
生命的見證
《圣經(jīng)》?創(chuàng)世記第二章第七節(jié)說:“耶和華神用地上的塵土造人?!庇终f:“因?yàn)槟闶菑耐炼龅?。你本是塵土,仍要?dú)w于塵土。”(創(chuàng)世紀(jì)三章十九節(jié))
現(xiàn)代科學(xué)告訴我們,構(gòu)成我們?nèi)梭w的元素,沒有一種不在自然界泥土中存在。也就是說我們?nèi)祟惖脑厝靠梢栽谀嗤林姓业健.?dāng)人死了,尸體無論火葬還是土葬,最后還是歸回泥土。人體經(jīng)化學(xué)家分析估算,結(jié)果發(fā)現(xiàn):人體的脂肪可以做六塊肥皂;磷質(zhì)可以做220根火柴;所有的石灰質(zhì)可以消毒一個(gè)雞籠;所含的鐵質(zhì)相當(dāng)于一根鐵釘。另外還有鹽一把;糖水一杯;還有一點(diǎn)氮?dú)?,如果可以做成火藥,可放一小炮。以上物質(zhì)的價(jià)值不會(huì)超過一美金。耶和華上帝用地上的塵土造人,將生氣吹在他鼻孔里,他就成了有靈的活人,名叫亞當(dāng)。(創(chuàng)世紀(jì)二章七節(jié))。沒有上帝的生氣在人的生命里,人不過是塵土。人之所以為人的尊貴,不是物質(zhì)的身體,而是無價(jià)之寶貴的靈魂。
《圣經(jīng)?詩篇》第八篇第三至第四節(jié),是以色列大衛(wèi)王從內(nèi)心深處發(fā)出的感嘆:“我觀看你指頭所造的天,并你所陳設(shè)的月亮星宿,便說,人算什么,你竟顧念他?世人算什么,你竟眷顧他”。
數(shù)學(xué)作為一門邏輯性、思維嚴(yán)密性較強(qiáng)的學(xué)科,它對師生合作、生生合作所提出的要求很高,而且在高中時(shí)期的數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,若把整節(jié)課都用小組學(xué)習(xí)的辦法展現(xiàn)出來,則肯定會(huì)對教學(xué)效率造成影響.實(shí)際上很多教師的做法都是按照既定教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行適度的分組活動(dòng).因?yàn)椴⒎撬薪虒W(xué)內(nèi)容都能和小組學(xué)習(xí)相適應(yīng),所以教師一定要考慮到學(xué)生的實(shí)際接受能力,也就是讓教學(xué)內(nèi)容同學(xué)生生活聯(lián)系產(chǎn)生緊湊的感覺,創(chuàng)設(shè)更加真實(shí)的數(shù)學(xué)應(yīng)用情境,給學(xué)生以身臨其境之感,達(dá)到數(shù)學(xué)概念、推理過程都能和周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的效果.例如,在學(xué)習(xí)和正方體截面有關(guān)的內(nèi)容時(shí),教師可以直接在課堂現(xiàn)場制作正方體截面的教學(xué)課件,并使學(xué)生在教師制作過程中產(chǎn)生興趣,繼而給學(xué)生提出富于探究精神的問題:屏幕上所顯示出的淺藍(lán)色三角形屬于哪種三角形?在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正方體中,同這種三角形相似的共有幾個(gè)?怎樣截取正方體才能從中得到正三角形?三角形截面間具備的聯(lián)系是什么?如果假設(shè)一把非常鋒利的刀,向一個(gè)正方體的木頭結(jié)構(gòu)砍下去,其截面可能會(huì)變成哪些形狀?如此種種,這些問題可以帶動(dòng)學(xué)生的形象思維,激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是情境和興趣的良好結(jié)合方式.
二、讓學(xué)生在分工合作中利用層次的位置
在分組教學(xué)模式下,對于學(xué)生而言是分工合作,對于教師而言則是層次性教學(xué),教師應(yīng)當(dāng)將學(xué)生和教師的工作綜合推進(jìn),而不能出現(xiàn)師與生間的任務(wù)斷層.在實(shí)際教學(xué)中,若想使組內(nèi)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢真正發(fā)揮出來,教師自身的教育學(xué)、心理學(xué)理論發(fā)揮不可或缺,只有教師的功能發(fā)揮到位,學(xué)生的任務(wù)才能順利完成,這種互補(bǔ)性雖然不可看見,但是卻可以感知,如果做不好,那么分組教學(xué)的過程必致散亂.陶行知說:“知識(shí)千千萬,起點(diǎn)是一問.智者問得巧,愚者問得笨.”這句話強(qiáng)調(diào)了問題對于知識(shí)的引導(dǎo).在一個(gè)小組之內(nèi),同樣的問題,對于不同學(xué)生可能產(chǎn)生不同的效果,教師應(yīng)當(dāng)意識(shí)到這一點(diǎn),讓學(xué)生在分工合作中利用好層次的位置,產(chǎn)生良好的協(xié)調(diào)效果.學(xué)習(xí)的組織者就是教師、參與者就是學(xué)生,均應(yīng)該注意揚(yáng)長避短,盡量利用多種影響因素,采取混合編組的辦法.分組參考因素總結(jié)如下:首先是性別因素.男女組員的混合編排可以使合作學(xué)習(xí)時(shí)的分析與處理問題范圍更加全面.其次是性格因素.差異化性格能夠讓小組接受更加多樣化的學(xué)習(xí)任務(wù).第三也是最主要的是學(xué)習(xí)成績因素.高中階段,學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)能力分化很大,好中差三類學(xué)生各有分布,而同在一個(gè)組中則既能讓待進(jìn)生更快進(jìn)步,也能讓優(yōu)等生的協(xié)調(diào)能力得到鍛煉.例如,在組內(nèi)探討這樣的問題:函數(shù)的三要素是什么?如何比較兩個(gè)函數(shù)是否相同?問題相對簡單,待進(jìn)生可能需要思考一段時(shí)間,而優(yōu)等生幾乎可以不經(jīng)思索就得到答案,這種反應(yīng)速度上的落差會(huì)激勵(lì)待進(jìn)生更加努力地學(xué)習(xí).
三、讓分組學(xué)習(xí)與生活問題相結(jié)合
高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)需要指向高考,然而最終還是要指向生活,教師如果能注意到數(shù)學(xué)的這種雙重指向性,并意識(shí)到分組教學(xué)策略中融入生活化元素,會(huì)對高考類問題的解決帶來幫助的話,必然會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生接觸更多的生活化問題.例如,在一次利用電子郵件傳播病毒的事例中,如果第一輪感染的計(jì)算機(jī)數(shù)是80臺(tái),并且從第一輪開始,以后各輪的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都會(huì)感染下一輪的20臺(tái)計(jì)算機(jī),那么到第五輪后,被感染的計(jì)算機(jī)共有多少臺(tái)?學(xué)生對這樣的問題進(jìn)行分組討論,熱情將會(huì)很高、印象也會(huì)很深.又如,在講“橢圓與標(biāo)準(zhǔn)方程”時(shí),教師可以先給學(xué)生提供一個(gè)天文學(xué)知識(shí):在1997的時(shí)候,海爾•波普彗星向地球接近,很多人親眼看到了這個(gè)天文現(xiàn)象,預(yù)計(jì)該衛(wèi)星下次接近地球要等到3000年之后.那么天文學(xué)家是用什么辦法得到彗星接近地球的時(shí)間呢?教師還可以給出彗星的運(yùn)行軌道圖,讓學(xué)生據(jù)圖說出它的軌道變化特點(diǎn).此時(shí)基礎(chǔ)差一些的學(xué)生同樣可以回答海爾•波普彗星的運(yùn)行軌道是橢圓形.教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步觀察彗星運(yùn)行過程中的有關(guān)數(shù)據(jù),學(xué)生就能夠推算出其運(yùn)行軌道方程,這樣運(yùn)行周期的確定、軌道周長的計(jì)算就不是什么難事了.
四、結(jié)語
我國數(shù)學(xué)教育家嚴(yán)士鍵教授就提出應(yīng)加強(qiáng)以下幾點(diǎn):第一通過教學(xué)告訴學(xué)生數(shù)學(xué)與周圍的現(xiàn)實(shí)具有廣泛的聯(lián)系,要求他們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的同時(shí)主動(dòng)去觀察這些聯(lián)系,培養(yǎng)自己的分析能力和創(chuàng)造性能力;第二引導(dǎo)學(xué)生在解題時(shí)注意分析問題的要求和條件,從而考慮用什么方法可以解決,而不是看它屬于那種類型;第三適當(dāng)出一些條件并不充分或解答并不唯一或不給出結(jié)論,讓學(xué)生自己去探索結(jié)論,以培養(yǎng)學(xué)生逐漸討論條件和探索結(jié)論的能力;第四經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí),讓學(xué)生參加某些解決實(shí)際問題或解決各種綜合性問題的活動(dòng);第五在學(xué)生中組織多種多樣的數(shù)學(xué)課外活動(dòng)??傊?,教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)出激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,用數(shù)學(xué)的眼光去看待問題。為此筆者在以下幾個(gè)宏觀方面作了努力。
1、向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)應(yīng)用的重大成果。
在科學(xué)發(fā)展的過程中,數(shù)學(xué)的作用日見凸現(xiàn)。一方面,高新技術(shù)的基礎(chǔ)是應(yīng)用科學(xué),而應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)。另一方面隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展,數(shù)學(xué)兼有了科學(xué)與技術(shù)的雙重身份,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)越來越表現(xiàn)為一種數(shù)學(xué)技術(shù)。比如編制解題的計(jì)算機(jī)軟件,得到更廣泛和方便的應(yīng)用。馮諾伊曼的程序存儲(chǔ)的思想自今仍是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)指南。再比如天文學(xué)時(shí)最早運(yùn)用數(shù)學(xué)的科學(xué)領(lǐng)域,牛頓完成的哥白尼所開創(chuàng)天文學(xué)革命,本質(zhì)上還是數(shù)學(xué),而不是物理學(xué)。例如應(yīng)用牛頓定律和高速計(jì)算機(jī),天文學(xué)家已經(jīng)預(yù)測了,太陽系在未來2億年內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情形。在比如研究有關(guān)的物理過程又涉及到復(fù)雜的多變量微分方程和積分方程。
2、注重知識(shí)的形成過程。
大部分?jǐn)?shù)學(xué)知識(shí)的形成都源于實(shí)際的需要或數(shù)學(xué)內(nèi)部的需要,也就是說大部分的數(shù)學(xué)知識(shí)都有一個(gè)形成過程。中小學(xué)階段的數(shù)學(xué)概念和問題解決的方法多是通過實(shí)際問題和實(shí)物模型引入的,特別是由實(shí)例引入概念,可以反應(yīng)概念的物質(zhì)性和現(xiàn)實(shí)性符合認(rèn)知規(guī)律,能使學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)概念是從客觀現(xiàn)實(shí)中抽象出來的,從而使學(xué)生體驗(yàn)到數(shù)學(xué)和客觀世界的聯(lián)系。這就要求我們努力從學(xué)生的生活實(shí)際入手尋找引入新知識(shí)的背景材料,為培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí),數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)充分利用這些實(shí)際材料,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、從數(shù)學(xué)的角度提出問題、分析問題并探索解決問題的途徑。要特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生探索知識(shí)的經(jīng)歷和獲得新知識(shí)的體驗(yàn)。教學(xué)中,我們可以抓住一些重要概念、定義、定理及法則的歸納推導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷它們的形成過程,從而把握其本質(zhì)。通過這些問題的分析與解決,以期望達(dá)成“數(shù)學(xué)來源于現(xiàn)實(shí)”的認(rèn)識(shí)。
3、加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教學(xué)。
數(shù)學(xué)建模的問題是多種多樣的,由于這些問題涉及到我們生活的方方面面,學(xué)生在解答它們時(shí),除了必須全面掌握數(shù)學(xué)知識(shí)外,還要具有豐富的生活常識(shí)和較強(qiáng)的閱讀理解能力,以及將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的數(shù)學(xué)建模能力,所以數(shù)學(xué)建模更能把學(xué)習(xí)知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、探索發(fā)現(xiàn)、使用計(jì)算機(jī)工具、培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度與思維品質(zhì)更好的結(jié)合起來,加深對數(shù)學(xué)的理解。學(xué)生通過數(shù)學(xué)建模,能體驗(yàn)到數(shù)學(xué)與日常生活及其他學(xué)科的聯(lián)系,感受數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值,增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí),提高實(shí)踐能力,還能培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真求實(shí)、崇尚真理、追求完美、講究效率、聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此,加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教學(xué)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和方法論價(jià)值。
例如,統(tǒng)計(jì)與概率主要研究現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)和客觀世界中的隨機(jī)現(xiàn)象,它通過對數(shù)據(jù)的搜集、整理、描述和分析以及對事件發(fā)生可能性的刻畫,來幫助人們作出合理的決策。比如彩票中獎(jiǎng)情況都可以用概率模型來解決。
要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí),必須澄清一個(gè)誤解,有人認(rèn)為只要數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)好了,自然就會(huì)用,把應(yīng)用看做是知識(shí)學(xué)習(xí)的附屬品。這是不對的。學(xué)生從知識(shí)的掌握到應(yīng)用不是一件簡單的、自然而然就能實(shí)現(xiàn)的事情,必須經(jīng)過充分的、有意識(shí)的訓(xùn)練和適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)、歸納及提煉的過程,而這個(gè)過程是長期的。因此我們的數(shù)學(xué)教育必須重視數(shù)學(xué)應(yīng)用的教育。做到“教給學(xué)生重視應(yīng)用,不僅是教給學(xué)生一種技能,而且要有助于培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)乃至科學(xué)的發(fā)展道路的境界”。
參考文獻(xiàn)
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