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开展生物课外科技活动原则和方法策略的思考(二)


2004-02-06 15:24:12 福建省晋江市第二中学 陈英水
 

二、科学研究方法训练的策略

 

科技活动是实施素质教育的重要渠道,而科技活动急需解决的问题是如何提高学生科学素质(科学观点、科学方法、科学态度、科研能力),尤其是科研方法的训练是难点,是跨世纪人才具有参与可持续发展能力的更高要求。

 

1.科研方法训练的实施策略

 

科研方法训练实施策略是对全局的筹划,实践做法是:

 

(1)激发学生提出问题。确定课题是科研的第一步,也是极重要的一步。学生对生命现象的好奇心往往促使其产生定向探究反射。因此教师激发显得尤为重要。首先将知识的科学性与趣味性有机地结合,如探究叶的结构时,让学生将叶片浸在温水中,学生发现有许多小气泡从中冒出来,激发学生提出“叶片上有什么结构,才会出这样的现象呢?”挖掘知识的固有趣味,激发学生提问题,能够提示知识的本质规律,促使学生进一步用显微镜进行叶的结构的探索。其次,将科学理论与实际需要解决的问题相结合,围绕参加全国青少年生物与环境科学探索实践活动,结合我校实际特点(校园周边鞋厂多,受鞋业下脚料等污染和无序焚化的空气污染等的严重威胁等,学校蚊虫多,学生发病率有上升趋势等等),激发学生提出环保课题。使课题研究能“从小、就近、求实、搞活”地深入开展。

 

(2)引导学生设计实验方案。由于生物学研究是探索生命及其规律的严密过程,因此研究方案的设计至关重要。如前述,当学生提出“叶片上有什么结构会出现气泡冒出的现象?”时,笔者引导学生利用多种媒体查阅文献,实验观察等进行探究,使学生设计出最佳方案。又如“教学环境细菌的检测及其治理对策”,启发学生认识到生物学课题的研究离不开调查和实验。在笔者引导下,学生设计出学生健康状况调查表,提出理论假设,进行探究发现,验证假设为主要环节的实施方案。

 

(3)诱导学生提出假设。假设是一种至少有可能获得检验所必要的证据的尝试性解释。假设有目前获得的证据不充分的意思。例如学生在调查健康状况后,发现学生上呼吸道感染、皮肤感染病(如脚癣等)等疾病较多,据微生物性状,诱导学生提出“教学环境中可能存在致病链球菌、金黄色葡萄球菌、多种皮肤癣菌(真菌)等”的假设。假设仅仅是尝试性的解释和推测,教师在诱导时要启发学生认识到,提出假设要具有科学性,要以科学和事实(如调查)为基础,它必须是一个可以检验的陈述,据科学检验的结果,假设才能得到肯定或否定。

 

(4)实施探究发现。这是学生选择科学研究方法的主要步骤。此环节,教师要特别注重密切注意学生操作活动,对学生的反馈信息及时处理,为学生铺设符合认知规律的探究过程和思维坡度。如学生形成上述的假设后,引导学生进行。教学环境空气细菌的检测和常用品表面上的细菌检测两项探究实验。

 

探究中注意引导学生做到:①科学取样:取样的代表性是收集材料的可靠性的重要因素,应随机取样,以保证科研结果的科学严谨;②学会设立对照:这是实验的重要原则,许多实验都是通过干预或控制研究对象在典型环境中或特殊条件下进行的探索活动。其中被干预或被控制的对象为处理因素。如上述实验中引导学生把对教学环境进行消毒后检测即为处理因素。而没有被干预或被控制的研究对象则为非处理因素,即前期检测作为对照。对照实验可以鉴别实验中处理因素同非处理因素的差异,从而得出结论:定期对教学环境进行消毒是治理教学环境的有效方法;③学会收集和整理数据严谨的科学态度和科学方法应考虑事物的质与量两个方面。在生物学实验中,数据的记录、整理、处理和分析这一系列的方法是十分重要的。教师精心设计表格、曲线能为学生进行数据的收集和整理铺设桥梁,使学生在记录中能得心应手的操作,并获得设计表格整理数据的方法。

 

(5)进行结果分析。这时教师要帮助学生通过归纳和演绎判断事物之间的因果关系,使学生从具体、个别的事物中抽象概括出一般原理。结果分析是去粗取精,去伪存真的思维过程,是科研的最后阶段,如果结果验证假设,则假设的可信度提高。否则要分析原因,进一步实验和验证假设。如实验后教师引导学生得出的结论初步验证了假设,并进一步提出处理对策。教师还应点拨学生认识被否定的假设对科研的意义,它与被肯定的假设一样,都很重要。否定了原来提出的假设的研究,同样是一个成功的研究。因为一个研究的成功与否并不在于原来的假设是否被验证,而在于提出的问题和研究的方法是否科学。如在上述课题实验结果分析时,得出“教学环境存在致病性链球菌,金黄色葡萄球菌和多种皮肤癣菌,其它杂菌”的结论;同时,对假设中未检验出的致病菌进行原因分析,还可以得出“教学环境中肠道杆菌含量较少,致病性链球菌在人工培养条件下不易存活”等结论。

 

2.科研方法训练的一般模式

 

    综上所述,科研方法的训练的一般模式可用下表进行概括。

阶段

学生活动

教师活动

提出问题

生疑、启动探究愿望

激发学生兴趣、引疑

设计方案

进行尝试性解释

指导学生理顺步骤

提出假设

理性思考、谋求策略

指导学生逐步迈向真理

探究发现

依靠实验获取资料

点拨铺路及时反馈

结果分析

验证假设、归纳概括

引导学生得出科学结论

 

   在科技活动中,训练学生的科学研究方法是提高学生科学素质的重要组成部分,能够为学生的整体素质优化增添坚实、丰厚的生长点,是值得认真研究探讨的课题。