走向自然，走向社会，走向生活*
—— 中学生科学素养培养的有效途径
邱才训
“生物与环境科学实践活动”是大岗中学生物教学的特色。我去大岗中学的机会不多，虽然只去过两次，但大岗中学的这项活动给我留下了深刻的印象，令我欣喜和兴奋不已。一所农村学校，钟情于培养学生的科学素养，将人类生活和当地环境建设需要作为生物学习的“源泉”，将社会实践和为家乡经济服务作为学生认知发展的“活水”，坚持开展生物与环境科学探究性学习，已历时十几个寒暑，并且成效显著，硕果累累，实在难能可贵。
什么是科学素养？科学素养的构成要素包括知识、技能、方法和品德四个方面。
第一，知识是人们对自然和社会的认识结晶。它由许多科学用语、基本概念、基本原理、基本规律组成。它是人类世世代代积累和传递下来的宝贵遗产。知识在科学素养中起着基础和核心的作用。没有科学知识就根本不可能有科学能力。
第二，技能是构成科学素养的第二种要素。科学能力是在一定的科学知识和技能的基础上形成和发展起来的。技能包括观察、实验、思维和创新等因素。
观察是一种有目的、有准备、有组织的知觉，人们只有通过对事物进行系统、周密和精确的观察，才能从自然现象中获得有意义的材料，进一步发现隐藏在现象背后的规律，因此观察是智力活动的开端和源泉，是获得感性知识的前提，是提出科学学说的基础。观察能力是衡量人们科学素养水平高低的一把智力量尺。
实验是根据一定的研究目的，利用一定的仪器和设备，在人为控制的条件下去模拟自然现象，以便从中认识和发展某种自然规律。
良好的实验素质应包括：①能设计实验去实现某种认识的目的；②能根据实验设计去装务仪器，并正确地进行实验操作。③能对实验现象进行全面的、准确的观察和记录，④能合理地对实验数据和材料进行处理，从中导出结论，并写出实验报告。
思维包括形象思维和抽象思维，形象思维是借助于符号、数字、图表、框图等进行的思维，它在科学活动中的作用是对事物进行分析比较，从而发现事物的异同，为抽象和概括建立必要的前提。抽象思维是借助概念，判断、推理等进行的思维，它在科学活动中的作用是认识事物变化发展的规律、本质。
创新是在头脑中独立地创造新映象的心理过程，其结果是发现新思想、新方案、新技术和新产品。
第三，科学方法是人们认识自然的方法。从方法论的高度看，方法要素主要包括数学方法和逻辑方法。学校在教学实践中应当重视对学生进行科学方法要素的培养。
逻辑方法是指科学的思维必须合乎逻辑，并具有严密的逻辑性。逻辑方法可分为：比较与分类、类比、归纳与演绎、分析与综合、证实与证伪等。
第四，品德是一种非智力因素。品德的要素主要包括兴趣、情感、意志、作风等。
兴趣是人们对事物的特殊认识倾向。对科学的兴趣具有以下特征：①广泛性：对许多学科都具有兴趣，因而学识渊博；②深度性：对某一学科有特殊的中心兴趣，因而学有所专；③稳定性；对所攻学科有一贯和持久的兴趣，坚持不懈，矢志以求。
情感是人们对客观事物态度的反映。科学的情感具有以下特征：①热情：对科学有一种特殊的爱，一往情深，②自信：对科研活动有成功的信心；③责任：追求客观、准确、可靠、真实；④美感：追求对称、整洁、和谐的自然美。
意志是在科学活动中克服困难，不畏难险、向上攀登的心理特征。良好的意志品格具有如下特征：①自觉性：按照预定的目标自学地支配自己的引动；②果断性：善于抓住时机，当机立断；③顽强性：不畏失败，不达目的，决不罢休；④自控性：胜不骄，败不馁。
作风是科学研究取得成功的重要保障。良好的作风具有如下特征：①求实；②谦虚；③勤奋；④高尚。
综上所述，科学素养是指人们在认识自然和应用科学知识的过程中表现出来的内禀特质。前者指人们对知识的识记、了解、理解和掌握；后者指人们应用科学知识的能力，以及发现新的自然规律的能力。因此，科学素养是人们能够认识自然和应用自然规律的特质。
人的科学素养可以通过教育和实践两种途径加以发展，通过教育途径可以向学生传授已知的科学知识、技能和方法，培养学生良好的科学品德；通过实践，特别是科学实验可以发展人的更成熟、更完善的科学素质。
所以，科学素养指的是经过教育和实践发展起来的人们认识和应用自然规律的内禀特质。
传统的学校教育模式是通过“灌输”、“识记”使学生掌握系统的、完整的理论知识，对学生实践能力的培养并不重视。不仅如此，由于课程缺乏实践性，即使是对理论知识的掌握也是只注重死记知识结构本身，并不考察知识的产生过程及其如何在自然、社会和生活中应用，因此造成学生知识整体的残缺，学校生活与现实生活相距甚远，致使许多学生走向社会后缺乏可持续发展的能力，无法实现个人的生活美满，也无法肩负起推动社会发展的责任。大岗中学生物科组多年来坚持实施一种与传统教学不同的教学模式，将课堂开放到现实的情境中，引导学生走向自然、走向社会、走向生活，通过实验与实践，掌握生物学技能；通过参与探究过程，学会科学研究的方法；通过观察、实验、实习、参观、讨论等形式，培养学生实事求是的科学态度，从而较为全面地提高学生的生物科学素养。大岗中学走的是一条符合教学规律的人材培养之路。我以为，大岗中学开展“生物与环境科学实践活动”的主要经验有三条：
其一，突出生物学科的特征，加强实验教学，实施探究性学习方式，培养学生科学精神和探究能力。
实验是生物学科的主要特征。但是过去使用的生物学教材实验教学内容偏少，一直成为生物教学发展的障碍。十多年来，大岗中学始终注意加强实验教学，他们积极开发实验教学内容，开展实验教学设计，倡导探究性学习，为学生提供自主学习，探究问题、动手实验的机会，让学生经历质疑、思考、操作、分析、归纳、总结的学习过程，同时重视培养学生的合作意识和团队精神，促进了学生的主体意识、认识水平、探究能力、人际交往能力、社会责任感等方面的和谐发展。从1989年至今，大岗中学先后开展“延长香蕉上市保鲜期初探”、“几种保鲜剂对香蕉病菌的抑制作用”、“利用蚕豆根尖细胞微核技术检验环境污水”、“环境污水对植物组织中可溶性糖含量的影响”“叶的形态、结构和生理功能系列探究性科技实践活动”等十多项生物与环境的实验研究，这些研究均遵从研究性学习的程序：发现问题，提出假设，设计方案，实施方案，结果分析，展示交流等而进行，使学生真正体验科学探究的历程，并从中增长知识和能力。如在“环境污水对植物组织中可溶性糖含量的影响”研究中，学生须独立设计实验方案，栽培甘薯植株，采用不同地点的水样对植物进行处理，测定植株中不同时期的可溶性糖含量，最后统计分析，列图表归纳并发现其中的规律。接着学生应用这一检测技术对区域内几处地点进行水质污染状况检测,并写出有一定质量的调查报告，为政府治理环境污染提出了积极的建议。学生通过探究体验了科学研究的全过程，增长了知识和才干。
又如，在“利用蚕豆根尖细胞微核技术检测环境污水”的研究中，为了计算蚕豆根尖细胞的微核发生率，学生往往要一整天在显微镜的视野范围内细心、无误地统计观察过的细胞数和观察到的微核细胞数，获取科学的数据。学生在真实的情境中感受了科研的乐趣与艰辛，砺炼了契而不舍、坚韧不移的科学精神。
其二，创设一个开放的课堂，拓宽学生学习领域，加强教学与社会发展和现实生活的结合，培养学生的实践能力。
大岗中学认为，学生学习的领域不能仅限于教科书，要把学习与生活、与社会的发展联系起来，强调要创设一个开放的课堂，让学生走出教室，走出校园，以书本知识为基础，以家乡乃至社会关心的问题为课题，开展科学实践活动，以丰富学生的学习活动，发展学生的科学素养，优化学生的整体素质。于是他们开展多项与社区经济发展有密切联系的科学研究活动。如“大岗蝶类与农作物的关系研究”、“城镇建设对大岗蝶类资源的影响”、“从潭洲地区外购自来水引发的思考”、“延长香蕉上市保鲜期初探”、“几种两栖植物在湿地绿化的应用研究”、“广州与番禺几个公园湖水质量的状况分析”等。这些课题研究有的已在市或省乃至全国获得奖励，甚至有的研究能代表广东省参加全国的评比，并获得一等奖。然而这还不是我们注意的焦点。学生们能研究出什么结果，研究的水平到底有多高，我认为这并不重要，重要的是他们终于可以展开自己的思想，亲自去接触大自然，接触社会，去进行一种在课堂上无法获得的“体验性学习”。你看，他们走遍了家乡、社区的山野、农田，访问了当地的农民、养蜂专业户、农科人员、政府机关和事业科研单位的有关人员；他们有目标地进行实地考察，以考察的第一手材料推测某项环境因素改变的原因，并大胆提出研究假设；他们围绕经济建设和环境污染的问题设计详细的调查方案，进而开展问题论证；他们通过对政府部门的文件资料进行统计分析提出城市建设与蝶类种类与数量变化的关系，等等。他们的这种学习过程，一方面引发了学生学习方式的变革，推进了学校的教学改革，使学生的科学素养得到培养；另一方面，其研究成果也为当地环境建设和社会经济的发展提供了有参考价值的依据。
其三，开展“生物与环境科学实践活动”需要建设一支具有较高专业素养的敬业爱岗的教师队伍。
在学生中开展“生物与环境科学实践活动”并不是一件很难的事情，难就难在十几年如一日地坚持下来，持之以恒，并且迁移、幅射到化学、物理、地理等其他学科，形成了大岗中学的教学特色。
早在十几年前我就听说大岗中学的青少年生物科技活动开展得有声有色，时任科组长的苏二飞老师是这方面的有心人，他为大岗开展这项活动做了开创性的工作，奠定了很好的基础。他退休后，梁国球老师接任了生物科组长，他不但传承了苏二飞老师的工作，而且使之形成制度，形成传统，形成了大岗的特色。
我是通过一篇文章认识梁国球老师的。那是1996年，广州市开展优秀教学设计评比活动，梁老师的《课外活动“野生动物邮票和资料的收集”教学设计》深深地打动了我。这是一篇独具特色教学设计，其教学内容不是取自课本，而是取自只有方寸见大的邮票。梁老师让学生在搜集邮票的过程中学习生物学，整个活动过程融汇了专题讲座、技能培训、参观、社会调查、资料分析、撰写活动报告、展示与交流等学习方式、方法，既培养了学生的学习兴趣，开拓了学生的视野，又增强了学生的生物资源保护意识，陶冶了学生的情操。这种设计富于独特性和创造性，它给予我的印象是：梁老师的教学很富于生活气息。
后来，我不断读到梁老师的教学作品，我发现这些作品都很富于个性，那就是把课堂教学向自然、社会和生活延伸，让学生在对自然、社会和生活的探索中学习，发展学生的科学素养。
梁老师与他的前任一样也是一个教学改革的的有心人。十几年的教学生涯，他撰写的教学论文、教学设计在省、市教育部门获得奖励的就有20多项；他指导学生参加全国、省、市、区科技创新大赛和生物知识、技能竞赛获得的奖项就有60多项。他曾获得“南粤教书育人优秀教师”、“番禺区十大杰出青年”、“全国优秀教师”、“广东省劳动模范”等多项殊荣。大岗中学生物科组也在广州市首届优秀生物科组评比中金榜题名。
正是在梁老师的带领下，大岗中学生物科的教学特色才得以在时间的长河中延续和发展。两年前，梁老师已“升格”到学校教导处当主任，生物科的接力棒传给了现任科组长刘振锋老师。我接触过刘老师，亲自拜读过他的作品，可以说，刘老师也是一位生物教学改革的有心人，水平和风格决不会比梁老师逊色。“长江后浪推前浪！”大岗中学生物科的教学特色，一定会发扬光大，更加光彩照人。
2005年3月于广州市教研室
*本文是作者为大岗中学校本课程系列从书<<生物与环境科学实践活动>>所写的<<序>>