科学教师到底需要什么样的科学素养

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2019年3月19日
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一、 科学教师的科学素养

作为一名科学教师,不管是先前的教育经历还是工作后的科学教学实践经历,都会在一定程度上培养他的科学素养。科学教师的科学素养和其他学科教师的素养有不同的一面。对于科学素养的理解,不同的研究者有不同的观点。美国《国家科学教育标准》将科学素养概括为统一的科学概念和过程、作为探究的科学、科学学科内容、科学与技术、个人和社会视野的科学、科学的历史和本质等内容。而研究者王素则认为科学素养包括四个核心要素即对科学技术的理解对科学、技术、社会三者关系的理解科学精神和态度运用科学技术解决日常生活及社会问题的能力等。逻辑实证主义的代表者之一,斯威特认为一位成功的理科教师应该是:“他知道自己所教学科… …读了大量其他学科方面的书籍… … 知道如何教学 ……能够流畅地表达 ……擅长操作… …精于逻辑,具有哲学家的气质… … 熟悉科学史,能够与一群孩子一起坐下来给他们讲解关于天才科学家—如伽利略、牛顿、法拉第和达尔文的观察和判断误差,他们的生活和工作。不仅如此,他还是个热情洋溢的人,对自己独立的工作满怀信心。”[1]对科学素养的理解,影响着科学教师自身和科学教育的发展。综合研究者对于科学素养不同的观点,我们认为科学教师的科学素养主要包括以下三个方面。

(一) 科学基本知识

作为一名科学教师,需要拥有丰富的科学知识。这些科学知识包括基本的科学概念、定理、理论等。这些科学知识是基础知识。一名科学教师对于这些基本的科学知识应该熟记在心。科学教师每天需要教授孩子基本的科学知识。这些基本的科学知识将为孩子今后的科学探究提供基础。因此,科学知识是科学教师的科学素养的一个重要的组成成分。科学知识的学习过程中伴随着科学能力的增长,科学能力的增长又会促进科学知识的学习。科学教师除了拥有丰富的科学知识之外,还需要提升自己的科学能力。一个只会死记硬背科学知识的科学教师,是无法提升运用科学知识的能力。因此,在学习或者教授科学知识的时候,思考科学知识,运用科学知识,是教师素养一个重要组成部分。

(二) 科学探究的过程和科学探究的方法

知识与能力是所以学科教师具备的共同的教育素养。而科学探究的过程与方法是科学教师最突出的教育素养。科学教师必须掌握科学探究的过程和科学方法。

科学探究的素养是每一位科学教师科学素养的不可缺少的一部分。对于科学探究的过程,不同的研究者有不同的看法。比如施瓦布提出的生物科学探究模式(确立研究对象和方法重点、学生构建问题、推测问题症结、解决问题)。建构主义认为科学的本质是科学探究。另外,“美国《科学教师标准》中对科学探究能力的规定可归纳为四类:通过探究学习科学;学习通过探究进行科学教学;成为终身的‘探究者’;为探究性教与学构建教师专业发展课程教材。”作为一名科学教师,科学探究能力主要体现在自己平常的主动探究和引导学生进行探究上面。这里,我们主要关注教师引导学生进行探究的能力上。我们认为科学教育的科学探究的过程主要分为以下方面:

1.设计情境。在科学教育中,一位好的科学教师应该是一个善于设计情境的老师。科学教育和科学研究是有很大的区别的。科学研究往往更加的严谨。而科学教育主要是引导孩子去积极进行科学探究,要激发孩子热爱科学的兴趣。因此,科学教育不能整天让孩子在实验室进行枯燥的科学研究。科学教育中科学探究要具有趣味性。另外,科学教育中科学探究还需要具有可行性。我们知道,很多科学研究是无法在科学教育的课堂实施的。比如,进行生物工程的科学研究和物理有毒气体的科学研究。因此,科学教育需要科学教师设计合理有趣的情境。在这些情境中激发孩子的探究热情。因此,为孩子设计良好的情境是科学教师科学素养之一。

2.提出问题。科学教师本身要有问题意识。只有教师具备了问题意识,才会激发孩子的问题意识。科学研究至关重要的一点就是问题的提出。这个问题决定得后面的一系列科学探究活动。而科学教育也是注重问题的提出。真理只是在某一个条件下才成立。比如牛顿提出的许多定理都是在特定的条件下才成立。因此,科学教师需要于无疑处质疑。尤其是从事多年科学教育工作的科学教师,对于许多科学定论都非常熟悉。他们不容易产生新的问题。因此,科学教师在日常生活中培养自己的问题意识,对于司空见惯的事情,要多加思考。问题意识也是科学教师科学素养之一。

3.提出假设。假设是对于科学问题进行尝试性的解释。建构主义波普尔主张:“科学知识的本性就是猜测。”科学教师要善于引导学生进行尝试性的假设。科学教师也要培养自己对问题进行假设性解释的能力。科学教师还需要对于学生提出的假设进行总结。有些明显错误的假设,需要提醒孩子。

4.验证假设。验证假设更是需要科学教师对孩子进行有效的指导。如果科学教师没有亲自去进行验证假设的探究活动。他的科学课堂就不具备吸引力。

以上是科学教师需要熟悉和实践的科学探究过程。作为一名科学老师,既需要自己熟练掌握科学探究的过程来进行科学探究,又需要引导孩子进行科学探究活动。正如美国著名科学教育专家阿瑟·A·卡琳所说: “虽然探究教学是模仿科学家进行研究所经历的一般过程,但由于儿童受到发展水平的限制,不可能完全像职业科学家那样进行探究,中小学的科学探究活动应该是比较简单的形式,学生在探究中能够理解自己在做什么,使科学探究适合儿童发展水平的关键是教师教师制订教学计划、准备材料、设置情境、进行引导、提出问题、提供信息、讲解、解释—教师要为儿童在真实世界里动手做科学探究进行各项准备。这些是教师引导儿童进行科学探究所负的责任。”

同样,科学方法也是科学教师在科学教育中经常使用的方法。逻辑实证主义认为科学知识是通过科学方法获得的。在大家眼中获得公认的科学方法是归纳的模式。“这一模式可分为四个阶段:收集有关研究对的全部事实,对这些事实加以分析、比较和归类从这些事实中抽离出普遍性原理(假说),以及在事实中重新检验已经提出的假说。”科学教师需要自己熟练使用归纳的科学方法。另外,归纳科学方法还涉及细心观察和数据统计。这些技能都需要科学教师掌握的。

因此,作为科学教师,应该是充满热情的进行科学探究活动,熟练使用科学方法的教师。也就是说,做实验和会总结实验的结果,是一个科学教师的科学素养重要组成部分。

(三) 科学情感

作为一个科学教师,除了拥有大量的科学基本知识和会进行科学探究活动,还需要拥有科学家的精神气质。科学教师需要以下三个方面的精神气质:

首先,科学教师要有对真理的孜孜不倦追求的勇气。科学教师不是科学家,但是科学教师也需要有一股追求真理的勇气。科学教育面对的是学生,而这些学生有可能就是未来的科学家。科学教师是学生引路人。科学教师若有追求真理的勇气,必将影响学生。科学家事业是艰苦的。爱迪生实验失败了无数次,最失败的实验把实验室都烧了,差点失去性命。但是爱迪生坚持不懈从事科学研究实验,这是许多常人无法做到的。科学教师自己不能怕苦怕累,急于求成。因此,勇于追求真理的勇气,是科学教师重要科学素养之一。

其次,科学教师能够把实验研究当做乐趣。科学教师要热爱科学研究。历史上许多科学家都是深爱着科学实验。科学教师虽然无法做到像科学家一样热爱科学事业,但是可以在课程教学中表现自己对科学的热爱之情。科学教师每天要对孩子进行教育工作,一言一行都潜移默化地影响着孩子。如果一位科学教师自己讨厌科学研究,那么,学生也会不那么热爱科学研究。因此,科学教师要乐于做实验。

最后,科学教师需要有社会责任感。我国《科学课程标准( 实验稿) 》提到:在“科学课程将培养学生良好的科学态度、情感与价值观, 使学生初步认识科学的本质以及科学、技术与社会的关系, 形成保护自然的意识和社会可持续发展的意识, 培养社会责任感。”由此可见,科学教师需要培养孩子的社会责任感。科学教师要培养有社会责任感的孩子,首先自己要有高度的社会责任感。科学事业是为整个人类服务的,不是为某一人服务的。居里夫人把自己呕心沥血研制的镭献给了人类。她自己却什么报酬都不需要。科学教师,当然不一定需要居里夫人这样的奉献精神。但是科学教师也有有为社会做贡献的精神。科学教师自己要关心人类共同面对的科学难题,引导孩子去思考,去尝试解决。科学教师自己也要时刻思考、实验。

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