学生研究性学习成果在初中科学教学中的价值及应用初探

学生研究性学习成果在初中科学教学中的价值及应用初探  朱青锋 徐健伟 

[摘要]   从“研究性学习”概念流行以来，教师慢慢地在转变观念，在如何让学生进行研究性学习作出了一些努力，但是很少教师在探讨学生研究性成果在科学教学的价值与应用，本文主要是本人对学生研究性学习成果在初中科学教学中的价值与具体应用方面进行阐述。
[关键词]   研究性学习成果   科学教学   价值   应用
一、前言
 何谓研究性学习，议论或著述颇多，见仁见智。本人认为，所谓研究性学习，就是在教学过程中创设一种类似科学研究的情境或途径，让学生在教师引导下，从学习、生活及社会生活中去选择和确定研究专题，用类似科学研究的方式，主动地去探索、发现和体验。同时，学会对信息进行收集、分析和判断，去获取知识、应用知识、解决问题，从而增强思考力和创造力，培养创新精神和实践能力。突出强调情意目标，强调经验、兴趣、情感和意志的培养。学生的研究性学习根据不同的分类标准，大致可从以下几个方面分：
 1、依据研究性学习的组织形式划分，可以分为三种类型：小组合作研究、个人独立研究和学校、班级、小组联合研究。　
 2、依据专题研究所运用的手段分为观察研究型、调查研究型、实地考察研究型、实验研究型、文献研究型、项目设计型……
 3、依据研究内容的不同，研究性学习主要分为课题研究类和项目（活动）设计类。
 由上可知，研究性学习相对于学科教学而言，活动课程构建是多个目标、多层次要求、多角度的，答案也不是唯一的，故成果的表现方式也不同，形式可以是研究报告、专著、论文（含研究报告、学术论文）和其它成果等。例如制作、实验操作技能的水平等可通过图表、模型、小论文、实验探索报告、调查分析报告等有形成果表现出来。这么多类型的研究成果中有许多内容、探究方法、创新实验等，若学科教师让它们回归学科教学中，这对我们教育教学来说是很有价值的、很有用的。然而，有许许多多的教师注重去引导学生进行研究性学习，形成各种的学习成果，并参加有关各类学生研究性学习成果评比就完事了，但是很少教师去思考如何去挖掘学生的研究性学习成果二度价值与应用，尤其在学科教学中的价值与应用，下面本人想对学生研究性成果在初中科学教学中的价值与应用，谈谈自己的一些感想。
二、学生研究性学习成果在科学教学中的价值
 从“研究性学习”概念流行以来，教师慢慢地在转变观念，在如何让学生进行研究性学习作出了一些努力，但是很少教师在探讨学生研究性成果在科学教学的价值，本人认为学生研究性学习成果地科学教学中存在以下几方面的价值：
1、教学中应用学生研究性成果，能维持并激发学生的好奇心和探究的兴趣
 好奇心是人类固有的本性，是儿童的天性。孩子从一离开母体，就张着一双好奇的眼睛打量眼前陌生而新鲜的世界；学说话以后，总是“为什么”不离口。而传统“接受性学习”则在很大程度上浇灭了学生的好奇心。研究性学习源于问题，这就顺应了人的天性，保护了学生对事物的好奇心。探究的兴趣来自好奇心，是好奇心的自觉形态。研究性学习的价值之一就是“保护或发展了学生与生俱来的探究兴趣，使它不因后天繁重的知识学习而丧失。这是学生乃至长大成人后发现问题和解决问题，有所创新和成就的重要心理品质”。在课堂教学中教师能成功利用学生自己通过研究学习所获取的知识，服务于教师的教，也服务于同学的学，使参加研究的学生很自豪感到这是我（我们）做的，让学生二度体验研究性学习的价值-----有形的价值。例如，在教《力相互作用》的时，由学生制作的“气车”来创设情景，又如，在上《惯性》内容的教学时，我选用了本班童翌同学参加“科学妙想行动”的研究性成果——巧取棋子，并由该学生来表演，激发学生学习的兴趣，收到了良好的效果。该同学还投入于《仙居水污染的调查与成因研究》、《安洲中学学生近视情况调查及成因分析》等多项研究。
 同时，教学中应用学生研究性成果，能促进同伴学习的兴趣并参与研究学习。利用学生自己同伴的研究性成果，让学生觉得参加研究性学习非常有意思，是有用的。从而培养了学生学习的兴趣，俗话说“兴趣是最好的教师”，只要学生对本学科的学习有了兴趣，就能提高教学效果。例如，在教《简单机械》时，我利用了本班杨安同学收集的《自行车的演变》：
 自行车的演变
科海星光
 自行车在中国的称呼因地而异，有的地方叫单车、脚踏车，有的地主叫“赛驴子”。青岛的地方方言更好听，直接就叫“脚（音决）轧车子”。在它的“身上”运用了许力学知识，例如，压强知识的应用:(1)自行车车胎上刻有载重量。若车载过重，则车胎受到的压强太大而压破。(2)座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受的压强，使人骑车不易疲劳。力和运动的应用，除此之外还有 “杠杆”、“功和机械能”等知识。
 难忘脚印
 这辆小车(如图1)有前后两个木质的车轮，中间连着横梁，上面安了一条板凳，像一个玩具。 这辆“木马轮“既没有 传动链条，又无转向装置，自然需要改进。
    到1818年，一个德国的德莱斯，他在前轮上加上了一个控制方向的车把，可以改变前进的方向。但是骑车时依然要用两只脚蹬地，才能推动车子向前滚动。1840年，英格兰的麦克米伦，在德莱斯的基础上，进行了改进。他在后轮的车轴上装上曲柄，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用铁制．前轮大，后轮小。这样一来，人的双脚真正离开了地面，由双脚的交替踩动变为轮子的滚动 (如图2)。 到1861年，法国的米肖父子，在前轮上安装了能转动的脚蹬板，车子的鞍座架在前轮上面。他们把这辆车冠以“自行车“的雅名(如图3) 。 再后来便有英国的雷诺采用钢丝辐条来拉紧车圈作为车轮(见图4)。真正具有现代化形式的自行车是在1874年诞生。英国人罗松在自行车上别出心裁地装上链条和链轮，用后轮的转动来推动车子前进。但仍然不够协调与稳定(如图5)。1886年英国的机械工程师斯塔利，从机械学、运动学的角度设计出了新的自行车样式，装上前叉和车闸，前后轮大小同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了橡胶车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多生产行车部件用的机床，为自行车的大量生产和推广应用开辟了宽阔的道路，因此他被后人称为“自行车之父”.他所设计的自行车车型与今天自行车的样子已经基本一致了(如图6)。
    1888年，爱尔兰邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，发明了充气轮胎，这是充气轮胎的开端。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举不但从根本上改变了自行车的骑行性能，而且完善了自行车的使用功能。 从1791年到1888年，摩托车的始祖——自行车的发明和改进，经历了近100年中这些发明者的不懈奋斗。我们不得不为人类的发明创造所感动。
心灵驿站
 人类的发明创造，让原本沉寂的世界竟被赋予了生命与活力……使我们深深的感受到人类总是带着或许缓慢但却坚韧的勇气，一点一点的接近梦想。
 让学生观为叹止，让学生体验到学习是这么有趣，在很大程度上调动学生学习的积极性，同时让学生了解了科学的发展历程，领悟大师们的思想与情感，汲取大师们可贵的启示与经验。带动了一大批学生学习的积极性，并投入研究性学习活动。
2、教学中应用研究性学习成果，有利于拓宽学生知识视野和学习方式转变
 研究性学习强调的知识，不限于书本知识，尤其不是仅仅由基本教科书规定的知识。基于此，教师组织对学生的研究性学习成果进行交流，从空间上可以在课堂教学，也可以课余成果展示活动；从组织的形式上可以多种多样，如录像、学生亲自表演、论文、利用校园电视台等等。例如《不同品牌电池的性能研究》、《果菜电池的研究》、《身边物质的酸碱度研究》、《调查不同服装材料的保温性能及其发展状况》、《研究热水瓶内所盛开水的多少与保温性能的关系》等交流，让学生获取书本上没有的知识，从而拓宽了知识视野。
 同时，在交流过程中让学生体验合作的重要性，转变学习的方式。合作的意识和能力，是现代人所应具备的基本素质。“现代科学技术的发展都是人们合作探索的结果，社会的人文精神弘扬也把乐于合作、善于合作作为重要的基石”。但是，在以往的课堂教学中，培养学生合作精神的有效性不高，且较多停留在形式的层面。“研究性学习的开展将努力创设有利于人际沟通与合作的教育环境，使学生学会交流和分享研究的信息、创意及成果，发展乐于合作的团队精神”。通过参与研究的学生在研究学习过程中体验到同伴之间的合作愉悦及合作的意义，在交流过程中让没有参加研究的同学也体验到一个成果的形成、一项发明发现往往不是一个人的成果，而是多个人甚至有更多的人参与其中，是众人智慧的结晶，明白学习过程需要合作。这样，在教学过程中，当教师在课堂教学实施研究学习教学时，学生能更快更愉快地投入学习，有利于教师开展合作学习。
3、积累与整理学生研究性学习成果，为教师教学提供共享性资源
 从学生研究性学习就其内容，包含着以下几个方面：①对感到新奇、疑惑的各种自然、社会和生活中各种现象的解释；②对自然、社会和学习生活中的各种问题的解决；③对自然、社会或学生生活中所遇到的多种对象之间关系的解释；④知识产生背景与过程研究；⑤专门知识实践应用；⑥综合类型。从研究性学习成果的表达方式看：各种各样。因此，作为教师的我们，更应该考虑物质的二度价值与应用，让学生的研究性成果更好更便利地服务教师的教学活动。这样，我们势必将零乱的它进行积累、整理与归类，建立一个教学资源库，达到学校科学教师的资源共享，促进教育教学。
 例如在教《酸碱指示剂》时，我运用了“爱情的结晶------酸碱指示剂的发现”来结束，起到了画龙点睛这功效。同时利用“现存现卖”， 为自己去寻找教学资料节约了大量的时间，缩短了自己备课的时间。
 酸碱指示剂——爱情的结晶
 世界化学历史的每一页，都记载着无数的科学家战胜挫折得成功的故事。这一页所记载的是一位伟大的化学家的爱情故事。
 17世纪中叶，化学家波意耳放弃了在伦敦的舒适生活，回到了阔别多年的乡村隐居起来，并在这里开始了科学研究工作。不久，他与一位医生的女儿爱丽丝结合了。  一天，两人漫步在乡村的一条小道上时，爱丽丝看到一位农民把泥土放在嘴里，爱丽丝很纳闷，波意耳解释道，由于泥土中的酸碱性与农作物的生长有密切的联系，农田里的人就是用这种方法来判别泥土的酸碱性，以求选用作物。除此，人们别无他法。听了波意耳的话，于是，她深情地对波意耳说：“亲爱的，为了人类的幸福，请用你的智慧来拯救那些农民吧。”从此，在波意耳自己的实验室里，他开始了勤奋的工作，力图分辨出土壤的酸碱性，但都以失败而告终。一年后，爱丽丝因病去世。但爱丽丝生前的言语激励着波意耳迎着困难前进。        
 1645年的一天早晨，波意耳正准备离开工作室去检查实验的进展情况，一位朋友走进工作室，给他送来一束象征着他与爱丽丝爱情的美丽的紫罗兰，随手拿起这束花走进了实验室。 波意耳的助手都在紧张地工作着，以制区取“矾油”（即浓硫酸），波意耳对工作的进展感到满意。他听助手威廉说又弄来了两瓶盐酸，就想倒出来看看。
    波意耳顺手把紫罗兰放在桌上，帮助威廉往烧瓶盐酸。倾倒盐酸时，他们意识到他在不小心将一些酸沫溅到花瓣上了，紫罗兰微微地冒白雾。波意耳心疼他喜爱的紫罗兰，立即用清水清洗。过一会儿，却出现了奇迹：深紫色的紫罗兰变成红色了。波意耳抓住时机，又用别的酸液来做实验，得到同样的结果。
 “不仅是盐酸，其它的酸也可以将紫罗兰由蓝紫色变成红色！”波意耳对这一发现感到无比兴奋。他认识到他在无意中发现了一种极其简单的鉴别酸碱的方法。随即，他又提出了新的设想：将紫罗兰花瓣制成浸液，使溶液显色，根据颜色就可以判断它是不是酸性了。实验的结果，效果不错。“大概，强碱也可以使花儿的颜色改变吧？”玻意耳立即分工，让园丁去摘花，威廉去准备提取器材，开始了新的实验。　　他们不仅用紫罗兰制取浸液，用玫瑰花瓣制取浸液，还收集了药草、地衣、五倍子，树皮和植物的根制成了各种不同的浸液。他们将多种浸液分别滴入不同的酸液和碱液中，最有意思的是从石蕊地衣中提取的浸液，它遇酸变成红色，遇碱却变成蓝色。人们至今用了300多年的紫色石蕊试液，就是这样诞生的。波意耳用这种浸液把纸浸透，然后烘干，制成了最早的指示酸碱的试纸。
 爱情的力量促使化学史上一种重要指示剂的发现。为化学事业的蓬勃发展写下了光辉的一页。波意耳从此未娶妻，每逢爱妻生日，波意耳总要到爱丽丝的墓前，为她献上一束鲜艳的紫罗兰。
4、促进学科教师钻研并挖掘教材中的研究性学习资源，提高教师业务水平
 学生研究性学习价值不仅让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的生产过程，进而了解社会，学会学习，培养分析问题、解决问题的能力和创造能力，而且还能服务于科学教学。则要求科学教师加强教材的钻研，挖掘教材中能实施研究学习的资源。例如，初一《科学》中可以就以下内容实施研究性学习：

5、创建教师再学习再研的时势，提高教师的综合素质
 为了让学生能够有更多的研究成果，这就要求新时期的教师能根据研究性学习的内容和学生发展需要做出新的构思和处理，并设计适合研究性学习的教学方案，根据方案进行具有特色的教学活动，教师有效的指导，促进学生的学习。 在研究性学习中，学生是向教师提取知识，而非教师给予知识，教师第一次成为知识资源而受到“检索”。由于研究性学习具有综合性的特点，因此，要求教师具有综合化的知识。这就要求教师不能只注意专业学科教育的“高、精、尖”，还应具有广博、精深、融会贯通的多学科知识，彻底摒弃“隔行如隔山”的落后陈腐观念，构建多元化的知识结构。所以，教师必须勤于学习，广泛涉猎，不断汲取新知识，使自己不仅有丰富的学科知识，更有广阔的文化视野和深厚的文化底蕴。“常登高望远，每海天入怀”，教师只有具有海纳百川般的知识视野和气度，才能容纳学生各种创新思想的萌芽；只有站在本学科前沿上高瞻远瞩，才能有的放矢地引导学生勇于探索；只有具备不断学习提高的能力，才能教会学生如何学习；只有成为开拓进取、勇攀高峰的示范楷模，才能对学生进行卓有成效的素质教育和人格塑造。
三、学生研究性成果在初中科学教学中的具体应用
 在教学过程中适当运用“研究性学习及成果”，使它的价值充分发挥，我们最终的学科教学必将变得丰富多彩，教学成果必将无比丰硕!在教学中哪些地方可以应用学生的研究性成果呢？
 应用一、新课的导入。利用学生的研究性成果来导入，可以创设情景、激趣、设置悬念，使学生在惊奇有趣的环境中，带着“为什么”，期待解开谜团的心情，产生猎夺知识的心理需求。例如在上《气体压强》时，我提前布置任务，如何让瓶将鸡蛋吞进去吐出来（鸡蛋比瓶口稍大）。又如在上《惯性》时，我利用学生研究的成果（如图1）进行新奇实验引起了学生极浓的兴趣。
 应用二、突破教学重难点。在教学过程中，有时比较抽象的知识，作为教师我们讲解比较抽象，比较吃力，对学生而言，听起来理解起来也比较困难。我们可以借助学生的研究成果突破它。例如，在上《眼和视觉》时，该课的重点是凸透镜成像规律和应用，难点是远视、近视的成因。我应用了学生的研究性成果突破教学的难点的，其成果如下：他们选择了如下器材：蜡烛、用
薄膜充入水后制成水凸透镜（与注射器相连，注射器里有少量水）、光屏等。水凸透镜的厚薄可以通过注射器注入、吸取水的多少来调节.其装置如图2所示.在此实验装置中，水凸透镜相当于人眼球中的晶状体，光屏相当于人眼球中视网膜.用此实验装置探究近视眼的成因。
 应用三、实现二度探究。利用学生的研究成果对其他同学进行科学探究的思维培养，让学生的研究实现二度探究。例如，在上《小孔成像》时，利用学生制作的小孔成像的实验装置如图3进行实验，让学生进行“像的性质”和“ 像高与物到小孔的距离的关系”等探究。从而让学生体验科学探究的方法和思维过程，同时让学生在玩中获取真知。
 应用四、编制试题。通过分析可知，学生的研究性成果对于教师来说，是一个很大的教学资源宝库，为学科评价提高资源，它也为教师评价学生学业水平提供了丰富的素材。例如，教师利用学生的研究的科技类项目之一，编制了一道试题如下：
 我校科技活动小组在参加区科技创新大赛上做了一项科技实践活动——“洗衣粉溶液和肥皂液对奶白菜发芽的影响”，获得的实验数据如下：
 种子及培养液 种子总数 发芽率 平均苗高 正常幼苗率
奶
白
菜 清水 A组  50 92% 3.21cm  73.2%
 5‰肥皂 B组  50 70% 0.62 cm  0%
 1‰肥皂 C组  50 96% 2.40 cm  75.6%
 0.2‰肥皂 D组  50 100% 2.79 cm  80.0%
 5‰洗衣粉 E组  50 0%  /  /
 1‰洗衣粉 F组  50 82% 0.46 cm  0%
 0.2‰洗衣粉 G组  50 80% 2.66 cm  79.5%
注：本实验中0.2‰为低浓度，1‰为中浓度，5‰为高浓度。
根据以上表格，回答以下问题：
种子萌发的条件是一定的的温度，空气，___。此实验A组的作用是_    。
对于“相同浓度的洗衣粉、肥皂液对种子发芽和幼苗生长的影响”，下表说法不正确的是（  ）
 A、正常幼苗率、幼苗苗高在低浓度下差异不显著，在中高浓度处理下，正常幼苗率、幼苗苗高与对照组均有显著差异。
 B、相同浓度的洗衣粉比肥皂对正常幼苗率、幼苗苗高影响更大。
 C、从C组可以看出发芽率高于A组，说明1‰浓度都会促进种子发芽。
 D、相同的低浓度的洗衣粉和肥皂液对种子发芽没有显著差异，高浓度差异显著。
(3)对于本实验的结论解释，不正确的是（  ）
加入洗衣粉或肥皂液后水的PH值发生了改变。
加入洗衣粉或肥皂液后水中溶解的元素（如N、P）质量改变了。
洗衣粉或肥皂液中含有环境毒物。
 D、洗衣粉和肥皂液会把种子中的营养物质溶解掉。
 总之，教师注重学生开展研究性学习，培养学生学会学习，培养学生分析问题、解决问题的能力和创造能力。这当然是我们教育的出发点和归缩。但是作为教师的我们更应该考虑不能让学生研究性成果只终止于本学生，而要发挥其二度价值，并应用于科学教学。但它内在功效更有待于教师们进一步去挖掘，我坚信在我们同行的共同携手努力下，学生的研究性成果将在初中科学教学中发挥出它奇特功效，提高我们教育教学的效益。

参考文献：
1、黄宏明   《论研究性学习的价值追求》    2006年《综合研究》第12期
2、《课程、教材、教法》  2002年第5期
3、《新课标解读》 2005年 中央民族大学出版社出版
 4、宋强  《物理教学渗透研究性学习的思考与探索》  2003年《中学物理教学参考》 第32卷　第1～2期1～2月

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