核心素养视域下家庭科学启蒙课程的开发与应用

2018-12-27 11:10蒋德明
物理教学探讨 2018年9期
关键词:核心素养

蒋德明

摘 要:初中阶段是科学启蒙的重要阶段,利用家庭科学启蒙课程对初中生实施科学启蒙教育,可以促进初中生物理核心素养的形成与发展。由于家长欠缺开发家庭科学启蒙课程的能力,家庭科学启蒙课程的开发与建设工作只能由科学教育工作者来完成。我们对家庭科学启蒙实验课程的开发提出了自己的构想,用案例展示了家庭科学启蒙实验的开发和应用策略。

关键词:核心素养;家庭科学启蒙课程;课程的开发与应用

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2018)9-0069-4

初中阶段是科学启蒙的重要阶段。物理教师除了要承担初中生的科学教育工作,还肩负促进初中生物理核心素养形成的使命与责任。物理核心素养的形成是长期的,早期的物理教育对学生物理核心素养的形成具有十分重要的作用。然而,当前我国的基础教育仍然以知识接受的多少、程度为唯一评价标准,片面强调评价的甄别与选拔作用,单纯根据分数把学生分作三六九等[1];当前我国的优质教育资源有限,办学所需的资源也有限。可以说,我国的基础教育一直处于“应试教育”困境之中[2]。在多方面原因的交互作用下,大多数学校特别是办学条件较为薄弱的学校,物理学科处于尴尬的地位,要确确实实基于核心素养对初中生实施“素质教育”何其艰难。

关注学生的核心素养,就是关注“教育要培养什么样的人”这一根本的教育问题[3]。儿童是否具备较好的物理核心素养关乎到国家、社会的发展,也关乎到千千万万家庭的未来。我们做了这样一个大胆的构想:开发一套初中生可看、可学、可做的“家庭科学启蒙实验”课程。家长借助家庭科学启蒙实验课程,以亲子活动的形式对自己的孩子进行家庭科学启蒙教育,可以促进孩子物理核心素养的形成与发展。

1 借助家庭科学启蒙实验课程促进儿童物理核心素养形成与发展的可行性

由于相关领域的理论研究不多,不妨由我们先给家庭科学启蒙实验和家庭科学启蒙教育下个定义。前者的定义:实验器材取自于家庭物质资源,容易操作、有趣好玩、安全可行的符合儿童认知规律的科学实验。后者的定义:父母在日常生活情景中,运用家庭科学启蒙实验引导、协助孩子体验科学、发现科学,促进孩子形成科学核心素养的一种亲子教育活动。只要父母拥有家庭科学启蒙实验课程,借助课程促进儿童物理核心素养的养成是可行的。理由如下:

(1)父母基本上都接受过正规教育

现在的初中生的父母是70后、80后。这些年轻父母,一部分人接受过高等教育,具备一定的科学知识,且有开展家庭教育的意识;一部分人念过高中或至少初中毕业,虽然知识量不够丰富,但只要他们重新温习,借助家庭科学启蒙课程指导孩子开展家庭科学实验完全不成问题。

(2)儿童本身具有天生的好奇心和求知欲

苏霍姆林斯基说:“儿童就其天性来讲,是富有探索精神的探索者,是世界的发现者。” [4]儿童与生俱来在内心深处有根深蒂固的需求,他们渴望做一个发现者、探索者。儿童的好奇心是需要保护的,当孩子不断地问“为什么”时,表明他对新事物非常感兴趣,父母应理解、鼓励、支持。家庭科学启蒙实验课程正好可以满足孩子的好奇心,还能进一步激发孩子探索未知世界的欲望。

(3)儿童极容易被外界影响和塑造

儿童具有很强的模仿能力和学习能力,在成长过程中他们不断模仿父母。父母的榜样作用、培养模式、培育标准,容易在孩子身上打下深深的烙印。正如恩格斯所说:“环境影响人”。父母利用家庭科学启蒙实验,可以让孩子从小耳濡目染,热爱科学,崇尚科学。

(4)家庭科学启蒙实验具有优越性

在学校有条件开展科学探究实验并将其作为常态课教学的前提下,教师会对学生进行分组并让其合作完成实验探究。但有的儿童性格强势,有的性格软弱,性格强势的儿童更有机会操作实验,性格软弱的儿童只能做旁观者。更何况,有些学校师资力量较差,甚至物理教师并非科学专业;部分学校,物理教师很少带学生做实验。相比之下,家庭科学启蒙实验具有更大优势。

2 家庭科学启蒙实验课程开发与建设的一些设想

据调查,家长对家庭科学启蒙教育有较高的认同感,且大多数家庭都具备其开展的基本条件,但家长缺乏系统的科学启蒙课程,对科学启蒙教育存在相当大的盲目性[5]。由此来看,开发家庭科学启蒙课程是一份十分有意义的工作。

2.1 对家庭物质资源的种类、原理、功能或性质了如指掌

在开发家庭科学启蒙实验之前,创作者要对家庭物质资源的种类、原理、功能或特性了如指掌,做到心中有数。将这些物质资源有创意地搭配、组合在一块,可以开发出更多有趣的科学启蒙实验。

家庭中有很多种物质资源。如家用电器:电视机、电磁炉、电冰箱等;餐具:碗、盘子、筷子等;做菜的辅助品:水、食用油、醋等;学习用品:纸张、刻度尺、橡皮等;其他物品:卫生纸、饮料瓶等。部分需要额外购买的物品由于投入资金非常少,也将其纳入家庭必备的物质资源范畴内,如:乒乓球、气球、磁铁等。

一些物质资源涉及到工作原理。如:微波炉,辐射的微波使食物中的极性分子热运动加剧,温度升高,内能增加;电磁炉,交流电通过线圈产生变化的磁场,变化的磁场在铁锅内产生涡流,涡流产生热效应;洗衣机:滚筒高速旋转,衣物上的水受到离心作用被甩离衣物。

一些物质资源有自己的功能或特性。如:饮料瓶是一种容器,是用来装饮料的,同时它的瓶身可以发生形变;铅笔的笔芯主要成分是石墨,具有导电性,且其电阻会随温度的变化而变化,其电阻会随长度的变化而变化;磁铁具有磁性。

2.2 对课程中的科学语言进行适度包装

儿童的认知图式不够丰富。为了让儿童容易接受科学语言,我们应该按照儿童的认知规律对一些科学实验用语、科学专业词汇进行适度包装。

適度包装实验实施要素的名称。名称:实验目的、实验器材、实验步骤、实验现象、实验原理、实验注意事项。将其包装为口头语言:想要做什么、需要什么、怎么做、发现了什么有趣的现象、如何解释、需要注意哪些安全问题。

适度包装科学专业术语。如:膨胀,可以表述为变胖了;地面上的水蒸发,可以表述为水变成气体跑到空气中去了;温度高可以表述为烫手,温度低可以表述为比较冷。一言以概之,就是尽量用生活语言来表述专业术语。不过,专业词汇也要适当出现,让儿童慢慢纳入认知图式,丰富认知结构。

在实验探究过程中,可让儿童用自己的语言来表述思考与发现。待儿童能熟练表述后,再教他使用稍微专业一点的词汇表述。

2.3 家庭科学启蒙实验必须是情景式的、体验式的、趣味性的

儿童虽然有天生的好奇心和学习能力,但注意力容易分散。家庭科学启蒙实验必须是情景式的、体验式的、趣味性的。在开展科学探究之前,应该创设一个情境,最好利用日常问题顺势引导儿童进行科学研究。在实验过程中让儿童自己动手,父母充当的角色是旁观者、引导者和助手。

2.4 家庭科学启蒙实验课程的呈现方式

家庭科学启蒙实验课程面向的是家庭,执教者是父母,学习者是儿童。课程可以以三种不同的方式呈现:

(1)儿童阅读的纸质实验“教材”(类似于学生教材)。内容按知识体系分门别类呈现;实验具有这样的魅力,做完第一个还想再做第二个,做完前十个就能独立完成其余实验;“教材”会有美观的排版,尽可能多的精致照片;实验由易到难,但梯度不大;逐渐增加科学词汇的出现频次;专业词汇术语附带在实验内容的最后,有通俗易懂的解释,方便家长和儿童查询、学习。

(2)儿童和父母一起观看学习的实验视频课程。可以扫描相应的二维码,获取视频资源观看、学习;实验视频由专业的实验人员操作示范,有简单直白又伴随适量的科学专业词汇的讲解;视频课程中的实验人员必须统一,否则不同实验人员有不同的容貌、口音、讲解方式,儿童需不停地适应,视听体验及学习效果可能变差。

(3)家长阅读、学习的文本材料(类似于教师用书)。家长关注相关的公众号,可以阅读与实验教材配套的文本材料。文本可以创设一定的情境,按照家长与子女对话的方式用浅显易懂、严谨科学的生活语言将整个探究过程用文字形式呈现出来。

3 家庭科学启蒙实验课程开发与应用的具体案例

家庭科学启蒙实验课程最基本的组成部分是科学启蒙实验。具体的案例,可以展现实验的开发及应用。

3.1 整合、利用现有的实验资源

现有的实验资源相当丰富,但不一定适合儿童。现有的实验资源虽然为实验课程的开发、利用带来了一定的便利,但是也给课程的开发、利用带来了挑战。如何整合、利用现有资源需要我们发挥自己的聪明才智。下面呈现具体案例:

3.1.1 整合现有的实验资源

(1)现有的乒乓球复原实验

器材:乒乓球、火机。步骤:用拇指按压乒乓球使其产生一个凹坑;在乒乓球凹坑下方点燃火机,凹坑距离火苗大约5 cm左右。现象:1~2 s时间内乒乓球复原。原理:随着球内气体温度升高,分子热运动加剧,球内气体压强增大,体积膨胀,使凹坑复原。

(2)现有的瓶吞鸡蛋实验

器材:广口瓶(可用瓶口较大的玻璃瓶)、火机、纸片、熟鸡蛋。步骤:剥去熟鸡蛋的蛋壳;用火机将纸片点燃,放入广口瓶内;迅速将鸡蛋尖头朝下插入瓶口。现象:“扑哧”一声,鸡蛋被广口瓶吞入“肚”中。原理:纸条燃烧产生热量,瓶内气体温度升高体积膨胀,热空气向外流;用鸡蛋堵住瓶口,随着瓶内缺氧纸条熄灭,瓶内气体降温气压降低,鸡蛋被瓶外的大气压压入瓶内。

(3)新方案

增加两个对比实验:有孔的瘪乒乓球加热后不可以恢复原状、无纸条燃烧的广口瓶不能吞鸡蛋。然后,将它们与“乒乓球复原实验”“瓶吞鸡蛋实验”整合在一块。通过探究让儿童发现气体具有热胀冷缩的性质,并用语言简单介绍气体热胀冷缩前后涉及的相关科学知识。专业一点的解释待以后探究同一类实验时再提及。

3.1.2 如何应用整合后的实验方案

此处,只用文字展示家长使用的基于情境创设的对话样例,这是“家长用书”的其中一部分。我们在样例中已经替家长构思好了整个实验探究的过程。

(1)创设一个真实的生活情境

父亲带孩子去打乒乓球,在孩子正玩得起劲时,父亲故意将掉在地上的乒乓球一脚踩瘪。

父亲:“糟了!老爸一不小心把乒乓球给踩瘪了。”

孩子很扫兴:“老爸,你眼睛长在后脑勺啦?这么粗心!”

父亲:“别着急,我们先回家,想办法把乒乓球复原。”

儿子又高兴又惊讶:“啊!真的吗?太好了!”

(2)开展气体受热膨胀的亲子探究活动

到家后,父亲准备好实验器材。孩子很好奇地站在一旁等待奇迹出现。父亲左手拿被踩瘪的乒乓球,右手拿火机点火。将凹陷部分靠近火焰,乒乓球奇迹般地恢复球形。

孩子:“呀!乒乓球真的变回原来的样子啦!”孩子迫不及待地将球拿过去并扔在地上,以检查乒乓球是否还能弹跳。乒乓球在地上不停弹跳。

孩子好奇地问:“老爸,为什么火苗可以使乒乓球复原呢?”

父亲:“火苗的温度高。给乒乓球加热时,乒乓球内的气体膨胀也就是变胖,球内气体变胖时气体会向外用力挤压乒乓球的内壁,这样乒乓球就变大了。我们再做一个实验好不好?”

孩子很期待地说:“好!要做什么实验?”

父亲将一个完好的乒乓球捏瘪,用针在凹坑对面的球壁上扎一个小洞,然后拿住乒乓球并将凹陷部位朝下,让孩子点火加热乒乓球的凹陷位置。

加热十多秒,父亲都感到乒乓球烫手了。

儿子:“呃……老爸,怎么乒乓球始終不恢复原样呀?”

父亲哈哈大笑:“你没感觉那个小洞在作怪吗?”

儿子顿时反应过来:“哦,我知道了!气体体积变大后,从小洞往外跑,里面的气体不能挤压球壁!”

父亲:“宝贝真聪明!这里还有两个乒乓球、一壶刚烧开的水、一个大碗。你把两个乒乓球挤瘪,并在一个乒乓球上扎一个孔,然后放入碗中,倒入开水试试看哪个乒乓球会恢复原状。”

孩子实验后发现,无孔乒乓球会恢复原状,有孔乒乓球无法恢复。通过两次实验,孩子除了知道气体受热会膨胀,还知道密封空间内的气体膨胀才会形成向外挤压球壁的力。

(3)开展气体变冷体积缩小的亲子探究活动

父亲:“这里有一个瓶嘴比较大的玻璃瓶,你把去壳的那颗鸡蛋的尖头插入瓶口试试看!”

孩子完成后:“老爸,鸡蛋比瓶口大一些,鸡蛋不可能掉进去!”

父亲:“真的吗?那我用火机点着纸片,并把纸片丢入玻璃瓶中,你再次把鸡蛋的尖头插入瓶口试试!我们一起观察,看看是否会发生什么有趣的现象!”

父亲和儿子一起配合,进行实验。

孩子:“鸡蛋被瓶嘴吃进肚子里去了!老爸,这是为什么呢?”

父亲:“纸片点燃后会产生大量的热,瓶子中的气体被加热,这样瓶子里就充满很多热气,气体变热后体积会怎么样?”

孩子:“会变大!”

父亲:“变大后又會怎么样?”

孩子:“变大后,会从瓶子里跑出来!”

父亲:“当你用鸡蛋堵住瓶口时有没有看到纸片熄灭?”

孩子:“好像熄灭了!”(孩子过于关注鸡蛋,可能忽略观察纸片熄灭这个现象)

父亲:“纸片熄灭后,不再产生热了,里面的气体会变冷吗?”

孩子:“会!”

父亲:“气体变热后体积会变大。变冷后体积会发生什么变化呢?”

孩子:“哦,体积变小后,瓶内会产生一个向里面拉鸡蛋的力!”

(4)蜡烛为何熄灭的亲子探究活动

父亲:“太棒了!你自己再重新做一次好吗?

孩子:“好!”

父亲:“这次注意留心观察,鸡蛋堵在瓶口,纸条是继续燃烧还是马上就熄灭了。”

最后,父亲还可以把“燃烧需要氧气,以及堵住瓶口无法补充氧气纸片会熄灭这样的科学事实”顺势告诉孩子。

4 对未来家庭科学启蒙教育的展望

随着国家经济的发展,家庭经济条件会越来越好,家庭的教育投资会越来越多;随着时代的进步,知识分子的数量和质量会迅猛上升,个人的意识和整个社会的意识会发生更显著的变化;随着科技的日新月异,人工智能的运用领域越来越广,家长会形成这样的认识,只拥有一些死记硬背得来的知识,没有动手能力和创新能力的人其生存空间会越来越狭窄。社会是在不停地发展与进步的,当一切都发生根本性变化的时候,家长会越来越注重对孩子的家庭教育,尤其是科学启蒙教育。

基础教育的目标应该是为创新人才奠基。未来社会需要的是具有科学脑、人文情、中国心、世界观的人才。在不远的将来,当家长的意识觉醒,发现他们自己其实应该比教育工作者更关注“把孩子培养成什么样的人”的问题时。我们有理由相信,即便学校的育人模式不做出改变,也会有越来越多的家长亲力亲为给自己的孩子开展家庭科学启蒙教育。

参考文献:

[1]赵艳平.单向度教育制度的反思[J].教育发展研究,2007(20):27-29.

[2]蔡连玉.论基础教育的“囚徒困境”与制度需求[J].当代教育科学,2010(6):7-9.

[3]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京:北京师范大学出版社,2016.

[4][苏]苏霍姆林斯基.唐其慈,毕淑之,译.把整个心灵献给孩子[M].天津:天津人民出版社,1981:10.

[5]张洁.“亲子认知式”科学启蒙游戏的研究与实践[J].山东教育,2014(Z5):97-98.

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