2.科學(xué)與工程實(shí)踐理論概述

2.1 科學(xué)與工程實(shí)踐的意義

科學(xué)和工程實(shí)踐的提出科學(xué)實(shí)踐和工程實(shí)踐應(yīng)該在科學(xué)課程中同樣重要。強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐是因?yàn)楫?dāng)前很多全球化挑戰(zhàn)需要科學(xué)和工程來(lái)解決，例如預(yù)防和治療疾病、溫室效應(yīng)、物種滅絕等問(wèn)題，學(xué)生應(yīng)該嘗試運(yùn)用他們學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)為這些社會(huì)難題設(shè)計(jì)解決方案。工程實(shí)踐也有助于學(xué)生了解工程師的工作，，以及工程和科學(xué)之間的聯(lián)系，在解決這些實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中加深對(duì)科學(xué)的理解。科學(xué)與工程實(shí)踐豐富了科學(xué)探究的方法（見(jiàn)表 2-1），NGSS 中提出了被科學(xué)家和工程師們廣泛使用的八種方法，包括：提出問(wèn)題（科學(xué)）和界定問(wèn)題（工程）；開(kāi)發(fā)和使用模型；規(guī)劃和實(shí)施調(diào)查；分析和解釋數(shù)據(jù)；使用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維；形成解釋（科學(xué)）和設(shè)計(jì)解決方案（工程）；參與基于證據(jù)的討論；獲取、評(píng)價(jià)和交流信息。由上可見(jiàn)，科學(xué)與工程實(shí)踐是對(duì)科學(xué)探究的拓展和豐富。

2.2“科學(xué)實(shí)踐”與“工程實(shí)踐”八種方法內(nèi)涵

NGSS 中提出了 8 種科學(xué)家和工程師們常常運(yùn)用到的科學(xué)與工程實(shí)踐方法，接下來(lái)詳細(xì)闡述在科學(xué)課堂中使用的這八種科學(xué)與工程實(shí)踐方法的內(nèi)涵。(1) 提出問(wèn)題提問(wèn)是培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣的關(guān)鍵，科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要表現(xiàn)就是能夠提出明確的問(wèn)題。科學(xué)問(wèn)題源于某一自然現(xiàn)象[8]，例如：“什么使食物腐爛？”“植物為什么會(huì)向光生長(zhǎng)？”“螢火蟲(chóng)為什么會(huì)發(fā)光?”科學(xué)家的基本實(shí)踐是能針對(duì)某一現(xiàn)象提出結(jié)構(gòu)明確，實(shí)證可以解答的問(wèn)題。工程學(xué)源于需要解決的某個(gè)難題，是為了獲得人類社會(huì)更好的解決方案[8]�！叭绾问故澄锏谋Ｙ|(zhì)期更長(zhǎng)？”“怎樣提高小麥產(chǎn)量？”工程問(wèn)題的解決常常要考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，資金及可行性。

3. 在高中生物課堂進(jìn)行科學(xué)與工程實(shí)踐的教學(xué)策略......11

3.1 提高學(xué)生問(wèn)題提出能力的教學(xué)策略........................ 12
3.2 幫助學(xué)生在課堂中建構(gòu)和使用模型的教學(xué)策略............ 14
3.3 促進(jìn)學(xué)生在課堂設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查的教學(xué)策略........... 17
3.4 提高學(xué)生分析和解釋數(shù)據(jù)能力的教學(xué)策略................ 19
3.5 實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課堂上解釋和論證活動(dòng)的教學(xué)策略............ 21
3.6 培養(yǎng)學(xué)生獲取、評(píng)估和交流信息能力的教學(xué)策略..... 25
4. 以科學(xué)與工程實(shí)踐為核心的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)案例........27
4.1 教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)..... 29
4.2 教學(xué)設(shè)計(jì)案例......... 30
5.高中課堂進(jìn)行科學(xué)與工程實(shí)踐面臨的困難與機(jī)遇.......37

5.高中課堂進(jìn)行科學(xué)與工程實(shí)踐面臨的困難與機(jī)遇

在調(diào)查當(dāng)前我國(guó)教育制度，教育政策、教育理念等信息基礎(chǔ)之上，訪談了多位在高中具有不同任教年限的生物教師，詢問(wèn)其在探究式教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)及對(duì)科學(xué)與工程實(shí)踐看法。綜合調(diào)查和訪談結(jié)果分析出我了國(guó)高中課堂進(jìn)行科學(xué)與工程實(shí)踐面臨的困難和機(jī)遇。（1）當(dāng)前生物課時(shí)安排有限。在對(duì)探究性學(xué)習(xí)實(shí)施狀況調(diào)查中，教師表示探究教學(xué)的課堂能處理的知識(shí)容量有限，教學(xué)進(jìn)度難以按期完成。教師面臨著兩難的境地：進(jìn)度與質(zhì)量。教師每節(jié)課都要精細(xì)的設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)，力求最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)知識(shí)的最大輸出。而每節(jié)課的課時(shí)只有 45 分鐘，部分實(shí)踐活動(dòng)一節(jié)課的時(shí)間常常是不足的。學(xué)生進(jìn)行的科學(xué)實(shí)踐可能要延遲到第二天，這就會(huì)阻斷學(xué)生的實(shí)踐過(guò)程，第二天教師要花費(fèi)很多時(shí)間幫助學(xué)生回憶。周末學(xué)生的時(shí)間也常常被老師的作業(yè)占據(jù)，很難用來(lái)開(kāi)展自己喜愛(ài)的活動(dòng)。作為認(rèn)知主體的學(xué)生始終處于被動(dòng)狀態(tài)，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情受到挫傷。

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結(jié)語(yǔ)和展望

為了實(shí)現(xiàn)和促進(jìn)生物課堂的科學(xué)實(shí)踐，教師可以采取相應(yīng)的策略。教師通過(guò)在課堂的設(shè)疑引起學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，要求學(xué)生記錄下結(jié)構(gòu)完整的有關(guān)科學(xué)和工程的問(wèn)題�；谡{(diào)查的模型建構(gòu)可以很好的幫助學(xué)生理解和運(yùn)用科學(xué)概念，借助計(jì)算機(jī)軟件的模型建構(gòu)正在被科學(xué)家廣泛運(yùn)用，因此學(xué)生在生物課堂應(yīng)該學(xué)習(xí)實(shí)踐相關(guān)知識(shí)和技能。學(xué)生還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘到大數(shù)據(jù)集，借助數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)思維對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋分析。解釋和論證活動(dòng)幫助學(xué)生理解和建構(gòu)科學(xué)理論，因此教師在課堂應(yīng)該盡量創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)共同體，通過(guò)合作和辯論促進(jìn)學(xué)生的解釋和論證活動(dòng)。文獻(xiàn)的搜集、閱讀和寫(xiě)作培養(yǎng)了學(xué)生信息獲取、評(píng)估和交流的能力�？茖W(xué)與工程實(shí)踐期望學(xué)生要能夠利用科學(xué)和技術(shù)相關(guān)理論解決一些日益嚴(yán)重的全球性生物問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生解決全球性問(wèn)題的能力。當(dāng)然這一系列科學(xué)與工程實(shí)踐方法不是單獨(dú)實(shí)施的也不是必須按順序依次進(jìn)行的，它可能是交叉的或者是重疊的。它是由科學(xué)的探索的實(shí)踐需求所決定，因此教師不能機(jī)械性的要求學(xué)生依次實(shí)踐。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：234795