时间：2023-08-24 17:17:31
师范生是未来重要的教育资源，其素质高低直接关系国家、社会未来教育质量的优劣，影响未来公民的整体素质。往重里说，影响国家、民族的前途。随着我国建设创新型社会的步伐进入快车道，互联互通的网络社会更是遍地云烟，如火如荼，中小学学生是国家未来的建设者，他们将来无论是创造生活，还是享受生活，都必须有一定的科学素养。而一个人的科学素养是他的个人素质的重要组成部分。由此可知，通过在物理教学中培养师范生的科学素养直接影响他们将来所教学生的素质。在师范教育中有意识强化学生的科学素养教育，是提高中小学学生科学素养的重要保证。
师范生的科学素养不仅涵盖他们所学的科学知识、技能、他们对待事物的科学态度和工作能力，而且反映在个人对待科学情感和价值观上。上乘的科学素养不仅表现在一个人拥有丰富的科学知识，更重要的是其拥有对科学持续的学习兴趣、探究能力、创新意识、科学思维及社会责任感，拥有用科学的思维方式处理日常生活中遇到的各种各样问题的能力。所以科学素养的培养我认为包含两方面内容：其一，主要通过师范生的物理教育使他们获得必要的科学知识和技能；其二，在教学中更重要的是使他们在物理科学学习中受到科学世界观、方法论的熏陶和培养。从这点看不难理解师范物理教育的重要目标就是师范生的科学思想、科学精神和科学方法的培养。在师范生的物理教学中加强学生的知识体系构建，使学生亲身体验物理规律的发现过程，重温一个个科学原理的发现历史，了解科学的思维方法，理解科学技术对社会进步的作用，用科学的世界观、价值观观察、学习新知识都是培养学生科学素养的重要途径。为此，可以从如下几方面进行尝试。
一、依据物理学科教学目标和师范生特点设计教学内容。
师范生有一定的自主学习能力，有一定的物理知识储备，其学习目标主要是掌握自然科学基础知识，就知识点而言，要求面广量大层次不深，主要是为将来做好教师工作积累必要的知识，树立科学的世界观服务。这就要求师范生在物理教学中注重引导学生以生活情境为出发点认识物质世界，以实验探究为先导研习物理问题，以物理问题为载体思考解决问题的思想方法，在老师的引导下自主解决问题。例如，《曲线运动》的学习设计，可以从以下几方面进行：（1）举例说明曲线运动是我们最为常见的一种运动形式。（2）曲线运动最本质的特点是运动方向时刻变化，从而说明曲线运动都是变速运动。（3）通过实验探究曲线运动的条件，是外力与运动方向不共线（做好教材上的实验很关键）。在完成上面三项工作的基础上，再让大家举常见的例子说明，如链球运动，人造卫星绕地球运动等情形，共同讨论，它们的运动路线、受力、条件等。还可以用一个人的成长历程做形象比喻，讲述人只有受到斜向外力的影响才会有曲线人生，启发学生感悟人生中蕴藏的科学道理。
二、以恰当的问题为载体引导学生学习科学发展的历史，突出其中科学思想方法形成的过程。
师范生的物理教学，可以将科学方法和物理思想教育显性化，以适宜的问题为有效载体引导学生学习物理学科，并结合科学的发展历史对学生进行历史唯物主义和辩证唯物主义教育，一方面可以让学生体会先辈们为科学付出的艰辛，另一方面可以用科学家们献身科学的人格魅力激励学生努力学习，以养成优良的科学态度，对待科学问题不盲从、不骄傲，而是充分遵循人的认识规律探究事物的本来面目。例如，介绍牛顿第一定律，离不开介绍伽利略对亚里士多德经验主义的否定；离不开伽利略理想化小球斜面运动实验的介绍。讲述牛顿的万有引力定律的发现离不开开普勒行星运动三定律的介绍。在实际教学中，讲好这部分内容就是要抓住以下几个方面：（1）一定要讲清伽利略首创的“观察猜想实验推理结论”理想化科学实验方法的精髓及其在科学发展方面的巨大作用。（2）科学巨匠们的伟大成就不是一蹴而就的，是长期艰辛探索的结果。第谷不间断观测行星20年才终得行星运行的资料；开普勒为求证真理10年磨一剑方得行星运行三定律，牛顿的万有引力定律的提出验证应用前后经历100多年；英国物理学家布拉开特为了验证卢瑟福α粒子轰击氮核实验预言的新粒子的存在，他在充满氮的云室里拍摄了2万多张照片，终于从40多万条α粒子径迹的照片中发现8条产生了分叉，从而证明了质子的存在。通过以上实例使学生逐步体会到科学本身就是不断艰辛探索勇于发现的过程，榜样的力量昭示，唯有毅力加奋斗才有终成大器的可能。从而极大激发学生对科学学习的兴趣和追求新知的欲望，养成善于思考、勇于探索的学习习惯，加快科学世界观的形成。
三、要明确科学素养培养目标，引导师范生进行探究性物理学习，培养他们的探究能力。
现在提倡科学创新意识已经蔚然成风，而科学探究则是实现科学创新最基础的方式，如何培养师范生的科学探究能力更显得重要。这需要一个老师的设计、组织、引导、参与的过程，特别是做好探究性物理实验尤为重要。物理学的建立基于严密的实验观测和验证。“观察猜想实验推理结论”是物理学习的永恒科学途径。这里既含有实验探究得出结论，又包含理论探究提升方法。培养学生的科学观察方法和解决问题的能力，激发学生学习科学兴趣是探究性物理学习的首要目标。学生在生活中观察所得只是现象，需要从物理学习中找到原理，教学中及时组织学生进行交流沟通，反馈交流所得，定能触类旁通，有利于学生观察兴趣和能力的保持与提高，有利于对所学知识的理解掌握，所谓理越辩越明就是这个意思。例如，物理教材中安排的牛顿管实验和验证小球平抛运动与自由落体时间关系的小实验，看似不起眼，但效果很颠覆，是平常观察与经验不能达到目的的典型示例，就像伽利略的比萨斜塔实验一样，实践出真知。教师可以引导学生多注意生活的积累，经常自己设计一些操作简便的小实验了解物质世界，感受实验探究的乐趣。这样不仅可以避免学生认知上的盲从，更有利于培养学生的独立思考习惯和创新意识。
四、在物理教学中注意学生的学习兴趣、创新意识的养成和科学态度、科学精神的塑造。
我们在介绍伽利略的伟大成就时，对于科学研究方法的贡献绝对要大书一笔。他首创的理想化科学实验方法，像明灯，为后来的科学研究指明前进的方向，可以毫不夸张地说，从此科学发展日新月异。科学实验方法反映的创新意识、科学态度、科学精神对后来者更是巨大的鞭策。同样，对前述的伽利略比萨斜塔实验、牛顿管实验及小球的平抛和自由落体运动时间关系的实验的探究，不仅可以激发学生学习科学知识的兴趣，而且可以培养他们的创新意识。为什么亚里士多德的经验主义教条到伽利略而终止？是伽利略的创新意识，勇于、善于追求真理的科学态度打破了两千多年的科学禁锢。创新思维的本身就是继承、批判、创造。
总之，师范生物理教学中，培养学生的科学素养，就是要培养他们热爱科学、勤于动手、善于观察、勇于创新的科学精神；从日常生活情境中发现科学的真知，养成科学思维的习惯，做物理学习的参与者、探究者；逐步培养他们对科学的兴趣和求知欲，引领他们体验科学活动的过程与方法，了解科学技术与社会关系，善于合作交流，求真务实，为胜任将来的教学工作形成科学的世界观。
关键词：学科理解；化学核心素养；学科育人价值；教师专业发展
文章编号：1008-0546（2017）03-0013-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.004
高中化学课程的实施，强调在教师帮助与同伴互助下，使学生认识化学科学、理解化学科学，培育“宏观辨识和微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等化学核心素养。要达成此目标，离不开教师对化学科学的认识、对化学核心素养内涵的理解、对化学科学育人价值与化学核心素养关系的把握。因此，实施基于核心素养培育的高中化学教学，强调增进化学教师对化学学科的理解，建构起对化学知识、化学认识方式等的结构化认识，进而认识到化学学科育人价值并在教学活动中自觉落实。
一、为何强调增进学科理解
学科核心素养是在相应课程学习过程中发展起来的、具有学科特质的关键能力与品质。这些关键能力与品质，包含相应学科学习与研究过程中发展起来的认识客观事物与分析解决问题的思维方式与关键能力、培育起来的情感态度和价值取向等。
各门学科因具有独特的认识对象与研究任务，体现着自身独特的学科本质特质（即学科特质），从而成为相对独立的学科。而对学科研究对象的认识与核心任务的解决，需要相应的认识方式、思维方法与能力要求。因此，不同学科将承载着发展不同关键能力与品质的功能，承载着不同的育人价值，从而发展不同的核心素养。换句话说，学科的本质特征、学科的核心任务以及学科的实施（学习）方式将制约着学科核心素养[1]。
因此，为了理解与把握学科核心素养，并在学科教学中培育学科核心素B，教师必须增进学科理解。所谓学科理解，是指教师对学科知识、认识方式和思维方法的系统化、结构化理解，其本质是建立起富有学科特点的审视认识对象与现象、分析与解决问题的思维，以及在学科思维指导下建构起来的对学科的本原性、整体性的认识。只有教师认识、理解所教的学科，把握学科本质特征、研究对象与任务、认知思路与方式方法，明确学科的功能价值等，才能把握住学科应该发展哪些关键能力、培育哪些品质，以及采用怎样的教学方式来开展课堂教学以利于学科关键能力和品质的培育，从而将核心素养的培育落到实处。
二、化学教师对化学科学应有的基本理解
化学教师理解化学科学的标志，是对学科内容知识、认识论知识和学科核心观念等方面建构起整体性认识，从而形成良好的化学知识结构[2]。从目前化学教师的学科理解情况看，强化对化学认识论知识的理解显得尤其重要，即对化学科学的基本问题、研究的水平层次、解决的基本任务及其方法论等方面形成基本的理解。
理解化学科学，首先要认识化学学科的本质特征。要认识学科的本质特征，前提是明确学科本质特征究竟是由什么决定的。实际上，一门学科的本质特征，是由这门学科的研究对象所决定[3]。因为学科研究对象不同，将导致学科研究的基本问题、研究的基本方法、研究的水平层次等有差异。这些差异共同决定着学科的本质特征。
1. 化学研究对象与基本问题
化学研究的对象是什么？《普通高中化学课程标准（实验）》指出：“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特征是研究分子和创造分子。”因此，化学科学研究的对象是物质，并在研究物质的基础上实现对物质组成与结构、性质与应用的认识，并最终达成创造物质、服务人类、推进现代社会文明和科学技术的发展。
研究物质性质及其应用、创造新物质，离不开对化学变化这一实现物质转化途径的研究。所以，物质及其转化是化学科学的核心。对于物质及其转化的研究，首先要回答物质及其转化“有什么”或“是什么”，即探寻物质及其转化规律。在此基础上，还要回答为何会存在这样的规律。于是，化学科学在认同分子、原子等粒子客观存在前提下，立足于原子、分子水平开展物质及其转化的研究，建构科学理论，回答“为什么”的问题。因而，探寻物质及其转化的基本规律、建构物质及其转化的科学理论成为化学科学认识的两大基本问题。[4]
2. 化学研究方法与学科思维
物质及其转化的基本规律是人们认识和解决问题实践活动的结果。由于化学物质的多样性和物质运动的复杂性，因而对于物质及其运动变化的基本规律的认识需要开展科学探究，需要借助实验、观察等多种手段，在获取事实和证据基础上进行加工与整理，通过比较、分类、归纳、概括等思维活动建立起实质性联系，进而得出合理的结论。因此，以实验为主的科学探究成为化学科学认识基本活动，实验成为化学研究的重要方法与手段，并在化学科学发展过程始终处于核心地位。
由于物质是由原子、分子等微粒构成的， 因此物质及其转化的特点与规律总是与构成它们的微粒的种类以及连接方式有关，即物质及其转化的规律是物质微观结构的反映。因此，化学科学在所观察到的物质及其转化的事实并形成物质及其转化规律的基础上，为解释物质及其转化的事实和规律性，必须立足于分子、原子的微观水平视角，借助分析推理与合理想象，运用多种模型和化学符号来描述和解释化学现象，最终建立起物质及其转化的科学理论[5]。
因此，研究物质及其转化问题，建构物质及其转化的基本规律和科学理论，需要借助观察与实验等手段，从物质及其变化的宏观现象入手，在分子、原子等微观水平上分析研究，并运用化学符号、模型加以表征。同时，在表征物质及其变化的宏观现象、微观本质、符号模型间建立起联系与转化。所以，“宏观-微观-符号”三重表征成为化学学科特有的思维方式，化学用语、化学模型成为表征物质及其变化的独特方式。
3. 基于W科理解的化学核心素养分析
化学学科的育人价值主要体现为帮助学生正确认识化学、学会研究化学和科学运用化学三个关键方面[6]。结合前述化学学科基本理解可知：正确认识化学，强调学生理解化学学科的本质特征，学会从多角度、多层面理解物质世界，建立起对物质世界本质的、整体的认识，形成科学物质观；学会研究化学，就是要建立起看待物质及其变化的世界观和方法论，形成化学基本观念，掌握科学的思维方式与方法，发展科学探究能力，形成研究的科学态度、务实的科学精神和坚毅的科学品质；科学运用化学，要求帮助学生深刻理解化学与技术、社会和环境的关系，学会运用化学知识认识和改造物质世界，学会合理利用自然资源、创造新物质，形成正确的化学价值观与科学伦理观，增进社会责任感、促进社会的可持续发展。化学核心素养作为学科育人价值的独特体现，很好地反映了化学学科的育人价值。
（1）化学核心素养反映了正确认识化学的要求
化学核心素养强调学生理解化学学科的本质特征，建立起对物质世界的本质性和整体性认识，形成科学物质观，体现了化学学科在促进学生正确认识化学的育人价值。如，“宏观辨识”“微观探析”“模型认知”强调从宏观、微观、符号“三重表征”来认识物质及其变化，使用化学符号与模型描述、解释化学现象，正确对物质及其变化进行分类并建立起物质及其转化关系的认识，从微观层面建立起物质的组成、结构和性质的联系；“变化观念”“平衡思想”强调认识物质的运动特性及其变化的条件性，认识到物质运动变化的对立统一、联系发展及动态平衡，建立起物质及其变化的特征和规律；“证据推理”“实验探究”强调理解科学探究的意义，认识到化学研究需要以实验为手段获取事实与证据，并开展基于证据的分析推理等；“科学精神”“社会责任”强调化学研究需要严谨务实、实事求是，认识到环境保护和资源开发的重要性，深刻理解化学、技术、社会和环境间的相互关系，认识到化学对社会发展、科技进步的重大共享等等。
（2）化学核心素养反映了学会研究化学的要求
化学核心素养作为学科发展起来的核心能力与品质，对如何开展化学学习研究起到很好的指导作用。其中，“宏观辨识与微观探析”强调建立“宏观-微观-符号”的化学学科思维，应用分类的方法对物质及其变化进行研究从而揭示物质及其变化的规律，建立起“结构决定性质、性质决定应用”的观念；“变化观念与平衡思想”强调从内因和外因、量变和质变等多个方面分析物质变化及其伴随的能量变化，应用对立统一、联系变化的观点考察化学反应；“证据推理与模型认识”“实验探究和创新意识”“科学精神和社会责任”强调化学研究需要务实的科学态度和敏锐的创新意识，需要缜密地假设、科学地探究，开展基于证据的分析推理、得出科学结论，运用模型描述和解释化学现象、建构解决问题的思维框架等。因此，这些素养从对化学学习研究的认识方式、认知思维、科学态度等方面提出了具体要求，体现了化学学科在促进学生学习研究化学方面的育人价值。
（3）化学核心素养反映了科学运用化学的要求
在科学运用化学方面，不仅要运用化学，还强调要科学运用。这意味着，一方面要能够自觉应用化学知识去指导工农业生产、解决与化学相关的问题，应用化学技术创造性开展工作、创造新物质，从而有效地促进人类与社会发展；另一方面，还需要深刻理解化学与技术、社会与环境的相互关系，建立起科学的伦理观、科技观和价值观，增强社会责任感，确保化学及其技术应用要能很好地促进人与自然、社会和生态的和谐发展。即在解决与化学相关的社会问题、参与社会决策时，应密切关注化学过程可能带来的各种影响，以保护环境和资源为前提，权衡利弊、秉持可持续发展和绿色化学这一解决相关问题、开发利用自然资源等的基本思路与原则。对于这些方面，“创新意识”“科学精神”“社会责任”等三个方面的核心素养得到了很好的体现。
四、结语
综上分析，化学教师只有增进化学学科理解，明确化学学科育人价值，才能把握化学核心素养的内涵，并自觉地在化学教育教学实践活动中培育学生化学核心素养。因此，教师应注重通过多种途径和方法来提高对化学学科的理解。一方面，化学教师应加强对课程标准、教科书、专业杂志的学习与研究，从理论层面提升对化学学科的理解。如高中化学课程标准，对化学课程的性质与理念、目标与价值、内容与实施等作了详细的规定，这些规定对化学学科特质做了较为详细的诠释，是从理论层面增进学科理解的最有价值的文献；而《化学教学》、《化学教育》及《中学化学教学参考》等杂志，也刊载了大量关于化学教师PCK知识、化学基本观念、化学学科思维等方面的文章，对这些文章的学习与研究，也能增进教师对化学学科的理解。另一方面，开展基于课堂教学的实践与反思活动，对增进教师的化学学科理解也具有十分重要的实践价值。具体到教学实践中，教师结合具体的教学内容进行多角度审视，借助WWWH认识论思考模型、化学核心观念的概念图等技术，增进对化学核心知识的理解，建立起各类知识间的基本关系，从而能整体性理解化学学科、理解科学的本质[7]。在此基础上，结合自己的学科理解去设计、实施课堂教学，结合课堂教学去反思自己的教学理解等等。
参考文献
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[3] 王凤军.谈化学学科的本质特征[J].白城师范学院学报，2006（6）：21
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现代教育的发展对于人才的要求越来越高，这对于学校教育也提出更高的要求，要求教师改变传统的应试教育思想，而是提倡培养具备真正能力的素质教育。素质教育的核心就是培养学生能力。物理学科作为自然科学的一门基础学科，其科学性非常高，如何在物理学科教学的过程中培养学生的科学素养对于提升学生的物理学科学习能力，进而提升学生素质有着极为重要的意义。
关键词：物理；教学；学生；科学素养
一、问题的提出和背景
以往，我们中学物理教师过分注重学生对知识掌握的评价而忽略学生应有的基本能力的培养；过分重视知识点及规律内容的讲授而忽略了学生对知识及规律形成过程的了解；过分简单地复述物理学发展的历史而忽略了物理思想和物理方法的概括和提炼；过分强调了理论的权威、教师的主导作用而扼杀了学生的自主及探究精神。中学物理教学不能提供给学生一种可持续发展及终生学习的基础和能力，这样的教学很难培养学生的科学素养。
物理课程标准在提高全体学生的科学素养课程总目标的前提下，提出了“三维教学目标”，即“从知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观”三个维度来实现人才素质的培养。其目的是要求我们在物理学科教学的过程中以学生能力的提升为出发点，在学生掌握基本的物理知识的基础上，使学生能够理解物理学科的科学内涵，为今后的学习和工作奠定较好的基础。同时在学习的过程中积极学习、努力探究，培养学生对于科学的兴趣。
新课标在对我们的物理教学提出更高要求的同时，势必需要我们物理教师更新教学观念，用新课标的要求来改进我们的教学，既要重视对于知识的传授，又要注意学生能力的培养。
二、还原对规律认识的历史，注重科学思想、科学方法的教育
在以往的物理教学中，人们过于注重知识本身的系统传授，而忽视对知识形成的精心阐述；更多地重视学生学习物理知识的学习方法而不是物理科学自身的科学方法论。科学思想和方法论是对作为人类认识活动的自然科学的一种哲学考察，它为真理的自然科学提供坚实的哲学基础，为自然科学家有效地进行认识活动提供指南。传授物理知识的过程中通过对物理学历史发展过程的考察，揭示物理学发生、发展和演化及其相应的认识论和方法论变革的历史规律，并对物理学发展的基本趋势和它在科学技术中的地位和作用提出科学的说明，有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法，从而“以史为鉴”，培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。在一定意义上，通过对物理知识的历史科研过程的了解，可培养学生的科学素养。我们可以从下面几个方面着手。
（一）加强科学方法训练，培养科学的思维方法
科学方法是人类认识世界和改造世界的强大武器，也是物理教学的重要内容和主要工具。在物理教学中，学习和应用科学方法对于学生学习知识和能力培养有着不可替代的作用。物理的许多基本概念、原理和规律，都是在大量研究的基础上总结和概括出来的，具有严密的逻辑性。科学家们从来不满足于接受现成的结论，而是在前人研究的基础上，善于发现问题，研究问题，解决问题。在教学过程中，教师要善于挖掘教材中的这种潜在因素，对学生进行科学方法的教育和训练。
另外，掌握正确的科学思维方法，培养分析和概括能力，是科学素养培养的一个重要内容。教师应尽力在教材内容中为学生寻找供他们进行思考和概括的材料，引导他们通过分析、比较、抽象、概括等形式的训练，培养分析和概括能力。在教学中，教师要加强对学生进行科学方法的指导，加强分析和概括等能力的训练，这是科学素养培养的一个重要途径。
（二）通过物理实验，培养学生的科学素养
物理学科的一大特征就是它强调试验在于使学生了解物理知识和科学现象的来龙去脉，使学生在直接观看或者亲自操作的过程中感受相关的知识。但是，从物理教学的实际过程来看，很多物理教师因为条件的限制或者时间的影响，往往忽略物理实验教学在物理学科教学过程中的重要性，更多的是教师的陈述、教授或者是教师自己的实验演练，这样的教学形式下学生只是在被动地接受，甚至是死记硬背，对于学生科学素养的形成和自身能力的提高是不利的。
科学方法是科学素养的重要组成元素，是科学的认识方法，实验有助于学生通过自身实践，去领悟、体会、观察、分析、归纳问题结论的产生过程，让学生从客观实际中探求知识，让学生在收集信息，处理、整合信息中获得知识，实验有助于学生掌握一定的科学方法。
英国物理学家贝尔纳说：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。”科学方法就是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行为方式，在科学研究中它被认为是产生知识的“知识”。
实验作为一种实践性很强的活动，其中充满了人类智慧的结晶——科学方法。在科学实践过程中，除包括观察、实验、分类等一般方法外，还包括收集和处理实验数据、设计并完成实验、提出假设、验证假设、得出结论、解释实验结果并应用到新情景中、交流实验研究成果等具体方法。在实验教学中，以科学方法组织教学就是让学生按照科学家认识世界的方法去从事学习，学会独立观察、独立提问、独立思考、独立判断、独立分析和解决问题。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式，会取得事半功倍的效果。
三、小结
关键词：初中生物；生物的价值；初中生物的价值
初中是九年义务教育的最后一个阶段，学生的年龄段基本位于12-16之间，是生理与心理发育的关键时期，也是知识积累，了解世界，树立人生观的重要时期。该阶段开设的任何一门课程对孩子都具有不可替代的奠基作用，生物学更是如此。生物学给孩子系统科学的介绍了人类自身、其他生物以及生存环境等等生物知识，这些内容不仅仅在知识上为后续的高中生物打下基础，更为突出的是这些授课内容涉面非常广，包括物理、化学、医学、美学、艺术、生命科学、地理等等。不仅能帮助同学们科学的认识生命、认识环境、认识自我，而且有利于培养同学们解决问题、与人沟通的能力，引导同学们树立环保、可持续等科学的价值观，带给同学们最纯粹的美学熏陶，提高美学素养。
一、认识自我、认识生命、认识环境
认识自我、认识生命、认识环境是初中生物教学的基本价值目标。认识自我，知道自己的出生、成长，了解自我身体构造，器官功能等等。认识生命，意识到人类不是世界上唯一的生命体，其他动物，绿色植物，细菌真菌等等生物同样具有生命特征，以它们独特的方式合理的存在。认识环境，城市、农村、森林、荒漠、大气、海洋等等，不同的生态系统，紧密的联系，共同构成多姿多彩的世界。
生物是一门科学性非常突出的学科，用科学的观点去看世界是生物的特征，动植物、细菌真菌、病毒，以及他们与环境的关系，包括我们人类自己都是生物的研究对象，学习生物，也就是学会科学的看世界。例如性教育，性教育的缺失与不科学一直是我国教育界所关注的问题，性教育在传统的中国理念中一直属于伦理道德等社会科学的范畴，在教学中大多教师避而不谈，导致正处青春期发育期的学生缺乏正确的引导，更易产生各式社会问题。而生物学，研究生物结构、功能、发展规律，这些内容与人口、生育、性教育都有很强的联系，[1]通过生物课渗透性教育，是用最科学的解释帮助学生认识自己。
在生物教学中，始终围绕这一基本价值目标进行，是每一个教师所应当具备的职业素养。学习知识始终是为了解决现实问题，同时，学以致用对同学们有非常大的吸引力，读懂自己、读懂身边的生物、读懂环境，明白如此之多奇妙的生活现象，产生更大的动力关注在课堂学习上以及课后的实践中，反过来可以作用于教师的授课，老师学生之间的交流沟通更加频繁而且富有趣味，真正做到，老师传道授业解惑，学生观察、思考、提问、理解、实践。
二、树立科学的价值观
在实施素质教育和新课程改革背景下，生物学科中价值观的教育内涵是具体而丰富的。
树立尊重生命，珍惜生命，热爱生活的人生观，生命是自然界最可贵的存在，炎热的赤道、干涸的沙漠、黑暗的深海，无论多么恶劣的环境，都有生命的存在。含羞草、莲花、刺猬、仙人掌等等生物都用自己的方式不断与环境相抗衡，努力生存，生生不息，欣欣向荣。学生们在感动的同时，也发自内心对生命充满敬意，充满热爱。
培养环保意识，初中生物是培养学生环保意识的重要阶段，教材中涉及环境知识的内容非常多，其中往往渗透有关环境保护的知识，通过长期的潜移默化的教育，对于培养学生的环保意识，培养学生的社会责任感作用显著。
渗透爱国主义教育，在生物课的学习中，学生往往油然而生对伟大祖国的崇敬与热爱，我们拥有一样的肤色，黑头发，褐色眼睛，我们都是中国人。祖国万里河山幅员辽阔，物产丰富，沙漠、草原、森林、平原、高原都有我们的同胞，不同的民族，一样的中华儿女。我们的家园同时也会被破坏、污染、浪费等等，需要我们共同的努力去解决问题。在生物学习中，能带给学生更多有关祖国有关同胞的具体而深刻体会，有助于培养学生的爱国主义、集体主义。
树立科学的价值观对于同学们来说非常的重要，知识可能会模糊遗忘，但是价值观将深刻的影响的他们以后的身心发展，对于同学的一生起到了关键性的作用。作为传授理性科学知识的生物课，在授课的过程中，教师们应当意识到自己身上的这份责任，教学是一个良心工程，我们很难去期待学生们自己领悟应当做一个什么样的人，但是，我们应当尽自己所能，引导孩子，在讲授生育、人口等知识时告诉他生命的不易与珍贵，在讲授生态系统、自然环境时告诉他社会是我们的，祖国也是我们的，我们应当用爱用包容用知识共建我们的美好家园等等。相信，内心阳光积极、富有热情与责任感的孩子，他的一生将会过得快乐幸福而且有意义。
三、欣赏美、发现美、创造美
对于审美能力的培养如何渗透到生物课的教学中，教师起到决定性的作用。初中学生的年龄段更展现出一种对美的渴望、探索，通过生物课的渗透，有助于学生开阔视野，不局限于个体所展现的美，不局限于自身的美，能看到大自然的美，能看到世界的美，能看到生命的美。生物的美不论是显性的还是隐藏的，都需要教师的积极引导，是这种美能够形象化出来，给难以抽象体会的学生们更为具体的感知，例如，介绍莲花生理特征过程中，善用“花中君子，出淤泥而不染”等称赞，引导学生感叹莲花坚强，努力适应环境的同时，体会莲花那一份淡然清雅之美，通过这种方式，使得简单的生物知识学习上升为美学欣赏。无论是欣赏美、发现美、还是创造美，都是建立在对美有一个大概的感知能力，在生物教学中，积极引导学生用包容理解与欣赏的态度看待其他生物、看待环境，有利于帮助学生对美有更加深刻的体会。
四、与人沟通、解决问题能力的培养
生物是一门以实验为基础的自然科学，教材的编排设计非常重视观察、实验、调查等实践性板块，这对于培养学生与人沟通以及解决问题的能力具有重要的价值。生物实验通常需要以小组为单位，通过组员协调合作共同设计、操作、总结等等，高频率的团队合作锻炼，对于学生的与人沟通能力、组织能力的培养会有明显的积极效果。同时初中生物非常强调鼓励学生积极观察发现身边的各种社会现象自然现象，充分运用所学知识，解释现象解决问题，提高学生的实践能力与解决问题的能力。
总言之，生物科学研究的是活生生的生物（包括人）以及生物与环境的关系，生物课程为在美育、生命教育、环境保护等方面的人文精神教育提供了非常丰富的素材，具有其他学科不可替代的作用。[3]并且在注重实验的学习过程中，对学生个人综合能力的培养，动手实践习惯的养成都具有非常重要的意义。作为教师作为学校只有真正认识到生物学的价值，才能进行合理的的课程设计，做好学科成绩与考试制度的衔接，改善教学方法，加强教师队伍建设，优中选优，强化教师的职业能力，综合素质，为学生们的未来打造更加坚实的基础，创造更多的可能。
参考文献
[1]樊文平.初中生物对学生青春期的性教育研究[J]，高考（综合版），2013（09）.
1化学教师课程知识的内涵与结构
1.1教师课程知识的内涵与结构舒尔曼把课程知识描述为教师的“职业工具”[2],意思是指每一学科可用的材料和程序。这是最广泛意义上的课程知识,即为学生设置的全部课程、学习的编程和用来教授每一学科的各种课程资料,以及用来教授课程各方面的材料和资源等。课程论专家古德莱德把课程区分为5个层次[3],认为课程知识既包括“理念的课程”(诸如政府、基金会或特定的专业团体探讨的课程问题、提出的课程变革方向)和“正式的课程”(由教育行政部门规定的课程计划、课程标准和教材),又包括“理解的课程”(学校教师对正式的课程加以解释后所认定的课程)、“运作的课程”(教师在课堂教学中实际执行的课程)和“经验的课程”(学生实际学习或经验的过程)。台湾学者单文经将教师的课程知识分为纵横两面的课程知识[4]。横面的课程知识,是指教师必须了解学生在同一时间内所学习其他各科的内容,以便在教学上做横向的贯通;纵面的课程知识,则是指教师必须了解学生在同一学科的内容上,过去曾经以及未来要学的教材主题及概念,以便在教学上作纵面的衔接。范良火将教师的课程知识分为教材知识(主要是关于教科书)、技术知识(主要是关于多媒体)以及其他教学资源知识(主要是关于教辅材料)等3部分[5]。随着课程概念的不断发展和丰富,课程知识的范围更加广阔,包括课程目标的确定、课程内容的选择和组织、课程实施、课程评价、课程开发和管理等一系列活动。教师课程实践的基本活动是以课程标准为指导,以教科书为内容资源、任务资源和活动资源,结合学生学习需要进行的认知性实践活动。因此,从教师课程实践的基本活动来看,教师课程知识中最为核心的是课程标准知识和教科书知识。
1.2化学教师课程知识的内涵与结构化学教师的课程知识按照其功能可以分为理解性的化学课程知识、实施性的化学课程知识、评价性的化学课程知识。理解性的化学课程知识,主要是指对于化学课程目标、课程结构、课程内容及其基本关系理解的课程知识。实施性的化学课程知识,主要是指依据课程标准确定教学目标,将内容标准的表述性要求转化为学生的学习要求,对教科书进行教学分析,选择课程资源,并在此基础上进行有效教学设计的知识。评价性的课程知识,主要是指依据课程标准对学生的化学学习效果进行评价的知识。化学教师关于化学课程的知识具有年段性、时段性、区域性和发展性。年段性指的是初中化学教师主要关注的是初中化学课程知识,高中化学教师主要关注的是高中化学课程知识。时段性指的是课程标准和教科书在一个时段是相对稳定的,一旦进行课程改革,或进行课程标准调整,或进行教科书变化,教师关于化学课程的知识就必须做出重大调整。区域性指的是在不同地区的学校所选用的教科书版本是不同的,教师的课程知识存在着区域性差异。发展性指的是教师的课程知识是随着教师的教学经验不断发展的,这种发展是永恒的。我国现阶段高中化学教师的课程知识分为3个层次:第一层次,关于化学课程总体目标和宏观课程结构的知识。高中化学课程作为科学学习领域的一个主要科目,是科学教育的重要组成部分。总体目标是从化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观3个维度进一步提高学生的科学素养。高中化学课程由2个必修模块(化学1、化学2)和6个选修模块(化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、实验化学)构成。第二层次,关于各化学课程模块的目标和教科书基本结构的知识。高中化学必修课程模块是在义务教育化学课程基础上为全体高中生开设的课程,具有在义务教育化学课程基础上进一步发展学生化学素养,同时为每个高中生未来的个人发展奠定良好基础的双重意义。化学必修模块的目标是:认识常见的化学物质,学习重要的化学概念,形成基本的化学观念和科学探究能力,认识化学对人类生活和社会发展的重要作用及其相互关系,进一步提高学生的科学素养。选修课程是在必修课程基础上为满足学生的不同需要而设置的。选修课程在提高学生科学素养的总目标下各有侧重。如“化学与生活”模块的目标是:了解日常生活中常见物质的性质,探讨生活中常见的化学现象,体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用,形成合理使用化学品的意识,以及运用化学知识解决有关问题的能力。“物质结构与性质”模块的目标是:了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法,研究物质构成的奥秘,认识物质结构与性质之间的关系,提高分析问题和解决问题的能力。高中化学教科书是按照模块进行编写的。每一模块教科书的结构总体上是与主题相对应的。不同版本的教科书在结构上又有自己的特点。如人教版《化学1》教科书的基本单元是,第一章“从实验学化学”,第二章“化学物质及其变化”,第三章“金属及其化合物”,第四章“非金属及其化合物”。鲁科版《化学1》教科书的基本单元是,第一章“认识化学科学”,第二章“元素与物质世界”,第三章“自然界中的元素”,第四章“元素与材料世界”。第三层次,关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。课程标准的“内容标准”规定了特定化学课题内容的教学要求,这是确定具体化学学习内容和学习要求的依据。特定课题的教科书组织是依据课程标准将特定课题内容具体化,考虑到学生的一般认知规律,按照认识活动的方式进行编写的。教科书是教师进行教学活动设计的主要资源,包括内容资源、情境资源、任务资源、活动资源、话语资源 和教学表征资源等等。初中化学教师的课程知识分为2个层次:第一层次,关于化学课程目标和教科书基本结构的知识;第二层次,关于特定化学课题的课程标准要求和教科书组织的知识。在化学教师的课程知识结构中,前一层次的课程知识对后一层次的课程知识起着指导定位作用,教师关于特定课题课程标准要求的把握和教科书组织的课程知识直接影响着教师的具体课程实践。
2教师课程知识发展的基本理论
理解性实践是教师课程知识发展的根本途径。首先,理解是教师课程知识发展的基础。教师实施课程的前提是教师对课程的理解。影响教师课程理解的因素主要有3个:(1)教师对化学科学的理解。教师对化学科学的理解影响着教师课程知识的发展。以初中化学课程标准中的5个基本主题为例,化学科学认识的基本问题是“物质及其转化”,因此“身边的化学物质”和“物质的化学变化”就自然成为2个基本的主题。化学科学认识的基本活动是科学探究,因此“科学探究”成为化学课程的重要主题。化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识有2大基本任务:一是探寻“物质及其转化”的基本规律,一是建构“物质及其转化”的科学理论。从问题性质来说,既要探讨“物质及其转化”有什么规律,又要探讨“物质及其转化”为什么会呈现这样的规律。从方法论上来说,为了对复杂的物质及其转化世界形成有序的认识,化学学科采取了独特的认识视角———元素视角。物质按照元素组成可以进行分类,组成相似的物质性质上具有相似性。因此,在“身边的化学物质”主题中,在认识具体物质的基础上,进一步认识金属、酸、碱、盐等类别物质的性质相似性。为了解释“物质及其转化”的事实和规律性,化学科学在认同分子、原子等微观粒子存在的基础上建构了相关的化学科学理论。因此,化学课程中就需要安排“物质构成的奥秘”这一主题。前4个主题是围绕化学科学本身的理解设定的,“化学与社会”主题是从化学与社会的关系角度来设定的。如果教师对于化学科学没有很好的理解,就不可能很好地理解5个主题及其基本关系。其实,高中化学必修课程的内容主题及其选修课程的结构就是围绕这样的基本理解形成螺旋递进的认识阶梯。(2)教师对教学的理解。教师对教学的理解制约着教师课程知识发展的思维方式。教学是一种有目的的认识活动,是以学科的标准和目标为依据的,这是教学的内在永恒法则。教学活动的本质任务就是知识传承和理性训练,在此基础上实现素质的发展和能力的培养。化学教学的根本任务就是以理解具体化学内容为基础,使学生达到对化学科学的理解。因此,化学教师的基本教学活动就是将自己理解的化学知识“转化”为学生理解的化学知识的过程。教师为了实现这一“转化”,就必须思考课程标准中相关内容标准的要求是什么?教科书对于相关的具体内容有哪些?这些具体内容的学习要求是什么?这些内容学习对于学生的化学理解有什么意义?怎样判断学生们是否已经理解了这个课题,理解到了什么程度?教科书有哪些可利用的的教学表征资源等等。(3)教师对学生学习的理解。教师对学生学习的理解制约着教师对教科书的教学分析。学生的学习有2条重要的原理:第一,学习需要原理。学生的学习是在产生学习需要的情况下发生的,这种学习需要往往是通过学习任务的挑战性来激发的。学习任务设计得太难或太容易都不能起到激发学习需要的目的。第二,有意义学习原理。有意义学习的基本要义是,当新的学习内容发生在原有学习经验基础之上的时候,能够发生知识间的有意义联系。按照学习需要原理,教师需要对教科书进行任务分析,充分利用教科书资源,设计能够促进学生“最近发展区的发展”的学习任务,以激发学生的学习需要。按照有意义学习原理,教师的教学设计要尽可能地将新的学习活动发生在原有的学习基础之上。这就要求教师把握教科书内容的基本结构,教学设计要尽可能考虑前后知识间的联系。需要强调的是,学生的化学学习活动也是一种科学认识活动,这是学生化学学习的一个重要特征。教师需要对教科书进行活动分析,充分利用教科书“活动”类资源,设计学习活动。其次,教师课程知识的发展是在教学实践中建构的。从知识性质来说,教师的课程知识是指向教学实践的。从知识的构成要素来说,教师的课程知识既包含有理论性认识要素,又包含有实践性知识要素。从知识的形成过程来说,教师的课程知识主要是通过教学实践建构而形成的。根据建构主义观点,知识不是通过传授或移植得到的,而是认知个体在一定的学习情境和社会文化背景下,利用必要的学习资源和工具,通过积极的意义建构的方式获得的。换言之,知识是认知个体与外在情境交互作用而建构出的产物[6]。因此,教师的课程知识是教师在教学实践中自主建构的。第三,教师课程知识的发展是一个非线性的、螺旋的动态发展过程。一方面,教师对课程的理解制约着教师的教学实践水平。如前所述,教师实施课程的前提是教师对课程的理解。另一方面,教师教学实践水平的提高又促进着教师对课程的理解。教师的课程知识是在理解与实践的互动过程中发展的。
3化学教师课程知识发展的策略
3.1理解化学科学化学课程的核心目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学[7]。教师对化学科学的理解制约着教师的课程实践,影响着教师化学课程知识的发展。理解化学科学的标志是形成较为良好的化学知识结构。良好的化学知识结构包括3个维度:(1)化学内容知识,主要包括化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论。(2)化学认识论知识,主要包括对化学学科特征和化学科学认识方法论的理解。(3)化学科学的核心观念,主要有元素观、能量观和科学本质观。化学教师要积极发展和建构化学知识结构。首先,要从整体上把握化学科学。对化学科学的基本问题、化学科学的独特视角、化学科学认识的基本任务及其方法论以及化学科学的核心观念形成基本的理解。只有对这些问题形成基本的理解,才能在认识论层面上搞清楚化学的基本事实、基本概念、化学规律和化学理论之间的基本关系,从整体上理解化学科学,进而理解科学的本质。其次,要深化对具体化学概念和化学理论内容的理解。已有研究表明,WWHW的认识论思考模型可以帮助教师深化理解知识内容[8]。第三,建构有意义的化学知识结构。“物质及其转化”是化学学科的基本问题,对于具体化学内容的意义学习具有“回归性”作用,将似乎“无关”的内容很好地联系起来。基于化学核心观念的概念图技术可以帮助教师建构有意义的化学知识结构。
3.2理解化学课程结构首先,要理解化学课程的宏观结构。模块化和主题化是高中化学课程宏观结构的基本特点。教师在宏观上理解化学课程,就是要理解化学模块和内容主题的宏观组织结构。高中化学课程有2个必修模块和6个选修模块,每一模块都是由几个主题构成的。2个必修模块中的6个内容主题(认识化学科学、化学实验基础、常见无机物的性质与应用、物质结构基础、化学反应与能量、化学与可持续发展)与义务教育阶段化学课程的5个内容主题(科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会发展)在内容性质上是一致的。其次,要理解各化学课程模块的目标价值取向。现行的高中6个选修模块从性质与功能上可以分为3类:第一类是与化学学科核心领域的发展相联系的模块,如“物质结构与性质”、“化学反应原理”、“有机化学基础”。这类模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和重要的思想方法,目的是让学生比较系统地学习化学核心知识,利用所学知识分析和解决化学问题。第二类是与化学实验有关的模块,即“实验化学”。该模块采用以实验活动为主的课程设计取向,目的是让学生学习化学实验的研究方法并通过实验的方式去学习化学核心知识,提高学生科学探究能力,使学生进一步体认到“化学是一门以实验为基础的自然科学”。第三类是STSE(科学、技术、社会和环境)取向的模块,如“化学与生活”和“化学与技术”。这类模块凸显社会生活问题中心、技术问题中心的课程设计取向,使学生认识到化学在生活、工农业生产、高新技术、能源开发 及环境保护等方面发挥着重要的作用。第三,要理解各模块内容之间的层次关系。必修模块课程内容标准的一级主题是对义务教育阶段化学课程的5个一级主题的提升,2者是性质一致、螺旋上升与发展的关系。6个选修模块与2个必修模块的一级主题存在着螺旋上升、层级发展的关系。“认识化学科学”主题贯穿整个高中化学的各个模块,“实验化学”模块是必修化学1内容主题“化学实验基础”的发展,“有机化学基础”模块是必修化学1内容主题“常见无机物及其应用”的物质类别知识扩展,“物质的结构与性质”是必修化学2内容主题“物质结构基础”的深化发展,“化学反应原理”模块是必修化学2内容主题“化学反应与能量”的深化发展,“化学与生活”和“化学与技术”模块是必修化学2内容主题“化学与可持续发展”的扩展。
3.3理解化学教科书结构
教科书是教师开展教学活动所利用的主要教学资源,教师对教科书组织结构的把握程度影响着教师的教学实践。教师要将课程标准中的内容主题、化学科学理解的基本结构和学生认识规律结合起来理解化学教科书的组织结构。如现行人教版初中化学教科书围绕5个基本主题分12个单元进行编排。5个基本主题是:科学探究、身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会。12个单元依次是:(1)走进化学世界;(2)我们周围的空气;(3)自然界的水;(4)物质构成的奥秘;(5)化学方程式;(6)碳和碳的氧化物;(7)燃料及其利用;(8)金属和金属材料;(9)溶液;(10)酸和碱;(11)盐、化肥;(12)化学与生活。“科学探究”主题贯穿整个化学学习过程。“身边的化学物质”主题分单元2、3、6、8、9、10、11按照学生的认识规律进行编排。“物质构成的奥秘”主题主要集中在单元4。“物质的化学变化”主题以集中(单元1和单元5)和分散(身边的化学物质各单元)的方式进行编排。“化学与社会”采取分散(身边的化学物质)和集中(单元12)的方式进行编排。
3.4把握具体内容的深广度教学活动是一种有目的的活动,教学活动的有效性是以教学目的为参照的。也就是说,按照标准进行教学是有效教学的前提条件。有效教学的“效标”就是课程标准。教师只有把握具体内容的深广度,明确具体内容的学习要求,才有可能实施有效的教学活动。不少具体课程内容在必修模块和选修模块中都有涉及,教师应该注意到学习要求的阶段性和层次性。如“化学反应中的能量转化”内容,在高中化学必修1阶段的学习要求是“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”。在选修4“化学反应原理”模块中的学习要求是,“了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式”,“能举例说明化学能与热能的相互转化,了解反应热和焓变的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算”等。
所谓科学方法隐性教育，就是在教学中隐蔽地发挥科学方法的导向作用，使学生在学习过程中受到潜移默化的熏陶；教学过程中一般不出现科学方法的名称，教师也不对科学方法进行解释。由于具有这些特点，在物理教学实践中，科学方法隐性教育存在以下不足。
1.教学目标不明确
隐性教育观认为，科学方法隐藏在知识背后，学生难以理解和把握，因此，不宜在教学中对此展开讨论；科学方法教育应该在概念和规律教学中创设一种反映科学方法的情境，让学生受到科学方法的熏陶；按照科学方法隐性教育方式组织教学，就能使学生感受科学探究的过程，得到科学方法的启蒙，达到科学方法教育的目的。而实际上，诸如感受和启蒙等词汇，本身是模糊和主观的，将它们作为教学要求，既难以准确操作，也无法客观评价。这就使得物理教学中科学方法教育缺乏明确的教学目标，由此产生的后果是，一方面，物理教师不清楚应该追求什么样的教育结果，不确定学生的科学方法应该达到怎样的水平；另一方面，学生意识不到物理教学中的科学方法，找不到学习科学方法的突破口。所以，隐性教育方式使得学生在物理教学中学习科学方法时无所适从，从而羁绊了科学方法教育的开展。
2.教学内容不确定
受隐性教育观的影响，科学方法教育内容在《物理课程标准》和物理教材中没有明确显现出来，需要教师在教学中自己挖掘。由于大部分物理教师对科学方法教育的认识不够全面，很少注意到教材中的科学方法教育因素，缺乏对科学方法教育内容进行挖掘，即使少部分教师意识到科学方法的重要性，又由于理解不同且缺乏客观标准，对应于同一物理知识挖掘出来的科学方法也存在较大差异。以《物体的相互作用》为例，一种判定结果是：演绎推理、守恒思想、隔离法和比较方法；[1]而另一种分析结果是：实验方法、守恒原理、隔离法、比较、矢量运算和近似法，[2]这就造成了科学方法教育内容的缺失或不统一。有的教师挖掘出的科学方法数量多，有的教师认定的少；有的教师认为某种方法重要、教学要求高一些好，有的教师却持不同看法。教育内容的不明确严重影响了物理教学中科学方法教育的开展。国际科学教育研究者认为，无论采用哪一种形式，都必须明确地加以讲述，若非如此，从隐含的印象中得出的认识将是混乱不清的和一堆零散的概念。[3]这充分说明了科学方法教育内容显性化的重要性。
3.教学效果不显著
隐性教育观认为，物理教材大都是按照知识顺序编排的，科学方法隐藏在知识背后，不像知识那样明了，不便于直接讲解，而且又比较深奥，学生理解起来有困难，所以应该进行隐性教育，通过知识教学的渗透，反映出科学方法的特点，让学生自己体会和揣摩。其实，这样做不仅不能降低学习科学方法的难度，反会增加学生的学习负担。因为对科学方法进行隐性处理，缺少引发注意的线索，学生很难意识到科学方法的存在，这就使得科学方法学习缺失外部条件；教师不讲解科学方法的步骤，学生也不会对科学方法作出思考，使得学习科学方法的内部条件不充分，从而影响了学生对于科学方法的学习。总之，由于隐性教育不能使学生有意识地学习科学方法，不能使学生获得对科学方法的理性认识，不能让学生自觉地以科学方法为指导来加深对知识的理解，因而容易使“过程与方法”维度虚化并导致物理教学中的科学方法教育效果欠佳。
二、物理教学中科学方法显性教育的理论建构
所谓科学方法显性教育，是指教师有意识地公开进行科学方法教育，学生有意识地学习科学方法，以达到理解知识、掌握方法和形成科学态度的目的。在物理教学中进行科学方法显性教育，其理论思路至关重要。这种理论思路，主要是指整个科学方法显性教育的理论出发点和基本路线。从物理学知能结构理论出发，可以对此问题作出较为圆满的诠释。一般认为，物理学科的基本结构包括物理学的基本概念、基本原理（包括基本定律和基本理论）、基本方法以及它们之间的相互联系。大量事实和研究表明，科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，在物理理论的发展中起着桥梁作用。也就是说，物理概念和规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升为知识形态。
不仅如此，物理理论的应用同样需要科学方法的参与。以科学方法为中心的物理学知能结构理论认为，以科学方法作为物理认识活动的中介，可以展现出物理知识与科学方法的相互关系。物理学知能结构主要包括五个部分：物理现象、物理知识、科学方法、数学以及物理学的延伸和应用。图中的箭头表明不同部分之间的相互关系。科学方法处于物理学知能结构图的中心，分别与其他四个部分相连，发生着单向或双向作用。不同部分之间也会发生联系，但这种联系须经由科学方法才可以实现，科学方法起到桥梁和纽带的作用。科学方法处于物理学知能结构的中心，因此，抓住了科学方法就等于抓住了物理教学的核心。而物理学不同部分之间发生相互作用的途径和机制，则为科学方法显性教育的实施提供了参考和依据。从物理教学实践来看，科学方法教育主要体现在物理学知能结构的两条路径上。（1）物理现象科学方法物理知识。这一路径反映了物理知识的获得过程。杨振宁指出：“绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。”[5]然而，从物理现象出发并不能直接得到物理知识，而需要借助于科学方法。现代科学哲学认为，科学就是人类对物质世界的解释，物理知识并非外在物质世界的翻版，它是富含人类智慧的，需要经过思考、创造与想象等过程。从物理现象出发，人们必须经过科学方法的加工整理才能获得物理知识，科学方法是物理现象通达物理知识的必经之路，既不可或缺，也无法逾越。因此，在物理知识教学中必须进行科学方法显性教育，必须讲清楚科学方法，才能使学生掌握科学方法。如，牛顿第二定律的建立，就应用了实验法、控制变量法、图像法、化曲为直法以及比例系数法等科学方法。显然，物理教学应该进行这些科学方法的显性教育。（2）物理知识科学方法延伸和应用。这一路径反映了物理知识的应用过程。
显然，从物理知识出发，必须通过科学方法这一中介才能解决物理问题。物理知识的应用是一个思维加工和信息处理的过程，问题的分析、知识的选择及其施用都离不开科学方法的参与。这就要求物理知识教学必须重视科学方法教育，要将解决物理问题中使用的科学方法显化出来，引导学生掌握这些方法。仍以牛顿第二定律为例，在应用该定律解决实际问题时，就需要用到整体法、隔离法、正交分解法及图像法等科学方法。因此，物理教学中应该进行科学方法显性教育，让学生得到这些方法的训练。明确了科学方法在物理学知能结构中的核心地位，清楚了科学方法发挥作用的途径和方式，就为物理教学开展科学方法显性教育奠定了基础并提供了思路。首先，科学方法具有知识加工、获取和建构等功能，所以，进行科学方法教育需要与知识教学相结合，“应将方法视为比知识更重要的东西，视为知识的脉络，按照科学方法所展示的路子，去组织教材，安排教学进程”[6]。其次，科学方法支配着知识的演化和发展，是隐藏在知识背后的一只无形的手，物理教学不仅要按照科学方法的逻辑组织教学，还应该将这种逻辑显现出来，使学生既能体会到逻辑的力量，又能掌握这种逻辑发生的条件和步骤。第三，科学方法决定了知识的应用和发展，知识的应用和发展离不开科学方法，只有通过科学方法组织起来的知识才会形成清晰、严密和灵活的认知结构，才能不断地接收和包容新的知识，人们也只有熟练地掌握科学方法，才能迅速准确地解决实际问题，进行创造性的活动。
三、物理教学中科学方法显性教育的意义
科学方法显性教育的主要做法是：进行科学方法教育时，明确指出科学方法的名称，揭示科学方法的形式，挖掘科学方法的内涵，说明科学方法的使用条件，强化科学方法的训练。在物理教学中进行科学方法显性教育，具有以下教育意义。
1.明确教学目标，使科学方法教育有的放矢当前，物理教学科学方法教育存在的一个重要问题是，教师对科学方法教育的意识不够清楚，表现为在教学实践中，要么没有进行科学方法教育，要么因为认识有限而讲解不到位。另一方面，学生需要具备学习科学方法的意识，因为明确学习任务和目标会有利于对知识的思考和掌握，特别是像科学方法这样比较抽象的内容，通过认真思考可以更好地掌握。教师在确定知识教学目标时，应该同时制定物理教学中的科学方法教育目标，明确不同阶段科学方法教育的重点，制定与教学内容相匹配的目标计划，使科学方法教育更具有针对性，最大限度地发挥教材的作用，调动学生的学习积极性。
【关键词】高中文科 物理教学 教学方法
一、高中文科物理教学中存在的问题
1.高中文科物理教学中学生存在的问题
高中文科学生对物理这门学科普遍不感兴趣，究其原因：①学习基础差，想学但是在过去物理学习中受挫，认为物理课本身枯燥，知识深奥、难懂，在学习中产生了畏难心理，这部分学生占文科班的多数；②对科学技术进步在社会文明发展中的重要作用认识不足，对物理学习缺乏兴趣，认为学了也没用；③以前物理学的还可以，但现在选了文科，认为高考不考就不再重视，只是大概学学应付会考就可以了；④还有一部分学生是上课基本不听，只听自己认为感兴趣的课，没有学习目标，这部分学生是少数，但也不能不重视。
2.高中文科物理学科自身学科特点导致难教难学
高中物理教材概念和规律表述严谨精炼，物理现象复杂，各章知识交错联结，相似的概念规律较多，有时涉及多个研究对象，多个运动状态和过程，物理过程的分析推理论述科学严密，教材阅读难度大。解题时要将物理问题转化为数学问题，对知识的综合运用能力要求高，计算难度大。另外，高中物理有时无法借助直观的实验直接得出结果，而需要学生从已有的物理概念出发，或从建立模型出发，通过观察分析、抽象概括、猜想假说、逻辑推理建立物理概念，掌握规律，因此学生普遍感到学习起来比较困难。而文科物理虽然在难度上有所降低，在内容上也有所删减，但在学习上依然存在一定的难度。
二、高中文科物理教学方法初探
1.要使高中文科学生克服学习物理的心理障碍，建立物理学习的兴趣
对于学习者而言，自己感兴趣的学习内容往往是记忆比较深刻。所以，在高中文科物理教学中针对文科生存在的各种问题，教师应做以下几方面的的努力：①打消学生学习物理的各种消极心态，让他们知道在文科物理中将要接触的知识内容，以及这些知识内容的简单应用，告知学生文科物理学习在高中整个学习中所处地位，让他们有目的的学习。②在教学中渗透物理学习即科学学习与人文学科学习之间的相互联系，相互促进关系，知道文科物理的侧重点。③指导学生将每节课的重点、考点进行整理，让学生有侧重点的学习，对学生加以学习方法方面的指导，以避免无效学习带给学生的挫败感。
2.教师要正确认识高中文科物理教学的重要意义，认真对待高中文科物理教学
正确认识高中文科物理教学对于人文学科学生的重要性，以及对于整个社会文明进步的重要性，教师才能正确对待高中文科物理教学任务，才能针对文科学生的特点以及文科物理教材的设计内容有目的性、有创造性的进行教学。其次，在教学过程中一定要把握好教学难度，紧扣学业水平考试的考点，不可随意的增加内容，尤其是学生不宜接受的超纲内容。
3.在高中文科物理教学中的几点尝试
在文科物理教学中，我做了以下几个方面的尝试：①重视文科物理教学的第一节课。学生在文理分科后，在思想上对理科的学习态度都有多多少少的变化，而这种变化是向积极还是向消极一端发展跟第一节课的设计密切相关，只有让学生认识到文科物理学习的真正意义，并打消他们诸多的学习顾虑，以后的课才好进行。②重视“演示实验”“探索者”“STS”等教材中的板块设计，运用得当往往可以使教学效果事半功倍，另外还应多搜寻与教学相关的资料视频以拓展自身的思路，在教学中灵活运用，激发学生的学习兴趣。③向40分钟要质量。针对文科生的特点，有些概念，规律我们可以让学生像学习文科知识一样大声朗读，齐声背诵，以加深记忆，重点知识在课上一定要重点强调，重点练习。④演示实验学生自己动手，很多有趣的实验现象可以最大程度的激发学生的学习兴趣。⑤章末总结给学生总的知识框架，让学生以填空的方式自主完成整章知识的归纳、整理，使学生整体把握理科学习的系统性、逻辑性，掌握知识重难点。
三、教学反思与理论提升
1.课堂实例分析
课堂实例一：第一节课，物理学与人类文明，提问学生是否能感觉到物理学之美，让他们说出自己对物理学习的认识，也许回答各异，但同时引发了全体同学的思考，为什么要学习物理。结合课本内容及必修阶段的学习内容，邀请同学们与我一起在抛开高考的巨大压力后重新认识物理学以及物理学之美。最后以感应起电机演示实验，视听觉的双重刺激揭开电磁学学习的学习序幕，介绍了人教版选修1-1的内容及涉及的应用内容，以及本学期的教学目标，让学生对以后的学习内容产生了很大的兴趣，同时对本学期的学习目标有了明确的认识，事实证明，这对后来教学的顺利进行起了举足轻重的作用。
课堂实例二：在电荷的教学中，以学生熟知的摩擦起电，引发学生“物体为何会带电？”的思考，提问学生“尺子摩擦头发后，尺子带电，可以吸引小纸屑，那大家有没有想过尺子为何会带电？摩擦后的头发带电吗？可以吸引小纸屑吗？”以学生熟悉的问题入手，极大的引发了学生的思考，激发了学习的兴趣，对于后面讲摩擦起电，感应起电及接触起电及其原因奠定了良好的基础。课后一位同学的关于脱毛衣时同种材料之间摩擦为何会起电的问题很好的证明了这一点。
2.结论与思考
关键词：认知价值 情意价值 应用价值 物质的量
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)09-148-02
在应试教育中我们对于知识的教育教学价值是非常忽略的，导致老师更多的停留在纯粹知识的教学上。例如我们学习了物质的量一节，学生只知道物质的量的定义、摩尔是物质的量的基本单位以及与物质的量相关的几个公式，在计算题中会应用。然而我们却很少思考为什么要学习这个概念，学习了这个概念对学生的认识会有什么发展。实际上，建构主义认为，知识不是独立于认知主体而存在的各种规则、定律和理论的集合，它是人类永无止境的探索和研究过程，其中蕴涵着特定的科学过程和科学精神。因此任何知识都具有不同角度和不同层面的教育教学价值。这种多重价值具体表现为知识具有认知价值、情意价值和应用价值。
物质的量是化学教学中的一个十分重要的概念，它贯穿于高中阶段(包括普通高中和中等职业教育)化学学习的始终，在化学计算中处于核心地位。本文拟以物质的量为例，分别从知识的认知价值、情意价值和应用价值三个方面来探讨知识的教学在发展学生的科学认识方面具有的重要价值。
1、知识的认知价值
1.1 认知价值的涵义
心理学认为，一般地，人根据自己对事物的认识或已有的知识来做事，而人在做事的过程中又不断地形成(积累)新的认识(知识)，因此我们认为知识具有认知价值。从某种意义上说，学生的学习过程是一个认知加工过程，是学生认知结构和情意品质不断丰富和完善的过程。科学知识的认知价值主要是指科学知识在个体的认知结构的完善和认知过程的发展过程中所起的促进作用。科学知识在认知过程上的价值并不只是在知识本身，而是指学生在主动接受知识过程的中，在已有知识经验和未知世界之间架起一座桥梁，不断丰富、拓展和改组自己的认知结构。
1.2 物质的量教学中的认知价值分析
作为国际单位制中七个基本单位之一，“物质的量”起着联系微观与宏观物质世界的重要作用。
物质的量、物质的量单位“摩尔”、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数等化学量概念构成了联系密切的完整的概念体系，我们称之为“物质的量”概念系统。该概念系统是一套全新的量度物质量多少的系统。学生明确“物质的量”是国际单位制七个基本物理量之一，是新接触的一种物理量，可以利用它来度量物质，这在学生的认知上是一个发展。“物质的量”在宏观物质和物质微粒数之间搭建起了一架桥梁，使学生能够运用宏观和微观相结合的思维方法思考化学问题，使化学与实际结合得更紧密。物质的量与质量、气体体积、微粒数、物质的量浓度建立起的联系，我们可用下图表示出来：
从上图可以看出宏观的质量、气体体积、物质的量浓度均可通过“物质的量”这一“桥梁”与微观的微粒数建立起联系。物质的量及其相关概念的教育教学价值在知识的观念取向方面扩展了学生度量物质的新视角，定量认识化学物质的微观组成的新视角。学习了物质的量浓度使学生对于溶液的浓度表示方法的认识上升到一个新的高度。
另外物质的量的学习完善了学生认识化学反应的视角，之前学生已经可以从质量和微粒数的角度来认识化学反应，现在又可以从物质的量的角度来认识化学反应。例如，对于化学反应2H2+02=2H20的认识：在初中阶段学生可以从质量和微粒数的角度来认识化学反应，知道4g氢气和32克氧气反应生成36克水，2个氢气分子和1个氧气分子反应可生成2个水分子。但很难将分子个数与质量之间建立起联系。学习了物质的量之后，学生可以从物质的量的角度来认识该反应：2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol水。利用公式n=N／NA(n表示物质的量，N表示微粒数，NA为阿伏伽德罗常数)将物质的量与微粒数建立起联系，通过n=m／M(m表示物质质量，M表示物质的摩尔质量)，n=V／Vm(V表示气体体积，Vm表示气体摩尔体积)与宏观的质量、体积之间建立起联系。这样就使宏观、微观和化学符号三重表征有机融合起来，是学生更进一步的认识化学反应和化学学科。
2、知识的情意价值
2.1 情意价值的涵义
学习既是一种认知的过程，也是一种情感熏陶的过程。知识对人的作用一方面它能启迪人的智慧，另一方面它也可以熏陶人的情感。当然，有些科学知识本身就具有启迪智慧、熏陶情感的作用。而有些知识虽然本身不具有启迪或熏陶作用，但是个体在习得这些知识的过程中会受到极大的启迪和熏陶。我们将知识本身或知识习得过程中所具有的这种能够启迪人、熏陶人的作用界定为知识的情意价值。
知识之所以具有情意价值，可以从两个方面来考察。一方面，从静态的角度来看，每一种理论、观点都体现了科学家的智慧、思想和观点，也展示了他们的情感和态度，对学生具有良好的教育意义。另一方面，从动态的角度来看，学习者能够在学习的过程中获得丰富的情感体验，成功的喜悦，这样会带给他们更强烈的学习动机和积极的学习态度。所以，知识的学习有助于培养学生正确的学习态度、高尚的道德情操和健康的审美情趣正确的价值观和积极的人生态度等情意内容。
2.2 物质的量教学中的情意价值分析
物质的量的单位“摩尔”一词来源于拉丁文moles，原意为大量和堆集。早在本世纪40至50年代，就曾在欧美的化学教科书中作为克分子量的符号。1961年，化学家E.A.guggen-helm将摩尔称为“化学家的物质的量”，并阐述了它的涵义。同年，在美国《化学教育》杂志上展开了热烈的讨论，大多数化学家发表文章表示赞同使用摩尔。直到1971年，在由41个国家参加的第14届国际计量大会上，正式宣布了国际纯粹和应用化学联合会、国际纯粹和应用物理联合会和国际标准化组织关于必须定义一个物质的量的单位的提议，并作出了决议。从此，“物质的量”就成为了国际单位制中的一个基本物理量。
根据摩尔的定义，12g12C中所含的碳原子数目就是lmol，即摩尔这个单位是以12g12C中所含原子的个数为标准，来衡量其他物质中所含基本单元数目的多少。摩尔跟其他的基本计量单位一样，也有它的倍数单位。1Mmol=1000kmol，1kmol=1000mol，1mol=1000mmol。
这样通过“摩尔”一词的来历介绍将我们今天看来理所当然的化学概念还原到当初产生它的社会文化背景中，使学生意识到知识是在怎样的理论水平和技术条件下发展起来的，在理解知识的同时学会用历史的观点辩证地看待科学的发展帮助
学生建立科学发展观。同时让学生获得了理性的、情感的深层次的发展，激发学生的化学学习的热情，培养其科学精神品质。
通过物质的量这一联系微观与宏观的物理量的学习，引导学生以化学的眼光、从微观的角度认识丰富多彩的物质世界，认识到宏观和微观的相互转化是研究化学的科学方法之一。在教学过程中，可以通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，让学生感受科学家在面对实际问题时，如何分析、联想、类比、迁移、概括和总结，如何建立数学模型，培养学生解决实际问题的能力。例如，引入“物质的量”概念时，很多教师都采用了非常巧妙的方法，例如，从“曹冲称象”到“数一篓一元硬币的个数”；从“化整为零”思想，到“聚零为整”的思想。让学生思考如何建立“模具”来度量“一大堆”微小的原子、分子、离子等。这样做的意义就在于把人类已经建好的模型进行还原，让孩子们自己去建立模型。通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，激发学生探索未知世界的兴趣，让他们享受到探究未知世界的乐趣。
另外，通过配制一定物质的量浓度溶液的实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。
总之，“物质的量”概念教学，不仅为其它化学知识的教学奠定基础，同时还为培养学生的辩证唯物主义观点、观察能力、思维能力、分析能力和自学能力等起着积极的作用。
3、知识的应用价值
3.1 应用价值的涵义
知识不是独立于认知主体而存在的，知识具有重要的实践应用价值。从科学知识的基本属性而言，任何知识总是为人所用，总必然地具有某种效用性，正是由于这种效用性，人们才试图通过接受和掌握知识去提高社会行为或个体行为的质量，并在知识的运用过程中不断超越知识本身的目标，追求更高的价值。知识的应用价值是与指导个体的具体行为相联系的一种价值，指知识的的学习对学生分析和解决实际问题的能力所产生的影响。
3.2 物质的量教学中的应用价值分析
物质的量是学习化学的重要工具。物质的量的引入，将一定数目的原子、分子、离子等微观粒子与可称量的物质联系起来，实现了化学的微观研究到宏观应用的飞跃。对学生而言。从最初的对分子、原子等微粒的定性认识上升为借助物质的量这一工具，从量的层次上理解、分析宏观与微观概念并加以运用，既是学生认识不断深化的必然路径，也是学生思维方式从以感性认识为主向以逻辑思维为主转向的具体表现，更是学生将来学习其他相关概念、进行化学计算以及相关实验的基础。
我们可以来做一个简单的关于化学方程式的计算，如CI2+2NaOH=NaCI+NaCIO+H2O，实验室里有配制好的NaOH溶液，一瓶所贴标签为4.0mol・L－1，另一瓶所贴标签为14％(密度为1.14g・mL－1)，问这两种溶液各多少升才能分别2.24L(STP)的氯气恰好完全反应?(计算过程略)其实这两种溶液的浓度一样大，但是用物质的量浓度表示却给计算带来了很大的方便。这样更凸显了将“物质的量”作为一种学习化学的基本工具的应用价值。
学生在掌握配制一定物质的量浓度的溶液的实验方法的基础上理解引入物质的量浓度的重要意义，实现了学习与生活实践的有机衔接，体会化学理论知识在实际生活生产中的应用。
任何科学知识都具有多重教育教学价值。物质的量知识如此，其它知识也是如此。只要我们去认真思考、深入挖掘，设计有效的教学方案，就可以实现知识的多重价值，从而提升学生的科学素养，促进学生的全面发展。
参考文献：
[1]毕华林，亓英丽，化学课程编制中的知识价值观[J]，化学教育，2002。(7)20-22
[2]孟献华，新课程背景下化学说课的理论视角与实践[J]，化学教学，2008(1)49-52
【关键词】物理；探究；理论；初探
在当前的新课程改革推进的进程中，与教学相关的教育心理学正在发生一场革命，人们对它的叫法不一，但更多地将它称为建构主义的学习理论。
一 建构主义学习理论
物理探究教学设计的理论基础就是建构主义学习理论：
（一） 建构主义理论发源：
建构主义理论起源于瑞士心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展学说。皮亚杰以内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展，认为儿童是在与周围环境相互作用的过程中，慢慢建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展。在这里皮亚杰使用了三个最重要的概念：“认知结构”，“同化”与“顺应”。
认知结构 是指个体观念的全部内容与组织。它是影响新的意义学习与保持的关键因素，决定着学习者进行意义建构成功与否的关键。皮亚杰认为，教学的主要任务是“促使学生认知结构的转化”。而认知结构的转化是通过“同化”与“顺应”来实现的。
同化 指的是学习者把外部环境中的有关信息吸收，纳入到自己的原有认知结构中的过程。学习者总是试图用原有的认知结构去同化新事物，若能解释新的东西，便能得到暂时的认知平衡。
顺应 是指当原有的认知结构己不能同化新的知识，学习者便通过改变，调整和重组原有认知结构或创立新的认知结构，以“顺应”现实世界。
由此可知，“同化”是认知结构数量的改变，是一个量变的过程，而“顺应”则是认知结构性质的改变。学习者的认知结构是通过同化与顺应的过程慢慢建构起来的，并在与外部环境的平衡与不平衡的循环中不断丰富和发展。
建构主义在传承认知理论的基础上提出，认知不能简单地通过教师传授得到，而是每一个学生在一定情境下，借助其他人如老师和同学的帮助，利用必要的学习资料，通过人际间的协作活动，依据己有的知识和经验主动地加以意义建构。因此，“情境”，“协作”，“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
情境 教学应在真实或模拟真实的情境中进行，以利于学生对所学内容的意义建构，我们应把情境创设看作是教学设计的最重要的内容之一。建构主义认为学是与一定的社会文化背景（情境）相联系的，在实际情境下进行学习，可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化当前学习到的新知识，从而赋予新知识以某种意义，如果原有经验不能同化新知识，则要引起顺应过程，对原有认知结构进行改造与重组，才能通过同化与顺应达到对新知识意义的建构。
协作与交流 学习者与他人（学习伙伴，老师，家长）之间的协作与交流发生在学习过程的始终，是促进意义建构不可缺少的环节，从问题的提出，原因的假说，资料的收集与分析，结果的论证以及学习成果评价，学习伙伴之间的协作与交流均具有重要作用。建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解起着关键性的作用，这是建构主义的核心概念之一，学生在教师的组织和引导下一起讨论和交流，共同建立起学习群体，并成为其中的一员，在这样的群体中，共同批判地考察各种理论，观点，信仰和假说，进行协商和辩论，先内部协商，然后再相互协商，对当前的问题摆出自己的看法，论据及有关材料，并对别人的观点做出分析和评论，通过这样的协作学习环境，学习者群体思维与智慧就可以被整个群体所共享，整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构，而不是其中的某一个或某几个学生完成意义建构。
意义建构 所要建构的意义是指事物的性质以及事物之间的内在联系和规律，在学习过程中帮助学生建构意义，就是要帮助学生对当前学习内容所反应的事物的性质，规律达到深刻的理解，这种理解在大脑中长期存储形式就是认知结构。
（二） 建构主义的主要观点
建构主义认为，学习是学习者在一定的情境（社会文化背景）下，借助他人的帮助，利用必要的学习资源，通过学生主动地意义建构的方式而获得，学生从原有的认知结构转化为新的认知结构。关于学生的角色，建构主义认为，学习者不是知识的被动接受者，而是知识的主动建构者，外界的信息只有通过学习者的主动建构才能变成自身的知识，这就要求学生：1 在学习的过程中用探究的方法去建构知识的意义，2 将新旧知识联系起来，并对这种联系加以认真思考，3 在学习过程中与他人进行协作，交流，从而促进意义建构。关于教师的角色，建构主义认为，教师的角色应从以教授知识为主转变为以指导学生的学习为主，成为学生建构意义的指导者，促进者。教师的作用体现在：1 激发学生兴趣，帮助学生形成持久的学习动机，2 通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义，3 组织协作学习，并对协作学习过程进行指导，以促进意义建构。
（三） 建构主义学习理论对物理控究教学设计的启示
建构主义学习理论对物理探究教学设计具有重要启示，其核心思路是：1 创设情境（真实的或模拟真实的），2 提示新旧知识之间联系的线索，协助学生建构当前所学知识的意义，3 组织学生合作学习与交流。
二 建构主义学习理论对学生学习物理知识的影响
现代教育强调为理解而学，理解就意味着获得的科学知识要能够在新的情境中应用，理解科学的教育需要帮助学生理解基本科学概念，了解有关的实际知识以及培养各种探究能力，大量实践证明，学生学习物理科学知识的研究结果支持了建构主义的观点，也为探究学习提供了理论依据。
本人在长期的物理教学中体会到：
（一） 思维发展对学习物理的影响
对于刚开始学习物理学的初中学生来说，虽然抽象逻辑思维在个体的智力发展中开始占有优势，但在很大程度上逻辑思维还需要经验支持，因此在教学中应该从学生熟悉的生活现象引入物理学概念，逐步让学生理解并应用科学概念，因此初中的物理学课程，主要在小学阶段开展的一些基于现象的探究活动的基础上，开展由教师指导程度不同的具有一定认知能力要求的探究活动，从而有助于逐步促进学生认知能力和科学探究能力的发展。
（二） 前概念对学生学习物理科学知识的影响
在学习物理科学之前，由于日常生活经验的积累，学生对自然界中的物理现象有了一些自己的观念和认识，这就是所谓的前概念，有些前概念在一定范围内是合理的，但是有时学生会不恰当地把它们应用到它不起作用的情境中，从而影响着他们的学习。当前概念和科学概念一致时，这些先前或非正式的知识就成为进一步深入理解的坚实基础，但前概念和科学概念不一致时，就会干扰和或影响学生对科学概念的学习。比如，有的学生看到木块能浮在水面，而铁块会沉到水底，就认为木块受到的浮力大于铁块受到的浮力，或者认为水对木块有浮力，对铁块没有浮力。另外，由于浮力与液体内部压强有关，学生知道液体内部的压强随深度而变化，就错误地认为浮力也与物体在液体内的深度有关。这些错误的认识往往先入为主，相当顽固，会抗拒正确认识融入己有的知积结构，成为学习的思维障碍，要转变学生的这些前概念并非易事，特别是通过单纯的讲授很难改变他们的前概念，最有效的方法就是让学生亲身经历实验探究，在过程中去认识自己原有知识和经验的不足，所以我们要设计探究式教学。
（三） 认知失衡对学生学习物理科学的影响
当学生面临一个问题，而他们现有的知识又不能够充分解释观察到的现象时，便会产生认知失调，失去一种平衡感，由于个体总是有使自己的知识，信念，态度与当前的问题保持一致性和一贯性的强烈欲望，因此在认知不平衡的情况下，就必然产生认知动机，并采取认知行动，尝试寻求问题的答案，特别是当他们发现的解释显得更加合理和更加有用时，他们会修改和提炼自己的概念，形成新的认识。
（四） 己有的科学的看法对学生学习物理科学的影响
由于传统的教育，学生通常把科学看成是应该被记住的一堆概念以及对种种互不相干的事件的解释，在这种情况下，学生很少会积极地为不同的解释寻找证据，很少去思考为什么某一种证据比其他的更有力，也很少做出判断哪一种解释得到更多的支持，刚开始学习物理科学的初中学生还很有兴趣，但随着学习进程的继续，这种兴趣逐渐减弱，无意义的记忆使很多学生感觉沉闷乏味，只有极少数学生在课堂上有动手的机会，只有让学生亲历科学过程，在过程中建立对科学以及科学解释的认识，使科学与学生内在的情感体验相交融，才能吸引人心，激发想象，因此，要让学生学习，理解科学的本质，开放性的探究是不可缺少的一部分。
本人将学生学习物理科学知识的有关了解与科学探究的学习方式联系起来，发现科学探究对学生学习物理科学的重要意义，科学探究关注与科学有关的问题和现象，它从学生己有的经验开始，让学生在积极的参与过程中寻找解释和答案，这样的过程涉及推测，收集和分析信息，还需主动地构建，修正和放弃一些解释，并有积极地内在情感体验，在老师的指导下，学生在共同讨论证据，比较结论以及把结论和科学知识联系起来的过程中，扩展自己的理解力，由于提高了质疑，推理和批判地思考现象的能力，也就增强了对自己学习的控制，科学知识扩展和探究能力的提高，使他们得以探讨其他感兴趣的问题，提出和验证对其他现象的解释，这样，有效学习涉及深层次思维过程结构的重组，学生们将获得新的观点和新的思维方法，学生们在课堂上通过科学探究学习的方法和己发现的最能促进理解的学习方法相似，这就加强了实行探究式教学的理由，体现了探究式教学在新课改背景下的必要性和重要性，也增强了我们在物理教学中应用探究式教学的紧迫性和自觉性。
关键词：物理思维障碍；科学思维；牛顿第一定律
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2018）1-0032-4
物理规律是一类物理现象及物理过程本质的、内在的联系在人们头脑中的反映。物理规律是物理学理论体系中最核心的內容，物理规律的教学是物理教学的核心内容，也是培养学生科学思维的重要途径。
然而，学生在学习物理规律时存在着思维障碍。因此，笔者在物理规律的教学中，针对学生的思维障碍，以知识为载体，发展学生的科学思维，以达成学生主动探寻规律的目的。物理规律的发现过程是一个渐进的过程，因此，教师要引导学生通过符合其认知规律的学习活动沿着科学家发现规律的思维过程，发现并总结规律。如果将物理规律的发现过程比作“藤”，科学思维就是“藤”上结出的“瓜”。物理规律教学中，教师要基于学生物理思维障碍的突破，引导学生沿着探寻物理规律的过程，发展科学思维，力争将科学思维的培养融入物理规律的探寻过程中，实现“顺藤摸瓜”的教学效果，以提高学生的学习能力。
物理思维障碍指的是学生由于物理思维中心点不明确、思维对象不确定、思维方向不正确、思维逻辑不连贯、思维受到无关因素的干扰等原因，导致在认识客观物理事物的本质属性、内部规律以及物理事物间的联系和相互关系时，思维出现偏差或中断，从而造成了物理学习困难。[1]
因此，教师在教学中要基于学生物理思维障碍的突破，创设情境让学生经历发现、探究的过程，运用科学的思维方法思考并自主探寻规律，并将科学思维内化为自己的思维和行为方式，以培养用科学思维探求新知识、研究新问题的习惯和能力。
牛顿第一定律是在机械运动、运动快慢、力的基础上，对运动和力关系的深入思考，是初中建立运动和力关系的基础，是后面学习二力平衡、物体浮沉条件及应用的理论基础，也是高中学习牛顿第一定律、牛顿第二定律的基础。本节内容由“阻力对物体运动的影响”“牛顿第一定律”两部分组成。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，是力学的基础，是将运动和力联系起来的纽带。能否正确领会这一物理规律，不仅会影响学生对本章的学习，还会影响运动和相互作用物理观念的建立和形成。“阻力对物体运动的影响”是培养科学探究以及质疑与创新、解释与论证等科学思维的知识载体，“牛顿第一定律”是培养科学推理、科学建模的科学思维的知识载体。通过实验、观察、思维建构知识的过程，则是培养尊重事实、敢于质疑、勇于创新、探索自然、理论联系实际、辩证唯物主义的科学态度与责任的良好载体。
1学习“牛顿第一定律”的物理思维障碍
为了了解学生学习本节内容时的知识经验和认知水平，笔者设计前测题，对117名学生进行前测。解答前测题时需要学生自己构建模型。通过对前测结果的统计和分析，可以看出：
知识、经验与技能方面：73%的学生认为物体运动需要力来维持，原因是学生缺乏对现象的观察，混淆了运动和运动状态的变化，对力能改变物体的运动状态的认识停留在识记层面；35%的学生知道如何控制从斜面上自由滑下的小车在水平面运动的初速度大小。
思维、方法和能力方面：73%的学生缺乏分阶段研究物理过程的方法；61%的学生缺乏运用证据反驳或说明观点的科学论证能力；84%的学生缺乏将复杂问题简单化，从实际情境中提炼物理概念、物理过程的科学建模能力和意识。
以上问题，究其原因是学生缺乏分阶段研究物理过程的方法，存在逻辑思维障碍。在思考问题时，缺乏目的性、条理性，对于复杂问题，往往不依据现象、数据分析，而是凭感觉去判断，不依据理论按照一定逻辑关系去推理，而是主观臆断。
2突破思维障碍，“顺藤摸瓜”培养科学思维的教学策略
“牛顿第一定律”一节内容隶属于“运动与相互作用”部分，反映了运动和力的关系。教学中必须以促进学生科学思维的发展为目标，考虑学生探寻规律的“思维关键点”，帮助学生突破思维障碍，循序渐进地探寻规律。
笔者针对学生的思维障碍，创设情境，激发学生的认知冲突，通过一连串的问题启发学生思维，围绕学生学习的“思维关键点”，引导学生经历体验、探究、论证、推理、建模过程，纠正错误认知，从有限次实验结果过渡到理想实验规律。教学策略如图1所示：
这一过程，笔者围绕反映教学内容逻辑的知识序这棵“藤”，引领学生摸到了科学思维的“瓜”，“顺藤摸瓜”的学习过程，有效地达成了引领学生在探寻规律的过程中发展科学思维的目的。
3基于科学思维培养的“顺藤摸瓜”的学习活动设计
探寻规律的过程要遵循学生的思维发展规律，以“思维关键点”为依托，创设物理问题情境，突破学生现阶段的认知水平，促进其在实验基础上通过科学推理总结、理解规律。所以，围绕“运动和力的关系—探究阻力对物体运动的影响—牛顿第一定律”的知识序，笔者合理安排课堂教学的时空顺序——教学序，实现引导学生自主探寻规律、发展科学思维和科学探究能力的目标。
3.1【环节1】运动和力的关系
活动一（实验）：在水平桌面上，用手推小车，运动一段路程后松手，小车又运动一段路程，最后停下来。
提问：看到什么现象？想到什么？
引导学生关注并区分物体运动和物体运动状态的变化，引导学生将小车的运动过程分阶段描述，分析其在水平方向的受力情况。
活动二（播放视频）：用力踢足球，踢出去的足球在草地上继续滚动，最后停下来。
提问：看到什么现象？想到什么？
活动三（演示实验）：小车在气垫导轨上的运动。引导学生分析，认识到物体的运动不需要力来维持，力的作用是改变物体的运动状态。介绍亚里士多德的观点和伽利略的观点。
【设计说明】
通过观察实验、事例分析等活动，结合分阶段研究物理过程的方法，引发学生的认知冲突，激活学生思维，有效突破了学生混淆运动与运动状态变化的思维障碍点，纠正了“物体受力才运动”和“物体运动需要力来维持”的错误前认知，使学生初步认识了运动和力的关系。学习活动中，学生经历从实际情境中提炼物理概念、物理过程的科学建模过程，实现了依托“运动和力的关系”，通过运用证据反驳或说明观点的方式发展科学论证、科学建模、解释的科学思维，感受物理与生活的密切联系，形成了尊重事实和敢于质疑的科学态度。
3.2【环节2】探究阻力对物体运动的影响
（1）引出探究问题
引导学生将问题转换成可探究的科学问题——探究阻力的大小对物体运动速度变化快慢的影响。
（2）引出探究实验装置
提出问题：怎样用斜面、水平长木板设计在运动方向上不受动力的小车？
展示实验装置（如图2所示），每组三个装置的斜面部分完全相同，水平面由粗糙程度不同的木板构成，小车在水平面运动受到的阻力分别为3N、2N、1N。
（3）设计探究实验
引导学生从变量识别、操作变量的角度思考，设计探究实验。学生认识到：
①自变量是小车在水平面受的阻力大小，需要改变、知道大小；
②控制变量是小车在水平面运动的初速度大小，控制其不变的方法引导过程如下：
展示图1所示的装置，问运动的小车在哪个水平面停下来快？学生预测后演示，遮住斜面部分，让相同的小车从斜面不同高度自由滑下（用摄像头拍摄），使小车在摩擦力大的水平面停下。学生推测原因，播放实验拍摄的视频。
演示：将两个图2所示的装置并排放在水平桌面上，两端对齐，让完全相同的小车分别从两个轨道最高点由静止开始同时自由滑下，观察两小车是否一直并排滑动，直到轨道零刻度线处。对调两小车，重复上述实验。
③因变量是小车在水平面运动速度变化的快慢，对其测量转换成小车在水平面运动的时间。
④实验数据记录表格如表1所示。
（4）学生分组实验探究，收集证据
（5）分析论证，交流合作
【设计说明】
引导学生“探究阻力对物体运动的影响”时，通过“引出探究问题—转化科学探究问题—引出探究实验装置—引导设计实验—进行实验收集证据—分析论证”等一系列循序渐进的学习活动，保证了科学探究活动的高效、有序开展。科学探究过程，促进了学生科学论证、质疑与创新、解释的科学思维的发展，培养了科学探究能力，促进了学生不断探索、合作交流的科学态度与责任的形成。
3.3【环节3】牛顿第一定律
（1）从有限次实验结果过渡到理想实验规律
如果做第4次实验，让小车在水平面受的阻力更怎样？小车运动时间比第3次怎样？小车速度变化快慢比第3次怎样？
如果做第10次、100次、1000次、10000次实验，甚至更多，如果每次让小车在水平面受的阻力比上次更小，小车运动时间会比上次怎样？小车速度变化快慢比上次怎样？
假如小车在完全光滑的水平面上运动，一点阻力都不受，小车在水平面运动时间会怎样？小车速度变化快慢会怎样？小车运动方向会不会改变？小车将会如何运动？
（2）牛顿第一定律
介绍物理学史
①伽利略的观点
介绍伽利略理想实验，引导学生科学推理。明示以实验为基础，结合科学推理得出结论是重要的科学研究方法。
②笛卡尔的观点
如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，且运动方向也不变，将沿原来的方向运动下去。
③牛顿的补充
静止的物体在没有受到力的作用时，将保持静止状态。
（牛顿第一定律的内容）
解读牛顿第一定律：
教师引导学生从如下层面思考，并解答相关问题：
①对牛顿第一定律内容的分析：研究对象、條件、观点。②能否用实验验证？③总结运动和力的关系：物体不受力时，运动状态会不会改变？怎样才能改变物体的运动状态？运动物体一定受力吗？维持运动需不需要力？
【设计说明】
在实验条件不允许的条件下，师生共同演绎从假如做第4次实验，到假如做第10000次实验，启发学生思维，让学生顺利从有限次实验结果，通过科学推理过渡到理想实验，促进了科学推理、科学论证、质疑与创新、科学建模、解释的科学思维的发展。
总之，物理规律的教学中，教师要了解学生的已有认知水平和能力水平，基于学生物理思维障碍的突破，结合认知目标和科学思维两个维度安排学习活动，通过提出问题—猜想假设—实验探究—科学推理等论证的过程，达成从物理视角循序渐进地认识客观规律，并在解决问题的过程中提高认识的目的。这个过程中，教师要围绕反映教学内容逻辑的知识序这棵“藤”，引领学生摸到科学思维的“瓜”，通过“顺藤摸瓜”的学习过程，有效发展其科学建模、科学推理、解释与论证、质疑与创新的科学思维。
作者：张羽燕
参考文献：
对科学教师而言，生命科学领域内容的教学一直很棘手，一是因为很多内容受学习条件、教学环境及教学时间的限制，难以让学生在课堂上进行直接观察和深入探究；二是因为有些概念比较抽象，相关知识较为枯燥、乏味，学生学习的兴趣和效率不高。如何开展有效的课堂教学并引导学生形成科学的概念和认识呢？笔者认为，借助模型建构概念是一种易于小学生接受和理解的重要方法。
模型是根据已知的事实建立的，是对研究对象简洁、仿真的表述。模型既是认识手段，也是认识的直接对象。借助模型开展教学，不仅可以将陌生的、非直观和不确定的事物及思想转换为熟悉的、直观的、确定的东西，从而形成科学概念和认识，还能使抽象的理论和知识具体化、丰富化，帮助我们更深刻、更直观地把握研究对象的本质和特征。
一、实物模型——概念建构的支撑点
感性认识不足，是学生学习和理解科学概念的主要障碍。对于生命科学领域以观察为主要学习方式的课来讲，观察对象形成了学生获取感性认识的学习环境，是形成科学概念的支撑点。但是，很多内容所涉及到的观察对象学生无法在课堂上直接观察，教师除了采取让学生课外观察这一策略外，提供实物模型也是一种很好的教学方法。
例如三年级《生物大家族》单元的教学中，要让学生比较蜻蜓与麻雀、鲫鱼和青蛙、壁虎与小猫，找出它们的异同点，进而归纳出昆虫、鸟类、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类六大类动物的特征。这些概念的形成，显然需要通过观察和比较，使学生在充分获得感性认识的基础上完成。《教学参考书》更是建议：教师应该设法提供更多的直观材料，方便学生观察比较。比如提供蜻蜓、麻雀、壁虎的实物标本，备好活体鲫鱼、青蛙、小猫，也可以准备一些图片、影像资料，甚至可以在确保安全的前提下将学生带出教室直接观察。
可实际情况是，大多数教师在课堂教学中都是给学生提供图片和影像资料进行观察。的确，多媒体技术给教学带来了极大的方便，但也存在一些弊端，比如观察不够全面、细致和直观，观察效果不尽如人意，进而导致概念建构存在一定障碍。为了让学生获取更多感性认识，帮助他们更好地建构科学概念，我们学科教研组向学校申请了一笔经费，除了购买一些标本外，还购买了一些实物仿真模型，如小白兔模型、麻雀模型、小猫模型、恐龙模型等。进行该单元教学时，教师给学生展示标本和实物模型，学生的学习兴趣立刻被激发出来，他们在认真观察、比较的过程中，很容易就总结出了六大类动物的特征。
夸美纽斯认为：“一切知识都是从感官知觉开始的，一切知识都不应该根据书本的权威去灌输，要尽量利用感官去施教。”在缺乏实物的观察课上，要使学生用感官获取大量的感性认识、更好地掌握科学概念，使用实物模型就是很好的选择，因为它能够创造一个符合教学需求的学习环境，促进学生探索事物、挖掘问题、思考问题和解决问题，给科学概念的建构提供一个较为理想的支撑点。
二、图表模型——概念建构的支架
如果说观察是科学概念形成的前提，是认识的感性阶段，那么比较就是理性认识的开端，也是科学概念形成的主要方法。生命科学领域中，有许多观察、实验、测量活动都涉及到比较数据。数据的价值就在于真实地呈现事实，为科学概念的建构提供证据、奠定基础。
教师必须重视数据的收集与分析，让学生学会用数据说话。小学生的抽象思维水平还不高，仍处于从具体运算到形式运算的过渡阶段，有时很难通过比较数据发现规律，这就需要教师将数据转化成直观的图表。图表就是形象化的理论模型，图表模型可以为学生概念转变搭建一个支架，帮助学生从中发现规律，顺利形成相应的科学概念。
我在执教六年级《代代相传的特征》一课时，要求学生分组观察同学的相貌特征并记录下相关数据，然后将数据输入到事先设计好的表格中，自动生成条形统计图（如图1所示）。这样，学生就对班级同学的相貌特征调查情况一目了然，从而有效地建构起了遗传这一概念。
我在执教《我们在成长》一课时，将学生几年来身高和体重的数据绘制成曲线图（如图2所示）。这样，学生就对自己近几年的身高和体重变化有了直观的认识，进而对青少年身体生长发育的规律有了一定的了解。
在执教《植物长大了》《蚕幼虫体长变化》《不同的土壤对植物生长的影响》等内容时，有效引入图表模型能丰富学生的感性认识，促进学生认识事物的本质，开拓他们的探究思路，帮助他们建构正确的科学的概念。
三、演示模型——揭示科学概念的本质
小学科学教材中有些内容是不能直接感知的，需要教师引导学生反复感知，或研究相关事物的外部信息，抓住推理的突破口，间接推断出事物的内部构造和机理，并在头脑中加以再造想象，这一过程又称作“解暗箱”。
生命科学领域的许多课都有体现“解暗箱”的过程。对于此类课，教师除了提供图片、视频等有关资料辅助教学之外，还可以通过建立演示模型来揭示事物的本质，帮助学生建构科学概念。
如四年级《呼吸与健康》一课，要求学生认识呼气和吸气与胸廓的变化有关，教材的活动设计是这样的：先让学生尝试平静呼吸和深呼吸，再把手放在胸部感觉身体的变化，最后测量深吸气和深呼气时的胸围，通过比较测量数据，让学生认识到呼吸时胸腔有扩张收缩的起伏变化。
该设计通过体验和测量活动，使学生认识到呼气和吸气时胸廓的确发生了变化，但到底发生了怎样的变化，学生只能想象。但是，学生对呼吸的本质还是没有理解，怎样帮助他们认识呼吸的本质呢？
教师可以用演示模型来“解暗箱”，利用塑料饮料瓶、Y形玻璃管、气球、橡胶塞等材料制作一个肺呼吸模型（如图3所示），模型可以很好地解释吸气和呼气时身体发生的变化。
塑料饮料瓶模拟胸腔，Y形玻璃管模拟气管和支气管．2个小气球分别模拟肺，瓶子底部固定一块比较大的气球皮模拟横隔肌。
当向下拉气球薄膜（横膈肌）时，与Y形管相连的气球（肺）会变大，说明肺吸入了气体；向上推气球蒲膜（膈肌），与Y形管相连的气球（肺）会变小，说明肺呼出了气体。用手捏塑料瓶，与Y形管相连的气球（肺）会变小，说明肺呼出了气体；松开塑料瓶，与Y形管相连的气球（肺）会变大，说明肺吸入了气体。
该模型不仅可以模拟膈肌的变化与呼吸的关系，还可同时模拟胸廓的变化与呼吸的关系，将呼吸的本质揭示出来。这样，学生不仅可以观察到呼气和吸气时胸廓会发生变化，还可以搞清楚呼气和吸气时胸廓为什么会发生这样的变化。演示模型的使用深化了学生的认识，轻松地帮他们建构起了呼吸的概念。
《生理与健康》单元还有许多类似的活动，如心脏怎样搏动、血液怎样循环、食物消化过程是怎样的、神经的分布及生理活动过程等，这些人体内部状况都无法直接观察，教师可以通过建立演示模型帮助学生观察。
四、概念模型——形象呈现抽象概念
生命科学领域中的一些科学概念比较抽象，学生很难真正理解。对于这些概念的建构，往往需要借助一些材料，将抽象的概念转变为形象的模型，运用形象的模型反映事物的本质，帮助学生克服认识上的困难，进而在学生大脑中建构起正确的科学概念。
《食物链》一课是六年级《生物与环境》单元非常重要的一个内容，对于六年级的学生来讲，他们课外通过多种渠道，对食物链已经有了一定的认识和了解，但并没有完全理解食物链的含义，在教学过程中，如果教师帮助学生建立起食物链模型，无疑会加深学生对概念的理解。
教师PPT演示螳螂捕蝉的故事，然后提问：这些生物之间有什么样的联系？是什么把它们联系起来的？了解了学生的前概念后，引导学生尝试制作纸环串（如图4所示）模拟“螳螂捕蝉”故事中的四种生物的食物联系。学生在制作食物链模型的过程中，发现四种生物之间的食物联系像一条链子。教师以文字与箭头相结合的方式将制作的食物链模型记录在黑板上。通过制作“螳螂捕蝉”的食物链模型，学生初步形成概念，初步认识到自然界生物之间的食物关系是链状的。
第二个环节：教师呈现草原上的生物图片，引导学生分小组活动，每组学生依据草原上生物的食物关系，串出多条食物链，并找出它们的共同点：食物链从绿色植物开始，最后到凶猛的肉食动物结束。通过建立草原上生物食物链模型并进一步观察比较，学生找出了食物链的特征，对食物链的含义有了更深入的理解。
第三个环节：教师出示其中一条食物链，提问：如果其中一种动物消失了会怎么样？学生根据经验和已有知识进行判断，然后在充分讨论交流的基础上，模拟食物网。教师简单介绍了学具后，全班集体搭建草原上的食物网（如图5所示）。再让学生讨论，在食物网模型中“剪掉”一种生物会产生什么样的后果。通过搭建食物网的活动，学生知道自然界中各种生物之间通过食物形成错综复杂的联系，初步意识到食物网中一种生物消失时不会彻底破坏生态平衡。
纵观整节课，教师通过不断建立模型，将食物链这一抽象的科学概念不断具体化，加深了学生对概念的理解。特别是第三个环节，先让学生利用已有知识和经验判断食物链中的一种生物消失了会怎么样，然后搭建食物网，在食物网模型中，学生再讨论如果其中一种生物消失了会产生什么后果。该模型的搭建激发了学生的认知冲突，促使学生从原有的认知结构中走出来，从而弥补了前概念中存在的缺陷，达到了形成正确科学概念的目的。建立形象化的概念模型，将抽象概念具体化，是学习科学概念的方法之一，更是加深学生对科学概念理解的重要环节。
王星拱（1887～1949），字抚五，安徽怀宁（今安庆）人，曾任北京大学化学教授、武汉大学和中山大学校长等职。他既是一位自然科学家，又是一位哲学家。作为自然科学家，他有着自发的自然科学的唯物主义和辩证法思想，有待于我们去概括和提高；作为哲学家，他又深受第二代实证主义代表人物马赫的影响，在20世纪20年代的“科玄之争”中，站在“科学派”一边，反对“玄学派”，同时也与马克思主义的辩证唯物论相对立，有待于我们作出客观的、实事求是的 分析 和评价。而王星拱在哲学 理论 思维方面的经验教训，更值得我们反思和借鉴。
一
自然科学 研究 的对象是自然界的客观存在，科学研究的基本 方法 是观察和实验。故而自然科学的根本精神是与唯物主义和辩证法相一致的，并由此决定了自然科学家大多是自发的自然科学的唯物主义者和辩证法者。王星拱也不例外，而且具有典型性。
首先，在自然观方面，王星拱赞成实在论者，亦即唯实家的物质实在观。他说：“依唯实家说来，桌子有二观：其一，是由观察点而定的，叫做心理观；其二，是不由观察点而定的，叫做物理观，桌子的物理观，是可以离精神而独立的”。〔1 〕这是自然科学家根据 现代 科学的成就，对实在概念作出的解释。这正如马克思所说的：“被抽象地孤立地理解的，被固定为与人分离的自然界，对人来说也是无。”〔2 〕同样，被抽象地孤立地理解的，被固定为与人分离的客观实在，对于人类来说也是“无”。正因为如此，王星拱在当时认识到，物质的客观实在性既有“由观察点而定”，依赖于观察过程的一面，又有“可以离精神而独立”的一面，确是难能可贵的。
基于以上的认识，王星拱分析了物质与现象、物质与能量的关系。他说：“现象界是什么呢？就是物质改换能力表现所生出的。物质、能力两样东西，是不能分开的，物质籍能力而改换，能力依物质而表现。……这些不同的物质，改换不息，这些不同的能力，表现不息。所以在这个无限的时间空间之中，生出这种不同的现象”。〔3〕在此， 王星拱坚持和 发展 了严复提出的“质力相推”的唯物主义观点，认为纷繁复杂的现象界的所有现象都是物质变化所产生的，而能量（能力）则是物质的表现。这在当时盛行“物质消灭了”的说法和普遍提倡唯能论的情况下，有着重大的理论和实践意义。
作为一个自然科学家，基于对现代自然科学知识的了解，王星拱尤其强调，物质总是处在永恒的发展、变迁之中。他说：“自放射化学和火云之分光镜的分析发明之后，我们都知道原质也是进化而变迁的。”〔4〕由此看来，“无时无处没有现象，因为无时无处没有物质改换、没有能力表现，换个名词来说，就是无时无处无有变迁。现象就是变迁，无变迁就不能有现象。”〔5〕在这里， 王星拱认识到了物质与运动的不可分离性，表明运动是物质的根本属性。
王星拱还认为，运动着的千姿百态、千差万别的大千物质世界是受一定的内在 规律 支配的。他说：“天然界中的异，简直是无穷的。在这个无穷的异之中，我们要找出各现象的彼此一定的关系，然后制定出定律来管理他。于是，在理论方面，才能用过去预测将来；在 应用 的方面，才能使万物归用于我。总括一句说：我们遵守天然界的定律来统辖天然界。”〔6〕他特别笃信物质不灭和能量守恒定律， 认为即使发现了象镭那样的放射性物质，也不能使它有丝毫的改变。他明确指出：“鲁滂物质消灭之说，并无科学的根据。……此不过一空浮无着之玄想，非科学家所承认之定论也。”〔7〕
总之，由于王星拱有比较坚实的现代自然科学知识为基础，所以他比较好地坚持了唯物主义的自然观，并且使他的自然观带有现代自然科学的色彩和若干辩证法的因素。
其次，王星拱在以上的唯物主义自然观的基础之上，系统地探讨了认识论的 问题 。
在认识来源问题上，王星拱认为，人们的器官对客观物质世界的感触是认识的唯一源泉。他说：“知识最初的起源，都由于器官的感触，但是在这些感触的时候，有一个智慧的我在里边认识他。”〔8 〕往往是，“心理的情境，各人不同，对于无机界之鉴别，已经可以生出不同的意见，至于对于有机界—— 社会 问题之研究，更可以生出不同的意见了。”〔9〕王星拱强调，作为认识基础的原始资料的“张本”， 必须是真实的。为了获取真实的“张本”，“得确切的结果，不能有主观的偏见。”〔10〕在此，王星拱作为一个自然科学家，在坚持唯物主义反映论的同时，注意到了认识主体的状况对认识过程的影响，是正确的，也是很不容易的，体现了他在探讨认识问题时严肃认真的态度。
在认识的有限性与无限性问题上，王星拱认为，在人类认识的长河中，不可能有完全掌握了客观真实的一天。人们“不能把真实完完全全地表托出来，然而可以和真实相逼近。”〔11〕其原由在于，就整个人类认识的 历史 来看，“现象无限，我们所能观察到的，能有几何？况且宇宙间不同的原素，又可以联合换合而生出新现象，我们哪里能观察得尽呢？”〔12〕由此，王星拱得出了一个正确的结论：人类的知识“无论如何进步，终不能达到完全真实之所在。……真实是无穷的，我们永远在这条无穷的路上前进前进。”〔13〕
在真理标准问题上，王星拱非常重视试验或行的作用。他说：“真实之最后的判断，还要靠着试验。……从前的人说，知而不行，知是无益的；现在我们说，知而不行，并且知也不能算作知啊。”〔14〕在这里，王星拱指出，人们的认识是不是真实的，最根本的一条是要通过试验去检验，认为离开行不可能有真知，应该说是一种比较深刻的见解。
第三，王星拱下大功夫，全身心地致力于方法论的研究，取得了诸多成果，写成了《科学方法论》一书。
在该书中，王星拱把寻求客观世界各现象之间的因果联系确定为科学的最重要的任务，并为此而阐述了一系列能更好揭示客观因果关系的方法。他说：“科学最注重因果律——科学之成立就是靠因果律作脊椎，当然承认宇宙是有定的。”〔15〕从而坚持唯物主义的决定论，反对唯心主义的非决定论。这即使在他接受了马赫主义的错误观点以后，也还仍然坚持这一点，说：“同因必生同果。假使没有这个原理，则宇宙之间只有千千万万一点一滴的事实，我们很难寻觅因果关系出来，那么，科学也就无从构造了。”〔16〕为了更好地揭示事物及其现象之间的因果联系，他认为：①要搜集尽可能多的证据，进行多方面地考求。“因为根据不同的证据之数，和‘错误同一方向’之或然数成反比例；换一句话说，证样越多，则‘错误同一方向’之或然数愈小，而可逼近于真实。”〔17〕②要注意从事物的变化发展中去寻求事物的内在规律。因为“天然界既是一个渐变的连续，凡不同的物，都有过渡物介乎其中，各物之性质又多。”〔18〕所以，人们认识客观世界，也必须适应这个状况，注意事物的变动和变动中产生的中介。
王星拱还系统地探讨了科学研究中的逻辑思维方法问题。他认为，为要正确认识客观事物及其规律，除了要有充分的材料，注意从变化发展中去寻求事物的内在规律以外，还要运用一系列正确的方法。这些方法包括归纳与演绎、分析与综合，以及假定、比较、推理等等。王星拱比较多地研究了分析与综合的方法。关于分析，王星拱很重视典型分析的作用。他说：“我们解剖植物，每类……之中，分个之数，可谓为无穷的，我们只能取出一二可为表式（即典型）的而解剖之。又如我们分析有机化合物，每类……之中，分个之多，也是不胜数的，我们只能取出一二可为表式者而分析之。即如研究一国一 时代 之思潮，也须取一二有势力的学说以为表式，为研究之门径。”〔19〕至于综合，他认为，综合是归纳过程的一个环节，是一种推理的方法，主要地就是“从分个推论到共总，”〔20〕即在分析事物各别特性的基础上，进一步掌握事物的共性和内在规律。因此，综合意味着认识的深化。“不然，森罗万象，异不胜异，若将分个记录起来，那就劳而无功了。……所以每次综合，都在科学进步上加一个头衔。”〔21〕
除了分析与综合的方法以外，王星拱在《科学方法论》一书中，还特辟专章具体地论述了“假定”的方法，以及其他一些方法，都不乏辩证法的因素。
总之，王星拱以上有关方法论的论述，特别是他的《科学方法论》一书，是当时这个领域研究成果的集大成者。他为此作出了不可磨灭的贡献。
二
王星拱既是自然科学家，同时也是哲学家。作为哲学家的王星拱，深受第二代实证主义代表人物马赫所鼓吹的马赫主义的影响。特别是从他1921年10月发表《物和我》一文开始，他起劲地宣扬马赫主义的感觉论，并且以此作为立论的根据，站在“科学派”的立场上，参与了1923～1924年间所发生的关于科学与人生观的关系问题的辩论（亦即“科玄之争”）。
王星拱所宣扬的马赫主义，主要表现在他在“科玄之争”中所写的《科学与人生观》一文和尔后于1930年出版的《科学概论》一书中。具体来说：
首先，从王星拱的哲学路线，从他对哲学基本问题的回答来看，他的哲学思想既因袭贩卖了西方的马赫主义，又与
而且，因为 中国 的马赫主义者毕竟晚出，故而大有“青出于蓝而胜于蓝”之势。例如，在中国马赫主义者的西方祖师爷那里，感觉只是单个人的感觉。所以，他们认为世界的存在，是源于个人感觉的存在，而导致了公开的唯我论，认为整个世界只剩下一个大写特写的“我”是实在的、万能的。而中国的马赫主义者则从“感觉”（或经验）是唯一的实在出发，竟连他们自己的客观实在性，也统统否定掉了。王星拱在《 科学 概论》中就说：“所谓形式的‘我’，乃是随经验分子之增加而变迁的。经验变迁不息，‘我’亦变迁不息，如果经验大致相同，则其所构成的‘我’，也是大致相同，经验是器官的感触，‘我’就是这些感触之集合，并不是另外有一个形而上的‘我’，可以脱离经验而存在。”中国的马赫主义者王星拱在这里颠倒了人与其在实践中所创造的经验之间的关系，从而最终把自己的客观实在性也完全彻底地否定掉了。
最后，中国的马赫主义者同其西方祖师爷一样，还有一个显著的特点，就是喜欢在所谓“科学”的旗号下，谈论 哲学 。
众所周知，所谓科学，就是指对客观世界及其 规律 的正确反映；而所谓规律性的认识，则是要揭示客观过程和事物现象内部的、本质的、必然的联系。这是辩证唯物主义给科学提出的任务和要求。但是，在中国的马赫主义者那里，“科学”则不然。王星拱就说：“现在的科学把许多向来所承认为客观的存体，例如时间、空间，都简约为器官的感触。即如物质、能力，也都是从我们所观察的性质（即感触），用逻辑 方法 构造起来，并不是客观的实在。外而物是如此看待的，内而我又何曾不可以如此看待呢？将这些形而上的存体一概取消，也是合乎奥康刀的规则的。”〔28〕在此，他显然是利用 现代 科学的高度抽象性来否认客观实体及其存在的形式，实质上是反科学的。
三
学术界一般认为，王星拱在1921年10月发表的题为《物和我》的文章，标志着王星拱的哲学思想由 自然 科学的唯物主义向主观唯心主义转化。因为在这篇文章中，他第一次明确否定主观的我与客观的物之间的界限，宣扬了马赫主义的观点。他说：物的“形式、颜色、光泽，都不过是视觉器官的神经所供给的感触……若是不幸把针刺到指头上，指头上又有一束神经供给我们一种感触……试问除实用的方面，我们还有什么理由，把前引的感触，推到假定的针之实体上去，而说它是物；把后引的感触，却留在假定的心之实体上去，而说它是我呢？所以罗素说：宇宙之间，心也不是真的，物也不是真的，另外还有一件东西是真的。这个另外的东西就是感触。”〔29〕而实际上，王星拱的哲学思想中一直存在着自然科学唯物主义与主观唯心主义认识论的内在矛盾。是这种内在矛盾和自发的自然科学唯物主义的弱点，驱使着王星拱的哲学思想由自然科学的唯物主义向主观唯心主义转化。只不过，在他1921年前后接受了马赫主义的感觉复合论后，加速了这种转化而已。当然，由于他的哲学思想始终存在着自然科学唯物主义和主观唯心主义认识论的内在矛盾，又使得他即使在接受了马赫主义的感觉复合论以后，也仍然保留了若干自然科学唯物主义的观点。
王星拱哲学思想中的不足之处主要在于：
第一，王星拱在坚持自发的自然科学唯物主义的同时，也有不少主观唯心主义观点和倾向（特别是他的物质观）。
首先，他的物质概念中虽有若干辩证因素，但这仅是他的物质观中的个别成分而已。在一些带根本性的观点上，他却表现得迟疑、含混而不敢将自己的正确的观点坚持到底，甚至陷入了唯心主义、形而上学。例如，关于世界的本原，他曾作如下的回答：“我们推求宇宙的原始，有人以为万众之多，是由少生出来的，少是由一生出来的，一是由无生出来的；……我们在这个两难的两只角上，我们都不能得结论的。”〔30〕这里，说“一”是由“无”生出来的，显然是一种不符合实际的唯心主义、形而上学观点。
其次，他的物质观虽然具有一些辩证的因素，但从根本上说来，他并不懂得事物进化 发展 的源泉。他说：“生物有机，矿物无机。无机物之消长由于外，有机物之消长由于内。二者之消长，皆受物理的定例之管束；此近今科学进步中最要之点也”〔31〕这个论断，在正确肯定整个物质世界必然受客观规律支配的同时，却不了解“近今科学进步”已经证明了发展的源泉在于事物内部的对立统一，无机物也不例外。王星拱的这一对物质的理解，明显具有形而上学的性质。
以上这些缺陷，使他的自发的自然科学唯物主义显得很不彻底，是他的自发的自然科学唯物主义最终倒向主观唯心主义的内在原因。
第二，王星拱过分看重直觉，甚至把直觉神秘化。
王星拱曾经把知识分为经验的、理解的、证实的、引伸的这四大类。他认为，其中的所谓理解的或理性的知识是由经验的知识发展而来的，而这个过程必须运用 分析 和综合的方法。但是，由于他对整个认识过程缺乏深刻和完整的理解，不能解决证实了的知识为什么不是经验的或理解的知识，这样，他就只好抬高和扩大直觉的作用，把直觉神秘化。他说：在运用分析与综合的方法时，“这综合一层，若是靠智慧理性，是没有用的，我们只能靠直觉去选择。但是既靠直觉，就不是方法所能范围的了。”〔32〕在这里，他把直觉说成是与理性和智慧相对立的，不是属于科学方法范围的东西，这样的直觉就具有浓厚的神秘色彩。他认为，在运用综合方法时，不能靠智慧理性，而只能靠那种神秘的直觉。这就违背了他前面所说的“从分个推论到共总，叫做综合”，把综合作为一种推理方法的正确说法。
应当指出的是，王星拱对直觉以及直觉在人们认识中的作用作如此神秘的理解，便使得认识在由感性经验向更高阶段的理性思维发展时，带有很大的主观随意性，从而有可能令人怀疑认识由感性向理性发展后的可靠性，在认识论 问题 上留下一个缺口，成为他在哲学上的一个失足之处。
第三，王星拱不加分析地肯定马赫的思维 经济 原则，从而跌入马赫主义的感觉复合论的泥坑。
王星拱在对认识主体与认识客体关系问题的认识上，总的说来是正确的。但是，为了使人们的认识在前人的成就的基础上不断地深化，避免不必要的重复劳动，以尽快地把科学推向前进，他就不加分析地肯定马赫的思维经济原则，认为经过推论等思维抽象活动形成的认识都是烦琐无聊的，都不能反映客观实在，只有靠感觉直接得来的印象，才是最经济的东西和最可靠的实在。他说：“拿各人的眼光看起来，各人有各人不同的桌子存在，可见桌子的本身并不能独立存在，所能存在的，只不过是许多硬度、颜色、形式等性质集合而成的一种现象罢了。这些性质，是直接由感触得来的桌子的本体，也是由感触的张本（原始材料）推论出来的。凡由推论而来的，都不能算作实在。纵令我拿头和墙碰一碰，所得的结果，仍不过是一定痛感，并不能证实墙之物质的本体。”〔33〕这段话的关键在于，他认为“凡由推论而来的，都不能算作实在。”这是由于他对认识过程缺乏深刻的理解，把认识的深化过程仅仅了解为使思维经济或简化，只相信直觉，不相信推理所造成的。
事实上，人们在认识世界的过程中，总是首先接触各种各样的现象，形成多种多样的感觉，然后通过大脑对这些感觉或信息进行处理或加工，才形成对事物的比较完整的认识。从逻辑思维的过程来看，这是对各种具体现象进行抽象的过程，推论就是这个过程经常使用的方法之一。这个过程虽然“烦难”一点，但经过这样一番抽象思维和反复认识过程，却能更全面和深刻地认识事物的本质，更符合客观实在的状况。而王星拱却未能认识到这一点，这就使他由此而从自然科学唯物主义滑向主观唯心主义。
第四，王星拱不能全面、正确地对待科学发展和进步，在科学新成就面前感到迷惘。
科学的发展和进步使人们愈来愈认识到，整个世界从宏观到微观都处在不断变动和紧密相联系的状态中，它们之间的差别只是在认识论范围内才有绝对意义。这些科学的发展和进步，一方面，给王星拱带来积极的 影响 ，使他的物质观具有辩证因素。即使到了1930年，他还仍然一再指出：“近来放射化学及 电子 论，发现了原质可变之事实，于是物质之可变之观念，自原质以上的范围，移入原质以下的范围了。”〔34〕他甚至认为，由于电子论的进展，“各原质之原子皆由于电子之集合，故物质一元论，至此而集其大成。”〔35〕在此，他既承认物质一元论，又看到物质处于永恒的变动中。这样的物质观，可以说是达到了辩证唯物论的高度的。但是，另一方面，面对科学的发展和进步，他又感到迷感不解，而宣扬主观唯心主义的世界观。他从包括人的躯体在内的各种物质是不断互相转化的科学知识出发，指出：“野蛮人所看做的物和我之界线——他的一张皮——若用分子的眼光看起来，实在是内外 交通 ，一点儿障碍也没有。”〔36〕从而得出物和我是没有根本差别的结论，认为心也不是实在的，物也不是实在的，只有感触是实在的。
综上所述，王星拱哲学思想中积极与消极、唯物主义和唯心主义的矛盾混杂状态，说明了一个无可辩驳的事实和道理，这就是：从十九世纪中叶以来的科学的进展要求确立辩证唯物主义的世界观和方法论；如果不能完整地接受这个科学的世界观和方法论，则必然会通过种种途径走到唯心主义、形而上学的邪路上去。王星拱尽管作为一个自然科学的学者，在有些问题上自发地接近辩证唯物主义，但由于没有完整地接受辩证唯物主义，确立科学的世界观和方法论，也仍然抗拒不了马赫主义的侵袭，滑向唯心主义和形而上学。所以，自然科学家虽然从根本上说，就是一个自发的自然科学唯物主义者，但若要始终坚持彻底的唯物主义的立场，则必须把自发的自然科学唯物主义提高到辩证唯物主义的水平。
注：
〔1〕王星拱：《环境改造之哲学观》，载《哲学》第二期， 1921年出版。
〔2〕《马克思恩格斯全集》第42卷，第178页，人民出版社1986年版。
〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕王星拱：《科学方法论》，第17页，23页，18页，23页，北京大学出版部1920年4月出版。
〔7〕王星拱：《答莫等》，载《新青年》第5卷6 号通信《鬼相之 研究 》。
〔8〕王星拱：《什么是科学方法？》，载《新青年》第7卷5号。
〔9〕〔10〕王星拱：《科学方法论》第139页。
〔11〕王星拱：《科学的起源和效果》，载《新青年》第7卷1号。
〔12〕、〔13〕、〔14〕、〔15 〕王星拱：《科学方法论》第154页、第243页、第318页、第313页。
〔16〕王星拱：《科学与人生观》， 载《晨报副刊》第177 号，1923年7月出版。
〔17〕、〔18〕、〔19〕、〔20〕、〔21〕王星拱：《科学方法论》第133页，284页，291页，244页，258页。
〔22〕王星拱：《科学概论》第256页，商务印书馆1930年出版。
〔23〕马赫《力学及其发展的 历史 批判概论》， （见人民出版社1965年版《列宁选集》第2卷第35页）。
〔24〕、〔25〕列宁：《唯物主义和经验批判主义》，《列宁选集》第2卷，第37页，第47页，人民出版社1965年。
〔26〕、〔27〕、〔28〕王星拱：《科学概论》第270页，272页，277页。
〔29〕王星拱：《物和我》，载《新潮》第3卷1号。
〔30〕王星拱：《科学方法论》第18页。
〔31〕王星拱：《未有人类以前之生物》载《新青年》第6卷1号。
〔32〕王星拱：《科学方法论》第316页。
