论文部分内容阅读
移植方法基本原理及其与初中科学课程教学的关系
随着科学技术的发展和人类视野的扩大,科学技术的整体化趋势日益增强,现代科学技术发展的一个重要特点就是各门学科和各种科学原理之间的渗透越来越普遍、联系越来越密切。将某个学科和领域中的科学概念、原理、方法、技术等,应用或渗透到其他学科和领域中,为解决新的问题提供启迪和帮助,从而使研究者的思路豁然开朗的创新思维方法,就是移植法。
移植法是科学整体化趋势的表现之一,也是发挥“杂交优势”,促进科学发展的重要方法,在建立交叉学科中的作用尤为明显。移植方法不仅给人们提供一种用某一领域中的原理、方法或技术手段来解决另一领域中有关问题的方法,也有着启迪心智、拓展思路、激发创新能力的重要作用。因此,移植方法越来越受到普遍的重视和广泛的应用。英国剑桥大学教授贝弗里奇曾强调:“移植法也许是科学研究中最有效、最简便的方法,也是在应用研究中运用最多的方法。”
初中科学课程是一门把物理、化学、生物、地理、天文等多门学科整合起来的课程,这种整合并不是几门知识的简单“拼盘”,而是各门知识的有机组合。与以往的分科教学相比,科学课程力图超越学科的界限,强调各学科知识的相互渗透和联系整合。由于初中科学课程具有各门知识的相互参透的特征,并且初中科学课程标准明确要求在新课改的理念下,要努力改变学生以往被动学习的状况,强调学生创新意识和创新能力的培养。因此,移植方法的应用对于实现初中科学课程的有效教学有着重要的意义。在初中科学教学中,对学生进行适当的移植方法训练,不仅有利于学生知识的迁移,还可以提高学生的学习效率,对于学生创新意识和创新能力的培养也将起到积极作用。
移植方法在初中科学课程教学中的应用
移植方法通常以类比和联想为实现途径,包括“类比推理”和“联想发现”两种重要方法。以类比与联想为启示,根据两个不同的对象之间的某些相似的属性,推出其它方面可能隐含的共同点或相似点,把一个研究对象的某些概念、原理等应用于另一研究对象的相似方面,为两个研究对象架设起沟通的桥梁。因此,初中科学教师在教学中应用移植方法时,必须善于引导学生找出移植对象和被移植对象的相似点,并巧妙地把有关的原理或方法移植到待研究的对象上,这样才能正确应用移植方法实现新知识的有效学习。
作为抛砖引玉,在此笔者就类比移植和联想移植两种方法在初中科学教学中的应用做初浅的探讨。
（1）利用类比移植进行教学
所谓“类比”就是根据两个或者几个对象在某方面具有相似或相同的属性进行联想,从而推出它们在其它发面也可能具有相似或相同属性的一种逻辑推理方法。初中学生的思维主要是以形象思维为主,而初中科学中很多的概念和规律却是比较抽象并且容易混淆的,虽然在学习中也有实验加以辅助理解,但学生对于某些知识的理解和掌握还是存在相当大的困难。教师利用类比移植进行教学,把抽象的概念和原理与学生熟悉的模型或者已经掌握的知识相类比,启发学生从已知或相关条件切入,运用类比思维对某些相似的现象、过程或结构进行联想,把新知识纳入学生原有的认知结构中,实现知识的内化,可以起到化难为易、化隐为显、化生疏为熟悉的作用,从而由此及彼,创造性的解决问题。
例如,虽然学生知道电阻的大小与材料本身的性质、导体的长度、导体的横截面积以及温度有关,但在实际运用过程中,易受公式的影响,常常误以为同一电阻的阻值会随着电阻两端电压的增大或电流的减小而增大。如果教师在教学时能够把电阻的公式与密度公式相类比,由于学生已经知道密度是物体的一个本质属性,与物体的质量大小和体积无关,而只是计算密度大小的一个公式。学生便会豁然开朗,意识到电阻也是物体的一个属性,它的大小并不会随着电压和电流的变化而变化,公式只是提供测量和计算电阻的一种方法。
(2)利用联想移植进行教学
联想移植是根据概念、原理之间的相同、相似性进行由此及彼的联想,从而将某个已知的结论和方法的全部或部分移植给所研究的问题。联想是创新思维的基础,爱因斯坦曾说过:“想象力比知识重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界的一切,推动着进步并且是知识进化的源泉”。只有学生具有丰富的联想能力,在学习中才能进行由此及彼的联想,并促进创新意识和创新能力的发展。因此,联想在学生学习中发挥着重要的作用。由于科学课程是物理、化学、生物、天文、地理等各门学科的有机整合,各种知识既有区别又相互联系,因此教师在科学教学中培养学生联想思维,引导学生有意识地对已有知识进行联想,不仅有利于学习新知识、巩固旧知识,而且会收到事半功倍的学习效果。
例如,在学习造成空气污染的主要气体时,许多学生会把CO2也当作造成污染空气的一种气体。如果教师仅从CO2的无毒性质出发给学生加以纠正,学生在以后的学习中可能还是会出现类似的错误。其原因是造成空气污染的NO2、CO、SO2等氮、碳、硫的氧化物和CO2具有某些相似的结构和性质,学生容易混淆。如果教师在教学中适时引导学生联想空气的主要成分,以及植物光合作用的原料和人呼吸产生的气体,再让学生进一步想象如果CO2是造成空气污染的气体之一,我们赖以生存的世界将会变成什么样子。通过上述的联想移植的教学与学习,学生自然不会再犯类似的错误。
又如,学生对人体消化吸收过程中酶的性质和作用的教学内容,往往不太容易理解。如果教师在教学中引导学生联想化学中催化剂的作用和性质,学生对酶的概念、性质和作用,就会有比较清晰的认识。
可见,在科学课程教学中恰当地利用学生已有的知识或是熟悉的事例进行类比和联想,不仅可以帮助学生更直观地理解知识、调动学生学习的积极性,还可以激发学生的创新思维,具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用,既提高了课堂教学的效率,又有利于学生创新意识和能力的培养。
运用移植方法进行教学应该注意的问题
由于移植以类比和联想为实现途径,而类比及联想均是一种由特殊到特殊的推理,在推理中难免会有某些想像、猜测的成分,由类比及联想所推出的结果会带有一定的或然性。借助类比和联想的启示与沟通所实现的移植,往往带有创造性有余而科学性与可靠性不足的双重特征,如果学生只看到两类知识的相似性而不知道他们的不同的性质,在学习过程中就容易混淆两类知识甚至出现错误。因而,教师在实施类比和联想教学时,既要积极引导学生利用知识的相同点进行知识的移植和迁移,同时也要指导学生认清知识的不同内涵,以防学生在学习过程中造成困惑,甚至出现错误。
例如,浓硫酸和氢氧化钠是两种常见的气体干燥剂,但在教学中教师必须强调二者作可为干燥剂的不同特性:浓硫酸作为干燥剂是因为它具有很强的吸水性,容易与水分子结合,生成一系列稳定的水合物;而氢氧化钠作干燥剂则是因为固态氢氧化钠具有潮解的性质,可以吸收被干燥物中的水分,同时自身被溶解。又由于浓硫酸具有氧化性和酸性,因此只能作为碱性气体和非还原性气体的干燥剂,而氢氧化钠具有碱性,所以不能用来干燥酸性气体。
结论
“学会学习”已成为新课程理念下对学生最基本的要求,为使学生真正实现学会学习,必须教会学生正确的学习方法。移植方法不仅能使学生联系已经掌握的知识来学习新的知识,实现知识的迁移,还可以培养学生的创新思维,提高学生学习的有效性。值得广大教师尤其是初中科学教师在教学实践中进一步研究、运用和推广。
在运用移植方法进行教学时,教师必须注意不仅要指导学生发现事物的相似性,还要积极引导学生分析不同知识的相异性,如果盲目或简单地把某一领域的知识移植到另一个领域,不但教学效果适得其反,还会误导学生,甚至使学生产生科学性错误,也违背使用移植方法进行教学真正的目的。
随着科学技术的发展和人类视野的扩大,科学技术的整体化趋势日益增强,现代科学技术发展的一个重要特点就是各门学科和各种科学原理之间的渗透越来越普遍、联系越来越密切。将某个学科和领域中的科学概念、原理、方法、技术等,应用或渗透到其他学科和领域中,为解决新的问题提供启迪和帮助,从而使研究者的思路豁然开朗的创新思维方法,就是移植法。
移植法是科学整体化趋势的表现之一,也是发挥“杂交优势”,促进科学发展的重要方法,在建立交叉学科中的作用尤为明显。移植方法不仅给人们提供一种用某一领域中的原理、方法或技术手段来解决另一领域中有关问题的方法,也有着启迪心智、拓展思路、激发创新能力的重要作用。因此,移植方法越来越受到普遍的重视和广泛的应用。英国剑桥大学教授贝弗里奇曾强调:“移植法也许是科学研究中最有效、最简便的方法,也是在应用研究中运用最多的方法。”
初中科学课程是一门把物理、化学、生物、地理、天文等多门学科整合起来的课程,这种整合并不是几门知识的简单“拼盘”,而是各门知识的有机组合。与以往的分科教学相比,科学课程力图超越学科的界限,强调各学科知识的相互渗透和联系整合。由于初中科学课程具有各门知识的相互参透的特征,并且初中科学课程标准明确要求在新课改的理念下,要努力改变学生以往被动学习的状况,强调学生创新意识和创新能力的培养。因此,移植方法的应用对于实现初中科学课程的有效教学有着重要的意义。在初中科学教学中,对学生进行适当的移植方法训练,不仅有利于学生知识的迁移,还可以提高学生的学习效率,对于学生创新意识和创新能力的培养也将起到积极作用。
移植方法在初中科学课程教学中的应用
移植方法通常以类比和联想为实现途径,包括“类比推理”和“联想发现”两种重要方法。以类比与联想为启示,根据两个不同的对象之间的某些相似的属性,推出其它方面可能隐含的共同点或相似点,把一个研究对象的某些概念、原理等应用于另一研究对象的相似方面,为两个研究对象架设起沟通的桥梁。因此,初中科学教师在教学中应用移植方法时,必须善于引导学生找出移植对象和被移植对象的相似点,并巧妙地把有关的原理或方法移植到待研究的对象上,这样才能正确应用移植方法实现新知识的有效学习。
作为抛砖引玉,在此笔者就类比移植和联想移植两种方法在初中科学教学中的应用做初浅的探讨。
（1）利用类比移植进行教学
所谓“类比”就是根据两个或者几个对象在某方面具有相似或相同的属性进行联想,从而推出它们在其它发面也可能具有相似或相同属性的一种逻辑推理方法。初中学生的思维主要是以形象思维为主,而初中科学中很多的概念和规律却是比较抽象并且容易混淆的,虽然在学习中也有实验加以辅助理解,但学生对于某些知识的理解和掌握还是存在相当大的困难。教师利用类比移植进行教学,把抽象的概念和原理与学生熟悉的模型或者已经掌握的知识相类比,启发学生从已知或相关条件切入,运用类比思维对某些相似的现象、过程或结构进行联想,把新知识纳入学生原有的认知结构中,实现知识的内化,可以起到化难为易、化隐为显、化生疏为熟悉的作用,从而由此及彼,创造性的解决问题。
例如,虽然学生知道电阻的大小与材料本身的性质、导体的长度、导体的横截面积以及温度有关,但在实际运用过程中,易受公式的影响,常常误以为同一电阻的阻值会随着电阻两端电压的增大或电流的减小而增大。如果教师在教学时能够把电阻的公式与密度公式相类比,由于学生已经知道密度是物体的一个本质属性,与物体的质量大小和体积无关,而只是计算密度大小的一个公式。学生便会豁然开朗,意识到电阻也是物体的一个属性,它的大小并不会随着电压和电流的变化而变化,公式只是提供测量和计算电阻的一种方法。
(2)利用联想移植进行教学
联想移植是根据概念、原理之间的相同、相似性进行由此及彼的联想,从而将某个已知的结论和方法的全部或部分移植给所研究的问题。联想是创新思维的基础,爱因斯坦曾说过:“想象力比知识重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界的一切,推动着进步并且是知识进化的源泉”。只有学生具有丰富的联想能力,在学习中才能进行由此及彼的联想,并促进创新意识和创新能力的发展。因此,联想在学生学习中发挥着重要的作用。由于科学课程是物理、化学、生物、天文、地理等各门学科的有机整合,各种知识既有区别又相互联系,因此教师在科学教学中培养学生联想思维,引导学生有意识地对已有知识进行联想,不仅有利于学习新知识、巩固旧知识,而且会收到事半功倍的学习效果。
例如,在学习造成空气污染的主要气体时,许多学生会把CO2也当作造成污染空气的一种气体。如果教师仅从CO2的无毒性质出发给学生加以纠正,学生在以后的学习中可能还是会出现类似的错误。其原因是造成空气污染的NO2、CO、SO2等氮、碳、硫的氧化物和CO2具有某些相似的结构和性质,学生容易混淆。如果教师在教学中适时引导学生联想空气的主要成分,以及植物光合作用的原料和人呼吸产生的气体,再让学生进一步想象如果CO2是造成空气污染的气体之一,我们赖以生存的世界将会变成什么样子。通过上述的联想移植的教学与学习,学生自然不会再犯类似的错误。
又如,学生对人体消化吸收过程中酶的性质和作用的教学内容,往往不太容易理解。如果教师在教学中引导学生联想化学中催化剂的作用和性质,学生对酶的概念、性质和作用,就会有比较清晰的认识。
可见,在科学课程教学中恰当地利用学生已有的知识或是熟悉的事例进行类比和联想,不仅可以帮助学生更直观地理解知识、调动学生学习的积极性,还可以激发学生的创新思维,具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用,既提高了课堂教学的效率,又有利于学生创新意识和能力的培养。
运用移植方法进行教学应该注意的问题
由于移植以类比和联想为实现途径,而类比及联想均是一种由特殊到特殊的推理,在推理中难免会有某些想像、猜测的成分,由类比及联想所推出的结果会带有一定的或然性。借助类比和联想的启示与沟通所实现的移植,往往带有创造性有余而科学性与可靠性不足的双重特征,如果学生只看到两类知识的相似性而不知道他们的不同的性质,在学习过程中就容易混淆两类知识甚至出现错误。因而,教师在实施类比和联想教学时,既要积极引导学生利用知识的相同点进行知识的移植和迁移,同时也要指导学生认清知识的不同内涵,以防学生在学习过程中造成困惑,甚至出现错误。
例如,浓硫酸和氢氧化钠是两种常见的气体干燥剂,但在教学中教师必须强调二者作可为干燥剂的不同特性:浓硫酸作为干燥剂是因为它具有很强的吸水性,容易与水分子结合,生成一系列稳定的水合物;而氢氧化钠作干燥剂则是因为固态氢氧化钠具有潮解的性质,可以吸收被干燥物中的水分,同时自身被溶解。又由于浓硫酸具有氧化性和酸性,因此只能作为碱性气体和非还原性气体的干燥剂,而氢氧化钠具有碱性,所以不能用来干燥酸性气体。
结论
“学会学习”已成为新课程理念下对学生最基本的要求,为使学生真正实现学会学习,必须教会学生正确的学习方法。移植方法不仅能使学生联系已经掌握的知识来学习新的知识,实现知识的迁移,还可以培养学生的创新思维,提高学生学习的有效性。值得广大教师尤其是初中科学教师在教学实践中进一步研究、运用和推广。
在运用移植方法进行教学时,教师必须注意不仅要指导学生发现事物的相似性,还要积极引导学生分析不同知识的相异性,如果盲目或简单地把某一领域的知识移植到另一个领域,不但教学效果适得其反,还会误导学生,甚至使学生产生科学性错误,也违背使用移植方法进行教学真正的目的。