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将数学带入科学课堂——第五期“做中学”科学教育实验项目高级研修培训

发布时间:2014-06-16 点击:6207 作者:吴可会 来源:汉博网站

随着近年来国际竞争的日益激烈,美国率先提出STEM教育,即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics),旨在提高人才的核心竞争力。在中小学科学课堂上,科学与技术、工程之间的整合在探究活动中多有体现,而技术深入、工程论证、科学建模都需要数学作为基础,如何让学生在活动中充分融入数学思维提高探究的科学性,正是广大教师面临的挑战。

2014610日上午9点,第五期“做中学”科学教育实验项目高级研修培训在东南大学李文正楼北335举行,瑞典斯德哥尔摩大学小学科学教育专家Hans Persson教授和中国科协“做中学”科学教育改革实验项目教学中心(东南大学)叶兆宁副主任联合为本期研修班学员带来了为期三天的科学教育培训。

在本次培训中,Hans Persson教授不仅带来了具有启发性和创造性的STEM教学专题,更用丰富的实例展示了如何将数学与科学课堂进行融合,深化了科学探究中的公平实验、数据测量等数学思维,为中国教师开拓了视野。

在第一天的培训中,Hans展示了“神奇的水桶”、“会叫的小鸡”等实例,通过分析学生在探究中的一系列表现,为我们揭示了STEM课堂的实质——以持续发展的眼光将STEM作为动态而富创造性的专题来研究,并注重学生观点表达背后的思维过程。下午,叶兆宁老师带领大家深入小学STEM课堂,在南京市长江路小学开展教学观摩与研讨,促进彼此之间的交流。

随后两天的培训,Hans分别从科学、工程和技术三个角度带来了与数学融合的实例:三个小火箭、纸火箭、最好的口香糖、做一朵花、设计3D眼镜、大大肥皂泡等。在讲解数学与科学活动的融合中,Hans通过维生素C泡腾片与水接触会使密闭盒子爆开这一现象,引入“三个小火箭”的探究活动。这样的现象,其中可探究的问题有很多,其中,如何确定变量,设计公平实验,是Hans教给我们的重要一课。首先,Hans引导参训教师确定本次研究的变量——水温与时间,探究这两者之间的关系,并将温度和时间作为两列表格写在白纸上;然后,选择三个盒子,放入不同温度的水,其他条件则保持一致:相同的维C泡腾片、相同的水量、相同的开始时间……实验操作后,记录三个盒子爆开所用的时间,填写在表格中;最后,将表格数据转化为温度与时间的二维坐标图,得出结论:温度越高、爆开所用时间越短。

 

简单的小实验,利用平时生活中的常见材料(维C片和塑料密封盒),完美呈现了科学探究中变量控制、数据记录与分析等重要环节,并将数据转化为可视化图表,以利于学生对实验结果的理解。然而,实验还没有结束,最后Hans请各小组自由选择探究目标,设计自己的公平实验。经过前一环节的铺垫,参训教师的积极性大大高涨,提出了维C片与水的接触面积、维C片多少、水量等因素是否影响盒子爆开时间等探究问题,并选择相关材料分别实验,得出了自己的结论。

参训教师像学生一样,以小组形式积极投入到探究活动中,确定研究目标、记录研究数据、讨论研究结果,充分体验了作为学习者的思维过程,也更深刻地理解了教学。在后续的培训活动中,Hans为参训教师带来了更多源于生活的有趣探究,教师们也逐渐进入到学生角色,不断在探究中提出问题、解决问题。纵观整个培训,可以发现以下三个特点:第一,培训处处都体现了以学生为本的理念,探究问题和材料均来源于实际生活,充分调动学生的已有经验。第二,探究过程注重连贯性,鼓励发散思维,为学习者开展自主探究提供了空间。第三,体现STEM跨学科融合的理念,深度剖析了数学与科学、工程、技术的融合,强调实验数据的记录和分析,提倡多种数据测量方式,并提出了具有启发性和创造性的STEM教学活动。这些不仅让教师们认识到数学思维在科学探究中的重要性,也开拓了教师的视野,思考如何在以后的教学中将数学带入科学课堂,并以STEM教育促进学生发展。

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