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理科教學也可以培養想象力

來源:科普時報 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]


一個國家社會生活的興盛和繁榮,科技實力的逐漸壯大,都與國民素質、國民天馬行空的想象力的高低有莫大的關系。那么,作為培養未來社會接班人的基礎教育,如何保護和發展學生的想象力,就成為社會普遍關注的議題。

筆者是理科教師,理科性質要求學生的思維相對嚴謹,這會不會扼殺了學生的想象能力呢?

先來看一下,基礎教育的課程標準對學生想象力和創新思維能力的培養和要求。

《義務教育小學科學課程標準》提倡在教師的指導、組織和支持下,讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗,經歷科學探究的過程,將求善求美教育與求真教育相結合,培養學生基本的熱愛科學的品質。

《義務教育初中科學課程標準(2011年版)》要求,培養學生理性思維和重視事實、證據的同時,著重培養學生敢于提出猜想和簡單假設的能力,并由此開展科學探究活動,在此過程中貫穿著各種思維活動,如比較、分類、判斷、歸納、演繹、想象和分析、綜合等,從而提升學生的思維技能和能力。

在2020年修訂的普通高中物理、化學和生物學課程標準中,都提到對學生的創新意識和創新實踐能力的培養。讓學生“認識到科學研究包含大膽的想象和創新”,培養學生“科學探究與創新意識”“勤于實踐,善于合作,敢于質疑,勇于創新”等能力,“進而能用科學的觀點、知識、思路和方法,探討或解決現實生活中的某些問題”。

由此,從理科課程標準的角度來看,對學生想象能力的培養,不但沒有減弱,反而得到了加強,因為要解決科學或工程問題,沒有想象力是不行的。

其次,從理科教材的角度,也有很多能夠啟發學生想象力的地方。以高中生物學人教版教材為例。在“生態系統的能量流動”一課中,教材啟發學生想象自己是魯濱遜,流落在一個荒島上,除了有能飲用的水,幾乎沒有任何食物,尚存的食物只有1只母雞和30斤玉米。那么為了能維持更長的時間來等待救援,應該采用何種生存策略才比較合適呢?先吃雞,再吃玉米?還是先吃玉米,同時用一部分玉米喂雞,吃雞產下的蛋,最后吃雞?你看,這里沒有想象力,只有分析和綜合,怎么能夠解決問題呢?

那么在科學創造中需要想象力嗎?答案肯定是需要,這是毫無疑問的。以現在廣泛使用的聚合酶鏈式反應(PCR)的發明為例,就有著一個非常有意思的故事。曾獲諾貝爾化學獎的美國生物化學家穆里斯,1983年4月的某天,在開車去鄉下別墅時,被馬路兩邊成排的路燈吸引,成排的路燈像極了DNA的雙螺旋鏈上的堿基,由此他突發靈感,腦海中突然出現了一種利用DNA復制的方法。他很快將這一想法進行實驗研究,發明了PCR技術。沒有想象力,科學發現和發明怎么能夠實現?

在實際教學中,我們也讓學生充分發揮想象力,去解決實際問題。比如在某校STEM項目自制口罩項目中,有學生在口罩中央設計了拉鏈,在方便喝水的同時又不用將整個口罩脫下來;有學生將口罩的掛繩設計成耳罩,這樣一邊可以起到防護作用,一邊可以聽音樂,一物多用;還有些學生將口罩設計成能夠測量體溫和心率。

那怎么樣才能培養學生的想象力呢?激發學生的好奇心,讓他們探求現象背后的實質,這應該是路徑之一。在文末提幾個問題,算是結語吧。

你知道怎么做水煮蛋嗎?是先把水燒開再煮蛋,還是和冷水一起煮?有何利弊?煮蛋的時候,是把水燒開還是燒到80℃即可?煮熟的雞蛋是泡在熱水里讓它慢慢變冷,還是說要用冷水泡一下?

請猜想并實踐。

(作者系廣州市教育研究院北部分院教研員,2016年開始開展基礎教育階段STEM教學實踐)

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