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科学课德育渗透的无痕追求

2024-11-21曾宝俊

湖北教育·科学课 2024年9期
关键词:奥斯特磁针计时器

科学教学中,有的教师将德育内容与科学学习截然分开,或机械说教,或乱贴标语,他们呆板生硬地依赖教材中的德育内容,没有根据学生的实际情况和需要进行灵活调整,忽视了学生的个体差异和多样性,难以引起他们的共鸣和兴趣,很难达到德育效果。德育内容不应是生硬附加的,而应是与科学知识、科学方法、科学精神等有机融合的。德育实践的更高境界,应该是潜移默化地让学生接受道德熏陶,实现知识与品德的共同提升。

一、在不知不觉的探究状态中进入科学家的精神世界

通过在日常科学教学中巧妙地融入科学家的事例,教师可以在不经意间影响学生的价值观念和行为习惯,培养他们求真精神以及细心观察、坚持不懈、突破创新的品质。六年级《电与磁》一课介绍了奥斯特发现“电磁效应”的相关内容。1820年,丹麦科学家奥斯特偶然发现当铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方并接通电源时,磁针会发生偏转。这一发现揭示了电流周围存在磁场的现象,即电流的磁效应。此后,他花了三个月时间进行更多实验,进一步证实了电流和磁场之间的相互作用。奥斯特的这项发现对电磁学领域产生了深远影响,为后续电磁学的研究和应用奠定了基础。

科学家的细心是德育渗透的重要内容。科学研究需要细致入微的观察和记录,每一个微小的变化都可能蕴含着重要的科学信息。在教学中,教师不必观点先行,带领学生简单地进行验证电磁现象的实验,而是引导他们观察、思考、分析:这个实验器材昂贵吗?过程复杂吗?效果明显吗?难道在奥斯特之前没有人做过类似的实验吗?当学生对上述问题给出答案之后,教师引导:为什么这个实验器材简单、过程并不复杂、效果也不明显,很多人都做过的实验,偏偏是奥斯特提出“电磁之间有联系”的猜想?奥斯特有什么特别之处?一语中的,学生陷入沉思,随即举手发言:奥斯特具有敏锐的观察力、善于捕捉细节,而这些恰恰就是科学家精神的重要内涵。

提出一个观点或看法,在科学上被称为提出假设,假设必须要有充足的证据才能被认可。获得证据的过程可以体现出科学家很多值得称颂的品质,如严谨、细致、求真、务实、创新等,甚至还能体现科学家为了科学事业的献身精神等,如提出大陆漂移说的魏格纳最终牺牲在寻找证据的茫茫冰原之上。

在本课教学中,我引导学生发现了电导致小磁针偏转的现象后,让他们进一步思考:奥斯特还会搜集怎样的证据,证明是通电导致了小磁针偏转?学生经过讨论提出了若干研究方向并展开探究。

改变电流方向。学生认为奥斯特会尝试改变通电导线中的电流方向,观察小磁针的偏转方向是否也随之改变。结果他们发现,当电流方向改变时,小磁针的偏转方向也相反。这是一个强有力的证据,表明磁场的产生与电流方向直接相关。

改变电流强度。学生通过调整电源和电路连接方式,改变导线中的电流强度。结果他们发现,当电流增大时,小磁针的偏转角度也增大;当电流减小时,小磁针的偏转角度也减小。这无疑支持了通电是导致小磁针偏转的原因。

改变导线与小磁针的距离。学生还尝试改变通电导线与小磁针之间的距离,观察偏转效应的变化。他们发现,随着距离的增加,偏转效应减弱;距离减小,偏转效应增强。这更加证实通电导线产生的磁场对小磁针的影响。

使用不同材料和形状的导线。为了排除导线材料或形状对实验结果的影响,学生使用不同材料(铜丝、铁丝、铝丝)和不同形状(螺旋状)的导线进行重复实验,结果都能观察到类似的偏转效应。这进一步增加了证据的可信度。

除此之外,学生还认为要确保实验环境中没有其他明显的磁场干扰源,如远离其他磁性物体或电器设备。为了更精确地证明这一效应,学生还提出使用精密的测量仪器来记录小磁针的偏转角度、电流强度等参数,并对数据进行定量分析。通过以上一系列的实验设计和观察记录,学生搜集到足够的证据证明导线通电确实导致了小磁针的偏转。这些实验结果不仅支持了他们的发现,还在他们头脑中种下了一颗种子——科学探究要讲究证据,证据要周密、要互相印证、要与结果形成因果关系等。在不知不觉中,学生不仅经历了科学家的探究发现过程,还接受了科学家精神的洗礼。

二、在和风细雨中进行中华优秀传统文化的熏陶

科学学科的德育渗透需要注重方式、方法,避免生硬的说教,应在和风细雨中自然而然地进行。节气谚语是中华传统农耕文化中独特的智慧结晶,反映了劳动人民对自然现象和农事活动的深刻观察和总结。这些谚语往往简洁明了,寓意深远,既具有科学性,又充满了生活气息。

节气谚语体现了人们对自然规律的深刻洞察。例如,“云布满山底,透暝雨乱飞”描述了云层的分布与降雨之间的关系。当山底布满云层时,往往预示着即将到来的降雨。“小寒暖,立春雪”揭示了小寒和立春两个节气之间的气候变化规律,即小寒时如果气候偏暖,那么立春时可能会有雪。这些是劳动人民根据多年的经验总结出的规律。

节气谚语还反映了人们对农事活动的精准把握。例如,“立春晴一日,耕田不费力”说的是在立春这一天如果天气晴朗,那么接下来的农事活动将会比较顺利。这是因为立春是春季的开始,天气晴朗有利于土壤的松软和作物的生长。另外,“雨水日晴,春雨发得早”预示着雨水节气如果天气晴朗,那么春天的雨水将会来得比较早,这对于农作物的生长是非常有利的。

节气谚语还蕴含着丰富的文化内涵和人生哲理。例如,“立春三场雨,遍地都是米”不仅揭示了立春时节雨水对农作物生长的重要性,还表达了人们对丰收的美好期盼。“惊蛰不耙地,好比蒸馍走了气”告诫人们要抓住惊蛰这一农事关键时期,及时进行土地耕作,否则就会错过农时,影响收成。

随着现代科技的发展,人们对自然和农事的认识也在不断深化和拓展。因此,在理解和应用节气谚语时,教师应该结合现代科学知识和实践经验进行综合分析和判断,应该珍视和传承这些宝贵的文化遗产,让它们在新时代里继续发挥作用,为人们的生活和生产提供更多的启示和帮助。

基于上述考虑,我设计了《节气谚语探真》一课。围绕“八月十五云遮月,正月十五雪打灯”这一则谚语,分析、求证该谚语的真实性和准确性,在节气谚语探真过程中,培养学生的批判性思维。

课堂开始,教师指引学生对谚语进行质疑和分析,鼓励他们思考节气谚语的来源和可靠性,以及谚语所传达的信息是否真实可信。通过提问和讨论,引导学生深入探究谚语背后的含义和逻辑,从而培养他们的怀疑精神和分析能力。

在探讨节气谚语的过程中,学生发表观点,提出见解和疑问,并尝试通过寻找证据和理由来支持或反驳谚语的内容。这有助于培养他们的独立思考能力和批判性思维。

之后,学生查阅相关资料,了解现代科技对节气谚语所描述现象的解释和验证结果,学习用科学的方法去验证和评估谚语的准确性。这不仅可以加强学生对科学知识的理解和应用,还能培养他们的实证精神和批判性思维。

课的末尾,学生分析日常生活中选择性相信某些事的现象,如爸爸常常一洗车就会下雨,让学生意识到人们对偶然事件的选择性相信容易使其掉进思维陷阱。这种亲身体验的方式,有助于加深学生对节气谚语的理解和认识,培养他们的观察能力和实践能力。

教师要培养学生尊重传统文化但又不盲从的态度。在探讨节气谚语的过程中,要让他们明白,虽然节气谚语是传统文化的一部分,但它们并非绝对正确或不可质疑;应该尊重传统文化,但也要保持独立思考和批判性思维,根据实际情况进行选择和运用。

三、在润物无声的体验活动中内化学生的实践能力

体验活动能够让学生通过亲身参与和实践,深刻感受到德育的内涵和价值,从而更好地理解和内化道德观念。通过参与各种形式的体验活动,学生能够更直接地感受到道德行为带来的积极效果,如帮助他人、合作共享等带来的快乐和满足感。通过参与体验活动,学生能够在实践中不断巩固和强化道德观念,并逐渐养成良好的道德行为习惯。科学教学中融入中国古代辉煌的科技成果,不仅可以丰富科学教学的内容,还能在无形中培养学生的民族自豪感和文化认同感。

一炷香作为一种传统的计时方式,具有丰富的文化内涵和历史价值,我由此开发了“一炷香燃烧多长时间?”的STEM课程,目标设定如下。

科学:理解燃烧的基本原理,掌握测量时间的基本方法,了解影响燃烧时间的因素。

技术:运用现代测量工具和技术手段进行精确测量。

工程:通过设计和制作燃烧计时器,提升工程设计和实践能力。

数学:运用数学知识进行数据分析和处理,训练逻辑思维和问题解决能力。

在教学中,教师通过展示古代计时工具,引导学生思考时间的测量方式,进而引出“一炷香燃烧多长时间”的问题,为后续的探究活动奠定基础。课堂主活动是探究一炷香的燃烧与时间的关系,分三步进行:学生分组进行一炷香燃烧时间的初步测量,记录数据并分享测量结果;讨论影响燃烧时间的因素,如香的材料、粗细、环境温度和湿度等;设计实验方案,探究不同因素对燃烧时间的影响,并进行实验验证。

探究结束后,教师引导学生进行技术应用分析,向他们介绍现代测量工具和技术手段(秒表、计时器等),让他们使用现代测量工具进行一炷香燃烧时间的精确测量,并与初步测量结果进行对比,运用数学知识和数据分析软件对测量数据进行处理和分析,提取有用信息。

在此基础上,学生开展工程实践——设计与制作燃烧计时器。学生分组进行燃烧计时器的设计和构思,讨论并确定设计方案,再动手制作燃烧计时器,包括选择材料、制作结构、调试功能等,之后展示并测试自己的燃烧计时器,分享制作过程中的经验和教训。

本课程的设计涉及多个德育渗透的因素。

尊重传统与弘扬国粹。一炷香在传统文化中具有多重价值,它不仅是一种祭祀和驱邪的工具,还逐渐演变成了日常生活中的一种文化传统,承载着丰富的文化内涵,更蕴含了科技内涵。一炷香的计时原理基于燃烧速度与时间的线性关系,即在燃烧速度保持稳定的情况下,香的长度与时间成正比,因此,通过测量香的燃烧长度,可以推算出相应的时间。

树立求真的科学态度。学生在实验和测量过程中,需要严谨的科学态度,真实地记录数据,不造假、不篡改,这体现了求真的态度。

锻炼创新能力与实践能力。在设计燃烧计时器的过程中,学生需要构思出新颖且实用的设计方案,这锻炼了他们的创新能力。通过动手制作和调试计时器,学生将理论知识应用于实践,锻炼了实践能力。

通过本课程的学习,学生不仅学习到燃烧和时间测量的基本科学知识,还掌握了现代测量工具和技术手段的应用;通过数学知识和数据分析的应用,他们能够更好地解决实际问题;通过团队合作和问题解决,他们意识到团队合作的重要性。同时,教师可以巧妙地穿插中国古代的科技成果,让学生了解到古代科学的辉煌成就和卓越贡献。例如,介绍四大发明的发明过程和对世界文明的影响,让学生认识到我国古代的科学家在技术创新和发明创造方面的智慧和才能,还可以引入古代数学、天文、医学等领域的杰出成就,如张衡的地动仪、祖冲之的圆周率计算等,展现我国古代科学的博大精深。

这样通过在教学中融入中国古代辉煌的科技成果等元素,引导学生思考这些成果背后的科学精神和品质,可以让他们了解中国古代科技成果对现代科学的启示和影响,意识到科学进步的重要性和不断创新的必要性,增强他们的历史责任感和使命感,在润物无声的体验活动中进行德育渗透。

(作者单位:苏州大学实验学校)

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