从一缸鱼看科学课程核心素养的落地生根
——读《义务教育科学课程标准(2022版)解读》有感
萧山区竞潮小学 沈菲
通过研读《义务教育科学课程标准(2022版)解读》(以下简称“《解读》”),我对科学教育的目标与核心素养有了更为深刻全面的认知。科学教育,绝非仅仅是知识的传授,而是致力于培养学生多方面的核心素养。《解读》中指出:义务教育科学课程要培养学生的核心素养,定义为学生在学习科学课程过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力,是科学课程育人价值的集中体现。包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。
科学教育不仅仅局限于课堂,也可以延伸至课外,例如竞潮小学的“育鱼乐园”的项目活动,在这一过程中,学生养鱼这一看似平常的实践活动,却与科学课程的四大核心素养——科学思维、探究实践、科学观念、态度责任高度契合,为理论与实践的融合提供了生动且极具说服力的范例。接下来,我将结合育鱼乐园的实践,深入剖析这四大核心素养的具体体现与培养路径。
一、科学观念:在体验与感悟中构建
科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识,是科学概念、规律、原理等在头脑中的提炼和升华。科学观念是科学课程本质属性的集中体现,是其他素养的基础。当然,科学观念的培育要建立在核心概念有效落实的基础上。在 “育鱼乐园”的实践活动中,主要涉及“生命系统的构成层次”、“生物体的稳态与调节”以及“生物与环境的相互关系”三个核心核心概念。具体展开如下:
育鱼乐园的实践活动让学生直观地理解了生态系统的概念。在一个小小的鱼缸中,鱼、水、水草、微生物等构成了一个相互依存的生态环境。鱼的呼吸作用会消耗水中的氧气,排出二氧化碳;而水草则通过光合作用吸收二氧化碳,释放氧气,为鱼提供生存所需的氧气。同时,鱼的排泄物和剩余的食物会被水中的微生物分解,转化为水草生长所需的营养物质,形成了一个简单的物质循环和能量流动系统。通过观察和参与这个生态系统的运行,学生们能够深刻地领悟到生物与环境之间相互依存、相互影响的关系,认识到生态系统的平衡和稳定对于生物生存的重要性。
对于鱼的生理结构和生活习性的了解,帮助学生构建起生命科学的基本观念。学生们通过观察鱼的外部形态,如鳞片、鳍、鳃等结构,学生知道这些组织组成了鱼的整个个体。同时了解到这些结构与鱼在水中的生存和运动方式密切相关。例如,鱼的鳞片可以保护鱼的身体,减少在水中的阻力;鳍则帮助鱼控制方向和保持平衡;鳃是鱼进行呼吸的器官,能够从水中摄取氧气。这些亲身体验和观察,使学生们能够深刻理解生物的结构与功能相适应,生物具有独特的生存策略以适应环境的科学观念。
此外在养鱼过程中,学生们还会接触到一些关于物质和能量的科学知识,从而构建起物质与能量观。当然,我们实践小队的学生是来自于三年级的学生,他们的思维水平目前来说是不能归纳理解物质与能量的关系,但他们在实践中可以感知到这一核心概念。例如,他们会了解到鱼通过摄取食物才能生存,学生们也会了解到到物质在生态系统中的循环和转化;植物能产生氧气,鱼呼吸需要消耗氧气。这种对物质和能量的直观认识,有助于为学生今后形成科学的物质与能量观奠定基础。
二、科学思维:在观察与分析中深化
科学思维不仅是学习科学所具备的关键能力,也是适应现代化社会发展的核心思维方式,而且可以迁移到其他领域,是科学课程要培养素养的核心。
科学思维涵盖了比较、分类、分析、综合、归纳、演绎等一系列思维方法,是学生理解科学知识、解决科学问题的关键能力。在学生“育鱼乐园”的实践活动中,科学思维的培养贯穿始终,从对鱼的日常观察,到对养鱼过程中各种现象的深入分析,都为学生提供了锻炼科学思维的宝贵机会。
比较思维是学生观察鱼常用的思维方式。他们会仔细观察不同种类的鱼,比较它们在进食、游动、休息等方面的差异。例如,有的学生发现随着气温的降低,金鱼活动减少,进食量也减少;。此外,热带鱼比较小,在颜色上也比较多样。通过比较,学生能够更清晰地认识不同鱼类的特点,培养细致入微的观察能力和敏锐的比较思维。
分类思维是学生在养鱼过程中常用的思维方式。他们会根据鱼的种类、大小、习性等因素对鱼进行分类。比如,按照鱼对水温的适应能力,将鱼分为冷水鱼、热带鱼等,从而更好地为不同类型的鱼提供适宜的生活环境。这种分类思维不仅有助于学生系统地认识鱼类,还能帮助他们建立起有序的知识体系,提高对事物的认知和归纳能力。
逻辑推理思维是学生在对养鱼过程中面对问题常用的思维方式。当面对鱼在特定环境下的异常表现时,学生们会像科学家一样,运用逻辑推理提出可能的原因假设。例如,当接二连三发现金鱼离奇死亡时,会提出各种猜想,水质恶化,亦或是鱼本身生病了?他们会基于自己的观察和已有的知识经验,逐一分析各种可能性。这种基于现象进行逻辑推理的过程,能够有效锻炼学生的科学思维能力,使他们学会从复杂的现象中寻找问题的本质。
三、探究实践:在探索与尝试中提升
探究实践是学生形成其他素养的主要途径,同时也是一种关键能力。探究实践能力的培养,对于实现立德树人根本任务具有重要价值。
《解读》指出要为学生提供充分的探究和实践的机会,逐步培养学生收集和处理信息科学信息的能力,获取新知识的能力,分析问题和解决问题的能力,交流与合作的能力,技术与工程的实践能力等,形成尊重事实,善于质疑的科学态度。例如,学生在养鱼过程中,发现金鱼接二连三离奇死亡,由此展开了一场小侦探的实践探究活动。具体如下:
(一)研究过程
1.金鱼的状态的变化
从2024年11月26日起开始养殖金鱼,金鱼们状态良好,在鱼缸中自在游动,进食积极。随着气温的降低,部分金鱼沉在鱼缸底部,活动和进食减少。在12月21日情况突变,小鱼组开始陆续有小鱼死亡,起初死亡数量较少,但逐日呈逐渐增加之势。在1月1日观察时,发现存活的小鱼身上布满白点,水质也开始变得浑浊,有异味产生。金鱼不再活跃,常聚集在角落,游动缓慢,食欲不振,整个鱼缸内的生态环境急转直下,金鱼生存面临严峻挑战。
2.金鱼生存环境的变化
11月份,鱼缸水温15摄氏度,水质清澈透明,金鱼在其中自在游动。12月,水温逐渐降至5 - 8摄氏度,鱼儿活跃度明显降低。每周换一次水,但是水上出现白色泡沫,鱼缸玻璃壁内滋生也白色蛋白虫,水体富营养化加剧。1月4日加入电热棒,水温调至27摄氏度后稳定在20摄氏度,但水质恶化问题仍待解决,1月6日,金鱼全部死亡。
(二)实验研究
在学校鱼缸金鱼大量死亡的异常状况下,我们依据资料猜测死因。后经检测水样、观察死鱼等验证后,最终明确问题,成功恢复生态系统并重新养殖。
1.根据资料,初步猜测
金鱼变化可能的原因:
(1)天气变冷可能是导致金鱼死亡的原因之一。
(2)金鱼可能感染了小瓜虫病,也有可能感染水霉等。
处理方法:购买加热棒,使得水温加热到 28摄氏度以上,小瓜虫会死亡。如此确定是否是小瓜虫感染。
1月2日,安装加热棒,发现金鱼死亡加速。同时观察鱼缸内壁有很多白色的蛋白虫,换了水之后,水面上还有很多“泡泡”,说明水体富营养化严重。实践小队通过取样(鱼鳞片、水样、过滤海绵),在显微镜下观察。发现了一些微生物。
2.咨询专家,二次猜测
金鱼死亡的原因:水体富营养化,微生物繁殖过快,加速了寄生虫的传播。
处理方法:往鱼缸里面增加了一些小黑壳虾,加快一下里面的有机碎屑分解,有部分微生物(比如霉菌类)因该跟水体富营养化有一定关系,不喂食以后会恢复平衡。
经过7天的水体循环,1月10日,发现蛋白虫没有了,虾米在水中欢快活动,水也清澈了。
3.恢复生态,重新养殖
1月7日,往鱼缸投入小虾米与苹果螺,同时刮藻换水。一周后,水质变清,蛋白虫消失。随后,陆续添入神仙鱼、灯鱼、玛丽鱼、黑线麦穗鱼和七彩斑马鱼。这些鱼容易成活、性情温和,适应环境能力强,为鱼缸增添趣味性,助力构建和谐的鱼缸生态系统。
(二)研究结论
本研究表明,维持鱼缸内生态系统稳定对金鱼生存至关重要。金鱼死亡主因是微生物影响,当水质恶化、生态失衡,微生物繁殖失控,导致金鱼染病死亡。要改善水体生态环境,可引入苹果螺、小虾米等生物,利用其食性解决水体富营养化问题,增加生物多样性以提升生态系统稳定性。此外,养鱼时需综合考量鱼类适宜温度、观赏性等因素,确保鱼类能在稳定的生态环境中健康生存,为后续的鱼缸生态维护及鱼类养殖提供科学参考。
(三)问题建议
研究中存在一些问题,受设备限制,未能明确导致金鱼死亡的具体微生物种类,也未全面探究不同鱼类对鱼缸生态的影响。后续建议引入更专业检测设备,分析致病微生物;开展不同鱼类混养实验,探索最佳生态搭配,以完善鱼缸生态研究。
四、态度责任:在关爱与坚持中培养
态度责任是学生对于科学观念的深度理解,在探究实践的支撑下,通过科学思维内化形成的必备品格,是社会主义核心价值观在科学课程中的集中体现。
学生在照顾鱼的过程中,深刻体会到生命的脆弱与珍贵,从而养成认真负责的态度。每天按时换水、喂食,观察鱼的健康状况,这些看似简单的任务,却需要学生们具备高度的责任心和耐心。当有小鱼死亡时,学生为死亡鱼类举办“科学葬礼”。小心翼翼把鱼埋在花坛中。通过长期的养鱼实践,学生们逐渐养成了认真负责的生活态度,学会了关爱生命、尊重生命。
科学态度对培养社会主义核心价值观具有重要价值。主要包括探究兴趣、实事求是、追求创新、合作分享四个方面。在育鱼乐园实践活动中,学生们学会了团队协作、交流分享,尊重他人的观点和劳动成果,这也体现了科学态度责任中关于合作与交流的要求。学生在讨论和交流中,会分享自己的观察和发现,倾听他人的意见和建议,共同解决遇到的问题。通过团队合作,学生们不仅提高了自己的实践能力,还培养了团队合作精神和沟通交流能力,学会了尊重他人、欣赏他人,为今后的学习和生活打下良好的基础。
学生育鱼实践活动宛如一面镜子,清晰映照出科学课程目标与核心素养的具体要求。它让我们明白,科学教育并非抽象的理论传授,而是可以通过生活中常见的实践活动,让学生在亲身体验提升核心素养。作为教育者,我们应善于挖掘这类生活素材,引导学生在实践中成长,真正实现科学教育的育人目标。