校外科技教育机构组织学生开展课题研究

校外科技教育机构组织学生开展课题研究_课题研究在中学

二、校外科技教育机构组织学生开展课题研究

【案例7】

少科站组织开展的校外科技指导

作为少科站的一名专职科技辅导教师，张老师认为科技课题研究适合采用的是一种灵活的、非灌输式的教育模式，其主要特征是：学生自愿参与，自觉学习；班级设置灵活，班级人数一般没有限制；教学时间安排在双休日和寒暑假，每一次教学时间长达3课时；与学校课程内容不雷同，起点高，超前性强。

显然，这种教育模式与学校不同，是一种以学生为主体、开放性、启发式、着力培养学生创造精神和实践能力的教育模式，非常适合引导学生进行研究性学习。(www.guayunfan.com)

一、指导学生开展课题研究的教学策略

1.营造宽松气氛，尽快熟悉环境

学生第一次来到少科站实验室时，教师就把实验室的钥匙交给他们，要求他们把这里当成自己的私人实验室，鼓励他们查看橱子和抽屉，尽快熟悉实验室里的器材摆放；必要时可以占据实验室一隅作为自己课题研究的地盘。教师通常坐在学生中间，以商量的口吻和他们讨论问题，碰到不太清楚的地方，就坦然地向他们请教。当然，教师在课前课后查阅的资料和对问题的思考要比学生多得多，这样才能把握全局。实验研究遇到障碍时，师生会共同寻求新的思路和解决办法，比如，在做细胞膜对气体分子的通透性实验时没有氨水，利用化学反应当场用其他的试剂配制成氨水；做维生素C的实验时用塑料针筒代替酸式滴定管……

2.实施理论培训，改变思维方式

由教师设计多种方法对学生进行生物与环境科学理论知识的培训，可采取集中或分散进行的方式，历时1~3个月。与此同时，设计多个生物和环境方面的小制作和小实验，供学生动手操作，继而鼓励学生自己设计诸如洋葱、苹果、马铃薯、过氧化氢酶的系列实验。将知识的科学性、综合性与趣味性有机结合，将理论与实践相结合，将习得知识与思维训练相结合。例如在学习渗透作用时，同学们不但从物理、化学、生物、地理的角度分析了渗透作用的原理，又当场用教师提供的器材设计出了十几个证明渗透作用的定性实验，最后还提出了利用反渗透作用使海水变淡水的设想。

3.提供特色资料，促成良性循环

美国纽约布朗理科高中的毕业生中涌现出了6名诺贝尔奖获得者，这是什么原因呢？因为布朗理科高中既重视扎实的基础，又很重视学生研究能力的培养。9年级录取新生以后，学校会发给每个学生一袋资料供其在假期里阅读，资料中还提供了一些研究课题，让学生边读边想，然后由学生自己确定在高中阶段要研究的课题。假期结束后，学生将他们所选的课题和资料交回学校，学校根据学生的实际情况，批准学生的研究课题和导师。

4.阅读典型案例，了解研究过程

通过案例学习，学生可以尽快掌握自然科学研究的一般规律。例如在指导学生开展食品安全的研究时，制作生态柱后，教师适时提供了一篇上海市吴淞中学张治老师和宝山区少科站刘国璋老师共同指导的李胤、吴蓓莉等同学的研究案例《炝虾食用安全性的初步研究》。学生在阅读了典型案例后，教师提出问题：这一研究要解决的是什么问题？用了什么具体方法？取得了什么数据？最后得到了什么结论？经课堂上共同分析、讨论乃至争论，最后大家形成统一认识：观察——发现问题——提出假设——设计实验、检验假设——得出结论（或提出新问题）是一项科学研究要经过的几个阶段。

5.展示获奖成果，实现以老带新

每届的研究和获奖成果用不同的方式进行展示宣传，有时还邀请研究者本人和指导教师现身，以期激励更多的学生走进研究性学习的队伍，实现以老带新。

二、引导学生经历课题研究

1.激发提出问题

爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且这标志着科学的真正进步。”

通过培训，学生开始关注生物和环境问题了，他们常常会有很多想法或问题，有很强的参与愿望，教师要及时发现学生的创造性思维“火花”，引导他们积极参加到生物和环境课题研究的行动中来。教师可以用提问的方式，遵照思维→方向→专题的过程逐步启发学生进入具体研究活动。比如，有学生对影响城市环境的灰尘发生了兴趣，在教师的启发下，最后以“灰尘对植物光合作用的影响”为课题，用改进半叶法对城市沿街绿化的光合作用进行了测定，并研究了灰尘量对植物光合作用的影响，寻找到了对上海市城市绿色植物进行清洗、浇灌双重作用的最佳周期。

2.设计研究方案

课题研究是一项复杂的探索性工作，又是一个有序的系统工程，需要很强的计划性，要做到有序、可控，以确保课题研究的质量。研究者确定研究课题后，就应制订研究方案，包括实验名称、目的、要求、基本原理、器材与药品、方法与步骤。

在制订课题研究方案时，师生往往共同探讨研究课题是否具有可操作性和可控制性，是否过大或过小，课题名称怎样修改较为合适，怎样开展研究，等等。设计研究方案还应充分预计到可能遇到的问题与困难，备留充足的时间，增加调整、回旋的余地。

3.诱导理论假设

假设是学生根据已有的知识、经验对所研究的问题预先赋予的某种答案，是对研究结果的预测，整个实验过程通常是围绕着验证假设而展开的。例如几种鲤科鱼类胆汁毒性的测试实验中，教师和同学们提出设想：不同的鲤科鱼类胆汁毒性不同，胆汁浸酒后开始不会降低它的毒性，但随着时间推移毒性减弱。最后他们选择用小白鼠做灌胃实验来验证假设，开展他们的实验研究。

又如某学生开展细胞膜对气体分子通透性实验，设想鱼鳔浸在废电池液中一周，会影响鱼鳔对气体分子的通透性，后来并没有出现预期的效果，说明假设被证伪了。假设的最终结局有二：一是被证实，二是被证伪。其实，二者都是理想的结局。因为假设被证伪、被否定，并不意味着研究本身的失败，否定本身也是科学研究中认识发展的一种形式，属于研究成果的一部分。只有抱着这种态度，才会在实验中发现新问题、解决新问题。

4.实施探究过程

在这一环节中，教师要特别注意学生的操作活动，及时处理反馈信息，为学生铺设符合认知规律的探究过程和思维坡度。在探究中注意引导学生做到：

·　科学取样，注意随机取样和合理的样本容量。

·　先有定性，后有定量。

·　控制好对照实验。

·　操纵自变量，测定因变量。

·　保持实验条件的一致性。

·　注意实验的可重复性。

·　及时收集、记录和保存好原始数据。

5.分析实验结果

学生通过提出问题、作出假设、设计方案、实施探究，最终得出结果。这时，教师要帮助学生通过归纳和演绎判明事物之间的因果关系，使学生从具体、个别的事物中抽象概括出一般原理。结果分析是去粗取精、去伪存真的思维过程。如果结果验证了理论假设，则可信度提高，否则，要分析原因，进一步验证或提出新的问题进行研究。例如，学生在开展酵母发酵的最佳温度的课题研究中，舍弃了几种实验效果并不显著的发酵粉的实验数据，并且在相同温度下两种酵母体内酶的活力的比较中只选择了5~30分钟的时间段；在不同温度条件下两种酵母体内酶的活力的比较实验中选择了1毫升的发酵液在10分钟内的产气量。

6.撰写研究报告

为引导青少年在课外生物与环境科技活动中，模仿科学工作的过程，培养其严谨求实的科学态度，科学实践活动要求每个项目都必须具备选题目的、实施过程、原始材料、实施结果、收获和体会等5个要素。撰写论文时，必须观点鲜明，论据充分，分析推理合理。要抓住实验结果的本质特征，采用科学研究的表述方法，如文字描述、表格、坐标曲线图、显微镜下观察到的图像。

教师给出研究报告的框架后，要让学生亲自动手撰写报告，如实反映研究成果，并要求学生运用数据、图表来说明问题，做到文字通顺、叙述明确、删繁就简，而且要不厌其烦一遍遍地进行修改，完善研究报告。

7.进行科学讨论

科学讨论有助于启发思路，使研究少走弯路。它往往贯穿于研究的整个过程。通过相互讨论，教师和同学会从其他角度观察、思考问题，并提出想法，从而获得意想不到的收获。

论文成文后，可以邀请更多的专家、教师和同学来“会诊”，开一个小小的“科学讨论会”，自己先脱稿讲述，然后回答前辈、师长和学友的提问，虚心听取他们的意见，可以使论文更趋完善，也可以使自己的研究思考更深入。

从上述案例可以看出，组织学生开展课题研究并不是学校的专利。事实上，许多校外科技教育机构，包括少科站、少年宫、科协、科技馆、动物园、植物园等科普事业部门，企业的技术研发部门，甚至某些科学技术学术组织都可以组织学生开展课题研究活动。

作为学校，我们乐于见到更多的单位和个人热心青少年科技教育。他们的加入一方面表现出关心青少年科技创新事业是全社会的责任，另一方面进一步丰富了课题研究的资源。“教育一个孩子需要一个村庄”，这是培养大批高素质人才的重要保障。但是，少科站或其他机构组织的课题研究通常只能在节假日、休息日进行，无形中牺牲了学生的休息时间，需要有志趣的学生才能坚持。而学校也需要与这些机构合作，充分发挥这些机构的资源、师资优势，才能更好地形成合力，共同孵育未来的创新人才。