调查研究表明：农村自然教学的不利因素主要是教学仪器设备少。但农村学校也有许多有利的教学条件：得天独厚的自然环境和资源为自然教学提供了丰富的、活生生的教学材料；为开展自然教学提供了观察、考察、饲养、栽培等实践活动的场所；自然课中50％以上的内容都是农村学生所熟悉的事物和现象，学生对农村的自然事物有着丰富的感性认识等等。所以，我们特别注意引导实验教师充分利用这些有利条件。
（一）因地制宜，选择适应教学需要的替代材料。
自然课中的观察、实验材料虽有一定的普遍性，但不可能覆盖所有地区和学校，对于那些当地缺乏的材料怎么办？我们采取的办法是：对教材中与自然条件结合较紧的课文进行系列梳理，列出不易得到的教学材料，选择可以达到的教学目的要求、当地易得的材料替代和补充（如用红薯藤替代天竺葵学习“扦插”，用菜青虫替代蚕学习“养蚕”等），并列成“教学材料结构表”印发给当地乡、村小学自然教师使用，以便教师课前准备和要求学生自带材料，从而使所有学生都能亲自参加观察、实验活动，直接感知各种自然事物。实践证明：这些作法是可行的，效果是好的。广大农村自然教师反映：“教学材料结构表”实用性强，易操作，便于兼职教师课前作准备，同时也改变了因缺乏教学材料，只能靠老师演示实验、学生看的状况，有效地激发了学生学习自然的兴趣，增加了学生了解家乡自然事物特点的机会，培养了学生学科学、用科学的能力。
（二）利用农村土地较多的条件，师生动手建设、管理生物园。其作用是：
1.生物园能为教学提供观察实验的材料。教师指导学生在生物园按教学需要分类、分期栽培植物，饲养小动物，为课堂教学提供丰富的、活生生的教学材料，解决了学生因缺乏实验材料无法亲自观察、实验的矛盾。
2.生物园是学生进行栽培、饲养等学习活动的基地。自然教学大纲要求尽可能创造条件，联系实际，让学生直接参与栽培、饲养等实践活动，学习自然知识，这一问题一直未能很好解决。有了生物园地，教师就可以充分利用这一有利条件，引导学生在生物园地中直接参与栽培、饲养等实践活动，如嫁接、扦插、喂养小兔等，从而能更好地在实践中学知识，学技能。
3.生物园的建设能紧密结合当地生产实际，为当地发展经济服务。在生物园的建设中，教师有意识地指导学生结合当地农业生产发展的需要，进行培植花木幼苗、果树、药材等经济作物的实验。例如，荆门市马河镇铁坪小学的实验教师指导学生在生物园扦插葡萄、石榴两万多株，种植香菇45蓬；新州县旧街小学的实验教师指导学生在生物园种植半枝莲、舌干等药材，还进行芽接板栗的实验；利川市黄泥坡小学的实验教师指导学生对珍贵树种“珙桐”、“水杉”进行繁育实验，他们还学习扦插大黄杨树苗，成活率达85％……学生在亲自参与栽培植物的实验活动中，学习兴趣得到了提高，增强了科学种田、科学饲养的意识，学习了一些实用技术，直接或间接地为参加当地经济建设奠定了初步基础。
总之，生物园不只是教学的基地，其功能和作用是多方面的。
（三）充分利用自然环境，开展环境考察和课外自然研究活动。
农村有得天独厚的自然环境，为带领学生走出教室到大自然中去进行考察活动提供了良好的场所。实验教师注意充分利用这一有利条件，带领学生到大自然这个“大课堂”去上课，自然课中凡是适合在当地自然环境中教学的内容，如水域的污染和保护、植物与环境、能源矿产、岩石、土壤等等，尽可能让学生进行实地考察，直接与大自然接触，并注意把爱科学的思想教育和改变当地自然面貌结合起来，把自然课的教学和课外自然研究活动结合起来，从而使自然课取得了综合的教学效益。
（四）结合当地农村经济发展的需要，增补一些有利于学生了解、可以利用家乡自然条件科学致富的教学内容。包括以下几个方面：
1.认识家乡的自然资源──如家乡的地形和作物、家乡的地热资源、家乡的水域、家乡的药材、家乡的茶等。
2.家乡人民对自然界的利用和改造，如柑橘的保藏。
3.科学致富的内容──如池溏的综合利用、兔的饲养、种甘蔗、种菊花、生物防治等。
在学习这些内容时，教师把学生带到田地边、池塘旁、饲养场和农村专业户中，让学生边考察、实践、边学知识，使学生对家乡了解更全面，感情更深厚，并增强了动手能力和科学致富的意识。
二、实验的成效
我省在农村自然教学方面，经过了几年的研究与实验，已初见成效。主要表现在：
（一）提高了教师素质。
教改实验是提高教师教学水平、研究能力最好的培训班。在参与教改实验的过程中，需要教师钻研教育理论，了解教改信息，不断提高自身的素质。据不完全统计：参与实验的260多名教师90％学习了《儿童心理学》、《探究──研讨教学法》、《小学自然教学法》、《教学论》等专著，广泛搜集了有关教改的资料，特别是农村教育、教学改革的资料。至1993年11月，实验教师在市以上公开发行的刊物发表教学论文或经验总结57篇，其中在《课程·教材·教法》、《湖北教育》、《小学自然教学》等省内外刊物上发表13篇，有2篇论文参加了全国小学自然教学研究会农村小学自然教学论文评比，分别获一、二等奖。85％的实验教师承担过省、市、县（区）的公开课、观摩课任务，共100多人次，其中3人获省优秀课奖，60多人获地、市（县）优秀课奖。通过实验，除培养了一批学科带头人外，还促进了当地农村自然教研活动的开展，发现和培养了一批青年教师。据不完全统计：实验前，骨干教师仅占本地任课自然教师的12％左右，到1993年已上升到27％，其中青年骨干自然教师，由占骨干自然教师的15％上升到65％。这样，就充实了骨干教师队伍，较好地解决了困挠学校的自然教师“断层”问题。还有一些教师因在实验中乐于奉献，成绩突出，受到当地教育行政部门的表彰，仅宜昌市就有4名教师的事迹被湖北教育杂志和小学自然教学杂志刊登。
（二）提高了自然教学质量。
随着实验的深入，这些地方自然课的实验教学、实验园地的建设与利用、课外实践活动等都有了明显的提高，从而增加了学生接触社会的机会和对家乡的资源、环境、经济的了解，增强了学生学习自然、研究自然的兴趣，提高了学生观察和动手能力，还有效地激发了学生热爱农村、热爱劳动、立志建设家乡的思想感情。这些地方的“四小”活动（小论文、小制作、小发明、小实验）空前活跃，一些学生撰写的小论文在报刊上发表，自制学具被教学仪器部门推广。仅宜昌市和荆门市的小学生就撰写考察报告、观察日记和小论文800多篇，自制学具、标本几千件，40多篇调查报告和观察日记在省、市（县）一级刊物上发表。
（三）学生能运用所学的知识，为当地经济建设服务。
实验点的教师注意引导学生把在种植、饲养等实践活动中学到的科学知识，掌握的先进技术介绍给农民，帮助农民拓宽经济发展的路子，使庭院经济和农业生产取得良好的效益。例如：荆门市马河镇铁坪村小学地处山区，临近的8个村都有煤窑，农民的经济收入较高，生活富裕。铁坪村却一个煤窑也没有，村里虽然也挖了几口矿井，但都没有找到煤。1993年元月，实验教师在教学《能源矿产》一课时，把学生带到马河煤矿井下参观，学生对煤的形成、煤的地质环境以及开采方法有了一定的了解。回校后，他们制定了考察铁坪村两座山的计划。通过三次课外考察活动，同学们发现小林湾这个地方的岩石层分布很有规律，岩石的颗粒粗糙、均匀、表面松散，一些岩石黄中带黑，夹有闪光的黑色物质，此外，还发现了大量物化石，上面有植物叶的痕迹。学生根据这些发现，联系自然课本中关于煤的形成的知识，推想小林湾可能有煤。为了进一步证实推想，学生们把采集的黑石头和黑土带到学校，做成煤块放在炉子里烧，发现重量减少了35％，进一步证实了这些黑色土石里含有煤。同学们把这次考察的情况写成《小林湾矿产资源考察报告》交给了村委，引起了高度重视。1993年3月，村里请湖北省勘测院在这个地方进行勘探，证实这里确有丰富的煤。
这个学校的实验教师还把学生带到青峰寨上《植物与环境》这一课，通过实地考察，同学们发现流传中的山青水秀、树木参天的青峰寨，如今已名不符实，水土流失非常严重。这主要是当地农民乱砍滥伐树木造成的。同学们把考察的情况和建议写成考察报告，交给村委。村委及时采取补救措施，1993年修拦沙坝七座，并在山边种植了根系发达的树木，有效地防止了水土进一步流失。同学们还把这些情况向农民宣传，增强农民保护环境意识。
钟祥市张湾小学的实验教师带领学生到附近的林场，聘请技术员讲解植物怎样过冬的知识，并结合实际在生物园进行柑橘过冬的实验，取得了较好的效果。之后，学生及时把保护柑橘过冬的方法介绍给家长，帮助家长和邻近农民用科学的办法保护柑橘过冬。1992年冬季，邻近村因没有采取措施保护柑橘，柑橘树冻死了80％，而这个村仅冻死了17％。农民们说：“娃娃们帮了我们。”
新州县旧街小学实验教师带学生到生物园进行种植药材的实验取得成功，学生掌握了种植、管理半枝莲、舌干、白钱草三种中药材的方法。实验班51名学生有45名和家长一起在自家田地种植这三种药材，都获得成功，取得了投资少、见效快的经济效益。如今，这个村家家户户都种植了舌干、半枝莲、白钱草、药用菊花等药材。
枝江县东林小学的实验教师在生物园和学生一道进行芽接板栗，扦插葡萄、大黄杨，嫁接梨树苗的实验，都获成功，直接经济收入一千余元。他们及时把这些技术介绍给农民，受到农民的欢迎。
在学习有关动物知识的课文时，一些实验点的教师还聘请当地兽医和饲养员给学生讲解家禽、家畜常见病的防治方法。学生通过实践，也能在家给家禽、家畜看病了。特别是春秋两季鸡、猪瘟发病季节，学生还主动到农民家协助农民为猪、鸡治病，宣传预防的方法，减少了经济损失，受到了农民的赞扬。
一些实验点的师生，还把在实验中总结的利用当地条件科学种植、科学饲养的经验，以及从报刊杂志上搜集的科技兴农信息，编成“信息小报”，印发给农民，为农民拓宽了经济发展的路子，增强了农民科技兴农的意识。仅荆门市马河镇铁坪村小学的同学，1993年就自办“信息小报”8期，提供科学种植、饲养的经验和信息100多则。
以上事例说明，尽管自然是小学教学中一门“小学科”，但只要我们认真从农村的需要出发，研究和改进教学，也是能为当地社会主义经济建设服务的。
三、几点体会
几年的农村自然教学研究与实验，有以下几点体会：
调查研究表明：农村自然教学的不利因素主要是教学仪器设备少。但农村学校也有许多有利的教学条件：得天独厚的自然环境和资源为自然教学提供了丰富的、活生生的教学材料；为开展自然教学提供了观察、考察、饲养、栽培等实践活动的场所；自然课中50％以上的内容都是农村学生所熟悉的事物和现象，学生对农村的自然事物有着丰富的感性认识等等。所以，我们特别注意引导实验教师充分利用这些有利条件。
（一）因地制宜，选择适应教学需要的替代材料。
自然课中的观察、实验材料虽有一定的普遍性，但不可能覆盖所有地区和学校，对于那些当地缺乏的材料怎么办？我们采取的办法是：对教材中与自然条件结合较紧的课文进行系列梳理，列出不易得到的教学材料，选择可以达到的教学目的要求、当地易得的材料替代和补充（如用红薯藤替代天竺葵学习“扦插”，用菜青虫替代蚕学习“养蚕”等），并列成“教学材料结构表”印发给当地乡、村小学自然教师使用，以便教师课前准备和要求学生自带材料，从而使所有学生都能亲自参加观察、实验活动，直接感知各种自然事物。实践证明：这些作法是可行的，效果是好的。广大农村自然教师反映：“教学材料结构表”实用性强，易操作，便于兼职教师课前作准备，同时也改变了因缺乏教学材料，只能靠老师演示实验、学生看的状况，有效地激发了学生学习自然的兴趣，增加了学生了解家乡自然事物特点的机会，培养了学生学科学、用科学的能力。
（二）利用农村土地较多的条件，师生动手建设、管理生物园。其作用是：
1.生物园能为教学提供观察实验的材料。教师指导学生在生物园按教学需要分类、分期栽培植物，饲养小动物，为课堂教学提供丰富的、活生生的教学材料，解决了学生因缺乏实验材料无法亲自观察、实验的矛盾。
2.生物园是学生进行栽培、饲养等学习活动的基地。自然教学大纲要求尽可能创造条件，联系实际，让学生直接参与栽培、饲养等实践活动，学习自然知识，这一问题一直未能很好解决。有了生物园地，教师就可以充分利用这一有利条件，引导学生在生物园地中直接参与栽培、饲养等实践活动，如嫁接、扦插、喂养小兔等，从而能更好地在实践中学知识，学技能。
3.生物园的建设能紧密结合当地生产实际，为当地发展经济服务。在生物园的建设中，教师有意识地指导学生结合当地农业生产发展的需要，进行培植花木幼苗、果树、药材等经济作物的实验。例如，荆门市马河镇铁坪小学的实验教师指导学生在生物园扦插葡萄、石榴两万多株，种植香菇45蓬；新州县旧街小学的实验教师指导学生在生物园种植半枝莲、舌干等药材，还进行芽接板栗的实验；利川市黄泥坡小学的实验教师指导学生对珍贵树种“珙桐”、“水杉”进行繁育实验，他们还学习扦插大黄杨树苗，成活率达85％……学生在亲自参与栽培植物的实验活动中，学习兴趣得到了提高，增强了科学种田、科学饲养的意识，学习了一些实用技术，直接或间接地为参加当地经济建设奠定了初步基础。
总之，生物园不只是教学的基地，其功能和作用是多方面的。
（三）充分利用自然环境，开展环境考察和课外自然研究活动。
农村有得天独厚的自然环境，为带领学生走出教室到大自然中去进行考察活动提供了良好的场所。实验教师注意充分利用这一有利条件，带领学生到大自然这个“大课堂”去上课，自然课中凡是适合在当地自然环境中教学的内容，如水域的污染和保护、植物与环境、能源矿产、岩石、土壤等等，尽可能让学生进行实地考察，直接与大自然接触，并注意把爱科学的思想教育和改变当地自然面貌结合起来，把自然课的教学和课外自然研究活动结合起来，从而使自然课取得了综合的教学效益。
（四）结合当地农村经济发展的需要，增补一些有利于学生了解、可以利用家乡自然条件科学致富的教学内容。包括以下几个方面：
1.认识家乡的自然资源──如家乡的地形和作物、家乡的地热资源、家乡的水域、家乡的药材、家乡的茶等。
2.家乡人民对自然界的利用和改造，如柑橘的保藏。
3.科学致富的内容──如池溏的综合利用、兔的饲养、种甘蔗、种、生物防治等。
在学习这些内容时，教师把学生带到田地边、池塘旁、饲养场和农村专业户中，让学生边考察、实践、边学知识，使学生对家乡了解更全面，感情更深厚，并增强了动手能力和科学致富的意识。
二、实验的成效
我省在农村自然教学方面，经过了几年的研究与实验，已初见成效。主要表现在：
（一）提高了教师素质。
教改实验是提高教师教学水平、研究能力最好的培训班。在参与教改实验的过程中，需要教师钻研教育理论，了解教改信息，不断提高自身的素质。据不完全统计：参与实验的260多名教师90％学习了《儿童心理学》、《探究──研讨教学法》、《小学自然教学法》、《教学论》等专著，广泛搜集了有关教改的资料，特别是农村教育、教学改革的资料。至1993年11月，实验教师在市以上公开发行的刊物发表教学
论文或经验总结57篇，其中在《课程·教材·教法》、《湖北教育》、《小学自然教学》等省内外刊物上发表13篇，有2篇论文参加了全国小学自然教学研究会农村小学自然教学论文评比，分别获一、二等奖。85％的实验教师承担过省、市、县（区）的公开课、观摩课任务，共100多人次，其中3人获省优秀课奖，60多人获地、市（县）优秀课奖。通过实验，除培养了一批学科带头人外，还促进了当地农村自然教研活动的开展，发现和培养了一批青年教师。据不完全统计：实验前，骨干教师仅占本地任课自然教师的12％左右，到1993年已上升到27％，其中青年骨干自然教师，由占骨干自然教师的15％上升到65％。这样，就充实了骨干教师队伍，较好地解决了困挠学校的自然教师“断层”问题。还有一些教师因在实验中乐于奉献，成绩突出，受到当地教育行政部门的表彰，仅宜昌市就有4名教师的事迹被湖北教育杂志和小学自然教学杂志刊登。
（二）提高了自然教学质量。
随着实验的深入，这些地方自然课的实验教学、实验园地的建设与利用、课外实践活动等都有了明显的提高，从而增加了学生接触社会的机会和对家乡的资源、环境、经济的了解，增强了学生学习自然、研究自然的兴趣，提高了学生观察和动手能力，还有效地激发了学生热爱农村、热爱劳动、立志建设家乡的思想感情。这些地方的“四小”活动（小论文、小制作、小发明、小实验）空前活跃，一些学生撰写的小论文在报刊上发表，自制学具被教学仪器部门推广。仅宜昌市和荆门市的小学生就撰写考察报告、观察日记和小论文800多篇，自制学具、标本几千件，40多篇调查报告和观察日记在省、市（县）一级刊物上发表。
（三）学生能运用所学的知识，为当地经济建设服务。
实验点的教师注意引导学生把在种植、饲养等实践活动中学到的科学知识，掌握的先进技术介绍给农民，帮助农民拓宽经济发展的路子，使庭院经济和农业生产取得良好的效益。例如：荆门市马河镇铁坪村小学地处山区，临近的8个村都有煤窑，农民的经济收入较高，生活富裕。铁坪村却一个煤窑也没有，村里虽然也挖了几口矿井，但都没有找到煤。1993年元月，实验教师在教学《能源矿产》一课时，把学生带到马河煤矿井下参观，学生对煤的形成、煤的地质环境以及开采方法有了一定的了解。回校后，他们制定了考察铁坪村两座山的计划。通过三次课外考察活动，同学们发现小林湾这个地方的岩石层分布很有规律，岩石的颗粒粗糙、均匀、表面松散，一些岩石黄中带黑，夹有闪光的黑色物质，此外，还发现了大量物化石，上面有植物叶的痕迹。学生根据这些发现，联系自然课本中关于煤的形成的知识，推想小林湾可能有煤。为了进一步证实推想，学生们把采集的黑石头和黑土带到学校，做成煤块放在炉子里烧，发现重量减少了35％，进一步证实了这些黑色土石里含有煤。同学们把这次考察的情况写成《小林湾矿产资源考察报告》交给了村委，引起了高度重视。1993年3月，村里请湖北省勘测院在这个地方进行勘探，证实这里确有丰富的煤。
这个学校的实验教师还把学生带到青峰寨上《植物与环境》这一课，通过实地考察，同学们发现流传中的山青水秀、树木参天的青峰寨，如今已名不符实，水土流失非常严重。这主要是当地农民乱砍滥伐树木造成的。同学们把考察的情况和建议写成考察报告，交给村委。村委及时采取补救措施，1993年修拦沙坝七座，并在山边种植了根系发达的树木，有效地防止了水土进一步流失。同学们还把这些情况向农民宣传，增强农民保护环境意识。
钟祥市张湾小学的实验教师带领学生到附近的林场，聘请技术员讲解植物怎样过冬的知识，并结合实际在生物园进行柑橘过冬的实验，取得了较好的效果。之后，学生及时把保护柑橘过冬的方法介绍给家长，帮助家长和邻近农民用科学的办法保护柑橘过冬。1992年冬季，邻近村因没有采取措施保护柑橘，柑橘树冻死了80％，而这个村仅冻死了17％。农民们说：“娃娃们帮了我们。”
新州县旧街小学实验教师带学生到生物园进行种植药材的实验取得成功，学生掌握了种植、管理半枝莲、舌干、白钱草三种中药材的方法。实验班51名学生有45名和家长一起在自家田地种植这三种药材，都获得成功，取得了投资少、见效快的经济效益。如今，这个村家家户户都种植了舌干、半枝莲、白钱草、药用等药材。
枝江县东林小学的实验教师在生物园和学生一道进行芽接板栗，扦插葡萄、大黄杨，嫁接梨树苗的实验，都获成功，直接经济收入一千余元。他们及时把这些技术介绍给农民，受到农民的欢迎。
在学习有关动物知识的课文时，一些实验点的教师还聘请当地兽医和饲养员给学生讲解家禽、家畜常见病的防治方法。学生通过实践，也能在家给家禽、家畜看病了。特别是春秋两季鸡、猪瘟发病季节，学生还主动到农民家协助农民为猪、鸡治病，宣传预防的方法，减少了经济损失，受到了农民的赞扬。
一些实验点的师生，还把在实验中总结的利用当地条件科学种植、科学饲养的经验，以及从报刊杂志上搜集的科技兴农信息，编成“信息小报”，印发给农民，为农民拓宽了经济发展的路子，增强了农民科技兴农的意识。仅荆门市马河镇铁坪村小学的同学，1993年就自办“信息小报”8期，提供科学种植、饲养的经验和信息100多则。
以上事例说明，尽管自然是小学教学中一门“小学科”，但只要我们认真从农村的需要出发，研究和改进教学，也是能为当地社会主义经济建设服务的。
三、几点体会
几年的农村自然教学研究与实验，有以下几点体会：
（一）观念的转变只有在教改实践中方能实现。
由于长期受“应试”教育的束缚，自然课在农村得不到应有的重视，不开课或挪作它用的现象较为普遍。据各地汇总的资料表明：实验开始前，自然课开设率仅为65%左右，1993年开设率达到96%，全省90%的县市达到100%，大部分农村小学还从一年级开设了自然课。导致以上变化的一个重要原因是：这些地方的教育部门和教师，通过实验，对自然学科的“教育性”逐步有了明确的认识。我省12个地、市的调查数据表明：这些地方94 %的自然教师和学校领导，认为自然课是培养学生素质必不可少的课程，参与自然教改的热情高涨。92%的学生认为“自然课能学到许多科学知识，许多有趣的东西，学习态度由“无所谓”转变为“爱学、想学”。
总之，通过实验，教师和学生的认识都发生了明显的变化。这种变化表明：实验工作确实
有效地促进了教育观念的转变。
（二）农村教育要在立足农村实际的基础上求发展。
基础教育的主要目的是“全面贯彻教育方针，全面提高教育质量”。我国现有小学的90%以上在农村，农村教育必须改变“只抓少数，忽视多数，脱离实际”的单纯升学教育，向着素质教育转轨，从而较好地适应社会发展的需要。要实现这种转变，必须立足于农村实际。我省的农村自然教学的研究与实验就是在这一思想的指导下进行的。从农村实际出发，要把握住两点：一是农村自然教学质量的提高要依据农村实际找出路；二是对学生的培养要联系农村实际求发展。实践证明：只有立足于农村实际，充分发挥农村有利的自然条件进行自然教学，才能使广大农村小学生受到“科学启蒙教育”，使学生自行获取知识的能力以及动手能力得到培养；才能全面发挥自然教学的作用和功能，较好地体现“办好教育为人民”的思想；才能使自然课得到当地农民和政府部门的欢迎和有力支持，从而开创农村自然教学的新局面。
中世纪人们对自然现象普遍缺乏兴趣，其根源在于一种超自然的观点和向往来世的思想占据支配地位。文艺复兴时期人们开始表现出研究自然的兴趣，这种状况主要是自然主义精神促成的。自然主义与超自然主义截然不同，前者关注现实生活，重视经验和事实;后者则倾向于神秘。“而那时期比较鲁莽的人，要揭示外在世界的秘密，却采取荒诞不经和虚伪欺骗的手法。他们不运用观察和实验的方法，却不耐烦地希望用神秘的手段和高于感官知觉的特殊的内在的启示，来迫使自然供出自己的秘密。”其他人并不满足于这种探究自然秘密的方法，而是急于要掌握控制自然的能力，迫使它符合自己的愿望。“但是，他们确实认为自然是神秘力量的表现，相信同这些精灵发生神交就可以控制自然现象。他们希望通过秘密的技术和符号以及各种各样神秘的方式，或者发现毕达哥拉斯学说所指出的写成自然这部书的隐秘的数字，来达到这种目的。这就是巫术或魔术。……他们还极重视用巫术的方法转化金属，这就是制造金子的技术或炼金术。”总之，人们希望找到探索自然奥秘的试金石，并对自然完全加以控制。随着时间的推移，荒唐的因素逐渐被剥除，炼金术演化为化学，占星术演化为天文学，巫术演化为实验，而神秘的毕达哥拉斯数论则培育了对数学的兴趣。
英国学者沃尔夫指出:“科学的近代是跟着文艺复兴接踵而来的，文艺复兴复活了一些反对中世纪观点的古代倾向，而且部分地也是由于这个原因，那些对中世纪的生活和实在观心怀不满的人都拥护文艺复兴。……中世纪基督教趋向于自我克制和想往来世。恪守宗教生活誓约的理想的基督教徒一心想着天国。他对自然界和自然现象，从根本上说毫无兴趣。……重见天日的希腊和罗马古籍犹如清新的海风吹进这沉闷压抑的气氛之中。诗人、画家和其他人激起了对自然现象的新的兴趣;有些勇敢的人充满了一种渴望自主的理智和情感的冲动。”随着人文主义者对人性和人的自然本质的揭示，他们开始对自然界及其运动规律进行新的探索，尤其是通往东方新航路的开辟，进一步振奋了人们的探索精神。他们不再把对自然界的理解建立在信仰和启示上，而是直接诉诸于对自然界的考察和探究。“和中世纪的思想家大多开始于对传统文本的阅读不同，近代早期的科学家最为看重的是观察和假说的建构。”在中世纪的黑暗之后，科学以意想不到的力量蓬勃兴起，并且以惊人的速度发展。“世间再度看见往昔于二千年前在希腊化的亚历山大里亚所见的景象———为数众多的研究者与教师、实验室、资料收藏、交换知识观念的设施，简言之，一种适宜于科学进步的社会与知识环境。”这是地球从未经历过的最伟大的一次革命，也是一场伟大的科学复兴。在这场科学革命中，出现了哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿等科学巨匠，他们成功地利用了当时的数学和物理学研究成果，在天文学上突破了占统治地位的托勒密“地心说”，创立并发展了“日心说”，由此揭开了近代自然科学革命的序幕。
随着自然科学的空前发展，人们开始重新认识和发现自然界，对周围事物产生极大的好奇心，这是当时的时代个性。由于印刷术的改进，古典科学著作得到广泛传播，有利于人们摆脱希腊和拉丁古典作家的观念及经院主义哲学的束缚。17世纪是近代科学蓬勃发展的时期，“在大学的外面，到处都充满了对科学的好奇，这种好奇心在平信徒中比在神职人员中更富于创造力，因为长期以来神职人员几乎是学术的惟一的监护人。在意大利以及别的地方，科学团体正在兴起，讲师的职位正在设立，重要的本国语著作也不乏人在撰写。应用科学包括数学、物理学和化学正在飞速发展;不久，培根将强调自然知识的功用，并把手艺人的经验提升到几乎与哲学家的见识相等同的水平”。这场发生在自然科学领域的革命，极大地改变了人们对整个宇宙的认识与理解，并为整个欧洲思想界带来了翻天覆地的变化。对于这种科学文化界的巨大变化，德国著名教育史家鲍尔生指出:“其主要原因，一方面是超自然主义的旧神学的崩溃，另一方面是自然科学，尤其是作为现世主义的新哲学基础的数学的迅猛发展。人们对于神学和基督教的兴趣，在宗教改革运动和反改革运动的斗争中，曾经再度兴起，并曾在世界上占了统治地位，在某时期还几乎压倒文艺复兴所提倡的世俗教育的势力;在现在这个历史时期，宗教兴趣却被现代哲学和科学的学术势力所排挤，而且在很多领域中确实被消灭了。”正如地理大发现改变了人们的思维习惯一样，近代自然科学的兴起则启发了人们的思想，培育了人们的理性、自信心、优越感、乐观主义和科学探索精神。
二、科学教育的探索:倡导科学教育的先驱们随着近代自然科学的兴起，人们探索科学教育的兴趣空前高涨。
一批具有远见卓识的思想家，最早敏锐地洞察到科学的实用价值及其教育意义，并积极倡导科学知识的传播和推广。拉伯雷的《巨人传》、培根的“所罗门宫”、弥尔顿的学园、配第的科学组织、夸美纽斯的泛智论、康帕内拉的《太阳城》、安德里亚的《基督城》以及洛克的绅士教育，几乎涉及自然科学的所有领域。
拉伯雷是16世纪法国重要的人文主义作家，他在长篇小说《巨人传》中通过描述巨人卡冈都亚受教育的过程，将经院主义教育和人文主义教育进行鲜明对比，讥讽经院主义教育的可笑和无用，突出科学教育在人文主义教育中的重要作用。拉伯雷的科学教育思想集中体现在卡冈都亚给儿子庞大固埃的信中。在这封信中，卡冈都亚为儿子拟定了一份新的教育大纲:“……至于七艺中的几何、算术和音乐，在你年轻的时候(那时候你不过五六岁)，我曾经教过你一点儿，你要继续学习下去，如果可能，把余下的都学完。至于天文学，要学习所有的规则。……至于自然科学知识，我要你仔细地学习;要做到没有一处海洋、河流和泉水里的鱼类你不知道;天空中的飞鸟、森林里或是在果园里的一切灌木和乔木、生长在地面的各种草和花卉、隐藏在地球内部的各种矿产以及世界东方和南方可以见到的各种各样的宝石，所有这一切你都应该知道。此外，必须非常仔细地阅读希腊、阿拉伯和罗马各地医学家的著作，也不要轻视犹太法典的学者和谶纬学家的学说;你应该学习解剖学，获得关于微观世界即人的充分的知识……”卡冈都亚的要求几乎囊括了当时自然界的全部内容，是一个培养人全面发展的知识体系，更是一幅现实主义教育的宽广图画。在新教育大纲中，拉伯雷主张通过旅行、参观、实地考察等教学方法，把科学知识和实际生活联系起来。他虽然没有形成完整的科学教育思想，但已经意识到自然科学知识在整个完美生活中的重要地位。拉伯雷重视自然科学及直观教学等观点，为后来科学教育思想的形成奠定了基础。
培根是17世纪英国唯物主义哲学家、近代科学归纳方法的创始人。他的著作处处洋溢着对新知识、新发明以及科学的热情向往和赞扬，充满了对僵死、空洞的经院哲学的嘲讽和轻蔑。他在1594年圣诞节演出中借“王子”之口表达了征服自然的科学教育理想:(1)建立一个最完备、最广博的图书馆，以便收藏一切对启发理智有价值的书籍，而不管它们的出版年代、印刷方法、使用的语言和地区等因素;(2)建造一个宽敞奇妙的花园，里面生长着各种各样十分茂盛的植物，花园与放养适当种类的淡水湖和咸水湖相连，在花园四周的房屋饲养一些珍禽异兽;(3)开设一所美丽的陈列室，分类陈列任何人工或机器所制造的东西;(4)开办一个设有工厂的实验室，拥有生产工具、熔炉和实验器具等。培根的科学教育理想后来成为他在《新大西岛》中描述的“所罗门宫”的雏形。“所罗门宫”是专门为研究自然和人类而建立的一所规模较大的科学教育机构，它具有从事科学研究所需要的各种设施。例如，用来凝结、冷冻和保存各种物体的大洞穴，用来进行土壤实验和嫁接、发芽、试验的各种果园和花园，用来饲养各种鸟兽的动物园，用来配制各种各样的药草制剂、药材和药品的药房等。“所罗门宫”还拥有进行各种科学试验的实验馆，如光学馆、音乐馆、机器馆、数学馆、香料室和魔术室等。总之，在科学主宰着一切的“所罗门宫”，科学与学术享有极大的自由，人们热心从事各种科学研究。可以说，培根在科学上具有远见卓识，他几乎预见了现代科学的各种实验和创造活动。他的构想揭示了科学与人类社会生活之间的密切关系，为科学知识的世俗化绘制了蓝图。培根的后继者受其鼓舞把“所罗门宫”的梦想变成了现实，各国科学社团正是顺应这种新时代的需要而诞生的。
弥尔顿是17世纪英国著名诗人、政论家，也是科学教育的倡导者。他对传统经院主义教育进行了猛烈抨击，建议创办一种重视自然科学知识兼具实科性质的学校，他称之为“学园”。学园的课程计划包括人文科学、社会科学、神学和自然科学四部分，其中自然科学占很大比重。弥尔顿为学园拟定的自然科学和应用科学范围十分广泛，包括算术、几何、天文、自然地理、物理、数学、三角、筑城学、建筑学、工程、航海、农业、生理学、医学、解剖学、自然哲学中的气象史、矿物学史、植物学史、动物学史以及自然哲学方法论。他还主张让学生阅读一些医学家的著作，使他们了解一个人的气质、脾气、幽默以及如何应对粗鲁;主张把猎人、捕野禽者、渔夫、牧羊人、园丁、药剂师和其他科学家、建筑师、工程师、航海家、解剖师的实践经验引入自然科学的教学。“这些知识和经验给他们染上真实的自然色彩，使他们不会忘掉，并且给他们以与日俱增的快乐。”在弥尔顿生活的时代，近代自然科学正处于起步阶段，自然科学的成就还不足以取代古典著作的权威，因而他虽然重视自然科学知识，却主张学生从古希腊罗马著作中学习自然科学，这说明他的科学教育观具有新旧交替时期的两重性。这种使古典主义课程和实科教育相结合的理想，在17世纪70年代英国率先创办的学园中变成了现实，而且在洛克的《教育漫话》中得到进一步发挥。配第是17世纪英国著名经济学家、皇家学会的创始人之一。针对当时人们从事科学研究各自为政的弊端，他主张建立一个有利于科技传播与发展的科学组织。这一建议被认为是后来英国皇家学会创办的先声。为使教育与生产劳动相结合和普及科学技术教育，配第建议创办劳动小学和机械中学。劳动小学主要对儿童进行基础知识及能力和制造业训练，因而课程分为两部分:前者包括阅读、写作、绘画、制图、算术、几何、外语、音乐等;后者包括车工、制作数学仪器和钟表、雕刻、制作乐器、磨制玻璃工艺、植物栽培和园艺、船舰模型、地球仪、解剖学等实用技术。机械中学是一种实科中学，除学习科学知识之外，还要学习旋工、钟表、雕刻、造船、地球仪、罗盘针、香料等。机械中学设有科研机构和配有科研设备，如生物示范园、水族馆、陈列馆、机器模型、图书馆、天文馆、地球仪、试验田等。受培根感觉主义和经验主义的影响，配第主张采用直观教学原则，强调学习与劳动相结合，重视儿童在工场中的实际操作。为更好地了解手工艺知识的发展状况，他建议对所有知识重新审查，并从中筛选一切有关实际或实验的学问，将它们编成一部大型著作。配第强调教育与科技及手工业生产相结合，设计新的学校模式，反映了17世纪资本主义发展的需要以及人们强烈要求改革传统教育的愿望。他的关于收集各种科学知识汇编成书的建议是夸美纽斯泛智论及百科全书的先导，他所描述的机械中学与培根《新大西岛》中的“所罗门宫”交相辉映。配第在教育史上首次使用了“实科”这个词，后来德国教育家席姆勒将在哈勒创办的新学校称为“实科中学”。夸美纽斯是17世纪捷克著名教育家，他从1634年起开始致力于探讨“泛智”问题，所谓“泛智”是指广泛全面的科学或智慧。1650年他应邀担任匈牙利政府的教育顾问，期间创办了一所“泛智学校”，并为该校拟定了一份教学计划，名曰《泛智学校蓝图》。这份计划内容丰富，自然科学占有较大比重，如五年级逻辑班教室门口上方写着“不懂自然哲学的人不得入内”，墙上贴满了逻辑法则，学习内容有数学、地理学、天文学、光学、机械发明史、文体、希腊语、戏剧表演等。夸美纽斯的泛智思想和重视科学教育的主张体现在其一系列著作之中。例如，在《母育学校》中，夸美纽斯为6岁以下儿童提出了一个广泛详细的教学计划，内容包括自然、光学、天文学、地理学、年代学、历史学、家政、政治学、辩证法、算术、几何学、音乐、语言等学科，他认为通过这种启蒙性质的教育可以为儿童奠定各门科学知识的基础。在《大教学论》中，夸美纽斯拟定的国语学校课程除当时流行的读、写、算、宗教和唱歌外，还增加了经济学、政治学、天文学、地理、自然、世界历史等常识;拉丁语学校除了开设文法、辩证法、修辞学、算术、几何、音乐和天文学外，还增设物理学、地理、年代学、历史等学科。总之，他主张加强新兴自然科学知识教学，对学生进行一种“百科全书”式的教育。夸美纽斯对科学教学法也提出了卓越的见解，他把教学中的直观性奉为“金科玉律”，认为“科学的真实性和确定性有赖于感觉的证明者胜于任何其他证明”。作为一种知识结构，泛智论贯穿于夸美纽斯为各级学校所设计的教学内容之中，这一理论适应了张扬理性、尊重科学知识的时代潮流，表达了重视普及教育和科学教育的美好愿望。康帕内拉是17世纪意大利著名思想家和早期空想社会主义者。他设计的太阳城十分重视自然科学的学习和研究，古典主义和神学几乎销声匿迹。按照他的设想，从2、3岁起儿童就应在有学问的老人带领下，一边在城市中散步和游戏，一边观看和学习四周城墙上的图画，从而获得最简单的科学知识;从7、8岁起儿童一边学习初等数学和其他自然科学，一边从事自己所喜爱的生产劳动，如各种手工业、农业、畜牧业等;接着开始研究比较抽象的科学，如数学、医学等，并经常举行讨论和辩论;最后大家在各种科学和手工业部门获得与其能力相符的职务。在太阳城各城区的内外城墙上都悬挂着华丽的图表，这些图表几乎包括了所有的自然科学和社会科学，如天文、占星学、几何、历史、逻辑、修辞、文法、医学、物理、农学、地理、动物学、地质学、政治学等。太阳城有许多教师负责讲授这些图表和绘画的意义，因此儿童在10岁以前就能毫不费力地通过直观教学掌握各种科学的基本知识。康帕内拉认为，仅从书本研究某种科学的人只是一些外行和学究，只有联系实际的教学才能培养出随机应变的有才智的人。康帕内拉在《太阳城》中创立了一种社会主义国家学说，太阳城里知识统帅权力，除了按知识划分外，人人平等，没有阶级差别。教育是普及和强迫的，它以数学和自然科学为基础，训练学生适应各种职业。《太阳城》是继莫尔的《乌托邦》之后又一部重要的空想社会主义著作，其中的科学教育主张对后世产生了深远影响。安德里亚是17世纪德国思想家，他在《太阳城》和《乌托邦》的影响下，于1618年写成《基督城》。基督城十分重视科学研究，建立了许多科研机构。例如，在解剖室，研究者从事动物和人体解剖实验，以帮助人们弄清人体各器官的位置，认识生命和各器官的运转;在物理大楼，展示着自然发展史的各种图像，包括气象万千的天空、各个地区迷人的景色、不同种族的人们、动物的画像、万物的形态以及各种石头和宝石，这些都是用于科学研究的自然界样品;在数学大楼，有供研究用的天体图和地图，有星罗棋布的天空图和日月星辰的仿制品等。基督城注重科研成果的转化，建立了有利于科学技术应用的各种工场，这些工场从事金属加热、冶炼、溶化和铸造、制盐、制砖、制造玻璃和陶器。基督城强调培养公民的科技兴趣，要求人人接受科学教育，因而在自然科学研究和科技应用中公民对于科学都有一种特殊的感情。“他们在很久以前就受过训练，深谙科学工作的个中三味，并且对于自然界的内部奥秘感到由衷的兴趣。”基督城对科学教育的重视也体现在学校教育中，在基督城中心有一所宽敞美丽的学校，学校设有8个讲堂，分别是文法、算术、逻辑、天文学、自然科学、音乐、伦理学和神学，青少年可以自由地在8个讲堂接受科学教育和训练。安德里亚重视通过直观教学进行科学教育，基督城与科学教育相关的设施有实验室、解剖室、药品供应室、机械器具陈列室、绘画和图片工作室、数学实验室等，学生在这些实验室接触实物，能更形象地认识事物。安德里亚在《基督城》中重视科学实验和科学教育等思想，对后世具有深远的影响。洛克是17世纪英国著名哲学家、教育家，他在《教育漫话》中明确提出教育的目的在于培养绅士。绅士既不是教士或学究，也不是朝臣，而是事业家。为使绅士掌握各种有用的知识和技艺，洛克提出了一份内容广泛的教学计划。在这份教学计划中，他依据“功用”原则选择学习科目，主张课程设置应把现代实用科目与古典科目结合起来，兼顾实用与装饰。洛克要求绅士学习的科目包括书写、阅读、图画、速记、法文、拉丁文、希腊文、地理、写作、算术、商业、数学、天文、几何、历史、年代学、伦理学、民法、法律、逻辑学、修辞学、自然哲学、跳舞、音乐、击剑、游泳、骑马、园艺、细木工等。他以功利主义思想为指导，论述了绅士学习各种科目的意义。“自然界中的许多事物是一个绅士所容易知道及必需知道的，此外，还有许多事物乃是以愉悦与利益，作为对寻幽探奇者的艰辛劳动的丰厚回报。不过我认为，上述种种事物宁可从诸如那些亲身进行过合理实验与观察的作者去获得，而不是来自于纯思辨方式的构想。”他认为一个人如果能够在许多领域进行探索，广泛地阅读，大量地研究人类及其思想和生活方式，就会具有精神上的自由;而一个虽然深入彻底但只研究了少数几门学科的人绝不可能达到这一目的。洛克倡导实物教学，主张让儿童亲自观察各种事物，使他们获得有关事物鲜明的印象，从而牢固地记住它们。洛克为年轻绅士所拟定的教学计划反映了当时新兴资产阶级对教育的实际需要，是弥尔顿科学教育观的新发展。《教育漫话》成了17世纪70年代在英国兴起的学园的理论支柱，直到18世纪末以前这种新型学校还在英国久盛不衰。在近代自然科学的影响下，上述思想家从不同的立场和视角探索科学教育理论，大力倡导科学教学，这种科学思潮是教育理论中对经院主义教学内容进行改造的催化剂，有力地冲击了当时学校盛行宗教神学、古典主义和脱离实际的倾向，推动学校教育进一步贴近生活和社会实际。
三、科学教育的实施:新型学校与科学教育的传播伴随着近代自然科学的兴起、资本主义经济的发展以及思想家们对科学教育的探索和大力倡导，在欧洲主要国家诞生了一批新型中等学校。
这些学校除开设原有的古典主义学科外，科学技术知识开始普遍受到重视，一些新的教学方法(如实物教学、直观教学、观察、实验、实习等)也得到广泛运用，从而极大地推动了近代科学教育的传播。16世纪德国教育家梅兰希顿按照新教思想与人文主义相结合的原则建立了新型中等学校，其主要课程除人文学科、古典语言和宗教教育外，在规模较大的学校高年级还讲授科学基础知识，如数学、几何学、物理学和天文学等。在17世纪后半期就开始酝酿的哈勒学园堪称当时教育革新的典范。这是一所以贵族学校为基础招收高年级学生的寄宿学校，它试图把传统的古典学科与现代语言、现代科学结合起来。在现代科学方面，学园设有几何、数学、生物学、解剖学、历史、地理等学科，而且把重点放在实物教学和实际应用上。例如，几何课尽可能增加野外实习，数学中的分数要以实物讲解，夏季应到乡村或田野讲授生物学，冬季要利用雕刻或动物尸体讲授解剖学。在哈勒学园的影响下，大多数地位较高的学校都在课程中增加了现代语言和自然科学。1708年席姆勒在哈勒创办了一所“数学、力学、经济学实科学校”。这所学校以数学、自然科学和经济学研究为中心，讲授数学、物理、机械学、自然、天文学、地理、法律、绘画和制图等实用科目，在教学法上广泛应用了绘画、图表、标本、模型等直观教具，带有明显的功利主义和现实主义色彩。1747年赫克尔在柏林创办了经济—数学实科学校，设有算术、几何、力学、建筑学、制图、贸易、商品制造、自然知识、人体知识、动物学、植物学、桑树栽培和养蚕等课程，学生按制造业、建筑业、农业、簿记、矿业、商业等分为不同的班级，先接受数理基础训练，然后按志愿进行专门的职业训练。这在科学技术教育上迈出了一大步，随后在德国许多城市相继出现了一批类似的实科中学，成为德国教育制度的重要组成部分。17世纪法国几乎所有的学校都掌握在教会团体手中，学生均需服务教会并恪守共同的教规。1637年曾在耶稣会学院受过教育的笛卡儿发表了《论正确指导理性和在科学中寻求真理的方法》一文，认为耶稣会教育并未给他留下任何确定的信念，于是转而依靠理性方法研究哲学和科学，他认为按照这种方法进行研究，其结果是确定无疑的。受笛卡儿的影响，基督教圣乐会首先对耶稣会教育权威提出了挑战。圣乐会崇尚笛卡儿的理性主义哲学，致力于改革中等学校。圣乐会中学的课程和教学方法体现了教育新观念特别是现实主义:古典文学在课程中占显著地位，但也包括法语、现代外语、法国史以及数学、地理、物理、化学、解剖学等自然科学;大多数课程用法语教学，强调历史、代数学和算术，运用地图和其他直观教具讲授地理，在实验室从事物理、化学和解剖学研究。圣乐会虽然在名望和势力方面不能与耶稣会相匹敌，但其教育活动一直延续到法国大革命。该时期法国贵族教育在课程设置上也发生了根本变化，除学习贵族的必修科目拉丁语外，更注重学习法语、西班牙语和英语等现代语言;经院哲学被笛卡儿哲学所取代，数学和新兴科学代替了传统的“四艺”，并采用理论联系实际的方法进行讲授;为了提高贵族子弟未来的行政管理能力，历史、地理、法律和政治备受重视。该时期国家对工商业的干预也刺激了法国科学教育的传播。例如，17世纪中期在朗格勒为战争孤儿创办了一所贸易学校，开设数学、建筑学理论课程以及织布、制鞋等实践课程。法国政府也成立了一些专门学校教授艺术、设计和建筑等科学知识，如1648年的皇家绘画学园、1671年的皇家建筑学园、1682年的国立航海学校、1688年的艺术学校等。18世纪法国高级技术学校得到进一步发展，为了给海陆军部队和建筑业输送工程师，1716年奥尔良公爵创建了“路桥人才集团”，专门提供建筑、数学、物理和化学教育的路桥学校由此诞生，该校是欧洲最好的土木工程学校。与此同时，采矿学校、绘图学校、商业学校、军事学校、航海学校也纷纷建立。科学教育的发展使得这一时期法国在技术教育方面遥遥领先于欧洲其他国家。英国实行科学教育的先驱机构当推“学园”。由于文法学校和大学都掌握在国教徒手中，许多非国教派教士创立了一种规模小而且收费廉的新型中等学校，他们吸收了弥尔顿和洛克的思想，重视自然科学和现代外语，运用英语教学。例如，1715年瓦特在伦敦创办了一所实科性中学，学校拥有各种各样的实验仪器，建立了科学实验室，采用演示和实证等教学方法，传授数学、天文学、地理学、航海学、军事学、簿记和自然科学等。1740年由约瑟夫•兰德尔建立的希思豪学园，专门为中上层阶级提供所需要的课程，8岁至18岁的学生达170人，图书馆拥有藏书1400册，科学仪器包括太阳系仪等。后来兰德尔在约克开办了另一所学园，宣称不采用文法学校僵化、专制、以书本为中心的教学方法，而采用更灵活和实用的方法。随后，化学家普里斯特利创建的瓦林顿学园在课程现代化上更进了一步，课程包括英国文学和文法、历史、化学、地理、解剖学和自然科学等。18世纪末弗罗兰在巴斯创办了一所学园，课程分为三类:第一类阐述人与自然的关系，包括数学、物理学、化学、天文学、博物学和应用科学;第二类阐述人与人类自身的关系，包括拉丁文、法文、意大利文、文法、逻辑、修辞学、诗、绘画、音乐和体育;第三类阐述人与人之间的关系，包括古代和近代史、政治学、经济学和名人传。与此同时，弗罗兰的妻子也为女子建立了一所实科中学，其办学精神与男校基本一致。以上这些学校注重科学知识教学，适应了当时资本主义发展的潮流，同时有助于训练一批作为工业革命先驱的职员、机械师、技术革新者和企业家，因而深受社会特别是中产阶级欢迎。该时期传统的公学和文法学校也开始增加一些现代学科，如1770年伍得彻尔文法学校在招生广告上声明，除希腊语和拉丁语外，还讲授算术、簿记、对数、几何学、测定法、三角学、力学、测量术、水准测量、航海学、地理学、自然哲学、天文学以及地球仪的使用等。17世纪俄国仍是一个落后的封建农业国家，文化教育发展缓慢。在17世纪80年代的莫斯科，只有24%的城市居民(成年男性)识字。17世纪末沙皇彼得一世考察欧洲各国后，为增强国力，在军事、财政、工商业、农业、文化教育和科学方面进行了全方位改革，其中创建实科学校进行科学教育是彼得一世改革的重要措施。为培养军事和工业部门的各种专门人才，1701年在莫斯科建立了炮兵学校，要求教给炮兵及官员子弟以读、写、算及其他技术的科学知识。学校分为初级班和高级班，前者学习读、写、算，后者学习几何、三角、制图及炮兵技术等，学制四年，合格者送往部队或参加其他工作，不合格者送到炮兵厂当工人。随后，彼得一世颁布法令创办数学与航海学校，要求教授数学、航海学以及与航海有关的各种科学。学校分为数学班和航海学班，学制四年，所设课程有数学、天文学、地理学、测量学、航海学等。学生毕业后大多送往荷兰、英国等地深造，回国后担任舰队军官。从1701年至1716年，数学与航海学校为俄国海军培养了1200名骨干，还培养了不少造船业的专家和教师。18世纪初彼得一世还允许设立了外医科学校、工程学校、外国语学校、计算学校、矿业学校等，这些学校在科学教育的传播中发挥了重要作用。“在这些学校中，知识的世俗倾向、新的教育形式、与实践的联系扩大了人的视野，增强了人认识周围世界的可能性。所有这些都极大地拓展了世俗文化的活动范围。”可见，在近代自然科学蓬勃发展的背景下，欧洲主要国家的学校教育也发生了根本变化，主要表现为一批新型学校的建立、课程内容的世俗化、科学知识的广泛传播及新式教学方法的运用等。在这场科学革命中形成的新知识、新理念与新方法，不仅给欧洲教育发展提出了新的要求，而且也提供了新的机遇。从此以后，欧洲教育逐渐朝着科学与理性所指引的方向迈进。
（一）多媒体模拟自然科学实验1.模拟需让学生反复观察的实验学习自然科学离不开实验。许多实验，学生不但要亲自去做，还需反复观察思考，才能获得知识、留下深刻的印象。然而，由于时间、经费等限制，许多实验往往没有条件让学生反复操练，此时就可通过多媒体模拟来实现，特别是复习课教学。
例如，复习实验室制氧气、氢气等，就可让学生在电脑上反复模拟、仔细观察。还有部分学生实验，虽然现象明显，但由于操作的步骤比较复杂，学生一下子不容易全面观察清楚，也可在演示实验后再利用多媒体反复模拟演示，并采用局部放大、停留、慢动作等方式，为学生提供鲜明的视觉信息。如讲解汽油机、柴油机的模型以及工作原理，就可做成flas，让学生全面观察后再反复观看各个冲程。这会取得良好的教学效果。
2.模拟一些现象模糊的实验自然科学中的一些演示实验，受实验条件（如仪器尺寸小等）的限制，实验可见度低，教室后面的同学往往不容易观察清楚。此时就可利用多媒体课件模拟，或在视频展示台上操作完成。如在教学pH值测定时，我就运用视频展示台展示，后排同学也能观察得清清楚楚。又如演示“将水加入浓硫酸”这一实验时，学生很难观察到清晰的实验现象，若制作成多媒体课件在课堂上演示，学生看得清楚，也安全。
3.模拟较难完成的实验有的实验，由于条件限制，课堂演示时往往不容易成功。如一氧化碳还原氧化铜的实验，上课演示时要么失败，要么现象不明显。又如氢气在空气中燃烧的实验，即使透过蓝色钴玻璃也很难观察到淡蓝色的火焰，且这样做教师还得解释为什么，因此，有些教师就索性不做这个实验了。像这些实验如果采用多媒体模拟，不仅可以达到与演示实验同样逼真的效果，而且还可以防止因演示失败而浪费了教学时间。
4.模拟难以再现的实验科学家在特定条件下完成的一些特殊实验，教师不可能再次在课堂上演示，只能借助图片、文字来表述，让学生通过想像在头脑中再现，如原子弹的爆炸、“神舟五号”飞天等场面。但是，若用多媒体，则可顺利再现其壮观的场面，让学生获得更多的感官刺激。他们仿佛身临其境，从而激发爱科学、爱祖国的热情。再如南极臭氧洞的形成这一课题，可利用三维动画形式再现由于人类排放氟里昂等物质而使臭氧层变薄，以至空洞形成并逐渐增大的过程，从而将抽象问题具体化，有效地增强学生的环保意识。
5.模拟违规操作，呈现实验错误的后果自然科学实验都有其操作规范，错误的操作会导致不良的后果，轻则达不到教学目的，或损坏了仪器，重则危及人身安全。用多媒体模拟违规操作，将可能产生的后果展示给学生，让学生看到错误操作的严重后果，不仅可以规范学生的实验操作，还可以有效避免安全事故的发生。例如用多媒体演示氢气还原氧化铜实验步骤错误、电流表正负极接反、电流表与电压表交换位置、仪器量程选择错误、用超过弹簧秤量程的力拉弹簧秤、用体温计测开水温度等错误操作及造成的后果，远比教师口头反复强调“要注意规范操作”效果好得多。
使用损坏的或不准确的实验仪器又将会对实验的结果产生怎样的影响呢？这方面的思考能帮助学生理解仪器的工作原理，使他们提高对仪器使用原理的认识。这同样可以通过多媒体演示来解决。如在教学《大气压强》时，我让学生思考“托里拆利实验时玻璃管顶端突然破裂会产生怎样的后果”，在学生做出判断后，再用多媒体课件演示。这对于帮助学生认识大气压的测定原理效果很好。
（二）多媒体演示自然科学的原理
自然科学中的原理具有很强的概括性和抽象性，学生不但要认识“是什么”，还得理解“为什么”，才能真正掌握知识。鉴于中学生的抽象思维水平还不高，理解原理成为教学难点。例如，动滑轮原理是用杠杆模型来解释的，学生对这个原理的理解存在一定的困难。其实，只要用多媒体把动滑轮的转动过程通过停留、减速等手段加以分解，教学难点也就迎刃而解了。又如发电机、电动机的原理也同样可以运用多媒体加以分解得到解决。置换反应、质量守恒定律等等，都可通过多媒体给予模拟，同样可以取得很好的教学效果。
（三）多媒体演示微观现象学生对宏观的自然现象、物质运动比较容易理解，因为可以通过传统的实验或生活获得充分的感性认识。然而对于分子水平的微观世界，就不是那么容易认识了。传统的办法是教师启发学生进行想像，运用各种比喻、类比等修辞手段帮助学生理解。然而初中生的抽象思维能力不是很强，不少学生理解起来有困难。其实，巧用多媒体技术就能轻易展示肉眼看不见的微观现象，顺利解决这一难题。如分子运动论的教学，教师可以通过多媒体演示分子的无规则运动、分子之间的间隔等。
又如“电解质导电的原因”是教学的难点，可以用课件作如下演示：氯化钠中本身就存在带正电的钠离子和带负电的阴离子（用不同颜色的球体表示），但这些离子间位置相对固定，不能自由移动；加入水后，由于水分子的作用，离子变成能自由移动了；通电后，阴离子（CI-）向阳极移动，阳离子（Na+）向阴极移动，接在电路中的电灯发光。学生通过观察，即可领会电解质中本身存在离子，电离是由于加水或加热时产生了自由移动的离子，而不是通电后生成的结果，从而明确了导电与电离之间的相互关系。这样，顺利地突破了教学难点。
二、对多媒体辅助自然科学教学的几点思考
（一）对多媒体教学地位的认识毫无疑问，多媒体技术的运用为自然科学的教学带来了新的生机，为进一步提高教育教学质量提供了新的空间。但教师必须明确这样一个观点——多媒体再好，也只是课堂教学的一种辅助手段！它不能解决一切，更不可能越俎代庖。
课堂教学是人与人的活动过程，对学生的教育是多角度、多方面目标的。自然科学的教学活动应体现学生对科学问题的探索性、师生共同讨论的合作性和学生思维的自主性；这个过程不只是传授知识，更主要的是方法的指导和能力的培养，还有师生情感的交融、学生道德情操的陶冶等，这就不是单靠哪一种现代教育手段所能“包办”的。多媒体教学同样应注意留给学生积极参与的空间，同样要求教师时刻保持与学生的交流，以创造活跃的课堂气氛，有效地对学生实施全面教育。
我们应该认识到：引起教学质量变化的不是多媒体本身，而是如何科学、合理、巧妙地使用多媒体。多媒体演示不可完全代替教师演示实验和学生实验。学生参与实验过程，对他们掌握规范的实验操作方法、接受科学思维及深层次分析能力的培养和锻炼都起到了重要的作用，是多媒体模拟实验所不可替代的。我们运用多媒体辅助教学时，不能把答案过早呈现给学生，不可忽视学生的思维发展过程。也就是说，不能让多媒体辅助手段“喧宾夺主”，而要尽量让它发挥“辅助”作用，真正为优化课堂教学服务。
（二）对多媒体课件的认识多媒体辅助教学的基础是多媒体课件。不好的课件不但起不到应有的作用，还会限制教师的教学发挥，影响教学质量的提高。因此教师在制作课件时应注意：
①不要因为光盘容量大就任意在课件中增加无关紧要的内容，这样会分散教学的重点、冲淡教学的难点；也不要将课件做成“满堂灌”的翻版，加重学生的负担，使新的技术陷入于传统教学的旧框框。
二、自然主义教育的内涵
（一）自然主义教育的演进中西方都有自己的自然主义教育思想，在各自不同发展时期有着不同的认识和主张，并在发展中不断丰富和完善。西方自然主义教育思想萌芽于古希腊的柏拉图和亚里士多德，奠基于夸美纽斯，集大成于卢梭，发展于裴斯泰洛奇、福禄贝尔、第斯多惠，完善于杜威。我国自然主义教育萌芽于春秋末年老庄“道法自然”，行“无为”、“不言”之教的自然主义思想；形成于魏晋玄学“崇尚自然、尊重个性”，“行不言之教”的教育思想；演变为柳宗元、王守仁、龚自珍等人反对灌输教育和扼杀儿童个性，注重因材施教和寓教于乐，提出“顺天致性”的“园丁说”；近代我国自然主义教育近代与西方自然主义教育融合，蔡元培提出“尚自然、展个性”的主张，将自然主义教育思想推向巅峰，陶行知的“生活教育理论”和陈鹤琴的“活教育思想”都是中西方自然主义教育思想碰撞的结晶。
（二）自然主义教育的内涵从自然主义教育的演进来看，自然主义教育的“自然”主要包含三个方面含义：第一，是指大自然；第二，是指人的天性和本能；第三，是指社会历史和文化的自然。自然主义教育的基本思想是：儿童天性与生俱来，有其发展的内在规律；天性自然是教育的基础，教育要依从儿童的天性；大自然和历史文化自然是儿童天性成长的环境，要为儿童提供适宜的环境和教育，使儿童主动、自由、幸福的发展天性。自然主义教育的实质内涵主要包括：1.适应儿童天性、以儿童为中心自然主义教育者，都主张儿童的天性是自然进化的结果，有其自身发展的内在规律，教育不能束缚儿童的天性，而要顺应儿童的天性，以儿童为中心提供适宜的教育。“自然的或天赋的能力，提供一切教育中的起发动作用和限制作用的力量。”卢梭认为“出自造物主之手的东西，都是好的，而一到了人的手里，就全变坏了。”夸美纽斯说“我们所理解的天性一词……是指我们初始的原本的状态，我们必须回到那种状态，如同回到起点一样。”他认为儿童与生俱来拥有“学问、德行和虔信的种子”，种子蕴含了树木生长的一切依据。蒙台梭利指出儿童的“生长是由于内在生命潜力的发展，使生命力量呈现出来，他的生命力就是按照遗传确定的生物学的规律发展起来的。”自然主义教育尊重儿童期的独特地位和价值，把童年看作人生最重要的时期，认为儿童不同于成人，应该把孩子当做孩子，不要把儿童强拉入“成人世界”。“大自然希望儿童在成熟以前就要像儿童的样子。如果我们打乱了这个次序，我们就会造成一些早熟的果实，它们长得既不丰满也不甜美，而且很快就会腐烂”。卢梭把教育分为自然的教育、人的教育和事物的教育，认为人的教育是我们真正可以控制的、事物的教育可部分控制、自然的教育无法控制，可控的教育要遵从不可控的教育，所以人的教育和事物的教育要依从于自然的教育，教育应遵从“自然”的道路、按照儿童本性顺序展开。夸美纽斯认为，教师应以儿童为中心，顺应儿童的天性，认为教师是自然的仆人，而不是自然的主人，教师的主要使命是培植，而不是改变。2.促进儿童全面和谐发展自然主义教育主张顺天致性充分挖掘儿童的潜能，促进儿童全面和谐发展。蒙台梭利认为“儿童身上除了创造本身和使自己变得完美的最重要冲力外，一定还存在着另一种目的，即一种为了联合所有的力量而必须和谐地完成某种任务的责任。”陈鹤琴则提出“五指活动课程”，认为“五指（健康、社会、科学、语文、艺术）”是长在儿童的“手掌（生活）”上的，五个手指长短粗细并不一致，它们各有自己的作用，和谐的促进儿童的全面生长。3.尊重儿童个性差异自然主义教育崇尚个性的自然发展，认为“自然在形成的过程中从一般开始，结束于特殊。，教育的最终目的是人的个性的充分发展。清朝的龚自珍在《病梅馆记》中“以梅喻人”，反对人为地“一致”，抨击病态教育对人个性的扼杀；亚里士多德、夸美纽斯和卢梭等都提倡按不同年龄的差异进行分阶段教育；蒙台梭利和杜威提出教育的敏感期，维果斯基提出教育的“关键期”，都认为人的不同心理和行为在不同阶段具有发展的变异性。第斯多惠更是指出“在人的教育中，一般地说，一切都取决于不违反人的本性；个别地说，一切都应当适应每个人的个别特征。”4.适应大自然和历史文化自然自然主义教育者，在对自然的认识上经历了从客观的自然环境到人的天性自然再到人类社会历史文化自然的转变过程。夸美纽斯非常注重客观自然环境和规律对儿童成长的影响，提出“人事若不模仿自然，就一事无成。”[p.93]陈鹤琴则提出“大自然、大社会，都是活教材”的课程观。第斯多惠则提出“文化适应性原则”，指出在教育中必须注意受教育者所生活或将来生活的时空条件，即要注意儿童所生活的全部现代文化特别是祖国的文化，同时还认为文化适应与自然适应越一致，则生活就越崇高、越美好、越淳朴。蒙台梭利认为儿童天生具有一种“吸收”文化的能力，维果斯基更是提出了“社会文化历史理论”，注重社会历史文化自然对儿童发展的决定性影响。
三、学前儿童素质教育与自然主义教育的和合
（一）教育目的的和合：培养全面和谐发展的人自然主义教育认为“生长或者发展着的生长，不仅指身体的生长，而且指智力和道德的生长。”苏霍姆林斯基教育的核心思想是培养全面和谐发展的人，并把人的全面和谐发展与个性充分发展融合为一体。学前儿童素质教育也是以培养体、智、德、美全面和谐发展儿童为目的的。《3-6岁儿童学习与发展指南》（以下简称《指南》）“以为幼儿后继学习和终身发展奠定良好素质基础为目标，以促进幼儿体、智、德、美各方面的协调发展为核心”，明确提出“儿童的发展是一个整体，要注重领域之间、目标之间的相互渗透和整合，促进幼儿身心全面协调发展，而不应片面追求某一方面或几方面的发展。”《幼儿园教育指导纲要（试行）》（以下简称《纲要》）指出“幼儿园的教育内容是全面的、启蒙性的……各领域的内容相互渗透，从不同的角度促进幼儿情感、态度、能力、知识、技能等方面的发展。”
（二）儿童观的和合：尊重儿童的天性，以儿童为中心《纲要》指出“幼儿园教育应尊重幼儿的人格和权利，尊重幼儿身心发展的规律和学习特点”，“尊重幼儿在发展水平、能力、经验、学习方式等方面的个体差异，因人施教”。《指南》指明其目的是“帮助幼儿园教师和家长了解3-6岁幼儿学习与发展的基本规律和特点，建立对幼儿发展的合理期望，实施科学的保育和教育，让幼儿度过快乐而有意义的童年。”《纲要》和《指南》都指出，学前儿童素质教育要遵循儿童身心发展的特点和规律，尊重儿童的个性差异和年龄差异，因材施教，其实质就是对儿童天性的尊重，其儿童观必然是“以儿童为中心”，并要求教师要研究、了解、遵从儿童的天性，施以适宜的教育，这也是自然主义教育的儿童观。杜威、陈鹤琴等教育家就认为高质量的教育必须从研究儿童心理开始，要根据儿童的身心特点和天赋能力进行教育，使教育符合儿童的兴趣和水平。
小学自然教学是“行虽微而旨趣远，出虽浅而寓意深”。它是一门科学启蒙课，研究的是低层次的入门的科学知识。我们在实践中感到在讲授小学自然科学中，除了学习教科书，讲课之外，还应注意到学生的年龄特征，教学内容要生动具体，注意它的基础性和可接受性，教学方法富有趣味性和多样形，多让学生动手。
鉴于小学自然这门学科的重要性和独特性，学校为了提高自然课的教育教学质量，加强了自然实验室建设，配齐自然教学所必须的仪器和教具，鼓励教师自己动手制作教具、学具，改善观察、实验条件。指导教师运用挂图、模型、电化教学、实验等教学工具和教学手段，启发学生的兴趣，激发学生的情感，改进课堂教学，提高课堂教学效率，近年来，学校的自然教学收到了良好的教学效果，自然学科教育、教学质量得到了提高，有的教师成为自然学科的教坛新秀，学科带头人。学校还举办了“苏州市小学自然电化教学现场会”。
学校根据小学自然学科的独特性，进一步发展小学自然教学的所取得的成果，把自然教学搞得更好，以自然教学作为计算机辅助教学的突破口，带动学校其他学科的计算机辅助教学工作。
当前，现代化教学手段以它自身的特殊功能和无与伦比的优越性正在教学领域中越来越普遍地得到应用。不仅极大地扩展了教学中传递信息的途径，同时也迅猛地冲击着传统的教学方法，促进了教学方法的改革。
学校自然教学在教坛新秀、学科带头人孙苹老师的带领下，从教学的目的和要求出发，认真研究学生心理发展的特点和各种教学方法、手段的功能，积极运用现代化教学手段，努力改革传统教法，不懈地探索现代化教学方法、手段与传统教法、手段的最优化组合的规律和途径，适应时代需求的新的教学方法体系，以争取最佳的教学效果。学校力求通过现代化教学手段改革课堂教学结构，调动学生的学习积极性，使课堂教学达到最佳效果。
例如，教学《眼睛的科学》(小学自然第五册)一课时，要求学生掌握眼球的构造，了解瞳孔的作用，知道为什么眼睛能看到物体。教师通过挂图、模型，可以帮助学生迅速地掌握眼球构造，再通过现代化教学手段播放《眼睛的奥秘》的录像，结合学生利用手电筒光照射瞳孔的实验，帮助学生进一步了解瞳孔遇光线强时收缩，遇光线弱时放大的变化规律。在教授眼睛为什么能看见物体时，教师再次出示眼球模型，取出模型中的晶状体和睫状肌，让学生观察其形状、特点，思考讨论晶状体和睫状肌的作用。教师通过讲解告诉学生，睫状肌能收缩、舒张，从而带动晶状体，使晶状体的凸度发生变化，从而使物体的像能清楚地落在视网膜上。这个原理单靠教师口头抽象的讲述及观看模型，学生还表示不够理解，于是教师利用了电脑设计辅助教学软件来演示这一过程，电脑动画画面显示：睫状肌收缩、舒张，晶状体也随之凸度由小变大，物体的像随晶状体凸度的改变，清晰地落在了视网膜上。学生通过电脑软件这个现代化教学手段的展示，对眼睛为什么能看清远处、近处物体有了感性的认识。这样，通过现代化教学手段，使《眼睛的科学》这一难表述的人体生理结构形象清楚地呈现在学生眼前，教学难点就迎刃而解了。从教学实践问卷调查的情况就可明确地看到：
班级人数实验内容能说出眼睛看物原理的能说出眼球构造的六⑴50只使用传统教学15人占30%24人占48%六⑶52现代化教学手段与传统教学相结合45人占86.5%52人占100%
这堂课通过现代化教学手段，学生的学习积极性提高了，兴趣也很浓厚，从而圆满地完成了教学任务。
在教学《大气压力》(小学自然第五册)一课时，在指导学生揭开塑料吸盘衣钩为什么能吸住墙壁这个奥秘时，教师又可利用电脑设计动画软件：衣钩一边的空气娃娃被挤了出来，神情沮丧，另一方面可爱的空气娃娃就把衣钩牢牢地压在了墙上。教学时，教师边播放电脑动画软件，边向学生讲解是大气压力使它产生这个结果的科学道理，学生看了电脑动画软件，听了教师的讲解，一下子就明白了这其中的道理，教学取得了良好的效果。
再如，在教学《青蛙》(小学自然第二册)一课时，为了让学生弄清青蛙是怎么跳跃、游泳的，教师首先让学生对实验桌上的青蛙进行观察，在学生观察了数分钟后，教师就可运用电脑这个先进的科技设备，向学生播放青蛙跳跃、游泳时的慢动作画面，让学生与实物进行对比观察，以让他们了解青蛙是怎样运动的。学生们一会儿低头看看桌上水槽中的青蛙，一会儿抬头看看电脑播放的青蛙跳跃、游泳的慢动作画面。不一会儿，学生们就纷纷举手请求汇报观察结果。通过电脑这个现代化教学手段，学生们很快完成了教材上要求完成的观察任务。
事实证明，如果教师结合观察、实验使用幻灯、录像、摄像、电脑等现代化教学手段对所要掌握的知识进行分解演示，突出重点、难点，通过放大、放慢，或定格、重演，引导学生观察、分析、实验，就能很好地帮助学生理解、记忆、操作，使他们在脑海中留下深刻的印象，对事物的理解能力得到了提高。这一点从《青蛙》一课的教学中得到证实：
班级人数实验内容能说清青蛙跳跃、游泳时的腿部动作的一⑴46只使用传统教学方法10人(占21%)一⑶48现代化教学手段与传统教学相结合39人(占81%)
从上述可见，在当今的教学中，现代化教学手段是相当重要的，它使学生获得直观形象的感性认识，使教师的讲述更精辟、生动、形象，能更好地完成教学任务。
自然教学中常用的仪器、标本、模型、挂图、实物、黑板、学具等，都是传统的教学手段。现代化教学常用的手段有幻灯、投影、录音、电影、电视，以及多媒体电脑这个具有时代特征的先进科技产物等。运用传统教学手段中实物、标本、模型可以展示事物的现象或外表，具有立体感、真实感。学生通过视觉可以感知实物的形状、大小、颜色、位置，通过触觉而感知实物的软硬、冷暖、轻重。而通过幻灯、投影、录像、多媒体电脑等现代化教学手段形象鲜明、再现迅速、表现力丰富、感染力强，能突破时间、空间、微观、宏观的限制，使教学内容所需要演示的事物、现象、过程全部再现于课堂，显示了无比的优越性。
现代化教学手段是科学技术发展的产物，是教育实现现代化的一个重要组成部分。现代化教学手段中采用了各种先进设备，具有效率高、效果好、范围大、规模大、生动形象的优势，丰富了教学内容，激发了学生的求知欲望和积极性。
在自然教学过程中，发挥现代化教学手段和传统教育各自的优势，建立适应时代需求的教学方法新体系，可以使我们的教学达到最优化。
经过计算机辅助自然学科的教学，能够把多种现代化媒体的视听功能融合在一起综合运用，为学生创设丰富多彩的学习环境，使自然课堂教学更形象，让学生能眼见其形，耳闻其声，形成大容量的信息传送，使抽象的概念成为具体的事物，使静止的画面成为活动的情景，从而使学生认知由感性上升到理性，更恰当地把握好教学的重点，掌握好教学的深度和广度，启发学生课后自行探求和应用知识，获得最佳的教学效果，得到了教师的一致好评，同时提高了自然教师的素质，不少教师在全国和省市会课中获奖，撰写的论文在市、区发表和获奖。
我们感到计算机辅助自然教学,它是其他教学手段无法替代的,随着计算机多媒体技术的运用,其教学效果更佳,将越来越被广大教师所认识、接受和运用。
绝大多数学生因为中考不考地理，学校和学生都对地理不重视，造成他们对地理知识总体了解不够，连一些常识性的知识都不知道，特别是对地图知识更是无知。课外更是很少有学生愿意主动去参加地理相关的活动，也很少去阅读地理知识。
2.地理学习态度不积极
学生一进入高一就开始学习高中阶段最具难度的知识点，这部分知识的学习，不仅需要学生有很好的地理空间思维、还要结合物理、数学、化学等学科的一些他们还没有学过的相关知识来解释一些内容，学生接受起来很难，学生的学习积极性很难提升。
3.学习习惯不好
绝大多数学生认为地理是文科，只要背就可以啦。其实要想学好地理，理解、看图和分析等能力是很重要的，必须养成良好的思维习惯。
二、教学策略
1.构建和谐的师生关系
和谐融洽的师生情感，是学生乐学、爱学、勤学、巧学的内在动力。师生在合作、尊重、理解的基础上愉快地共同完成教学任务是教学改革的出路之一。
（1）引发学生学习地理的愉悦感我们都知道如果一个人的情感体验是积极的、愉快的、精力充沛的，那么他的感受就高；如果情绪低沉、疲劳不堪，他的感受就会降低。教师在教学中应积极地投入情感教育，时时让学生体会到成功的欢乐，及时给予鼓励和正确评价，以情激情。我常在课堂练习时设计小组竞赛抢答，答题要在课前精心设计好，先是小组代表回答，本组成员相互补充，把题目回答得完整便可得分。然后，根据难易程度设计几道抢答题，答对者可为本组争得一分。这样，听课时学生的注意力相当集中。答对的学生为本组赢得了成绩，组员们都对他投以感激的目光，有的还竖起大拇指。那种获得成功的喜悦之情不言而喻。
（2）帮助后进生获得自我提高感后进生由于在学习中多次受挫，造成缺乏自信或产生自卑心理，对自己的学习感到力不从心，因此更希望得到尊重、信任与关心，更渴求得到一个好成绩。作为教师，首先要对他们充满信心，主动找他们谈心，消除学生的恐惧心理，用热情和真诚赢得学生的信任，并善于挖掘后生思维的闪光点，寻找合适的机会，使他们的才能有所表现和发挥，提高其自信心。在备课时，教师应设身处地为后进生着想，认真钻研教材，精心选择教法，编写详细的教学方案，充分发挥教具的直观作用。
2.培养学生良好的地理学习习惯
（1）培养看图识图能力地理科学是以一定的空间为研究对象的空间科学。在地理的教学中要图文并茂，才能使地图变得易懂，文字变得有所依托，才能更好地拓展学生的创造性思维。地理教师根据教学目标联系学生实际情况，提炼教材，精选具有典型意义的地图，然后加以巧妙设计和加工，尽可能在“图”的基础上涵盖教学目标所要求的重点内容。根据图与图之间内在的地理逻辑，教师引导学生自主地把各章零散的知识串联成一个有机的整体，使学生逐步形成对整本教材的总体性的把握，构建比较系统的知识能力体系。
（2）养成课前预习、课堂自主学习、课后总结复习的习惯课前预习可以使学生变得主动，使学生的自学能力和独立思考能力得到培养，提高学习效率。课堂上学生的自主探究活动使学生真正处于学习的主体地位，创设能引导学生主动参与的教育环境，激发学生学习的积极性，真正起到能让学生变被动为主动、能充分发挥他们自主学习精神的目的。课后总结复习可以把握好主干知识，使主要的知识点得到巩固。
3.加强教师的教学水平
在地理教学中从课前准备到课堂实施，地理教师都要讲究策略，使教学艺术化，注意在教学过程中拓展学生的思维水平。
“思维自疑问和惊奇开始。”要让学生有足够的兴趣投入到探求新知中，就必须设计一个引人入胜的创新情境，让学生产生惊奇，产生疑问，引起探求新知动机，激起学生思维兴趣。如在教学《电磁铁（一）》，一上课就从课题入手提出问题：“你们看到‘电磁铁’这三个字时，有什么想法或想问什么？”目的就是要求学生从课题联想到“磁铁”，又想到“电”，从中学生产生一系列问题：电磁铁有没有磁性？有没有两极？电磁铁与磁铁有什么相同和不同等等。学生有了探索的问题和程序，就产生了探索的意向动因，久而久之，学生的主动性得到发展，思维能力和空间想象力得到发展，思维积极性得到提高，创新意识也油然而生。
二、放手实验让学生自行解决问题
实验是人类认识自然的基本途径，也是自然教学的特点。心理学家林崇德曾说：“在实践中除善于发现思考问题外，更重要的是创造性地解决问题。”在自然教学中，我们教师应努力创造条件，让学生自己设计实验，让学生自己动手实验，让学生自己总结实验。使每个学生都能主动、生动、活泼地学习，发挥出自己的创新潜能。让学生相信自己，敢想、善于想；敢做、善于做；敢说、善于说。培养学生的创新思维，使学生勇敢地走上自行解决问题的道路。
1、让学生自己设计实验
在学生自己设计实验时，教师要针对小学生心理、认知水平、能力强弱循序渐进地进行。有的实验可以通过学生的相互讨论，集体设计；有的可以让学生自己独立设计，并能设计出各种实验方法。如《摩擦力》教学中，教师先为学生准备充分的实验材料：弹簧秤、木块、砂纸、装有四个小轮子的薄木片、铁架台。放手让学生自己去想出各种方法来改变条件，测出摩擦力，设计出各种实验方法：①用弹簧秤把木块分别放在砂纸的两个面上拉动，测量摩擦力的大小；②把木块放在装有小轮子的木片上测量摩擦力的大小；③把木块横放和侧放来测量摩擦力的大小；④把带来的书本放在木块上面，拉动木块测量摩擦力的大小；⑤也有的用带来的笔作为轮子放在木块下，测量摩擦力的大小；⑥更有的同学把弹簧秤固定在铁架台上，抽动砂纸和木片进行测量。让学生设计不同的探求科学的程序，使他们的创新思维不断活跃，解决问题的能力不断增强，为将来能探究大自然的奥秘打下良好的基础。
2、让学生自己动手实验
通过动手实验不仅可以使学生获取知识，而且激发他们的行为动机，在探索、操作中发展思维、提高能力。只有让学生亲自动手实验，才能使他们获得比演示实验更清晰、更深刻的感性认识，才能更有效地培养学生的观察能力和创新能力。如上《空气在哪里》一课时，在证明“空气是否会占据空间”的过程中，可以让学生自己动手进行三个实验：①小杯子底塞上一团纸，将杯子扣入水中淹没，取出时看杯中的纸是否湿了；②小杯子底塞上一团纸，将杯子扣入水中淹没，再倾斜让空气跑出，取出看纸是否湿了；③用带小漏斗的橡胶瓶塞塞紧小瓶，向漏斗内注水，水不会流进瓶内，将瓶塞拔松水会流进瓶内，想一想这是为什么？实验后组织学生讨论，让各组都发言总结出“空气会占据一定的空间”的结论来。
3、让学生自己总结实验
通过自己动手实验，学生获得了较多的信息和事实，此时，教师要启发学生把在探究活动中所获得的感性认识用自己的语言表达出来，让他们互相交流，互相启发，互相补充。引导学生将获得的事实加以去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里地加以处理，把感性认识上升到理性认识，从而自己得出科学的结论。如《沉浮秘密》一课，学生通过参与一系列实践活动已获得了物体在水中占据空间变大时，物体会浮起来，变小时物体会沉下去的感性认识，这时，教师应通过教师与学生、学生与学生之间的双边活动，让学生自己去得出物体在水中沉浮的秘密。学生通过思考，很快会得出：“物体在水体积变大时，受到的浮力增大会上浮，体积缩小时，受到浮力减少会下沉。”这样做能让学生充分参与到思维训练中，真正提高了学生解决问题的能力。
自然是小学阶段一门综合性的基础学科，它担负着向学生进行科学启蒙教育的任务。
当前，课堂教学设计的改革仍然是教学改革的关键。如何促进课堂教学结构各个要素之间的有机结合，促进小学生认知心理和智力的和谐统一的发展，这就要求我们不断地对课堂教学设计进行探索和研究。
进行课堂教学设计，是将课堂教学过程中的各个要素有机地结合起来，让其发挥最佳的教学效果。各个要素间相互联系形成系统的教学结构，不同的课堂设计会产生不同的效果。在小学自然教学活动中，运用“教师、媒体、学生”三维双向反馈构成的信息交换系统促进课堂教学的优化组合，这一系统反映了主导、信息、主体之间的相互关系。因此，课堂教学设计必须考虑教师的教学活动，学生的学习活动，教学媒体的选用等方面的问题以及它们之间的相互关系。现以《金属》一课的教学设计为例，谈谈小学自然课堂教学设计。
一、教师的教学活动设计
教师在教学过程中起主导作用，教师要避免单纯地靠一本教科书来灌输知识，必须把它转化为利用投影、实物、标本等多种教学媒体启发、引导学生掌握知识。通过教师的引导、主持、评价来激励和指导学生学习，完成教学任务。
1、指导观察，分组实验。教师首先要展示四幅反映实验内容的图片，指导学生仔细观察，然后让学生进行分组实验，寻找铜、铁、铝的四个共同特征，激起学生的求知欲。
2、启发引导，设计实验。教师要善于借助实验提出问题，启发学生根据已经掌握的第一组实验方法自行设计第二组实验，研究木棍、粉笔、瓦片与铜、铁、铝不属于同一类物体。这样，由浅入深地引导学生开动脑筋，积极主动地参与教学活动。
3、组织讨论，归纳总结。在学生已经完成两组实验的基础上，组织学生分组讨论，金属有哪些共同特征。这样，既活跃了课堂气氛，又调动了学生的学习主动性和积极性。在各实验小组讨论完毕之后，教师进行归纳概括，总结出金属的共同特征。
4、强化记忆，扩散思维。为了进一步掌握金属的共同特征，教师运用了投影与实物相结合的教学手段，让学生从多种物体中辨别金属，既做到了新授知识与生活实践相结合，同时，也扩散了学生的思维，使学生的知识水平和认识能力得到了提高。
教师的主导作用在教学活动中主要是通过指导学生分组实验、激发学习兴趣、启发设计实验、组织观察讨论、归纳概括总结、强化记忆、扩散思维等活动中完成。
二、学生的学习活动设计
学生是课堂教学活动的主体。在自然课的教学活动中，应该通过学生多动手、多动脑、多动口、亲自动手参与做实验的活动，使学生更加热爱大自然，喜欢到大自然中去观察、分析、探索、研究，学会进行科学试验的本领，使学生在课堂教学中成为真正的主体。
1、观察思考，分组实验。学生对教师展示的四幅反映实验内容的图片进行认真细致地观察，并大胆地进行实验。
2、自行设计实验过程。学生由第一组实验获取的知识联想与第二组实验之间的关系，然后各实验小组展开讨论，自行设计实验过程进行实验，汇报实验结果。
3、小组讨论，大胆发言，由于学生在获取两组实验结果的基础上，掌握了知识，有话可说，就会踊跃回答教师提出的各种问题，主动参与实验小组的讨论，发表自己的见解，从而形成一个课堂教学高潮。
4、运用概念辩别金属。众所周知，教学目的就是要使学生熟练掌握知识，在自然课《金属》中，教学目的之一，就是要求学生学会识别金属，由于教学活动组织得充分，学生掌握了金属的特性、共性，根据金属的共性、特色，学生能够很快从多种常见的物体中辨别出金属，并说出辨别的方法，教学目的实现就成为一种可能 。
5、阅读教材，提出质疑。学生在教师的指导下，认真阅读教材，及时发现问题，提出质疑，并在教学活动中，不断寻找解决问题的途径，以掌握新授知识，完成教学任务。
学生的主体作用在教学活动中主要是通过阅读教材、提出质疑、分组实验、观察思考、设计实验、小组讨论、大胆发言、辨别金属等活动中完成。
三、教学媒体选用的设计
中学生在接受教育期间为封闭式课堂教育，其实践活动受到限制，因此其价值观的形成起始阶段为教育所提供的现成价值观而非实践。与一般理性观念形成过程一样，其形成过程可分为四个阶段：价值观指导——实践检验——认可价值取向与行为模式——反馈。中学生价值观形成过程中所出现的问题也根源于这四个阶段。
一、价值观载体的偏差
中学语文教材所选篇目作为语文教学的核心，承载既定价值观，因此中学生价值观出现偏差与选文有密切关系。如果选文的价值观得到中学生的初步认可，则会内化为中学生的个体价值观并被运用于实践当中得到检验与调整，进而得到认可，反之，则会遭到排斥，无法内化为中学生价值观并指导其实践。
中学教材中的课文是语文学科知识与人文思想意识的载体，在一定观念指导下筛选出的选文通过人物形象的塑造，情节的建构向学生传输编者指定的思想观念。作为价值观工具性偏差具体表现在：1.中学语文选文在题材，思想内容，尤其是篇幅上都有着严格的限制。中学语文教材企图选取文学作品中的经典篇目来进行教化，但是由于选文本身篇幅太小无法充分发挥文学的教化功能。选文缺乏细节与人物丰富其内容，使语文选文的形象性、趣味性与可信性减弱。小说在选文类型中趣味性与形象性最强，然而中学语文教材中小说所占篇幅较少，而重要的是节选，在容量与表现力上大大被削弱，小说的主题思想内容不能被读者领略，文学的教化力自然随之减弱。2.选文对客观世界的刻意净化，尤其是对社会的片面展示。选文主题包括表现爱情完美、家庭幸福、友情真挚、爱国主义、无私奉献等等，即使偶尔出现消极悲伤主题的课文也极度隐晦。
由于中学生理解接受能力的限制，教育必须采取生动形象、通俗易懂的方式进行，但是方式的简单并不等同于教学内容的简化，对人性中不可避免的自私与社会丑恶都应成为语文教学的内容。
二、价值逻辑论证的缺乏
人性是世界观与价值观的根源，人性首先是自我的，其次才是社会的，人的一切终极价值指向都是自我，即保障自我利益，进而实现自我价值最大化。任何价值观必须以尊重个体价值为前提，未能保障个体合理价值实现的价值观都不能证明自身的合理性。对于人性的全面了解，是赋予友情、爱情等个体价值观合理性的前提，同时也是爱国主义等价值观的内在逻辑支撑。语文教材中的选文篇幅与选文标准的限制，导致许多内容需要教师在教学中补充。选文中所呈现的价值观是显性的价值观，而实践要求的价值观由显性的集体利他主义价值观与隐性的合理利己主义价值观构成。
价值观合理性逻辑论证被忽略，对人性本质与社会性关系的误导。社会性是在人性基础上发展而来，人性的本质特性必然在其中起主导作用，这就决定了作为个体的人在面对自然社会时首先是为个体的，其次才是为社会集体的，而且根本上是为个体的，人性的首要特征是个体性。这一特征是导致价值观念多元化的根源，也是一切价值观被接受的前提。然而中学语文学科的主导价值观是带有道德虚无主义的利他主义价值观，由于学生思辨能力限制，再加上学科性质与社会环境等因素的综合作用，语文教学都具有唯利他主义至上，而批判合理利己主义思想的特点。语文选文中大部分的人物形象都分别有着勇敢、无私奉献、爱国、勤奋、智慧等完人倾向。语文选文教学对人性的误读就是以社会性代替人性。
人结成社会的根本目的是为了保障大多数人的利益，这就从根本上决定了社会的建立是功利性的，威胁社会利益的行为必定遭到禁止。而维护社会利益的主要准则即为道德与法律，这是集体利益至上的理论基础；同时维护社会利益的最终目的是为了更好的实现个体利益，因此，在法律与道德允许的范围内，个体有追求利益的自由。遵循功利原则的市场经济突显利己主义，每个人都最大限度地追求个人利益。人性与社会的关系是当今市场经济种种现象的阐释基础。
价值观泛指人们对一切事物的有无价值和价值大小的看法和评价标准，价值的大小即为利益的大小，感情则是利益大小的主观反映。感情建立于客体对以主体的利益以及随之带来的精神愉悦。感情往往倾向于喜爱给自己带来利益大的事物，而厌恶损害自己利益的事物。因此价值观决定情感观。感情是人性的最集中体现，没有人性作逻辑支撑的感情便失去了可阐释性。
逻辑合理性的遮蔽使中学语文选文的价值观蒙上了浓重的虚无道德主义色彩，在实践中导致其中学语文教学价值观不能初步内化为学生自我价值观的一部分，使价值观的传播在初始阶段即遭遇失败。
三、实践反馈检验的缺点
实践对价值观与能力同时进行双重建构，而价值观又是能力形成的前提与基础。能力是在一个人的实践当中体现出来的，能力的意义就是实践，没有实践的能力是不存在的。因为实践不但是能力的来源，同时也是能力的检验者与显现方式。从本质上来讲，能力是执行实践，即应该怎么做，以便主体能更快地驾驭客体的一种人的力量。而知识又是人类经验的总结与概括，即知识是在前人实践基础上产生的，前人在实践过程中，经过尝试有些行为作用于客体不会取得预期效果，而有些行为作用于客体则会快速，省时，省力地取得预期效果，正是以这种方式才产生了知识。但事物是不断发展变化的，知识只是对当时经验的总结，而知识拥有者只能再次遇到相似的情况而不能完全重现知识产生的场景，因此知识运用得越熟练，人越能在客体发生一定程度变化的情况下对知识进行变通从而以最小的代价达到自己的目的，当一个人不管客观情况如何变化，都能变通知识而解决问题的时候，便形成了能力。
由此可见，能力的形成要求以价值观为基础，包括对客体认知，主体想当然的预期等，而实践是价值成熟稳定的唯一介质通过多次实践反馈使价值观得到修正。但是如果环境处于非常态状态，则会因此影响实践，使价值观的成熟发生偏差。
由于中学生实践活动的限制，其价值观的检验途径只能以间接为主，亲身体验为辅。具体途径有两种，其一是语文选文及教师的肯定与强调，以选文中人物及作者的实践检验代替中学生个体的实践检验，这种检验往往在语文课堂教学中进行；另一种途径是社会实践的直接检验，包括中学生个体对社会的观察、对新闻事件的价值判断等。
一、学生问题意识的现状分析
1.无疑可问。传统的结论性教学，教师讲，学生听，学生习惯于教师给出现成的结论或答案。同时，学生的练习和测试也通常是建立在一个问题只有一个正确答案的原则上，这种封闭式教学的结果必然使学生从不怀疑教师给出的结论，而且面对本来就有多种答案的大多数问题也不可能产生探究多种答案的意识。
2.不敢问。从学生心理角度分析，主要是由于他们存在自卑紧张的心理。许多学生怕提不出“好问题”而被老师看轻或被同学取笑，因此他们宁可把问题放在头脑里，也不愿将它提出来。
3.不知怎样问。部分学生由于基础差或缺乏思维能力，碰到问题不知怎样提出来，更提不出有深度、有新意的问题。
4.没有机会问。课堂上大多数的教与学行为均有教师或部分优生包办代替，其他学生得不到发言的机会。
二、培养学生问题意识的重要意义
1.培养问题意识，有利于促进学生认知发展
有人打过这样一个比方：人的知识好比一个圆，这个圆由问号组成，问号越多，则圆周越长，圆面积越大，意味着人的知识越多。具有问题意识的学生常常会问自己“是什么”“为什么”“怎么办”，为解决这些问题，他们会启动思维，搜寻头脑中的原有知识，对其重新分析、理解，从而对知识的掌握更为深刻。此外，解决问题的欲望还会促使他们去查阅资料，请教别人，这就使他们的知识得以扩充。在积极的思维、探索过程中，零星的知识变得系统有序，原有的知识结构更为完善、合理，这就提高了建构知识的能力，为今后的知识撷取创造了有利条件。
2.培养问题意识，有利于培养学生的创新精神和创新能力
发明创造是人类进步的灵魂，一切发明创造都始于问题的产生。陶行知先生曾说：“发明千千万，起点是一问。”发现问题，提出问题是人类的宝贵品质，因为问题是科学发现的前提，是新思想诞生的曙光，是创新精神的萌芽。强调问题意识不但促使人们不断发现问题，还会促使人们去解决问题，直至有新的发现。在此过程中，人们的多种能力尤其是创新能力得以发展。
3.培养问题意识，有利于培养学生的主体性
学习是学生主动建构的过程，学生是学习的主体。培养学生的问题意识能使学生主动发现问题、思考问题、解决问题，在这一富有挑战性的过程中，成为教学过程中的主动参与者、成为知识的积极探求者。他们由此获得丰富的情感体验，他们的个性品质会得到锻炼，主体性逐步形成和发展。
三、课堂教学中培养学生问题意识的实践
（一）、营造民主“土壤”，强化问题意识氛围
学生问题意识淡薄的原因是多方面的，而教师在教学中民主意识的缺乏，课堂教学气氛的不融洽是一个主要的因素。因此，强化学生的问题意识，我们首先做的工作就是要求教师在教学中营造民主的气氛。
1.消除心理障碍
由于旧的教育思想的影响，学生认为“问”的内容就是指对教师讲授的新课没听懂、没学会的地方。这样一来，差生不敢问，因为一旦问了就表示没学会、没听懂，轻则遭到同学讥笑，重则会遭到教师的训斥；优等生则认为都听懂了，学会了，没什么可问的。这样就造成了没人提问题的尴尬局面。针对学生的这种情况，我向学生做了解释：质疑问难不单针对教师所讲的内容、不理解没学会的问题，可以提出自己的不同想法、不同见解或由当堂某一内容联想到的一些更有深度的问题。这样既可以使你对所学知识掌握的更加扎实，又可以锻炼你们的求异思维和超前思维。差一点的学生对所学的内容如果真有问题，没学会，不要有顾虑，人的思维是有差距的，有问题很正常；都没有问题才不正常呢？
2.构筑民主平台
青少年学生好奇心强，求知欲旺盛，这正是问题意识的表现，教师在教学活动中要充分爱护和尊重学生的问题意识，师生之间要营造融洽、宽松、平等、合作的民主平台。以消除学生在学习中、课堂上的紧张感、压抑感和焦虑感，学生的问题意识就可以获得充分发挥和显示，各种奇思异想、独立见解就会层出不穷。凡是能提出问题的学生在课堂上让他自圆其说；凡是问题中的合理成分，要重在肯定，对不合理成分用积极的态度挖掘出闪光点。在问题性教学的开始阶段，为了让学生敢提出问题，我采取写纸条的方法：上课前每位学生预发一张小纸，让学生把问题写在纸条上，教师集中后归类再把学生提出的问题一起展示。
3.实施成功教学
学生渴望成功，成功将更能激发他们的问题意识，所以，教师要善于运用有效的激励手段，通过精心设计符合不同知识基础和能力水平的问题，为每个学生的成功创造条件和机会，假如学生有时提出了不合理的问题，也要首先肯定学生思考问题的主动性、积极性，然后共同分析思维不合理的原因，让学生自悟自明，获得成功的喜悦。
（二）、引发认知冲突，激发问题意识形成
所谓认知冲突，就是学生原有知识经验与新的学习任务之间的矛盾冲突。认知冲突造成学生认知心理的不平衡，从而使学生产生解决这一冲突实现新的平衡的需求，激发学生的好奇心与求知欲。从而激发问题意识形成。
1.创设问题情境
思维通常是由问题情境产生的，而且是以解决问题情境为目的的。因此，教师无论教学的整体过程，还是在教学过程中的某些微观环节，都应十分重视问题情境的创设。（1）通过演示实验创设问题情境，引发认知冲突。例如：我在组织“观察物理变化和化学变化”实验教学时，让学生往试管中澄清石灰水内吹气。问学生：a.吹入的主要是什么气体？b.观察到什么现象？c.为什么会产生这种实验现象？让学生边实验、边观察、边思考。其中一个学生观察到吹入CO2时间久了沉淀溶解了的现象，提出“为什么沉淀会溶解？”这一问题。（2）通过揭示日常概念与科学概念之间的矛盾来创设问题情境。学生在接受课堂教学前已有了一些非科学的观念，这些观念可能妨碍学习新知识。例如：他们认为往浓硫酸中加水与往水中加浓硫酸是一样的；在煤上洒水比不洒水放出的热量多等。因此可以从这里入手学习浓硫酸的稀释、反应热等。又如鲸为什么不是鱼？蝙蝠不是鸟？通过这些概念和说法的并列提出，激发学生的好奇心，再引导他们去解决产生的问题。（3）联系STS（科学、技术、社会）设置问题情境，学生会觉得具体、亲切和现代感，同时反作用于STS，养成热爱生活、热爱科技、勤于思考的优良品质。例如在讲机械运动时，可渗透同步通讯卫星、宇宙飞船进入空间站的对待等；在讲电阻后，可介绍利用超导制成的磁悬浮列车等。（4）通过谚语、民俗、典故等设置问题情境。一些当地的谚语、民俗、典故学生耳熟能详，如“种瓜得瓜、种豆得豆”、“五九六九、沿河插柳”把这些生动、鲜活的来自群众的精粹引入课堂教学，能够激发学生的学习兴趣。在引导学生赞美劳动人民智慧的同时，探究“为什么会这样？”“一定要这样吗？”，以培养学生的问题意识。
2.走进“最近发展区”
所谓“最近发展区”，是指教师所传授的知识是以学生现有的认知为基础的，是学生经过努力可以获取的，也即我们平常说的“跳一跳，摘果子”。心理学认为，人的认知水平可划分为三个层次：“已知区”、“最近发展区”和“未知区”，它们的关系是：
人的认知水平就是在这三个层次之间循环往复、不断转化、螺旋式上升。如果我们老师在课堂教学中，注意设置与学生的“最近发展区”贴近的认知目标、学习内容，那么必将能激发学生主动探索新知识，从而激发起学生的问题意识。使新旧知识发生相互作用，产生有机联系的认知结构，如“植物细胞在什么条件下发生渗透吸水？”这类问题使学生感到厌烦，难以调动学生的积极性，若换个角度问：“为什么卖菜的人经常给蔬菜洒水？”这样提问，学生感到特别新鲜，就会激起学生的问题意识，完成知识的巩固和深化。
3.改革传统的教学模式
在重教轻学，重智轻能，重结果轻过程，重统一要求轻独立见解的传统教学模式下，不可能培养出具有强烈问题意识的学生。因此，要培养学生的问题意识，必须改革传统的教学模式。在大力提倡素质教育的今天，既能体现教师主导作用又能体现学生主体作用的教学模式在不断涌现。例如，“四导式”创新教学模式，在培养学生问题意识方面具有较好的效果。“四导”，即导趣、导疑、导思、导创。它的程序结构如下：
教师
学生
这种教学模式体现了“教为主导，学为主体，疑为主轴，动为主线”的教学原则，把培养学生的问题意识作为教学的重要目标之一。实施自学、启发、讨论等多种教学方法，对培养学生的问题意识有很好的作用。
