《科學課程標準》明確指出:科學的核心是探究。科學教學必須使學生積極體驗科學探究的過程,增進對科學探究的理解并初步養成科學探究的習慣,從而培養其創新意識和實踐能力,為學生的終身發展奠定基礎,為社會的可持續發展提供支撐。基于此,作為科學教學重要手段之一的科學實驗,理應由教師演示為主逐步向學生在教師的指導下進行實驗探究的方向轉化。本文主要從實驗形式和方法上進行探討。
一實驗形式
1.模仿實驗
《科學》教材為了培養學生的學習興趣和動手能力,安排了許多演示實驗,主要借助學校實驗器材來完成,但是有些實驗器材是學校特有的,只能由教師來演示或學生在實驗室里操作,限制了學生自己動手多做實驗的場所。
所以這類實驗學生大多是被動的,有的學生為做實驗而做實驗,缺乏深度,不利于培養學生的創新能力。因此教師應有所改進。
2.簡易家庭或生活型實驗
做簡易實驗所需的一些實驗器材主要來自生活中的物品,利用身邊隨處可見的材料進行實驗,具有簡便、直觀等優點。利用日常生活用具做實驗也是對演示實驗或學生實驗的改進,用身邊熟悉的物品來代替一些特定的實驗室器材,它的科學性和原理沒變,實驗效果也沒變,反而會變得更好。如“自制凈水器”,取一個可樂或雪碧塑料瓶,剪去瓶底,瓶口用帶導管的單孔塞塞緊,將瓶子倒放,在瓶內由下向上依次分層放置洗凈的棉花、紗布、活性炭、石沙、小卵石等,就制成了一個簡易的凈水器。這個實驗加深了學生對水的凈化和過濾的理解。又如鐵的生銹和防護、炭黑制墨水、煅燒大理石、用易拉罐和醋制取氫氣、石墨導電、自制汽水等,都能作為家庭實驗讓學生進行探究。
3.設計探究性實驗
“探究的操作活動包括觀察、提問、實驗、比較、推理、概括、表達、運用及其他活動。探究是一種思維狀態,即好奇心驅使的心理傾向。”“新課程強調的是學生對知識的建構與解讀,強調的是學生問題意識、探究能力、解決問題的提升以及嚴謹、務實的科學態度的養成。而所有這些都必須要讓學生親身體驗類似科學家探究的這樣一種科學研究經歷才能達成,新課程呼喚科學探究!”因此,將一些活動和驗證性實驗改為探索性實驗,
并使學生親身體驗探究的過程,是實驗功能得以發揮的
一種策略。
在探究“電流與電壓、電阻的關系”時,學生按照教材提示的實驗電路和控制變量的實驗方法分別測出了在電壓不變時,電流隨著電阻的變化而變化的數據后,我就指導學生將在實驗中測得的數據以函數圖像的形式先畫出來,然后根據函數圖像的形狀和學生在數學課上已經掌握的相關函數知識,學生很快就得出了“電壓一定時,電流與電阻成反比”的結論。根據同樣的方法,學生也很快得出了“在電阻一定時,電流與電壓成正比”的結論。運用這種數學分析方法,學生很快就自主完成了“歐姆定律”知識的建構。
4.思考性實驗
指不具體做實驗,只進行思考,即在大腦中做實驗,也即猜想實驗。在實驗方案設計前要給學生充足的時間猜想,讓學生明白所要設計的這個實驗的目的是什么,是為了說明什么問題。只有在有猜想的前提下進行方案設計,學生才會有的放矢,才會明白研究的主體。
二、實驗教學的幾點思考
1.讓學生實驗是一種快樂的體驗
一般學生對實驗都比較感興趣,教師應抓住學生這種心理,充分利用,正確引導,讓學生在實驗中快樂地體驗與學習。可以將一些看不到、摸不著的原理或規律親自實踐,將科學知識和實際生活聯系在一起,這樣既能玩得高興,又能學到有用的科學知識。例如,為了判斷樹葉的蒸騰快慢,可設計把一棵帶樹葉的小樹苗插進一只兩端開口的礦泉水瓶上端開口內,并密封上端開口,把礦泉水瓶下端開口浸入水中,改變其他條件,我們可以根據水柱升高的多少判斷葉的蒸騰快慢。因此,教師有必要經常演示一些實驗,使學生看時感興趣,課后能仿做,使學生有動手操作的體驗,從而提高學生實驗能力、動手能力、觀察能力以及綜合分析的能力。
2.讓學生實驗后學會總結和反思
實驗后引導學生反思實驗目的和原理、
實驗步驟與方法、
實驗現象和規律、實驗的異同點、實驗拓展與創新等。
讓學生深入地反思在實驗過程中觀察到的現象、實
驗條件和實驗現象的變化,分析產生這個現象的原因,總結實驗規律,掌握科學的測量方法,加深對物理知識和物理規律的理解和應用,增強分析判斷能力。
例如,學生在測量小燈泡電阻時發現:加在燈泡兩端的電壓越高,燈越亮,計算出的電阻值也越大,為什么?
通過反思學生了解到:電壓高,燈越亮,燈絲發光時溫度也越高,從而使學生加深了對影響電阻大小的因素的理解,并找到了問題的
解決辦法:多次測量(且電壓變化盡量小一些)取平均值。
對類似實驗,可進行聯系與比較,引導學生反思實驗的異同點,使學生容易掌握實驗的本質,理解實驗規律,鞏固知識與技能。待學生做過“伏安法測電功率”實驗后,可向學生提出以下問題引導學生反思:兩實驗根據的原理、電路圖、共同用到的實驗儀器、需要測量的相同物理量分別是什么?比較兩實驗操作方法有何不同?通過以上問題,鼓勵學生大膽質疑,發表見解,展開討論,分析對比,有效地培養了學生思維的深刻性和批判性。引導學生反思
實驗拓展與創新,
有利于學生對知識點之間進行溝通,有利于學生深化知識,更有利于培養學生的創造性思維。
3.有效開發家庭小實驗,擴大科學探究的功能
教學實踐表明,家庭小實驗的引入是課堂教學的延伸,是科學探究功能的擴大。它對激發學生興趣、鞏固知識技能、培養能力、開發智力起到積極作用。比如,在講述鐵生銹的條件時,提前一周布置學生完成這樣一個家庭實驗:把兩只鐵釘分別浸沒在油和蒸餾水中(蒸餾水通過煮沸自來水得到),再取一支鐵釘讓其一半浸在水中,每天觀察三只鐵釘生銹情況,并做好記錄。這節課上得生動活潑,而學生學得主動。再如,蠟燭燃燒的實驗探究,把火柴棒放入火焰中,看哪一層最先變黑。學生發現由于火柴棒表面很粗糙,導致實驗現象不是很明顯,有些學生就提出可以用表面相對光滑的牙簽代替火柴棒。通過實驗驗證,果真如此。在對未知領域的探索過程中,學生通過自己的實驗操作和驗證,積極地去思考,去探索,從中就會迸發出更多的智慧火花,而這些火花的積聚會形成創新意識,轉化為創新能力。
另外還可開展課外實驗活動,擴大科學探究的功能。課外實驗活動以組織參觀、進行社會調查等多種形式展開。如在學習燃燒和緩慢氧化時,課前布置學生到加油站、倉庫、圖書館觀察“嚴禁煙火”標志,到車站了解哪些物品嚴禁帶上火車。通過這些活動使學生感到化學就在身邊,化學與生產、生活、社會密切相關,在一定程度上增強了學生關心自然、關心社會的情感.
4.實驗探究過程中應注意的問題
第一,不是個個實驗都需要探究。
筆者認為驗證性實驗就不需要設計成探究性實驗,因為沒有必要,學生也沒有這么多時間做實驗。
第二,設計的探究實驗要適應學生的思維能力。
第三,實驗過程要學生之間、師生之間合作。
第四,允許學生在實驗探究中失敗。
教師可以將失敗實驗作為課堂生成資源,加以利用。
5.教師要對學生實驗加強監督
在整個實驗過程中,教師應對學生實驗加強監督。實驗前檢查實驗方案,實驗中觀察學生實驗,適當參與和指導,實驗后認真批改實驗報告,分析實驗效果。
以上是筆者從事初中科學實驗教學的一點體會。新時期學生認知結構在不斷變化,對教師要求也在提高,因此教師要不斷更新知識,靈活改變實驗教學方法,讓學生對實驗更感興趣、更主動,這樣,才會是愉快的教與學.
參考文獻
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(責任編輯 廖銀燕)