王天鋒
【關鍵詞】實驗教學;科學素養(yǎng);落腳點;探究
【中圖分類號】G623.6 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009(2016)44-0073-02
科學實驗是科學教學的重要組成部分,忽視實驗,學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)會大打折扣。下文,筆者將結合相關課例,談談實驗教學如何發(fā)展學生的科學素養(yǎng)。
一、找好實驗中科學素養(yǎng)的落腳點
學生科學素養(yǎng)的表現(xiàn)之一是課堂學習中的科學精神,具體表現(xiàn)為個體在學習活動中的價值標準、思維方式和行為規(guī)范。在科學學習中,學生尊重證據(jù)、主動探究等素養(yǎng)的獲得需要教師關注實驗活動的兩個“點”。
1.整合教材——科學素養(yǎng)的“起點”。
《科學》教材往往只呈現(xiàn)實驗器材和程序,缺少對學生思維等認知活動的關注。如蘇教版《科學》四下《物體的形狀改變以后》一課,教材中的實驗是認識物體的形變,由于教材提供的材料比較單一,不能揭示“形變”與“彈力”之間的關系,且學生對“形變”的認識還僅僅停留于物體的形狀會發(fā)生變化的層面,對于變化后能夠還原的認識不足。造成這種認識缺陷的原因是實驗活動提供的材料過于單一,教材上提供了橡皮筋、彈簧、海綿、鋼條四種材料,這四種材料均直接指向有彈性這一概念,而缺少對無彈性(本質(zhì)是彈性較弱)現(xiàn)象的關注。針對學生認識上的不足,教師需要為其搭建思維階梯。而實驗能為學生搭建思維階梯,教師需要圍繞“實驗”和“思維”雙主線設計實驗,可以增加學生認為不具有彈性的短木條、橡皮泥、鋁棒、棉線四種材料,讓學生進行對比。
2.建立概念——科學素養(yǎng)的“提升點”。
建立概念是一種重要的科學素養(yǎng),建立概念的過程是對所見現(xiàn)象進行抽象和提煉的過程,同時也是對自我認識的超越和提升的過程。
以“彈力”概念的建立為例,教師要以學生素養(yǎng)提升為指向展開教學。第一步觀察物體形狀變化前后的區(qū)別,說說自己玩橡皮筋時,它的形狀有哪些變化,最后結束時又是什么形狀?引導學生畫圖記錄自己的觀察結果,這是對學生觀察素養(yǎng)的培養(yǎng)。第二步,通過比較,建立“外力”與“形狀”之間的聯(lián)系,學生觀察、記錄哪些材料形狀改變后能夠還原,哪些不能。形狀變化主要是變長、變短、變扁和體積變化,這些變化都與受到外力有關,這是對學生歸納意識的培養(yǎng)。第三步,建立“內(nèi)力”與“形狀”之間的聯(lián)系,這是學習的難點。學生對彈力如何產(chǎn)生頗有疑惑,這時教師需要演示壓縮壓簧的實驗,然后學生思考內(nèi)力是什么時候產(chǎn)生的,什么時候最大,朝什么方向,是所有物體都有這種內(nèi)力嗎?通過演示,學生會明白彈簧開始被壓縮時,“內(nèi)力”就產(chǎn)生了,這個內(nèi)力來自于彈簧本身,方向與外力相反,此時彈力的概念就建立了。
教學中,學生從對實驗現(xiàn)象的觀察與記錄,到實驗現(xiàn)象與所對應概念的關系梳理,都遵著“知識建構理解”和“能力素養(yǎng)提升”兩條主線,知識的獲得并不是最終目的,背后隱藏的素養(yǎng)提升才是最終目的,因此,梳理實驗背后的素養(yǎng)是科學教師備課時要著力思考的。
二、搭好實驗外科學素養(yǎng)發(fā)展的“路”
科學素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開探究學習這一形式,而探究學習離不開教師對實驗中的探究因素的挖掘。
1.注重探究活動。
學會探究是科學素養(yǎng)之一,科學課上,教師要盡可能地讓學生通過實驗觀察有所發(fā)現(xiàn)。以蘇教版《科學》四下《肌肉》中的骨骼和肌肉關系為例,教師可以直接向學生展示手臂骨骼肌肉的模型;也可以先向學生展示手臂的骨骼模型,然后讓學生觀察自己手臂運動現(xiàn)象,判斷手臂上的肌肉是如何變化的。前者是直接告知知識,后者倡導的是探究和發(fā)現(xiàn),而后者更利于學生觀察素養(yǎng)、邏輯推理素養(yǎng)、建模思維的發(fā)展。
2.倡導真實情境。
對于核心素養(yǎng)的界定有很多,杭州師范大學的張華教授認為,核心素養(yǎng)是人們適應信息時代,知識社會和全球化時代的需要,是解決復雜問題和適應不可預測情境的能力和道德。因此,存在不確定性的教學情境才能為學生核心素養(yǎng)的發(fā)展提供空間。
在認識拉力大小與彈簧拉長長度之間的關系的過程中,教師可以圍繞真實情境開展教學。教師可以將通俗意義上的彈簧秤拉力刻度轉化成長度,將掛了一個鉤碼、兩個鉤碼……五個鉤碼的刻度線重疊在同一個長度盤上,這時學生會發(fā)現(xiàn)長度的變化就是拉力刻度的變化,在此基礎上,學生可以設計一個彈簧秤刻度板,從而將人類歷史上幾百年的發(fā)現(xiàn)歷程濃縮于每一個學生的發(fā)現(xiàn)過程中。
3.凸顯實驗學習特征。
科學教學的核心是培養(yǎng)探究精神,而科學實驗對學生科學態(tài)度、證據(jù)意識等的培養(yǎng)均有幫助。
實驗是一種學習方式。從教與學角度來說,科學實驗教學要有一定的趣味性,本質(zhì)上要能體現(xiàn)科學性,理念上要體現(xiàn)“做中學”的特征。所以實驗活動要圍繞“觀察”和“分析”展開,要充分體現(xiàn)動手又動腦的學習方式。
實驗的過程,從結果角度來說,它是學生對知識的消化過程;從學習角度來說,它是引導學生學會觀察、學會記錄、學會表述的過程。因此,教學中,教師要找到最佳的觀察和分析視角來培養(yǎng)學生主動探索的意識,從而體現(xiàn)實驗這一學習方式的獨特魅力。
三、建好實驗中核心素養(yǎng)提升的“場”
在實驗教學中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng),不僅要關注實驗活動的過程和技能,還需要關注實驗活動的指向,要讓學生在獲得能力和方法的同時,形成一定的價值觀。
1.關注實驗教學的“訓練場”。
實驗教學有其獨特的要求,從進入實驗室的那一刻開始,每一個學生就是一個小科學家,其一舉一動都要嚴格遵守規(guī)范,學生實驗操作的精細程度代表著其科學素養(yǎng)的形成程度。科學教師要將實驗當成學生科學素養(yǎng)的訓練場,一要關注學生對實驗操作程序的遵守程度,考核學生實驗操作的先后順序、觀察活動、記錄活動等;二要關注學生實驗秩序的落實程度,實驗前不隨意動手玩材料,實驗中注意力集中,實驗后將器材還回原處。當學生每次實驗都能遵循規(guī)范,采用正確、科學的方法,久而久之,就會養(yǎng)成科學素養(yǎng)。
2.關注實驗教學的“文化場”。
學科核心素養(yǎng)是通過學科思想體現(xiàn)出來的,科學實驗中要關注科學思想和科學學科特有的文化。科學實驗既是一種操作性的體驗活動,更是一種研究性的探索行為,實驗活動中要體現(xiàn)以下幾種學科意識:(1)客觀意識。科學實驗特別強調(diào)求真精神,客觀表述自己的所見是實驗活動的基本要求,實驗中要做到不隨意篡改實驗數(shù)據(jù),不用想象代替觀察,不夸大觀察結果。(2)證據(jù)意識。科學之所以被世人當作“真理”的代名詞,是因為其每一個結論都有證據(jù)的支持。在實驗活動中,學生每得出一個結論,教師都要讓其提供判斷的依據(jù),同時還要引導學生養(yǎng)成質(zhì)疑的習慣,不斷向他人和自己追問,不斷補充證據(jù),不斷完善結論,不斷進行論證,這將會改變學生隨意表達,妄下結論的習慣,讓學生變得理性起來。(3)模型意識。實驗活動中的現(xiàn)象有零散、隱蔽的特征,學生要針對這些現(xiàn)象提出自己的假設,建立對問題的認識模型,這是從事實向原理邁出的重要一步。以宏觀的認識為例,學生的科學實驗都是圍繞物質(zhì)世界、生命世界、地球宇宙幾大領域的模型展開的微觀活動。具有模型意識的學生在科學實驗中會不斷思考、不斷推理,形成模型框架,這樣就會超越實驗本身,形成對高級原理的概括機制。
實驗絕不是簡單的動手操作性活動,它承擔著學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)的重任。今天的實驗,必將給予學生適應未來社會的素養(yǎng)和能力。對于我們教師而言,加強實驗教學背后的學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng),還有很多的問題值得我們?nèi)ニ伎己脱芯俊?/p>
(作者單位:江蘇省揚州市梅嶺小學西區(qū)校)