小教具彰顯大智慧—利用“電子起電機及靜電實驗裝置”開展探究性學(xué)習(xí)

侯 巍

北京市石景山區(qū)實驗小學(xué) 北京 100043

小教具彰顯大智慧—利用“電子起電機及靜電實驗裝置”開展探究性學(xué)習(xí)

侯 巍

北京市石景山區(qū)實驗小學(xué) 北京 100043

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出：科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心。所謂探究，就是從問題開始，在教師的指導(dǎo)和幫助下，讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進行科學(xué)探究時的相似過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和技能，體驗科學(xué)探究的樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)思想和精神，全面提高科學(xué)素養(yǎng)。在科學(xué)探究過程中，重在探索的過程，而非結(jié)果；重在收集證據(jù)，而非繁雜的計算；重在對結(jié)果的評價，而不迷信結(jié)果。探究既是小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)要達到的目的，又是小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動是學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑；同時又能滿足學(xué)生成為發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者的內(nèi)心愿望。在科學(xué)課中，教師要結(jié)合學(xué)生實際，把握探究內(nèi)容及目標(biāo)，組織引領(lǐng)學(xué)生參與有意義的科學(xué)探究活動，親歷過程，自主充分地開展活動，這樣既使學(xué)生學(xué)會知識與技能，又培養(yǎng)學(xué)生智能、情感態(tài)度與價值觀，同時又可促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)形成之目的。

眾所周知：科學(xué)課是一門以自然界的事物、現(xiàn)象、規(guī)律為探究對象的基礎(chǔ)學(xué)科，實驗是教學(xué)過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，恰當(dāng)?shù)剡\用實驗教具，既能培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，又有利于他們分析、思維等能力的提高，更容易給學(xué)生提供探究創(chuàng)新的機會。但是，在以往的教學(xué)實際中，由于教具學(xué)具數(shù)量有限，分組實驗器材難以獲得，學(xué)生只能眼巴巴地看著教師做實驗，自己卻“伸手莫及”“望物興嘆”，從而導(dǎo)致了“動手能力差”“無法將所學(xué)知識遷移到實際生活中”等一系列問題的產(chǎn)生。另外，隨著教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)內(nèi)容也在不斷變化。傳統(tǒng)的實驗教具也已跟不上教材變化的需要，很多在教材中已不適用，急需補充新的教學(xué)儀器與實驗器材，這是當(dāng)代教學(xué)改革的需要，也是發(fā)展教育的需要，更是學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)的需要。在這樣的前提背景下，北京日月星云科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)的“電子起電機及靜電實驗裝置”，為師生對靜電進行探究性研究提供了一套良好的實驗儀器。這樣一套小小的實驗裝置卻集合了“火花放電、靜電危害實驗、避雷針實驗、電場力實驗、電子輝光放電實驗、靜電除塵、靜電植絨等22項實驗功能于一身，真正體現(xiàn)了“麻雀雖小，五臟俱全”的特點。由于這套實驗裝置具有真實性、直觀性、安全性，簡單并且易于操作，因此為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)提供了豐富的感性材料。學(xué)生在實驗探究過程中實現(xiàn)了：眼、耳、手、腦的綜合運用，最大限度地為學(xué)生建立科學(xué)概念、培養(yǎng)探究技能搭建了腳手架，從而更好地提高了課堂的實效性。那么這套“小教具”是如何在探究性學(xué)習(xí)中彰顯“大智慧”的呢？

一、巧用教具，創(chuàng)設(shè)自主探究的情境

情境創(chuàng)設(shè)的目的是根據(jù)小學(xué)生的身心特點，認(rèn)知規(guī)律，幫助他們建立一個利于學(xué)習(xí)的心理環(huán)境和認(rèn)知環(huán)境。使他們在良好的心理環(huán)境和認(rèn)知環(huán)境中產(chǎn)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的需要，激發(fā)起科學(xué)探究的熱情，調(diào)動起參與學(xué)習(xí)的興趣。創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境是為了更有效地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)、研究科學(xué)，是為學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)服務(wù)的。而不是為了創(chuàng)造情境而創(chuàng)造情境，創(chuàng)設(shè)情境一定是圍繞著教學(xué)目標(biāo)，緊貼教學(xué)內(nèi)容，遵循兒童的心理發(fā)展和認(rèn)知規(guī)律。心理學(xué)研究表明，恰當(dāng)?shù)膯栴}情境能喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生主動參與。以首師大版《科學(xué)》四年級上冊第8課《正電和負(fù)電》的課后閱讀部分教學(xué)為例：書中的閱讀資料為“靜電在我們的日常生活中無處不在。人們利用靜電發(fā)明了許多靜電工藝技術(shù)，給人類的生活帶來了巨大的變化，例如靜電除塵、靜電噴漆……”。學(xué)生日常對于靜電的了解多為負(fù)面，比如在干燥的季節(jié)，晚上整理衣物時，黑暗中常聽到噼噼啪啪的聲響，而且伴有藍(lán)光；早上梳頭時，頭發(fā)經(jīng)常會飄起來，越梳越亂；拉門把手、開水龍頭時都會觸電等。對于靜電的科學(xué)利用卻知之甚少。殊不知，科學(xué)家們正是把靜電可以吸引輕小物體這一小作用應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域及我們的日常生活中，發(fā)明了如靜電除塵、靜電植絨、靜電復(fù)印、靜電噴漆等，靜電紡絲在醫(yī)藥方面也發(fā)揮了不小的作用。多年來，由于靜電實驗教具的局限性，參觀相關(guān)工廠的不現(xiàn)實性，我們總是回避這些相關(guān)知識。這次，靜電實驗裝置，就解決了以前不好講清楚的靜電知識，尤其是靜電應(yīng)用的有關(guān)內(nèi)容。借助這些教具，能夠鞏固并加深學(xué)生形成“靜電能吸引輕小物體”的性質(zhì)，了解到靜電不僅會給我們帶來麻煩，也會為人類做出貢獻（如靜電除塵等）。教學(xué)時教師先用實驗裝置創(chuàng)設(shè)一個大量煙霧從煙囪中冒出的實驗情境，然后提出問題：你們有什么好辦法將較小的煙塵顆粒除去？在學(xué)生苦苦思索卻不知如何解決的時候，教師提出：有位好朋友可以很輕松地幫我們解決這個問題，它就是“靜電”。當(dāng)教師打開電子起電機的開關(guān)，濃濃的煙塵很快被實驗裝置產(chǎn)生的靜電吸附掉時，同學(xué)們興奮地鼓起掌來，沒想到小小靜電竟有如此神奇的作用，此時他們的心靈受到了震撼，強烈的探究欲望一下子被調(diào)動了起來，隨之而來在頭腦中產(chǎn)生了疑問：靜電究竟是怎樣除塵的？接下來，教師讓學(xué)生帶著疑問進行分組實驗，并指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察接通靜電前后煙塵有什么變化，從而推斷出：由于靜電具有吸引輕小物體的特性，煙塵很小，所以能將煙塵吸在電極板及煙囪壁上，達到消煙除塵的目的。在此，靜電實驗裝置演示的實驗把學(xué)生引入到情境中來，形成了認(rèn)知沖突，激起他們探求知識的欲望，促使他們主動開展探究，讓學(xué)生明白了利用靜電的性質(zhì)可以幫助我們除塵，為我們的天更藍(lán)、空氣更清潔做出貢獻，從而促使他們自覺地樹立環(huán)保意識。

二、活用教具，營造和諧的探究氛圍

自主探究是教學(xué)活動的核心。要想真正讓學(xué)生自主地參與學(xué)習(xí)并獲得不同程度的發(fā)展，就必須營造一種自由的、輕松的、開放的探究氛圍，促使學(xué)生去探究、去發(fā)現(xiàn)、去“再創(chuàng)造”。因此在課堂教學(xué)中我們要轉(zhuǎn)變角色，不以權(quán)威者、監(jiān)督者的角色出現(xiàn)在學(xué)生面前，教師應(yīng)充分發(fā)揚教學(xué)民主，始終作為學(xué)生的組織者、合作者和促進者，與學(xué)生一起探索、一起研究，同時我們要充分發(fā)揮語言、表情的積極作用，用微笑、贊許、熱情、鼓勵等與學(xué)生交流，在教學(xué)過程中充分解放學(xué)生的頭腦、嘴巴和雙手，引導(dǎo)學(xué)生敢想，敢說，敢做，為學(xué)生提供一個自我思考、自我探索、自我創(chuàng)造和自我實現(xiàn)的自由活動空間。例如：本人在教學(xué)《正電和負(fù)電》的拓展內(nèi)容——靜電植絨一課時，先出示一幅靜電植絨作品，當(dāng)精美的作品展現(xiàn)在學(xué)生面前時不禁引起學(xué)生的嘖嘖稱贊。隨后讓學(xué)生猜想作品是如何制作的，并充分表達自己的想法，學(xué)生的有些想法很不切實際，但教師并不隨意指責(zé)評價。接下來鼓勵學(xué)生按自己的想法制作植絨畫并把作品與教師的進行比較，自己發(fā)現(xiàn)問題—所植的絨不夠致密、均勻。然后出示靜電實驗裝置，揭示問題：靜電具有吸引輕小物體的特性，因此可以用來植絨。最后指導(dǎo)學(xué)生分組實驗靜電植絨，當(dāng)學(xué)生親自動手制作出一幅幅漂亮的植絨作品時，笑容洋溢在每個孩子的臉上。本課教學(xué)中，由于恰當(dāng)合理地選擇了教具，學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體不僅獲得了充分的探究時間與空間，同時也收獲了探究后的成功感和滿足感，這也為他們今后的樂于探究奠定了基礎(chǔ)。

三、善用教具，促進探究內(nèi)容的生活性

科學(xué)教學(xué)應(yīng)該朝著“生活化、活動化、自主化、情感化”的方向發(fā)展，教學(xué)必須真正貼近自然、貼近經(jīng)驗、貼近生活，充滿生命的活力?？茖W(xué)探究內(nèi)容的生活性是保證科學(xué)探究有效性的基礎(chǔ)。內(nèi)容的生活性體現(xiàn)在探究活動是否在學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)上而開展的，是否結(jié)合了學(xué)生生活實際，學(xué)生是否樂于參加。誠然，學(xué)生只要去參與、經(jīng)歷就會有收獲，但是不切合學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，不結(jié)合學(xué)生生活實際的探究內(nèi)容是無法真正讓學(xué)生理解而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的。我們的科學(xué)教材中安排了許多科學(xué)探究活動，有些探究主題活動的開展對于不同地區(qū)、不同層次的學(xué)生是需要教師進行調(diào)整的。《雷電的秘密》是首師大版《科學(xué)》第三冊《電與生活》單元中《正電與負(fù)電》一課的閱讀拓展內(nèi)容，雖為閱讀內(nèi)容，但因為雷電現(xiàn)象貼近兒童生活實際，經(jīng)常發(fā)生在孩子們身邊，真正是來自生活，需要孩子了解的問題。我們知道，兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)更多的是學(xué)習(xí)身邊的科學(xué)，這樣才能使他們把所學(xué)的科學(xué)知識應(yīng)用到生活中去，使他們的生活變得更加美好。因此，在教學(xué)這一課時，把探究內(nèi)容進行拓展和深入，基于學(xué)生對靜電放電現(xiàn)象的了解，利用電子起電機完成模擬雷電實驗，從而認(rèn)識雷電成因，并分析出避雷針之所以能夠避雷的原理。進而得出結(jié)論，電子起電機不僅為學(xué)生研究身邊的科學(xué)提供了素材，還有利于學(xué)生形成用科學(xué)提高生活質(zhì)量的意識—知道如何安全避雷。它把學(xué)生感興趣、自然界中卻無法近距離觀測、接觸的雷電現(xiàn)象非常清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，極大地滿足了學(xué)生的好奇心和求知欲。當(dāng)學(xué)生觀察到教師用手握住電子起電機迸發(fā)出一道道藍(lán)色電火花而安然無恙時，都情不自禁地發(fā)出一聲聲驚呼。這組教具能夠使學(xué)生在既安全又不受條件限制的環(huán)境下探究實驗，為學(xué)生分析理解雷電的成因搭建了必要的腳手架。在課時上計劃安排了2課時，第1課時的主要內(nèi)容是：由生活中的靜電放電現(xiàn)象與靜電發(fā)生器模擬雷電放電實驗和自然界中的雷電現(xiàn)象進行類比，通過建立聯(lián)系，歸納出自然界中的雷電也是一種靜電放電現(xiàn)象，認(rèn)識雷電的成因。第2課時的主要內(nèi)容是：面對雷電災(zāi)害，分組設(shè)計避雷的方案（在雷雨天氣應(yīng)躲在什么地方？怎樣做危險？能否躲在樹下，能否打著金屬把雨傘在曠野中行走？為什么不行，如何避免），分組領(lǐng)任務(wù)研究，然后充分交流，要求表述時有理有據(jù)。在學(xué)生分析不出原因的情況下，通過教師指導(dǎo)學(xué)生使用電子起電機分組實驗，了解避雷針工作原理（把大規(guī)模的放電轉(zhuǎn)化為小規(guī)模的放電）再讓學(xué)生解釋完善自己的設(shè)計方案，建議課下繼續(xù)研究。建立學(xué)生的安全意識，樹立用學(xué)到的科學(xué)知識提高生活質(zhì)量的意識。課上、課下充分利用教具實驗驗證，同時給學(xué)生提供課下學(xué)具開放使用的時間。

小學(xué)科學(xué)是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙教育，單一使用傳授式教育是很難達到這個目標(biāo)的。小學(xué)生的一個顯著特點是好動、好奇心強，對周圍新奇的事物和現(xiàn)象興趣濃烈，是天生的探究家。只要我們在教學(xué)中從他們的生活實際出發(fā)，選擇他們熟悉的、容易親近的、喜歡的、能動手做的、有興趣參與的現(xiàn)象和事物，精心設(shè)計教學(xué)過程，適時、適度地運用教具，就能讓小教具彰顯大智慧，讓學(xué)生在探究活動中不斷領(lǐng)悟到科學(xué)學(xué)習(xí)的真諦。

侯巍，本科，小教一級。