實(shí)效性:科學(xué)探究的應(yīng)然之道

林定泉

【摘要】在初中科學(xué)教學(xué)中有效實(shí)施探究式教學(xué),不僅可以激勵學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望,使學(xué)生主動地去獲取知識,而且可以充分發(fā)揮學(xué)生的智力潛能和非智力因素的作用。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,從優(yōu)化探究操作程序,切實(shí)提高教學(xué)實(shí)效;深入發(fā)掘演示實(shí)驗(yàn),充分發(fā)展探究能力;高度重視偶然現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生問題意識;密切聯(lián)系生活實(shí)際,有效開展課外實(shí)驗(yàn)等方面闡述了提高科學(xué)探究實(shí)效性的問題。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究 實(shí)效性 策略方法 注意事項(xiàng)

開展探究教學(xué)已經(jīng)成為科學(xué)課程的基本理念,但是現(xiàn)實(shí)教學(xué)仍然存在熱鬧有余、實(shí)效不足的問題。為了切實(shí)提高科學(xué)探究的實(shí)效性,重點(diǎn)在于把探究式理念結(jié)合學(xué)生和教材實(shí)際予以創(chuàng)造性地應(yīng)用,即形成一套易于操作的探究方案,不斷提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。提高實(shí)效性是科學(xué)探究的應(yīng)然之道。

一、優(yōu)化探究操作程序,切實(shí)提高教學(xué)實(shí)效

采用“探究式教學(xué)”模式進(jìn)行教學(xué)時,首先教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際,精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程。在每一個教學(xué)環(huán)節(jié)的安排上,都應(yīng)充分考慮如何讓所有學(xué)生都能動手動腦,保證他們有足夠的思維空間。其次是對整個教學(xué)內(nèi)容的安排要體現(xiàn)出層次式,要面對全體學(xué)生,充分挖掘每個學(xué)生的潛能,注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)造思維能力。例如探究“水的凈化”,教師可以指導(dǎo)學(xué)生這樣優(yōu)化探究操作程序:(1)如何不用任何試劑、器材,讓這杯水澄清?如何讓水澄清得快些?(解決沉淀法);(2)如何讓水中的固體與水進(jìn)行分離?(調(diào)動學(xué)生有關(guān)過濾的生活體驗(yàn)后,討論過濾器的制作,過濾裝置的搭配及過濾操作注意點(diǎn));(3)過濾后的水可以飲用嗎?(借此引出蒸餾的概念、過程和方法)

1.創(chuàng)設(shè)問題情境。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是一個不斷地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題和再去認(rèn)識更高層次問題的過程。在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境,是課程改革新理念的基本要求之一。要緊密聯(lián)系學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活實(shí)際,把現(xiàn)實(shí)中的問題經(jīng)過再加工,變成可探究的真實(shí)問題情境,這樣才能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性,激發(fā)學(xué)生的思維,促進(jìn)學(xué)生自主探究。例如,在學(xué)習(xí)二氧化碳時,教師先講述報(bào)紙上關(guān)于某省一農(nóng)民下菜窖拿菜時,不幸窒息死亡的報(bào)道,利用學(xué)生的好奇心,引導(dǎo)學(xué)生討論以下問題:①農(nóng)民在地面上好端端的,為什么下到菜窖中后會窒息死亡?②你可用哪些方法檢驗(yàn)菜窖中二氧化碳的含量是否威脅到人的健康?③天冷時,我們的教室為什么要經(jīng)常打開門窗進(jìn)行通風(fēng)?等等。引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,產(chǎn)生探究的念頭。

2.引導(dǎo)探究活動。在教學(xué)中要結(jié)合內(nèi)容,有計(jì)劃、有步驟地選用探究式學(xué)習(xí)素材,引導(dǎo)學(xué)生自主探究。選用的探究式學(xué)習(xí)素材要具有普適式、多樣式、趣味式和開放式。例如探究“植物細(xì)胞失水和吸水的條件”,教師提出問題后先讓學(xué)生進(jìn)行猜測,當(dāng)學(xué)生提出“影響植物細(xì)胞吸水和失水的因素可能是溶液的濃度”等猜想時,再讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證這個猜想是否正確。這樣,學(xué)生就明白實(shí)驗(yàn)的目的是研究溶液的濃度是否會影響植物細(xì)胞的失水和吸水,就知道要研究的是哪兩者之間的關(guān)系,知道這個實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要考慮到“將一植物個體放在不同濃度的溶液來進(jìn)行對比”這一基本思想。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就有了一個大致的方向,不會感到不知所措,無從下手探究。再如教師出示二氧化碳的循環(huán)圖,并提出問題:影響二氧化碳含量變化的因素有哪些?學(xué)生結(jié)合圖進(jìn)行討論可說出多種因素。教師在肯定學(xué)生答案的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生提出問題:上述因素會不會使空氣中的二氧化碳含量發(fā)生變化?是變大還是變小?學(xué)生由此提出各種假設(shè)(猜想),并設(shè)計(jì)方案,通過實(shí)驗(yàn)探究獲取結(jié)論。同時,教師可引導(dǎo)學(xué)生從日常生活中自主發(fā)現(xiàn)一些有探究價值的問題,開展探究活動。例如調(diào)查附近居民、餐館所用燃料的情況,通過從經(jīng)濟(jì)核算、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、使用方便等因素的綜合分析,提出自己的合理化建議。又如收集一些服裝的標(biāo)簽,通過比較歸納出不同面料制成的服裝在洗滌熨燙時的注意事項(xiàng)。

3.探究成果應(yīng)用。習(xí)題有助于鞏固已學(xué)知識,提高運(yùn)用知識的能力。在重視基礎(chǔ)題的同時,要設(shè)計(jì)一些開放題與實(shí)踐題,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。過程開放或結(jié)論開放的習(xí)題能形成學(xué)生積極探究的問題情境,鼓勵學(xué)生多角度、多側(cè)面、多層次地思考問題,有助于充分調(diào)動他們的潛在能力。設(shè)計(jì)開放題與實(shí)踐題的形式與內(nèi)容可以多樣化,如:有空氣、氧氣、二氧化碳三種氣體,請你選擇其中兩種氣體,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來鑒別它們。

4.鞏固探究興趣。評價是鞏固探究興趣的重要方式。要改變紙筆測試一統(tǒng)天下的現(xiàn)狀,就需要:①改進(jìn)紙筆測試。在紙筆測試中設(shè)置有助于學(xué)生理解和應(yīng)用知識的實(shí)際情境,在解決實(shí)際問題的過程中評價學(xué)生的能力。二是要利用以化學(xué)學(xué)習(xí)成長檔案為主的自我評價,通過自評和他評,促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步與發(fā)展。三是要通過布置實(shí)踐作業(yè)及在實(shí)踐活動中的表現(xiàn),來評價學(xué)生的探究能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、情感和價值觀。例如在“汽化——蒸發(fā)”一課上,師提出蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)?學(xué)生提出的假設(shè)有:蒸發(fā)快慢可能與液體表面積、液體的溫度、液體表面空氣流動速度、液體的種類和接觸面的材料有關(guān)……“蒸發(fā)快慢可能與接觸面的材料有關(guān)”在檢驗(yàn)上就有一定的難度,因?yàn)閷Σ煌牟牧?液體的滲透能力不同,材料深處的液體有無蒸發(fā)完也不好確定,滲透后的表面積又難以進(jìn)行控制,如何選材及有效地控制變量,是一個較費(fèi)勁的事情。所以留待課外進(jìn)行探究,既能夠鞏固學(xué)生的探究興趣,又能夠拓寬知識面,也能夠考察評價學(xué)生的探究情況。

二、深入發(fā)掘演示實(shí)驗(yàn),充分發(fā)展探究能力

教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不一定是盡善盡美的,如果教師沒有改變原有的課程觀、教材觀和教學(xué)觀,沒有重新認(rèn)識教材的本質(zhì)和功能,新課程的實(shí)施也就只能停留在“教教材”。新課程要求教師“用教材去教”,而不是“教教材”。因?yàn)榻滩挠胁煌姹?一種教材的內(nèi)容不等于課程的內(nèi)容,它只是課程的一種“材料”和“范例”,而教學(xué)的主要依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn),教師應(yīng)該依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),利用已有的或可以創(chuàng)造的一切教學(xué)資源(包括學(xué)生與教師本身),包括對選定的教材進(jìn)行必要的整合,從而使這些資源更好地適應(yīng)教師的教學(xué)需求和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。例如在“物體內(nèi)能的變化,熱和功”教學(xué)時有一個演示實(shí)驗(yàn),壓縮厚玻璃筒中的空氣,使空氣內(nèi)能增加,溫度升高,從而使筒內(nèi)易燃物著火。實(shí)驗(yàn)中,明亮的火花給學(xué)生以深刻的印象。然而實(shí)驗(yàn)過后,不少學(xué)生提出:實(shí)驗(yàn)的研究對象是什么?壓縮時筒內(nèi)的空氣溫度是否變化?如何判斷它是否變化?實(shí)驗(yàn)的目的是什么?特別是在沒有判斷出筒內(nèi)空氣的溫度是否變化而事先就放入易燃物來顯示氣溫的升高,顯然不符合科學(xué)的研究過程。如果改變教材中一舉成功的做法:在厚玻璃筒內(nèi)先不放易燃物,壓縮筒內(nèi)的空氣,要求學(xué)生仔細(xì)觀察筒內(nèi)空氣的內(nèi)能有無增加,學(xué)生就會感到困惑:空氣內(nèi)能增加與否怎能看得見?此時,可適時地點(diǎn)撥“如何判斷筒內(nèi)空氣內(nèi)能是否變化?”順著這樣的思路展開教學(xué)過程并組織實(shí)驗(yàn)。由于新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是學(xué)生主動參與設(shè)計(jì)的,自然會明確實(shí)驗(yàn)的目的,無論實(shí)驗(yàn)的結(jié)論還是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想均會在學(xué)生腦海里留下深刻印象,從而更有利于學(xué)生對知識的認(rèn)識、記憶和理解。

三、高度重視偶然現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生問題意識

在探究式學(xué)習(xí)中,學(xué)生常常會有自己獨(dú)到的發(fā)現(xiàn),而且有些發(fā)現(xiàn)是教師始料未及的。例如,讓學(xué)生在課外按課文中的小實(shí)驗(yàn)制作簡單驗(yàn)電器探究“電荷”。開始時,感應(yīng)帶電效果不太好。后來有學(xué)生偶爾發(fā)現(xiàn):當(dāng)帶有少量電荷的驗(yàn)電器箔片張開一角度后,再將異號電荷的帶電物體靠近驗(yàn)電器時,會看到箔片張角更大。事后,教師解釋了其中道理,并受此啟發(fā),在做平板電容器電容與兩極間關(guān)系實(shí)驗(yàn)時,事先使靜電計(jì)適量帶電并控制在15度左右,再改變兩極間的距離來操作,實(shí)驗(yàn)效果就很好。但是有些教師一時無法對學(xué)生的發(fā)現(xiàn),比如“鹽水能夠?qū)щ?而通電后鹽水的顏色發(fā)生了變化”,“新制的硫酸銅放置一段時間后會變黑”,“在凸透鏡實(shí)驗(yàn)中,凸透鏡上有多個燭焰的像”等作出恰當(dāng)?shù)慕忉?或覺得它會轉(zhuǎn)移本節(jié)課的中心,而采取回避或不屑一顧的態(tài)度。要知道,在科學(xué)史上,許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都來自偶然,因此教師應(yīng)當(dāng)鼓勵和支持學(xué)生的發(fā)現(xiàn),并充分地加以利用,引導(dǎo)學(xué)生投入新的探究活動之中。

四、密切聯(lián)系生活實(shí)際,有效開展課外實(shí)驗(yàn)

聯(lián)系生活,聯(lián)系社會。加強(qiáng)學(xué)科間的相互滲透和向現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)開放已成為科學(xué)教學(xué)改革的一個重要方向。選擇生活中的課題設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn),不僅能使學(xué)生感到十分親切,而且感到科學(xué)非常有用,從而激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的動機(jī)。例如:(1)液體壓強(qiáng)與固體壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合:利用塑料導(dǎo)管可以把水柱提高到3米,利用它產(chǎn)生的液體壓強(qiáng)作用在一塊木板上。在木板的下方再固定一個小刀片,可以輕易地壓碎玻璃片。(2)三房兩廳的線路設(shè)計(jì):在一塊2平方米的木板上劃分區(qū)域。分別安裝電能表、漏電保護(hù)器、插座、電燈、開關(guān)、導(dǎo)線等。(3)氣球的反作用力實(shí)驗(yàn):利用氣球放氣時,空氣對氣球的反作用力。推動小車前進(jìn)。(4)雞蛋撞地球?qū)嶒?yàn):讓學(xué)生想各種辦法。怎樣讓雞蛋從4樓跌到地面而不破裂。(5)自動擦鞋機(jī):在電動機(jī)的軸承上安裝毛刷子,通電后。把皮鞋伸到毛刷子下面,刷子可以自動擦干凈。(6)礦工帽:帶上帽子后,利用帽子的自身重力,合上開關(guān),燈泡發(fā)光。脫下帽子。燈泡熄滅。(7)電動機(jī):通電后,直觀地看到線圈在支架上旋轉(zhuǎn),本實(shí)驗(yàn)把圓形磁鐵放在線圈的下面,不存在固定方面的問題,制作方便。(8)照相機(jī)的制作:模擬照相機(jī)的情況,調(diào)整物距和像距,可以在后面薄膜上清楚地看到倒立縮小的實(shí)像。

五、提高科學(xué)探究實(shí)效性的注意事項(xiàng)

1.注意在課堂上調(diào)動全體學(xué)生參與。科學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的吸引力來自于兩個方面:一是實(shí)驗(yàn)本身的新穎性、奇特性、生動性、驚險(xiǎn)性及可操作性,二是事物本身內(nèi)部的規(guī)律性。課堂上一般有教師的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),教師在做演示實(shí)驗(yàn)時,為了引起全體學(xué)生的注意,首先要注意調(diào)動全體學(xué)生積極參與,可以先分小組討論或猜想結(jié)果;其次要注意讓學(xué)生看清楚實(shí)驗(yàn)的變化過程和實(shí)驗(yàn)刻度的顯示,另外還可以讓部分學(xué)生上臺表演。例如筆者在做大氣壓的實(shí)驗(yàn)時,讓幾個同學(xué)用力拔吸盤掛物鉤,做彈性勢能時,讓學(xué)生以不同的力拉弓看射出箭的遠(yuǎn)近等,都極大地吸引了學(xué)生的注意力。

2.讓學(xué)生在課堂上展示自帶的器材或小成果。事實(shí)證明,教師演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的興趣不如學(xué)生自己對操作控制的興趣大。在教師做實(shí)驗(yàn)時,讓學(xué)生帶一些日常用品或簡易器材來協(xié)作實(shí)驗(yàn),可以收到更好的效果。例如在做探究平面鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時,可以讓每個學(xué)生帶一塊平面鏡;在做浮力實(shí)驗(yàn)時,讓4人小組帶做好的橡皮泥船(課堂時間不夠),并比一比用同樣的材料做看誰承載的物體質(zhì)量最大。

3.讓實(shí)驗(yàn)的形式多樣化。現(xiàn)在各個地方對教育都很重視,多媒體教室一般都配備了電腦和投影儀,除了一些學(xué)生必做的探究實(shí)驗(yàn)以外,教師適當(dāng)?shù)乩枚嗝襟w軟件模擬一些實(shí)驗(yàn)過程,以增加課堂的趣味性。例如,用FLASH動畫演示地球的繞日運(yùn)動、電動機(jī)的線圈轉(zhuǎn)動情況、電解水模型,用視頻播放地震的成因、短路的危害,等等。另外,也可以觀看實(shí)驗(yàn)錄像片段,這樣形式多樣的實(shí)驗(yàn)可以給學(xué)生一種新鮮感和趣味感。

4.營造積極活潑的討論氣氛。做完實(shí)驗(yàn)后,最重要的是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)得出事物本質(zhì)的規(guī)律。如果教師把規(guī)律講述給學(xué)生聽,那么學(xué)生的注意力可能不夠集中,對實(shí)驗(yàn)結(jié)論沒有堅(jiān)定的信念,對實(shí)驗(yàn)的缺陷或改進(jìn)方面沒有創(chuàng)新的欲望。而把結(jié)論交給學(xué)生分析和概括之后,有時學(xué)生的想象和概括能力會超出教師的想象。例如,在做鋁塊的質(zhì)量和體積關(guān)系實(shí)驗(yàn)后,筆者讓學(xué)生分組討論,他們得到以下的結(jié)論:①鋁塊的體積越大,質(zhì)量越大;②鋁塊的質(zhì)量與體積的比值相等或不變;③鋁塊的體積為O,質(zhì)量也為O,但m/V不能等于O。當(dāng)然,這其中排除了一些有欠缺的結(jié)論。筆者覺得,通過討論可以發(fā)現(xiàn)每個學(xué)生的閃光點(diǎn),能調(diào)動每個學(xué)生的思考積極性,并促使他們在思維的碰撞中提高自己的思維邏輯嚴(yán)密和全面性。

“授人以魚,不如授人以漁”?？茖W(xué)探究學(xué)習(xí)既是一個長期而艱苦的勞動過程,也是一個循序漸進(jìn)的過程。教師不僅要啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識,還要指導(dǎo)他們親自動手,親自經(jīng)歷,獨(dú)立思考,發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,不斷探究,更要學(xué)會與人交流,取長補(bǔ)短,不怕失敗,堅(jiān)信成功,努力使學(xué)生的個性和諧全面發(fā)展。在“三位一體”的新課程理念下,教師在引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究獲得學(xué)習(xí)方法的過程中,自己也會不斷進(jìn)步。教師角色的變化不但解放了傳統(tǒng)的教學(xué),在參與過程中亦不斷獲得快樂,對學(xué)生的變化會不斷獲得成功感。因此,提高探究教學(xué)的實(shí)效性確實(shí)能夠?yàn)榭茖W(xué)課程教學(xué)注入新的活力。

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