陳以琳
摘 要:科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗是科學(xué)的生命線,它對于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識、培養(yǎng)探究能力、啟發(fā)創(chuàng)新思維等起著不可估量的作用。教學(xué)活動是由一個個的細節(jié)構(gòu)成的,有些看上去似乎是“細枝末節(jié)”的小事可能會影響教學(xué)效果,甚至決定成敗,而要讓我們的實驗教學(xué)真正為提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)服務(wù),“細節(jié)教學(xué)”是至關(guān)重要的。本文重點結(jié)合浙教版初中《科學(xué)》中的幾個實驗教學(xué),就如何對細節(jié)進行預(yù)設(shè)、捕捉、拓展等方面進行闡述。
關(guān)鍵詞:實驗;教學(xué);細節(jié);精彩
科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)、以探究活動為核心的學(xué)科,實驗是初中科學(xué)教學(xué)的基本方法,是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識科學(xué)規(guī)律的重要方法,同時也是鍛煉初中生科學(xué)思維的重要手段。實際的實驗教學(xué)過程是師生互動、生生互動的多維度動態(tài)過程,是由一個個的細節(jié)構(gòu)成的,細節(jié)稍縱即逝,對于一些細節(jié)的不重視,或者對一些細節(jié)的處理不當(dāng),往往會留下教學(xué)遺憾,可能會影響實驗效果,甚至得出錯誤的結(jié)論。所以如何重視細節(jié)的預(yù)設(shè)、把握生成的細節(jié),往往成為一節(jié)課精彩與否,甚至是成敗的關(guān)鍵。
一、精心預(yù)設(shè),讓細節(jié)預(yù)約精彩
細節(jié)決定成敗,應(yīng)關(guān)注實驗的每個細節(jié)。作為一種情境,細節(jié)是可以預(yù)設(shè)的。將預(yù)測工作做到位,尤其是在初中科學(xué)實驗教學(xué)中,課前作充分仔細的預(yù)設(shè)是提高探究活動效率的關(guān)鍵。
1.預(yù)設(shè)準(zhǔn)確的認(rèn)知特征,確保探究實效
細節(jié)預(yù)設(shè)的過程既要預(yù)設(shè)“教”,考慮到所教內(nèi)容可能會引起的一些問題,又要預(yù)設(shè)“學(xué)”,考慮學(xué)生的年齡特征、心理特征和認(rèn)知特征等細節(jié),并且盡可能“稚化自己”。
【案例1】在“探究氧氣性質(zhì)”的實驗教學(xué)時,某教師在引導(dǎo)學(xué)生探究時,采用了“提出問題→建立假設(shè)→設(shè)計實驗→進行實驗,收集證據(jù)→驗證假設(shè)→交流評價”這一完整的探究,采用了學(xué)生分組實驗,列出表格,按照課本“先物理性質(zhì)后化學(xué)性質(zhì)”的順序逐一展開,先讓學(xué)生通過聞氣味、觀顏色填物理性質(zhì),再填氧氣與某些非金屬及金屬的反應(yīng)的實驗現(xiàn)象。
這樣的課堂氣氛活躍,面向全體學(xué)生,既動手又動腦,看似很完美,但仔細思考幾個細節(jié):初中生對氧氣的顏色、氣味等物理性質(zhì),是否已有前概念?需要強調(diào)的是“氣味是怎樣的”還是“聞氣味的操作方法”?讓木炭在氧氣中燃燒,是教師要求去做的,還是學(xué)生的自我需求?由于前面的“假探究”過多(到物理性質(zhì)完成課堂時間已過半),導(dǎo)致實驗中如“鋁箔燃燒的現(xiàn)象不同組之間差別很大”,“用燃燒匙燃燒得到的火焰顏色和書本上描述不一樣”等生成的細節(jié)問題,沒有得到很好的解決。
2.預(yù)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境,誘發(fā)探究欲望
“教學(xué)情境”是指周圍教學(xué)環(huán)境資源。從學(xué)生熟悉的情境出發(fā),進行創(chuàng)造性地處理,巧妙地設(shè)置情景,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題,激發(fā)學(xué)生的探究興趣和求知欲望,促進學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)有著重要的作用。
【案例2】在“光的反射”教學(xué)時,教師請學(xué)生幫忙用遙控器開啟投影儀,一位學(xué)生到講臺前,遙控器正對投影儀,順利開啟了投影儀。
接著教師介紹遙控器中紅外線的基本情況,復(fù)習(xí)了光的直線傳播等知識。
師:除了剛才正對的方式開啟投影儀外,還有其他方法嗎?
臺下的學(xué)生躍躍欲試,依次嘗試,進而引入光的反射。
又如,在某市級公開課“電流的測量”的教學(xué)時,課前該教師引導(dǎo)學(xué)生將兩根導(dǎo)線依次接在一節(jié)、兩節(jié)干電池兩端,另兩端并列放在舌頭上,“品嘗”電流的味道,匯報自己的感受,從而自然過渡到電流有大小,電流的大小如何去測量等教學(xué)環(huán)節(jié)。
通過用“遙控器開投影儀”這一熟悉的情境出發(fā),設(shè)置“除了正對的方式開啟投影儀外,還有其他方法嗎”這一有利于課堂教學(xué)的問題情境,自然地完成了從光的“直線傳播”到“光的反射”的過渡,使新舊知識有機銜接,為新知識創(chuàng)造了學(xué)習(xí)背景?!捌穱L電流”這一從未有過的新鮮活動一下子激發(fā)了學(xué)生的興趣,讓充滿好奇心的學(xué)生深深地著迷和困惑,“玩遙控器”“品嘗電流”起到了鋪路搭橋的作用,讓學(xué)生從生活世界走進科學(xué)世界,誘發(fā)了學(xué)生的探究欲望。
3.預(yù)設(shè)彈性的教學(xué)空白,激發(fā)探究熱情
在教學(xué)活動中,有時為激發(fā)探究熱情,教師可對實驗的內(nèi)容作適時變動,或增或減或改,有彈性,有“留白”,故意“放棄細節(jié)”,用“空白”的設(shè)計去激發(fā)學(xué)生的思維,讓原本的疑惑用新思維去解惑,從而達到知識、能力和思維的多豐收。
【案例3】在某市級教研課中,一名教師在“電流表的使用”的教學(xué)環(huán)節(jié)中,直接出示電流表,讓學(xué)生以“記錄在測量過程中遇到的問題及解決方案”為主題開展小組合作,利用學(xué)生原有的知識儲備進行探究活動,直到學(xué)生自己認(rèn)為已經(jīng)測出了電流值為止。十分鐘后學(xué)生討論遇到的問題及解決方案,說明自己采用何種方法是正確的,哪些是不對的,并能說明理由。最后共同以“設(shè)計說明書”的方式規(guī)范電流表的使用。
以往這部分的教學(xué)大多是教師先介紹電流表使用方法、注意事項等細節(jié),或者教師在講臺上先演示一遍,學(xué)生再照樣實驗。這樣的設(shè)計雖然結(jié)構(gòu)完整、規(guī)范、有序,在課堂上操作起來簡單,但這僅僅是從知識內(nèi)容出發(fā),學(xué)生沒有主動地參與到這個探究中。而上述教研課獲得了與會專家的充分肯定,其最大的亮點是預(yù)設(shè)有彈性,給動態(tài)生成留下空間。讓學(xué)生利用這些“空白”自主活動、自主建構(gòu),學(xué)生有了自由發(fā)揮的時間和空間,課堂上才會飛揚著學(xué)生學(xué)習(xí)的智慧和教師教學(xué)的智慧。這樣的設(shè)計在一定程度上既促進了全體學(xué)生的發(fā)展,又展現(xiàn)了個體的成功體驗。
二、慧心捕捉,讓細節(jié)成就精彩
教學(xué)細節(jié)是師生、生生思維碰撞的閃現(xiàn),精彩就在瞬間,在這樣的環(huán)境下,需要教師的即時引導(dǎo)和靈活調(diào)控。能否發(fā)現(xiàn)和關(guān)注到細節(jié),反映的是教師的智慧,能否捕捉和利用好細節(jié),體現(xiàn)的是教師的功力。
1.隨機應(yīng)變,捕捉矛盾,順應(yīng)需求
眾所周知,實驗方案的好壞直接關(guān)系到探究活動的成功與失敗。好的實驗方案有利于學(xué)生有效地掌握雙基,培養(yǎng)能力,啟發(fā)思維。但在現(xiàn)實教學(xué)中,難免會出現(xiàn)有些方案的不足,這就需要我們進行有效調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計。
【案例4】關(guān)于“通電螺線管的磁場”的活動設(shè)計。
教材內(nèi)容:
(1)用導(dǎo)線繞成螺線管后通電,觀察是否能吸引大頭針(書本有配圖:一節(jié)干電池連接大約十匝用導(dǎo)線繞成的螺線管)。
(2)在螺線管中插入一根鐵棒或一枚鐵釘,再觀察吸引大頭針的現(xiàn)象。
(3)比較兩次實驗的結(jié)果,想一想:這說明了什么?
教學(xué)活動:
師:活動(1)中的結(jié)果應(yīng)該是什么?
生:能吸引(非常一致)。
然后教師要求學(xué)生按照圖中所示的方式進行實驗,結(jié)果也非常一致:不能吸引大頭針。
師:由于通電螺線管接在一節(jié)干電池上,產(chǎn)生的磁性太弱,而大頭針太重,所以無法吸引,但磁性實際是有的。
隨后進行其他研究,實驗現(xiàn)象很明顯、很成功,比較分析也很順利。
通過前面“通電直導(dǎo)線能產(chǎn)生磁場”內(nèi)容的學(xué)習(xí)和過渡,學(xué)生對活動(1)的回答是信心滿滿的,但對實驗結(jié)果多多少少是有點失望的。雖然這個問題教師已經(jīng)進行了解釋,學(xué)生也點頭認(rèn)可,但細想:這樣的解釋真的滿足了學(xué)生的需求嗎?學(xué)生心底真的只是希望得到文字層面的解釋嗎?針對這個矛盾,怎么解決?如果我們抓住這個矛盾進行反問:為什么會這樣?問題可能出在哪里?經(jīng)過大家的討論分析,然后建立假設(shè)、重新設(shè)計實驗方案,最后結(jié)合實驗進行驗證。這樣的課堂,學(xué)生的需求才能真正得到滿足,不僅解決了學(xué)生的疑問,完成了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo),又提高了學(xué)生的探究能力,培養(yǎng)了科學(xué)思維。對于教材內(nèi)容,有時需要有一種質(zhì)疑精神,選擇和創(chuàng)造最科學(xué)的方法來開展探究活動,輕松突破實驗教學(xué)的重難點。
2.伺機而動,捕捉意外,生成問題
實驗探究的過程不可能一帆風(fēng)順,在具體的教學(xué)過程中如果忽視某些細節(jié),或處理不當(dāng),都有可能影響結(jié)論的得出,甚至得到錯誤的結(jié)論。這些“意外”細節(jié)的出現(xiàn),是否會對我們的教學(xué)產(chǎn)生影響,產(chǎn)生怎樣的影響,關(guān)鍵要看教師如何應(yīng)對。
【案例5】一節(jié)關(guān)于“測定氧氣含量”的公開課上,用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗過程中,該教師沒有夾住止水夾,就將紅磷放入氧氣瓶,個別眼尖的學(xué)生發(fā)現(xiàn)了,馬上指出“夾子、夾子”,教師馬上意識到了,立刻夾上夾子,此時集氣瓶里面的火好像滅了,他拿出燃燒匙,此時火又旺起來,他馬上拿出備用的氧氣,在同學(xué)們的注視下,小心地伸入燃燒匙并壓緊瓶塞,然后等待熄滅、冷卻,打開止水夾,但是實驗結(jié)果吸入的水量還是明顯比預(yù)設(shè)的五分之一要少。此時,學(xué)生間爭議聲不斷。
這一連串的“意外”,并沒有嚇住這位老師,只見他先對大家道歉:“由于老師的粗心,一開始沒有夾住止水夾,這是個嚴(yán)重的錯誤?!比缓笤O(shè)問:最后實驗結(jié)果的巨大差異是這個“錯誤”造成的嗎?經(jīng)過討論后大家否定了。一個學(xué)生發(fā)問:為什么差別怎么大呢?肯定有問題。教師馬上肯定了該學(xué)生的想法,然后引導(dǎo)學(xué)生與老師一起回憶實驗過程的每個細節(jié),展開分析討論,對中途出現(xiàn)的新問題不斷加以剖析,步步設(shè)問、歸根溯源,找出真正的問題所在。
科學(xué)教學(xué)的過程應(yīng)該是一個提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題的過程??茖W(xué)實驗教學(xué)也應(yīng)該是以問題為起點,用問題來貫穿整個教學(xué)過程,并用進一步的問題來推進。一堂科學(xué)實驗教學(xué)課,往往是用一系列問題的解決來實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的。上述案例中面對課堂“意外”,教師及時更改原先的教學(xué)預(yù)設(shè),充分利用這次“意外”的細節(jié),生成新的問題,探究其中的奧秘,及時進行課堂調(diào)控,巧妙地加以引導(dǎo),抓住教育時機,創(chuàng)造性地組織了以上教學(xué),憑借教師的智慧捕捉到了開啟學(xué)生創(chuàng)造性思維的細節(jié),掀起了課堂教學(xué)的新高潮。
3.借機施教,捕捉錯誤,探究本質(zhì)
學(xué)生的發(fā)展是個性化的,思維更是靈動的,教師在課前不可能全面預(yù)設(shè)實驗中可能發(fā)生哪些錯誤。但“教室是學(xué)生出錯的地方”,錯誤在所難免,同時錯誤的發(fā)生也一定是有原因的,引起錯誤的原因往往是一種鮮活的教學(xué)資源。
【案例6】在“天平的使用”的實驗課中,學(xué)生完成了小石塊質(zhì)量的測量,教師補充思考題:假如現(xiàn)在使用的砝碼生銹了,還測剛才的小石塊,測量的結(jié)果如何?是變大還是變小?學(xué)生們一下子被鎮(zhèn)住了,還在冥思苦想,此時有個學(xué)生很堅定地大聲回答:“變?。 苯處熃o他豎起了大拇指。然后該同學(xué)解釋:“我從參考書中看到過這個問題,答案就是變小,我的理由是因為砝碼生銹了,鐵銹很容易掉,質(zhì)量變小,所以測量的結(jié)果就變小……”
針對這一明顯的錯誤,教師并沒有采用“一口否定、直接批判”的方法,而是采用以下三個環(huán)節(jié)來指出錯誤的原因:①通過其他同學(xué)的幫助,找到第一個錯誤:題中并沒有“鐵銹掉了”的信息,生銹質(zhì)量是增加的,強調(diào)實驗條件不能憑主觀想象。②依據(jù)砝碼質(zhì)量變大后,對測量值的影響展開詳細的討論分析,得到正確答案,強調(diào)結(jié)論的得出不能僅憑直覺。③模仿這個同學(xué)的思路進行推理,假如真的是“鐵銹掉了”,測量結(jié)果又如何,強調(diào)遵循客觀條件進行邏輯推理的重要性。
學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的錯誤,對待錯誤,我們所要做的不是“批判”,而是“撥亂”,把錯誤作為資源加以利用,為學(xué)生搭建相互交流的平臺,鼓勵自由的交流和質(zhì)疑,引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生尋找解決問題的方法。把這樣的“好機會”讓給學(xué)生,就能把“病點”轉(zhuǎn)化成“亮點”。這樣,學(xué)生對一些容易忽視的細節(jié)有了更深刻的理解,對以后的學(xué)習(xí)會有更好的啟示作用。
三、潛心拓展,讓細節(jié)延續(xù)精彩
細節(jié)因其“細”而往往容易遭到忽視,但若能抓住有益的細節(jié)性資源進行有效拓展,創(chuàng)設(shè)利于學(xué)生發(fā)展的開放式教學(xué)環(huán)境,再多走一步,學(xué)習(xí)內(nèi)容上可能更加有廣度、深度,課堂氛圍上可能更加豐富、活潑,使理性的科學(xué)更加充滿樂趣,極易誘發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲,有效促進學(xué)生能力的提升、思維的發(fā)展,科學(xué)實驗教學(xué)將煥發(fā)出新的活力。
1.穿插小實驗,繼續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)熱情
在科學(xué)實驗教學(xué)中,我們往往抓住重點內(nèi)容進行研究,而對于一些細節(jié)性的知識以講解、討論為主,但對于有些難點,這樣的方式效果不佳。適當(dāng)補充幾個小實驗更具魅力,不但不會浪費時間,反而會節(jié)省因反復(fù)說理所花費的時間,不但突破了知識上的困難,更能喚起學(xué)生的好奇心和求知欲,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究激情。
【案例7】在講授有關(guān)浮力大小的問題時,學(xué)生普遍對“1N的水能浮起大于1N的物體”持有懷疑態(tài)度。教師可利用泉水瓶和略大于該礦泉水瓶的燒杯進行實驗,在燒杯中加少量的水,礦泉水瓶中加較多的水,將礦泉水瓶浸入燒杯中,就可以發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶漂浮在燒杯中,學(xué)生在驚喜中親眼見證了一兩撥千斤的威力,就會對浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)而非液體本身的體積這個細節(jié)銘記于心。
小實驗是在完成正常實驗教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上延伸拓展,其操作簡單、現(xiàn)象奇特更能吸引學(xué)生,是激發(fā)興趣、活躍課堂、啟發(fā)思維的有效手段。這樣,學(xué)生就會由“知之者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂弥摺保^而就成為“樂之者”了。
2.再現(xiàn)科學(xué)史,持續(xù)提升科學(xué)素養(yǎng)
在實驗教學(xué)中,學(xué)生的實驗態(tài)度、科學(xué)習(xí)慣能否形成,是一堂實驗課成功的根本標(biāo)準(zhǔn)之一。實驗探究不僅要掌握概念、規(guī)律,更要體現(xiàn)過程、方法。結(jié)合教學(xué),適當(dāng)再現(xiàn)科學(xué)史,不僅能讓學(xué)生體驗到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛,培養(yǎng)他們銳意進取、百折不撓的精神,更能讓學(xué)生領(lǐng)悟大師們的思想,實現(xiàn)教育價值的最大化。
【案例8】在“焦耳定律”的實驗教學(xué)中,同一次實驗不同時間的讀數(shù),是有所區(qū)別的,不能牽強附會,甚至有些數(shù)據(jù)特別離譜,但絕不能為了得到結(jié)果而隨意更改實驗數(shù)據(jù)。對于每一個數(shù)據(jù),都應(yīng)認(rèn)真對待,不同之處教師應(yīng)該指導(dǎo)展開討論,分析造成這種結(jié)果的種種因素,不可草草了事。該過程可以穿插焦耳在年輕的時候設(shè)想制作一種“永動機”,不斷設(shè)計、制作,但沒有一次成功,后來經(jīng)過反思原來的設(shè)想,重新確定新的探究課題,在極端困難的條件下,積30余年實驗研究、400多次實驗后,終于在新的研究領(lǐng)域中取得了成功的故事,使學(xué)生懂得每一次的成功都不是唾手可得的。
科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)重在潛移默化的滲透,通過再現(xiàn)科學(xué)史,我們不僅將科學(xué)史變成一個個的勵志材料,更多的將科學(xué)家們的研究過程,將失敗或成功的研究方法滲透到課堂中,從而在學(xué)生的頭腦中建立起以“科學(xué)家命名的單位不僅僅是個單位符號,以科學(xué)家命名的定律也不僅僅是個公式模型”的觀念。這些都是實驗教學(xué)中的細節(jié)拓展,都能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維,促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。
3.互融課內(nèi)外,不斷啟迪創(chuàng)新思維
科學(xué)來源于生活,又應(yīng)用于生活。許多科學(xué)知識學(xué)生已有一定的理解,在教學(xué)中利用生活材料,利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗,進行有目的、多角度的拓展,關(guān)注學(xué)生的現(xiàn)實體驗,把課堂實驗延伸拓展到生活中,能讓學(xué)生從“學(xué)科學(xué)”轉(zhuǎn)變成“做科學(xué)”“用科學(xué)”,能真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
【案例9】在研究“酸的性質(zhì)”前,可讓學(xué)生利用米醋和雞蛋做個軟殼蛋;學(xué)習(xí)“二氧化碳的性質(zhì)”時,利用醋和食用小蘇打做個“滅火器”;研究“金屬氧化”時,在家探究鐵銹的形成與什么因素有關(guān);在研究“種子萌發(fā)”時,讓學(xué)生在家提前實驗或留意觀察平時食用的各種豆芽的特征,記錄相關(guān)數(shù)據(jù)等。讓學(xué)生在課外利用生活物品進行實驗觀察,這樣既可節(jié)省課堂時間,也能達到課堂演示所不能達到的觀察效果。
又如,在研究“壓強和流速的關(guān)系”后,可以讓學(xué)生觀察家中的吸塵器、油煙機等,并探究其中的工作原理;在學(xué)習(xí)了“電功率的測量”后,可以讓學(xué)生探究家中的“空氣開關(guān)”是否符合使用安全;學(xué)習(xí)了“燃燒爆炸”后,讓學(xué)生檢查家中的燃氣熱水器、煤氣管道等是否存在安全隱患等。這些課外活動在培養(yǎng)學(xué)生能力的同時激發(fā)了學(xué)生的求知本能,大大提高了學(xué)生領(lǐng)會和掌握知識的效率。
用學(xué)生熟悉的生活材料進行實驗探究,不僅彌補了課內(nèi)的不足,而且能拉近科學(xué)與生活的距離,將所學(xué)知識應(yīng)用于日常生活,不僅讓課內(nèi)知識得到了價值的體現(xiàn),又讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)和社會,科學(xué)和日常生活的關(guān)系。實驗教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生發(fā)展的開放式教學(xué)環(huán)境,通過教學(xué)時空的補充拓展,撫平科學(xué)與生活的裂痕,促使學(xué)生在課外也能“動”起來,主動參與思考,使實驗課堂教學(xué)煥發(fā)出新的活力,使學(xué)生的主動探究更具有創(chuàng)造性,激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維。
細節(jié)決定成敗,一個微不足道的細節(jié),可能招致失敗,也可能預(yù)示著一個重大的發(fā)現(xiàn)??茖W(xué)實驗教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分,實驗教學(xué)過程是“靜態(tài)預(yù)設(shè)”在課堂中“動態(tài)實施”的過程,這就需要教師不僅要抓住科學(xué)實驗教學(xué)的主要內(nèi)容和整體框架,更要抓住科學(xué)實驗教學(xué)的細節(jié)所在,深入思考,充分預(yù)設(shè)細節(jié),抓住細節(jié)生成,輻射細節(jié)拓展。細節(jié)既是一種關(guān)注,也是一種創(chuàng)意,更是一種智慧,對于細節(jié),我們只有科學(xué)而藝術(shù)地加以把握,融合全新的教學(xué)理念,才能提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng),使科學(xué)實驗教學(xué)更加精彩。
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(作者單位:浙江省溫嶺市實驗學(xué)校)