“保護土壤”教學(xué)設(shè)計與反思

山東省郯城縣泉源鄉(xiāng)清泉小學(xué)(276100) 宋存峰

1 教學(xué)分析

“保護土壤”一課,重點在于用自制教具來演示水土流失狀況,通過親自動手操作,觀察現(xiàn)象分析數(shù)據(jù),從而了解土壤流失的根本原因及其對環(huán)境造成的危害,激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的生態(tài)保護意識。

“保護土壤”自制教具的使用,使學(xué)生能夠直觀地看到水土流失的成因,縮短了實驗的時間,在短時間內(nèi)還原了水土流失的整個過程。

課堂教學(xué)遵循了提出問題、猜想假設(shè)、制定方案、實施探究、展示交流、拓展創(chuàng)新六大環(huán)節(jié)。在教學(xué)中,抓住了分析數(shù)據(jù)這一重要環(huán)節(jié),進行分析探討,找出數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而歸納總結(jié)出事物發(fā)展的必然規(guī)律。

2 教學(xué)目標

(1)能夠自制教具,進行觀察實驗,初步感知水土流失的現(xiàn)象。

(2)通過對實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析,歸納總結(jié),得出結(jié)論,讓學(xué)生懂得數(shù)據(jù)是科學(xué)實驗的關(guān)鍵因素,是總結(jié)得出結(jié)論的重要依據(jù)。

(3)讓學(xué)生知道對比實驗的實質(zhì)是只有一個變量,才能確保結(jié)論的可靠性、正確性、完整性、唯一性。

3 教學(xué)準備

自制三位一體水土流失對比演示儀1臺、燒杯若干個、有關(guān)課件和視頻。

4 教學(xué)過程

4.1 播放水土流失嚴重地區(qū)的視頻

“同學(xué)們,你們喜歡到戶外青山綠水的馬陵山游玩嗎?你見過暴風(fēng)雨來臨時,山坡流水的情景嗎?此時水流是清澈的還是渾濁的?你們想知道這是為什么嗎?這就是我們今天要一起研究探討的問題?！?/p>

為了更好地研究這個問題,教師在課余時間制作了一個簡易的水土流失對比演示儀,是大自然水土流失現(xiàn)象的一個縮影,從這個微觀的實驗,可以看到宏觀世界水土流失的變化。

4.2 認識演示儀,了解實驗功能

這是一個能夠演示水土流失對比實驗的教具,它由三部分構(gòu)成：土壤坡度自控裝置、降雨噴頭升降裝置、自動給水裝置,如圖1所示。

圖1 水土流失對比演示儀

4.2.1 土壤坡度自控裝置

(1)指導(dǎo)學(xué)生觀察,土壤坡度可自由調(diào)控在10°～30°之間。

(2)根據(jù)實驗要求,可調(diào)至需要的角度。

4.2.2 降雨噴頭升降裝置

(1)利用書包拉桿伸縮功能,高度可在40～80cm之間調(diào)節(jié)。

(2)降雨噴頭可在同一高度,亦可在不同高度。

4.2.3 自動給水裝置

(1)由兩個自動噴壺組成。

(2)用手把可控制雨量強弱。

這三部分都是可變量,排列組合后可演繹出多種對比實驗,邊演示邊講解。在大屏幕上放大這三部分,以便學(xué)生更好地了解教具功能。

設(shè)計意圖：在實驗前,讓學(xué)生充分了解演示儀的各種功能,以便正確地操作,演繹出多種對比實驗。

5 提出問題

教師提問：“通過對教具的了解,你想利用教具來研究哪些問題?”學(xué)生提出以下問題。

(1)土壤坡度10°,降雨噴頭高40cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(2)土壤坡度在15°,降雨噴頭高50cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(3)土壤坡度選擇20°,降雨噴頭高60cm,雨量大小一致,水土流失程度?

(4)土壤坡度在25°,降雨噴頭高70cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(5)土壤坡度在30°,降雨噴頭高80cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤,水土流失程度?

在以上問題中,由學(xué)生篩選出具有代表的問題進行研究,將(1)(2)(3)(5)作為研究的問題。

設(shè)計意圖：發(fā)現(xiàn)問題往往比解決問題更重要,更能激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究興趣。問題是研究的出發(fā)點,沒有疑問就沒有解決問題的沖動和渴望,所以問題是孕育思想的搖籃。

6 猜想假設(shè)

教師：“通過認真觀察,學(xué)生們提出了許多有研究價值的問題,你們能預(yù)測一下結(jié)果嗎?”學(xué)生回答：“在雨量相同時,土壤坡度逐漸增大,噴頭不斷增高的情況下,水土流失程度也不斷加深,無植被土壤要比有植被的土壤水土流失嚴重?！?/p>

設(shè)計意圖：大膽的猜想等于成功的一半,正如哥德巴赫猜想,激起無數(shù)人為之奮斗,所以猜想的力量是無窮的偉大的,讓學(xué)生產(chǎn)生對科學(xué)的憧憬。

7 制定方案

引導(dǎo)學(xué)生,實驗前要制訂周密的計劃,才能確保實驗有的放矢。學(xué)生分組實驗時,在教師的指導(dǎo)下制定方案,可從以下幾個方面著手。

(1)選擇土壤的坡度,降雨噴頭的高度,在有植被和無植被的情況下,進行對比實驗。

(2)對比實驗中有可變條件和不變條件,不變條件可以是多個,但可變條件只有一個。

(3)找準對比實驗的可變條件和不同條件,是實驗成敗的關(guān)鍵,才能確保對比實驗的正確性、準確性、可靠性。

(4)降雨量、降雨高度、土壤成份、坡度大小、容器大小是相同條件,土壤有植被和無植被是不同條件,這是做對比實驗的關(guān)鍵。

利用數(shù)學(xué)知識,把觀察到的現(xiàn)象、數(shù)據(jù),用示意圖、表格、曲線圖展現(xiàn)出來。各組匯報實驗方案,比較哪些方案具有可行性、嚴謹性、科學(xué)性。

設(shè)計意圖：放手讓學(xué)生設(shè)計實驗方案,只有放手,才能拓展學(xué)生的思維；只有放手,才能培養(yǎng)學(xué)生的合作能力,體現(xiàn)科學(xué)課的開放原則和生本理念。在以往的教學(xué)過程中,由教師設(shè)計實驗,學(xué)生按部就班地去做實驗,較好地達到了教學(xué)目的,但是沒能激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的潛能和創(chuàng)新意識,束縛了學(xué)生的思維。

8 實施探究

(1)學(xué)生分組依次實驗,其中一組進行實驗,另外幾組研討方案,實驗完畢的小組分析實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)。

(2)分工合作,操作員、記錄員、匯報員,每個人各負其責(zé),互相協(xié)作。

(3)各小組按照方案認真操作,完成實驗項目。

(4)小組實驗邊操作、邊觀察、邊記錄、邊思考,做到手腦并用。

(5)把觀察到的實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù),填入實驗報告單(見表1),搜集證據(jù),以便研討。

表1 實驗報告單

9 引導(dǎo)學(xué)生觀察

在兩組實驗中,哪些條件是相同的,哪些條件是不同的,進行對比實驗,結(jié)果有哪些差異?

設(shè)計意圖：實施探究是實驗的中心環(huán)節(jié),學(xué)生只有親自實驗,才能培養(yǎng)動手能力、實驗觀察能力、整理分析數(shù)據(jù)能力、科技創(chuàng)新能力、小組合作精神。

10 展示交流

10.1 各組實驗情況

(1)從有植被的土壤中流出的水清澈且泥沙較少,從無植被土壤中流出的水混濁且泥沙較多。用示意圖呈現(xiàn)各組實驗現(xiàn)象,具體如圖2所示。

(2)你們是通過哪些方法得出的結(jié)論?

圖2 燒杯中的泥沙

學(xué)生回答,用眼睛觀察水的顏色,用手摸一摸燒杯底部泥沙,把水倒掉看剩下的泥沙有多少。

10.2 實驗結(jié)論

從有植被的土壤中流出的水較清且無泥沙,從無植被的土壤中流出的水較渾濁,還有一些泥沙。

10.3 實驗結(jié)果綜合對比分析

實驗結(jié)果綜合對比分析情況見表2。

表2 實驗結(jié)果綜合對比分析

啟發(fā)學(xué)生,從表中的數(shù)據(jù)你能發(fā)現(xiàn)什么?

數(shù)據(jù)表明：①有植被的土壤,水土流失程度較輕。無植被的土壤,水土流失程度較嚴重；②有植被的土壤,坡度大小和噴頭高度與水土流失程度關(guān)系不大；③無植被土壤的坡度增大和噴頭高度不斷上升,流水渾濁程度也在不斷加深,水土流失含沙量也在不斷增高。

小結(jié)：學(xué)習(xí)了這一課,你們有哪些收獲?

學(xué)生回答,通過不同的形式研究發(fā)現(xiàn),在大自然中,有植被的土壤,水土流失較輕；無植被的土壤,坡度越大水土流失越嚴重。

設(shè)計意圖：用示意圖、表格、曲線圖,能更好地分析數(shù)據(jù),挖掘出數(shù)據(jù)所蘊含的科學(xué)思想。增強學(xué)生的數(shù)據(jù)意識,將各小組數(shù)據(jù)匯總成表格,便于分析總結(jié)規(guī)律。利用不同表現(xiàn)形式,把事物的變化規(guī)律展現(xiàn)出來,只有這樣,實驗現(xiàn)象才變得更形象,清晰可見,更顯性化。

數(shù)據(jù)呈現(xiàn)圖,是各組數(shù)據(jù)總匯而形成數(shù)據(jù)信息平臺,從而發(fā)現(xiàn)事物本身蘊藏的深層次的含義,數(shù)據(jù)對實驗教學(xué)起到至關(guān)重要的作用。

放手讓學(xué)生表達與交流,把表達權(quán)交給學(xué)生,根據(jù)實驗的情況進行觀察、分析、討論、綜合,得出結(jié)論。雖然得到的結(jié)論不夠完整嚴謹,但是這些結(jié)論是從實踐中得來,是直接經(jīng)驗,學(xué)生有獲得感和成就感。

11 教學(xué)反思

本課教學(xué)是以自制教具演示來探討的,運用自制教具不僅豐富了課程資源,也彌補了教學(xué)儀器的不足,并能化抽象為直觀,增強了教學(xué)效果,活躍了課堂氣氛。

11.1 以新穎的自制教具為載體,演繹精彩

實驗所用材料越簡單,學(xué)生越熟悉,就越能引起學(xué)生的濃厚興趣,這就是自制教具的魅力。自制教具是利用生活中常見的材料,甚至是廢品制作的,成本極低,尤其對農(nóng)村學(xué)生來說,在儀器不足的情況下,顯得更為可貴。自制教具的制作,促使教師深挖教材,有利于創(chuàng)新能力的提高。

11.2 列表、示意圖展示事物發(fā)展變化,數(shù)據(jù)、曲線圖呈現(xiàn)事物發(fā)展變化的規(guī)律

在對比實驗中,關(guān)鍵是要確保整個實驗過程中只有一個變量,其他條件要相同,只有這樣才能保證實驗的準確性、可靠性、唯一性。

在對比實驗中,數(shù)據(jù)分析顯得十分重要,用數(shù)據(jù)說話,是科學(xué)實驗的重要方法之一。數(shù)據(jù)能夠客觀地體現(xiàn)水土流失的特性,是最有說服力的證據(jù),特別是匯總各小組實驗后的數(shù)據(jù)。全班數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的過程,是有效數(shù)據(jù)生成的過程,也是規(guī)律的生成過程。

在實驗中要仔細觀察、測量、記錄,統(tǒng)計、匯表,搜集第一手資料,學(xué)生只有掌握了準確、真實、有效的數(shù)據(jù),才能決定教學(xué)的走向,思維發(fā)展的趨勢。要培養(yǎng)學(xué)生注重數(shù)據(jù),尊重數(shù)據(jù)的科學(xué)態(tài)度。要有序整理,提高數(shù)據(jù)分析效率,隨著變量(土壤坡度、噴頭高度)的變化,應(yīng)變量(渾濁物和含沙量)也在相應(yīng)變化。

采用列表排序的方法進行數(shù)據(jù)整理,橫向縱向數(shù)據(jù)比較,提高數(shù)據(jù)的科研價值。列表法、曲線圖、示意圖更有助于學(xué)生觀察數(shù)據(jù),從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,便于提高學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力,數(shù)據(jù)分析是對比實驗的核心。

11.3 彌補不足,力爭完美呈現(xiàn)

有人說,教學(xué)永遠是一門遺憾的藝術(shù),就像失去雙臂的維納斯,是缺失的美。在實驗過程中,也存在著許多不足,往往對其實驗的結(jié)果比較重視,對探究的過程流于形式,也就是重結(jié)果,輕過程,輕數(shù)據(jù)。

小組討論,由于課堂時間有限,學(xué)生很難深入地進行實驗探討,看似熱熱鬧鬧的實驗,實質(zhì)只是表面文章,有形無實。對實驗現(xiàn)象得出的數(shù)據(jù),認識思考不足,缺少深層次的分析探究。學(xué)生缺乏數(shù)據(jù)論證意識,實驗得出的數(shù)據(jù),對其重視不足,沒有充分利用數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)問題,沒有意識到數(shù)據(jù)的意義和價值,這是實驗教學(xué)的短板。只有不斷地彌補不足,才能使教學(xué)不斷地升華。