校外科技課堂中實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式多樣化的實(shí)踐與思考

瞿璟琰

【摘要】課堂中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)的直觀認(rèn)知，而且能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、探究和創(chuàng)新能力。校外教育因?yàn)榫哂薪虒W(xué)設(shè)計(jì)的靈活性和課堂互動(dòng)的實(shí)時(shí)性，具備探索學(xué)生實(shí)驗(yàn)多種教學(xué)形式的條件。筆者根據(jù)多年來(lái)開展校外科技培訓(xùn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了“演示實(shí)踐、猜想驗(yàn)證、魔術(shù)揭秘、命題探索、情景探究、檢索分享”六種學(xué)生科技實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式，并結(jié)合實(shí)際案例，分析了它們的教學(xué)特點(diǎn)和適用情況。同時(shí)，還結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用，梳理了課堂中實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式多樣化的教學(xué)價(jià)值，希望能夠?yàn)樾?nèi)外課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考，引發(fā)教師關(guān)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的更多思考。

【關(guān)鍵詞】科技課堂?學(xué)生實(shí)驗(yàn)?教學(xué)形式

一、引言

《上海市中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中強(qiáng)調(diào)要把發(fā)展學(xué)生的興趣特長(zhǎng)、提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維及合作溝通意識(shí)貫穿到教學(xué)過(guò)程中。課堂實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)的基本手段之一有其特殊的地位與功能，它不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供學(xué)習(xí)的直觀認(rèn)知、加深對(duì)知識(shí)的理解與掌握，更能激發(fā)學(xué)生的求知欲、訓(xùn)練科學(xué)思維和探究實(shí)踐的方法?？梢哉f(shuō)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究實(shí)踐的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生科技素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的突破口。校外科技教育更是需要讓青少年親自動(dòng)手體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、感悟相關(guān)的科學(xué)方法。因此，本文通過(guò)總結(jié)多年來(lái)開展自然科學(xué)類校外科技培訓(xùn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，梳理了六種學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)形式、案例與特點(diǎn)，希望能為校內(nèi)外課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考、帶來(lái)啟示。

二、在校外課堂中探索學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式多樣化的優(yōu)勢(shì)分析

校外科技培訓(xùn)大多以實(shí)踐性、探究性課程為主，課堂中學(xué)生的動(dòng)手時(shí)間可以更充裕，在實(shí)踐中的學(xué)生反饋也可以更實(shí)時(shí)。自然科學(xué)類的校外科技培訓(xùn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程往往成為教學(xué)重點(diǎn)，因此通過(guò)采用多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，并比較它們各自的特點(diǎn)和利弊，可看出校外教育既具有先行先試的條件，又具有嘗試探索的需求。

（一）校外教學(xué)的方式可以更靈活

校外教育并不屬于學(xué)歷制的基礎(chǔ)教育，沒有統(tǒng)一的教學(xué)大綱或課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人興趣自主選擇課程，教師也可以根據(jù)自編教材靈活地采取教學(xué)形式。例如，設(shè)計(jì)“將知識(shí)學(xué)習(xí)融入實(shí)驗(yàn)探究”的實(shí)踐性課程，這為教師嘗試多樣的學(xué)生科技實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式提供了平臺(tái)。而且，校外科技培訓(xùn)一節(jié)課一般為2個(gè)課時(shí)，這也充分保障了實(shí)驗(yàn)探究類課程中學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間。

（二）校外教學(xué)的互動(dòng)可以更自由

校外科技培訓(xùn)中，每個(gè)班的學(xué)生人數(shù)一般在20人以內(nèi)，往往屬于小班化教學(xué)。因此，教師與學(xué)生的互動(dòng)更為親密，教室的可支配空間也相對(duì)寬裕。教師可以根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)的形式，從而讓學(xué)生獲得更充分的實(shí)踐和更深刻的體驗(yàn)。不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)下，師生的行為是動(dòng)態(tài)變化的，教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋及時(shí)調(diào)整活動(dòng)內(nèi)容、總結(jié)某種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的實(shí)施效果與適用特征，甚至還可以根據(jù)學(xué)生的行為反應(yīng)，開發(fā)能夠提高課堂效率的學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、科技實(shí)驗(yàn)課堂中六種教學(xué)形式的實(shí)踐探索

多年來(lái)，我們?cè)谛Ｍ饪萍颊n堂中實(shí)踐了多種不同的科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，并總結(jié)了六種典型的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式，其中既包含“演示實(shí)踐”這類傳統(tǒng)教學(xué)形式，也包含“猜想驗(yàn)證”“魔術(shù)揭秘”這些在校外教學(xué)實(shí)踐中自行開發(fā)的教學(xué)形式，更包含“命題探索”“情景探究”“檢索分享”這樣的新課改強(qiáng)調(diào)的研究型學(xué)習(xí)背景下新生的教學(xué)形式。

（一）“演示實(shí)踐”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：制備蒸餾水

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）教師詳細(xì)講解蒸餾裝置的搭建方法。

（2）教師演示幾個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)操作步驟。

（3）學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐、完成實(shí)驗(yàn)。

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“演示實(shí)踐”的教學(xué)形式是指由教師講解實(shí)驗(yàn)步驟、演示操作方法，學(xué)生再依照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。它是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目前在課堂中使用也比較普遍。雖然這樣的課堂實(shí)驗(yàn)會(huì)略顯沉悶、學(xué)生的互動(dòng)性和主動(dòng)性也無(wú)法體現(xiàn)，但能夠比較好的控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程、避免不安全因素，適合于實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜、學(xué)生還不會(huì)操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的情況。例如，“制備蒸餾水”這節(jié)課中實(shí)驗(yàn)裝置比較復(fù)雜，而且在加熱冷凝的操作上，若步驟顛倒會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，所以我們使用了該種教學(xué)形式。

（二）“猜想驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：物質(zhì)溶解度隨溫度的變化情況

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）教師提出問題，讓學(xué)生猜想如果溫度升高，物質(zhì)在水中的溶解度會(huì)如何變化？

（2）學(xué)生思考與討論，得出物質(zhì)在水中的溶解度會(huì)升高。

（3）學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，證實(shí)大多數(shù)固體的溶解度隨著溫度的升高而增加，但不同物質(zhì)間存在差異。

（4）教師又拋出問題：氣體的溶解度會(huì)如何變化呢？學(xué)生再次通過(guò)猜測(cè)與驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)氣體的溶解度是隨溫度的升高而減小的。

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“猜想驗(yàn)證”的教學(xué)形式是指學(xué)生先對(duì)教師提出的問題進(jìn)行猜測(cè)，再在教師引導(dǎo)下開展實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)。它讓學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)和現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推測(cè)，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證來(lái)獲得新知識(shí)和新技能，能夠引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)猜、做、想三個(gè)過(guò)程來(lái)學(xué)習(xí)，很好的激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，讓他們帶著問題去實(shí)驗(yàn)、去探究，從而更穩(wěn)固地掌握所學(xué)知識(shí)與技能。例如，“物質(zhì)溶解度隨溫度的變化情況”這節(jié)課中，學(xué)生已經(jīng)有了飽和溶液、溶解度的基礎(chǔ)知識(shí)，因此通過(guò)“猜測(cè)—?jiǎng)邮帧?yàn)證—再猜測(cè)”的過(guò)程，可以讓學(xué)生在原有知識(shí)基礎(chǔ)上通過(guò)主動(dòng)探究獲得新知識(shí)。

（三）“魔術(shù)揭秘”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：淀粉遇到碘酒顯色

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）教師展示“密信”魔術(shù)：白紙?jiān)诘饩浦薪幌嘛@現(xiàn)出了藍(lán)紫色的字。

（2）教師揭秘魔術(shù)：白紙上事先用蘸有淀粉懸濁液的毛筆寫了字，淀粉遇到碘酒后會(huì)變成藍(lán)紫色。

（3）學(xué)生自己制作“密信”。

（4）教師指導(dǎo)學(xué)生銷毀“密信”：在字跡上涂抹維生素C溶液，字消失啦！

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“魔術(shù)揭秘”的教學(xué)形式是指教師用魔術(shù)表演的形式展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再引出實(shí)驗(yàn)變化的科學(xué)原理。它可以通過(guò)直觀的現(xiàn)象來(lái)表現(xiàn)物質(zhì)變化的科學(xué)規(guī)律，從而激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐揭秘、再現(xiàn)“魔術(shù)”，這也是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)原理深入思考的過(guò)程，對(duì)于初學(xué)者很有幫助。例如，“淀粉遇到碘酒顯色”這節(jié)課中“密信”既能引起學(xué)生的探究興趣，又能有效展現(xiàn)淀粉遇到碘酒變成藍(lán)紫色、遇到維生素C又會(huì)褪色的化學(xué)現(xiàn)象。

（四）“命題探索”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：粗鹽提純

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）教師布置“任務(wù)”：將含有雜質(zhì)的粗鹽提純，并計(jì)算精鹽產(chǎn)出率。

（2）學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行分享與交流。

（3）學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)一步細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟、進(jìn)行實(shí)踐、完成“任務(wù)”。

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“命題探索”的教學(xué)形式是指學(xué)生根據(jù)教師布置的命題任務(wù)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，討論具體步驟并進(jìn)行實(shí)踐。它能夠充分發(fā)揮學(xué)生的探究主動(dòng)性，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力、問題解決能力和創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生的小組合作意識(shí)。但命題任務(wù)的設(shè)計(jì)比較有難度，既要在學(xué)生的知識(shí)范圍內(nèi)、又要有所提升，更要適合已經(jīng)有一定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。例如，“粗鹽提純”這節(jié)課的學(xué)生已經(jīng)參與過(guò)校外培訓(xùn)一段時(shí)間，具有一定的實(shí)驗(yàn)技能和方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因此可以通過(guò)組內(nèi)討論、組間交流、實(shí)際操做來(lái)完成“任務(wù)”，還可以有一些創(chuàng)意的表達(dá)方式，如把步驟畫出來(lái)。

（五）“情景探究”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：酸堿中和反應(yīng)

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）教師將酸堿指示劑、中和反應(yīng)的連鎖現(xiàn)象設(shè)計(jì)成“神奇的酒水單”。

（2）教師演示“清水”變“紅酒”、變“草莓牛奶”、變“汽水”、變“啤酒”的“酒水單”，講解其中蘊(yùn)含的化學(xué)變化。

（3）學(xué)生分組探究每個(gè)化學(xué)反應(yīng)的條件，并分角色以顧客進(jìn)入神奇酒店點(diǎn)酒的表演展示探究成果。

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“情景探究”的教學(xué)形式是指教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的情景，讓學(xué)生扮演特定的角色，分工完成實(shí)驗(yàn)。這能夠有效促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行有序的小組合作，場(chǎng)景設(shè)置、角色帶入的設(shè)定不僅讓學(xué)生自覺進(jìn)行了小組分工，而且為了能夠確保展現(xiàn)效果，前期的實(shí)驗(yàn)探究更投入，后期的表演編排也更具有創(chuàng)造性。例如，“酸堿中和反應(yīng)”這節(jié)課中，情景的設(shè)置能夠激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，有幾組學(xué)生的表演讓人驚喜，把挑剔的“顧客”和耐心的“調(diào)酒師”表現(xiàn)得惟妙惟肖，還有學(xué)生發(fā)現(xiàn)最后的甲基橙顯色容易偏紅，因此把“啤酒”改成了“芬達(dá)”。

（六）“檢索分享”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式

【教學(xué)案例實(shí)錄】

1.教學(xué)主題：天然酸堿指示劑

2.教學(xué)過(guò)程：

（1）學(xué)生在課前先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索尋找身邊有哪些物質(zhì)遇到酸、堿會(huì)顯示不同的顏色。

（2）通過(guò)課堂上的分享與交流，學(xué)生們了解身邊遇到酸堿會(huì)變色的物質(zhì)。

（3）學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究這些“天然酸堿指示劑”的顯色規(guī)律。

【教學(xué)特點(diǎn)分析】

“檢索分享”的教學(xué)形式是指在課前就先讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、書籍或詢問尋找相關(guān)資料，課上交流并通過(guò)實(shí)驗(yàn)深入研究。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前期自主探索能夠激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，還能提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，比較適用于有一定信息檢索和匯總整理能力的學(xué)生。例如，“天然酸堿指示劑”這節(jié)課上，學(xué)生在課堂上交流自己事先獲取的信息或資料，讓同學(xué)們對(duì)指示劑“變色”的探究躍躍欲試，有些同學(xué)還將自己找到的“酸堿指示劑”帶到課堂上一起測(cè)試。

四、學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式多樣化的價(jià)值分析

科學(xué)知識(shí)傳授的教學(xué)形式往往比較統(tǒng)一，而科學(xué)技能和實(shí)踐體驗(yàn)的教學(xué)形式可以更具多樣化。校外科技實(shí)驗(yàn)課中采用多種不同的教學(xué)形式，不僅是為了有效提高課堂活力、滿足學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)和技能培養(yǎng)的個(gè)性化需求，還是教師吸收與運(yùn)用各類教育教學(xué)理論的平臺(tái)。

（一）提高課堂效率的有力手段

不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式可以適合于不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和不同的學(xué)習(xí)對(duì)象，為教師的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了更加寬廣的空間。有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以將教師、學(xué)生和教學(xué)環(huán)境整合成一個(gè)學(xué)習(xí)共同體，通過(guò)互動(dòng)來(lái)推進(jìn)教學(xué)深化，營(yíng)造出與教學(xué)相適應(yīng)的環(huán)境、高效地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)又能根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)因材施教，促使學(xué)生積極投入到學(xué)習(xí)中。

例如，實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜、不當(dāng)操作會(huì)產(chǎn)生安全隱患時(shí)，可以使用“演示實(shí)踐”的教學(xué)形式;學(xué)生年齡段較低、學(xué)習(xí)興趣有待提升時(shí)，可以使用“魔術(shù)揭秘”和“猜想驗(yàn)證”的形式;學(xué)生有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、需要促進(jìn)他們自主探究時(shí)，可以采用“命題探索”和“檢索分享”的形式;需要培養(yǎng)學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中的合作意識(shí)時(shí)，可以采用“情景探究”和“命題探索”的形式。

（二）培養(yǎng)學(xué)生能力的有效方法

與校內(nèi)教育相比，校外科技教育的育人目標(biāo)更關(guān)注培養(yǎng)青少年的科學(xué)態(tài)度、探究能力和創(chuàng)新精神。而多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的互動(dòng)合作，在學(xué)習(xí)體驗(yàn)中主動(dòng)表達(dá)、樂于傾聽，從而全面提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

例如，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袑?shí)驗(yàn)方式可以在“演示實(shí)踐”“猜想驗(yàn)證”“命題探索”等形式的教學(xué)中習(xí)得，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探究能力可以在“命題探索”“檢索分享”“魔術(shù)揭秘”等教學(xué)形式中培育，學(xué)生的合作精神和協(xié)調(diào)能力可以在“情景探究”“命題探索”等教學(xué)形式中得到鍛煉，學(xué)生的信息檢索與整合素養(yǎng)可以在“檢索分享”“情景探究”等教學(xué)形式中提升。

（三）實(shí)踐教學(xué)理念的可行途徑

不同的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式其實(shí)是當(dāng)今主流教學(xué)理念的實(shí)踐表現(xiàn)，教學(xué)形式融入了教育觀和學(xué)習(xí)觀，既有講授、指導(dǎo)式的單向信息輸送，又有合作學(xué)習(xí)、自主探究式的互動(dòng)學(xué)習(xí)。

例如，“猜想驗(yàn)證”的形式體現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論中“先提出問題，再通過(guò)教師引導(dǎo)和學(xué)生自我發(fā)展獲得結(jié)論”的理念;“魔術(shù)揭秘”的形式融入了認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論中“教師的任務(wù)首先是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)”的理念;“命題探索”的形式涉及了人文主義學(xué)習(xí)理論中“主動(dòng)自發(fā)全身心投入的學(xué)習(xí)才會(huì)產(chǎn)生良好效果”的理念;“情景探究”的形式涵蓋了構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論中“情境對(duì)知識(shí)構(gòu)建具有重要意義，協(xié)作學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)構(gòu)建起到關(guān)鍵作用”的理念;“檢索分享”的形式同樣強(qiáng)調(diào)了構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論中“學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、構(gòu)建型、探究性和創(chuàng)造性”的理念。

五、結(jié)語(yǔ)

本輪課程改革的要點(diǎn)之一是促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，體現(xiàn)教學(xué)體系的實(shí)踐性、綜合性與開放性。而課堂上的學(xué)生實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生通過(guò)實(shí)踐體驗(yàn)直接獲得學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，而且能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、探究興趣和創(chuàng)新精神。根據(jù)課堂教學(xué)要求采用多樣的學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且能讓學(xué)生意識(shí)到自己是學(xué)習(xí)的主體、自覺動(dòng)手動(dòng)腦。組織巧妙而有效的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐更能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的態(tài)度、分析問題的能力以及合作探究、與人共事的意識(shí)。

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