基于自制學(xué)具的初中科學(xué)探究式教學(xué)探索

周新平

（浙江省江山城南中學(xué)，浙江江山 324104）

心理學(xué)研究表明：如果我們對(duì)環(huán)境是熟悉的，就會(huì)產(chǎn)生一種親切感，同樣的，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)用的材料是生活中常見(jiàn)的物品，就會(huì)產(chǎn)生一種親切感，這樣可以提升興趣，對(duì)理解知識(shí)就會(huì)帶來(lái)很大的便利，就可以在自制學(xué)具過(guò)程中體會(huì)到快樂(lè)，對(duì)挖掘資源、培養(yǎng)思維能力、探究能力會(huì)有較大的幫助，做到“知行合一，學(xué)以致用”。

1 學(xué)生利用學(xué)具進(jìn)行科學(xué)探究的必要性

現(xiàn)實(shí)中，僅靠學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材，很難滿(mǎn)足學(xué)生的需求，抑制了學(xué)生的個(gè)性與特長(zhǎng)發(fā)展，自制學(xué)具就顯得很有必要。此外，新一輪課程改革的總趨勢(shì)是由知識(shí)立意轉(zhuǎn)向能力立意，注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這在近幾年的中考中也體現(xiàn)得比較充分，無(wú)論是應(yīng)用、探究，還是運(yùn)用規(guī)律來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，自制學(xué)具已經(jīng)成為科學(xué)學(xué)習(xí)中必不可少的一部分。所以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自制學(xué)具就顯得必要。

以下以《水的浮力》教學(xué)片段為例做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)方法

（1）教學(xué)程序：要求學(xué)生觀察手按礦泉水瓶—?dú)w納結(jié)果，學(xué)生觀察。

總結(jié)得出：礦泉水瓶在水中受到浮力，且浮力的方向向上。

（2）簡(jiǎn)析：學(xué)生通過(guò)看教師的演示和短暫的現(xiàn)象，可以得到結(jié)論，那如何讓學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力產(chǎn)生的原因，掌握和理解浮力的大小與排開(kāi)液體多少的關(guān)系呢？

1.2 學(xué)生自制學(xué)具的探究式教學(xué)

（1）教學(xué)程序。

要求學(xué)生：制作學(xué)具—分析討論—?jiǎng)邮植僮鳌獨(dú)w納結(jié)果。

學(xué)生用礦泉水瓶制作如圖1 所示的浮力感受器，用手按乒乓球，用鉛筆畫(huà)出礦泉水瓶中水上升的多少與乒乓球浸入水中多少的關(guān)系，同樣可制作圖2 中浮力產(chǎn)生原因的解釋器，通過(guò)下面的一次性杯子中有無(wú)水(上面容器一直有水)，可以顯示浮力的產(chǎn)生是由于物體受到液體上下壓力存在差值（見(jiàn)圖2）。

圖1 浮力感受器

圖2 浮力原因解釋器

（2）評(píng)析。

礦泉水瓶和乒乓球的組合，看似簡(jiǎn)單，但可以突出現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解浮力與排開(kāi)液體多少的量上關(guān)系。這樣處理，不僅達(dá)到教學(xué)效果，而且浮力產(chǎn)生的原因也迎刃而解。

該案例中，學(xué)生能夠主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)容易完成，激發(fā)了興趣，思維能力也得到了很好的鍛煉，彌補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室器材的不足。

2 自制學(xué)具在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)過(guò)程中的作用

筆者在近兩年浙教版新教材的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)對(duì)實(shí)踐及調(diào)查學(xué)生的自制學(xué)具有效性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它有如下作用。

2.1 可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣

如對(duì)新進(jìn)初中的學(xué)生布置制作學(xué)具，制作一份精美的書(shū)簽、一個(gè)筆筒、放大儀器、溫度計(jì)等（見(jiàn)圖3、圖4）通過(guò)各類(lèi)小制作，讓學(xué)生提前接觸將要學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)，也為以后的課堂教學(xué)提供素材。激發(fā)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，實(shí)踐證明這種方法非常有效。

圖3 書(shū)簽

圖4 筆筒

2．2 制作學(xué)具，拉近了學(xué)生與社會(huì)生活的距離

新課程標(biāo)準(zhǔn)中指出：“科學(xué)源于生活應(yīng)用于生活?！崩脤W(xué)生在生活中積累的經(jīng)驗(yàn)。如利用日常器具（如礦泉水瓶、吸管、紙盒等）做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生利用飲料瓶和香味食物等器材，制作一個(gè)蟑螂捕食器（見(jiàn)圖5），真得讓飲料瓶“活”起來(lái)。使生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)“活”起來(lái)，學(xué)具取材于學(xué)生的實(shí)際生活中。不僅可以提升學(xué)生的環(huán)保理念，還可以讓學(xué)生真正理解科學(xué)確實(shí)來(lái)自生活等優(yōu)點(diǎn)。

圖5

2.3 制作學(xué)具，提高了學(xué)生的動(dòng)手操作能力

學(xué)具的制作，使學(xué)生主動(dòng)參與了實(shí)踐過(guò)程，很顯然會(huì)提高他們的實(shí)驗(yàn)與動(dòng)手能力，在整個(gè)過(guò)程中還會(huì)促使他們主動(dòng)了解器材的操作要領(lǐng)。例如，過(guò)濾器的設(shè)計(jì)和制作（教參建議：把重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)沉淀、過(guò)濾的原理）。對(duì)照學(xué)校的實(shí)驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖6），通過(guò)對(duì)比，使對(duì)比評(píng)價(jià)能力可以提升，會(huì)對(duì)規(guī)定器材的使用更加熟悉。

圖6 簡(jiǎn)易過(guò)濾器

2.4 制作學(xué)具，可以更好地提升思維能力

《義務(wù)教育教科書(shū)科學(xué)教學(xué)參考書(shū)》指出，“教學(xué)時(shí)，要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，重視學(xué)生獲取知識(shí)的思維過(guò)程”。這里強(qiáng)調(diào)了思維能力的培養(yǎng)。筆者在《電動(dòng)機(jī)》一課教學(xué)中，直流電動(dòng)機(jī)的組裝從磁鐵到線圈，從線圈到換向器，再轉(zhuǎn)化整個(gè)電路的連接，讓學(xué)生動(dòng)手操作設(shè)計(jì)，對(duì)于降低難度有很好地幫助，整個(gè)過(guò)程的完成很好地鍛煉了學(xué)生的思維能力（見(jiàn)圖7）。

圖7 組裝電動(dòng)機(jī)

2.5 制作學(xué)具，提升了學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解

著名教育家G·波利亞，有句名言：“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要?！币簿褪钦f(shuō)，自己探索發(fā)現(xiàn)理解更深刻，自制學(xué)具便是解決從抽象到具體的很好的辦法。如電路的連接是一個(gè)重要的基礎(chǔ)知識(shí)，也是一個(gè)難點(diǎn)，特別是女學(xué)生更感到難以理解。筆者就在課前布置自制手電筒，或者說(shuō)怎樣讓小燈泡亮起來(lái)，然后利用他們連接好的電路，分析電流怎樣流動(dòng)來(lái)認(rèn)識(shí)連接方法，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從而加深對(duì)知識(shí)的理解（見(jiàn)圖8）。

圖8 自制手電

3 基于自制學(xué)具的初中科學(xué)探究式教學(xué)實(shí)施

自制學(xué)具如何能更好地發(fā)揮它的作用除了時(shí)間和精力，還需要把握以下3 個(gè)細(xì)節(jié)。

3.1 重視教師在制作學(xué)具過(guò)程中的指導(dǎo)作用

自制學(xué)具并非是不要教師的指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生在設(shè)計(jì)上、方法上、安全上感到困難時(shí)還是要進(jìn)行指導(dǎo)。如“自制小噴泉”實(shí)驗(yàn)。怎樣使它噴得更遠(yuǎn)、更安全？失敗了，原因是什么？怎樣加深對(duì)原理的理解?加以指導(dǎo)就會(huì)減少盲目性，增加有效性，對(duì)（流體流速越大壓強(qiáng)越?。├斫鈺?huì)更為深刻（見(jiàn)圖9）。

圖9 自制小噴泉

3.2 把握好學(xué)生制作學(xué)具的時(shí)機(jī)

如何讓學(xué)生感受到自制學(xué)具是一種需要，是提高有效性的關(guān)鍵。

簡(jiǎn)析：如課本中的蒸餾實(shí)驗(yàn)。在講解實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生自己去做，實(shí)驗(yàn)器材多，操作起來(lái)不方便，讓他們感受到需要簡(jiǎn)化，提醒他們參觀農(nóng)村里的釀酒過(guò)程，激發(fā)他們的興趣，讓他們有自制的欲望，以發(fā)揮他們的創(chuàng)造力和想象力。

3.3 學(xué)具的制作要?jiǎng)e具匠心

考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)，有利于學(xué)生對(duì)事物的觀察和對(duì)知識(shí)的理解體驗(yàn)。

（1）制作學(xué)具，透過(guò)現(xiàn)象揭示其本質(zhì)。

在以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)器材都是教師直接提供的。讓學(xué)生自己制作學(xué)具，不僅可以豐富學(xué)生對(duì)事物外觀的觀察，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。如學(xué)習(xí)長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)，筆者就讓學(xué)生自制一把 “20 cm長(zhǎng)，最小刻度為0.2 cm”的刻度尺。制作過(guò)程如下:步驟①在硬紙上畫(huà)一個(gè)長(zhǎng)20 cm，寬1 cm 的長(zhǎng)方形，如圖10 所示。

圖10 步驟1

步驟②從長(zhǎng)方形的左邊量起，每隔2 cm，畫(huà)一條豎線，如圖11 所示。

圖11 步驟2

步驟③將每一格進(jìn)行10 等分，每等份長(zhǎng)度等于0.2 cm，寫(xiě)上長(zhǎng)度，如圖12 所示。

圖12 步驟3

當(dāng)學(xué)生自制過(guò)刻度尺以后，對(duì)刻度尺的量程和最小刻度就有了較為深刻的感性認(rèn)識(shí)，知道記錄讀數(shù)時(shí)，為什么是記錄到最小刻度的下一位？也為“量筒、溫度計(jì)、托盤(pán)天平、測(cè)力計(jì)、電流表”等儀器的使用，做好了知識(shí)儲(chǔ)備。

（2）提供多樣選擇，增加實(shí)踐的空間。

在自制學(xué)具相對(duì)熟練了以后，可以改變方式，讓學(xué)生選擇儀器或裝置，組成較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置，完成某種探究活動(dòng)，真正做到學(xué)以致用，活學(xué)活用。例如，給學(xué)生如圖13 所示的氣體發(fā)生裝置和收集裝置，請(qǐng)學(xué)生回答以下問(wèn)題，并完成有關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

圖13 氣體發(fā)生裝置和收集裝置

①實(shí)驗(yàn)室利用C、E 組合，可以制取______氣體；寫(xiě)出所制取氣體的反應(yīng)方程式______；裝置C與裝置B 相比，有何優(yōu)點(diǎn)______？。

②G 裝置具有廣泛的用途：

A 集氣：收集某種氣體，若需要利用裝置G 由a端進(jìn)入，則可推測(cè)該氣體具有什么性質(zhì)？。

B 如要收集較為純凈的氧氣，可以先將裝置G灌滿(mǎn)水，再將氣體由______（填“a”或“b”）端進(jìn)入？

C 儲(chǔ)氣：若要將儲(chǔ)存在G 中的氧氣排出，水應(yīng)從___（填“a”或“b”）端進(jìn)入？

D 氣體或液體到底從a 端進(jìn)還是從b 端進(jìn)，與瓶中的的氣體或液體的______（填“密度”或“溫度”）有關(guān)。

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“結(jié)論幾乎總是以完成的形式出現(xiàn)在讀者面前，讀者體會(huì)不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅，感覺(jué)不到思想形成的生動(dòng)過(guò)程，也很難達(dá)到清楚地理解全部情況?！彼越處熞紫取皠?dòng)起來(lái)”，引領(lǐng)學(xué)生“知行合一，學(xué)以致用”讓學(xué)生從制作中體驗(yàn)到探究的樂(lè)趣，在探究中提升創(chuàng)新能力，從而提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。