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创新实验设计 提高探究质量
出处: 作者: 湘西教育教学信息网 2010年06月08日
湘西吉首市民族实验学校  瞿清兵
 
实验是科学教学的核心,实验是学习科学的重要方法。在实验课中进行有效的探究既是实验教学的重要理念,更是实现科学教学目标的根本保证。对于学生来说,天生的好奇心和知识基础使他们对实验充满了神秘感,能够去实验室做实验,这是其他学科没有的待遇,这也是他们喜欢上科学课的主要原因。然而,如果缺乏教师对实验的精心设计,科学课堂的实验教学就会出现无序的现象,变成盲目、游戏的过程,甚至不能激发学生学习科学的兴趣,背离实验教学的宗旨,就不能实现科学教学的目标。那么,怎样在科学教学中设计好实验来保证有效的探究,提高探究的质量呢?我想从以下几方面谈一下自己的体会。
一、设计实验导入,激发探究欲望。
探究欲望是学生进行探究活动的内部动力。探究的欲望源于问题的产生,问题是探究的出发点。要引发探究的欲望,教师首先必须设置问题的情境。在科学课的教学中,我们可以借助实验的优势来设置问题的情境,引发问题的产生,使学生在问题的驱动下,进行探究的活动。
问题情境的设置必须以教学目标为中心,产生的问题要与探究的主题紧密相连。一个情境不能产生多个问题,否则就会与教学的目标出现偏差,甚至打消学生探究的欲望。例如,在《声音是怎么产生的》一课中,教师导入课题时播放各种声音的课件,其中有自然界里的声音,也要人为的声音,教师利用这样的情境提问:“你们听到了什么声音?”“你们能提出什么问题吗?”教师期望学生提出“我想知道声音是怎么产生的?”来展开新课,而很多学生就会提出“生活中到底有多少种声音?”“我想知道我们是怎样听到声音的?”等一些偏差的问题,使学生探究的欲望出现多向性。相反,教师如果利用实验来导入课题,就会起到事半功倍的作用。教师导入时提问“你能使纸条发出声音吗?”学生通过短暂的实验后,就会交流他们的方法。接着再引发课中的实验问题,“怎样使钢尺和橡皮筋也发出声音呢?”这样,学生在实验问题的驱动下,激发了强烈的探究欲望,通过实验探究活动最终得到“发声的物体都在振动,声音是物体的振动产生的”科学概念,从而实现教学的目标。
以上只是利用实验激发探究欲的一个浅显例子,不同的课题就会有不同的实验引子,不同的教师也会选用不同的实验导入方法。我认为设计的实验必须注意以下两个方面,才能更好地为实现教学目标服务:
1、利用实验创设情境引发问题,必须与学生的生活实际相结合,从生活出发、走进生活。例如我在上六年级下册《米饭、淀粉和碘酒的变化》一课时,我先设置了一个米汤显字的游戏:学生惊奇地发现,白色的纸张上出现了蓝色的字迹,于是引发了探究的问题:“这是怎么回事?”“碘酒与其他的食物接触也会发生这种现象吗?”这样,很自然的激发了学生强烈的探究欲望,为以下的探究过程奠定了浓厚的兴趣基础。
2、创设问题情境还应注意新奇有趣,才能利用学生的好奇心激发起探究的欲望。例如在五年级下册《马铃薯的沉浮》一课中,我创设了这样一个情境:把两个同样大的马铃薯同时放进两个水槽中,学生惊奇地发现左边的浮起来,右边的沉下去了。交换一下马铃薯,同样是左边的浮起来,右边的沉下去。学生在好奇心的驱动下,对水槽中的液体开始了探究。
二、重塑教材实验,突破探究难点
科学课程标准提示,我们在科学课的教学实践中,应该是用教材教,而不是教教材。这就要求我们每一位科学教师要上好科学课必须要深钻教材,理解教材的教学意图与理念。要特别关注学生的知识状况和操作技能,制定切实可行的教学方案。就科学教材而言,可塑性和开放性是它的一大特点。绝大多数的教学内容在教材中的体现只有简单的几副插图或几点探索提示,内在蕴藏的教学方法是需要我们大胆创新设计的。在实际的教学实践中,只要我们设计方案以教学目标为中心,以达到教学目标为目的。那么,我们就不必按部就班地照教材实施教学,而可以打破教材束缚,重塑实验内容来达到教学目标。一堂优质实验课的设计是教师驾驭教材能力和教学智慧的完美体现。
五年级下册《摆的研究》一课的主要教学目标是让学生对可能影响摆速快慢的三大因素:摆锤、摆幅、摆绳进行探究,通过定量实验的手段得到正确的结论。这其中的教学难点是用控制变量的方法进行实验。在学生对影响摆的快慢因素进行猜测后,教材提示首先进行的是改变摆锤轻重的实验,然后进行改变摆绳长短的实验,摆幅的研究为课后的拓展。在第一个实验中要保持摆绳和摆幅的不变;在第二个实验中要保持摆锤和摆幅的不变。这种设计虽然也能达到教学目标,但在实际操作中,学生对摆幅的控制很难达到一致,由此带来的是对结果的质疑。为此,在教学设计中,我把摆幅的研究放在首位,先引导学生做改变摆幅的实验,控制摆锤和摆绳不变,经过反复几次测量,发现摆的快慢与摆幅大小无关。接下来再让学生去做改变摆锤和摆绳的探究实验,因为刚才的探究结果表明摆幅的大小不会影响摆的快慢,所以摆幅的大小不需要再控制,这样就减少了一个变量控制。做改变摆锤轻重的实验时,只要控制摆绳不变这个变量;同理,做改变摆绳长短的实验时,只要控制摆锤不变就可以了。这样就简化了探究的难点,提高了探究的效率。
三、创新实验器材,提高探究效率
现在的科学教材最大的特点就是每一课都有是由活动和实验组成的。要正常顺利地开展实验,首先最大的问题就是解决实验的器材,而现存的实验仪器根本满足不了科学实验课的需要。这就要求我们老师课前要作好充分的准备工作,一是学校购买,二是要学生收集、自带。这两点在现实中都有困难。其实对现有仪器作一些变通,有时就能解决这个问题,同样能取得很好的教学效果。
六年级下册《小苏打和白醋的变化》一课中,教材提示用玻璃杯装小苏打和白醋的混合物。这个实验最大的问题是一般的学校仪器室没有配备玻璃杯,并且为下面的后续实验:倾倒杯中气体使蜡烛火焰熄灭,带来了很大的不便,使效果不明显,甚至还容易把杯中的液体倒出,导致实验失败。为了解决这一问题,我选用了集气瓶替代玻璃杯,实验效果更加明显。倾倒杯中的二氧化碳时,瓶中反应后剩下的液体也不容易倒出,实验现象明显。集气瓶除了瓶口小,气体容易倾倒外,和它配套的毛玻璃片,比起玻璃杯上的大玻璃片既安全又不容易滑落。
为了更好地达到实验教学目标,设计一些与之相符的实验器材也能起到事半功倍的效果。例如在《摆的研究》一课中,教材提出用方座支架来悬挂摆;用螺帽充当摆锤;用不同数量的螺帽来改变摆锤的轻重;用不同长度的细绳来改变摆绳的长短;这样进行操作的缺点有二:一是不好把握摆幅的大小,每次改变摆幅,学生只是估计,如果实验出现误差,学生会认为是摆幅不同造成的,其实摆幅的大小不会影响摆的快慢;二是每次摆绳都要重新固定,每次改变摆锤都要重新栓螺帽,非常费时。一节课的时间里根本不能完成探究的任务,为了解决这一问题我创新设计了摆的支架。这个支架上设计的有控制摆幅的刻度板,能精确控制摆幅;在架臂上设计了凹陷处能缠绕很长的细绳,可以随意控制摆绳的长短;同时我用夹子和硬币代替摆锤,改变摆锤的重量非常方便;这样大大节省了探究的时间,提高了实验探究的效率。
 
四、延伸实验活动,实现探究目标
以探究学习为主的科学课,要让学生得到真正的收获,仅仅依靠科学课堂教育是远远不够的。开展课外的实践活动,延伸课堂实验,是科学教学的需要。
在一节课内要完成一次探究活动的全过程往往是很困难的,一个探究活动的时间常常 会超出我们的预计范围,在探究的深度和时间上造成一定的矛盾。教师可以引导学生利用课堂上学到的实验方法在课外进行探究。教材中很多地方都需要进行课外延伸的探究。如:探究铁生锈的原因;探究腐殖质的形成,制作肥料;考察家乡的自然水域;养蚕;种子发芽等等。另外,一堂课不可能对学生感兴趣的问题都进行探究,这就要求教师引导学生在课外去探究,使科学探究突破教学时间的限制和教学空间的束缚。例如,在研究物体的沉浮时,研究了马铃薯在盐水中会上浮的现象后,学生对马铃薯在糖水中是沉还是浮有疑问,这时要在课堂上探究时间就不够了,必须布置学生在课外去实践、探究,在观察中学习知识。
此外,适当地让学生去探究生活中的科学,对于培养探究习惯和能力也是有很大帮助的。科学来源于生活,生活需要科学,只有科学的发展,才会有生活的进步。科学课程标准指出,小学生学习科学的目的是为了培养学生的科学素养,学生的科学素养要得以体现,那么用科学才是最终的目标。我们必须具备理论联系实际的精神,把科学实验与生活实际相结合,培养学生在生活中去寻找科学,将科学与生活紧密的联系起来,用学到的科学知识解释生活中的现象,解决生活中的问题,才能体现出科学教学的意义和作用。例如,我就布置了一些课外探究的问题:为什么响水不开?刚煮熟的鸡蛋为什么要在水中浸一浸?墨水瓶盖拧得太紧转不开怎么办?切辣椒后怎样去掉手上的辣味?等等,要求学生在课外去进行实验探索或收集信息得到答案。这些探究内容来源于生活,又可指导生活,对于学生来说增加了探究的乐趣,探究的热情也会很高。
同时,为了更好地培养学生的科学素养,形成学科学、用科学的氛围,我校作出了有益的尝试,每一学期都举办校园科技周,如进行了科幻绘画、风筝制作与放飞、高空抛鸡蛋、水火箭竞赛、搭纸桥比赛、小发明、小制作等到一系列的科学课外活动,激发了学生学科学的兴趣,收到了很好的教育效果。
探究活动是无处不在的,课外的探究活动是科学课的一个重要组成部分。用延伸的实验活动来实现科学的探究效果,既能扩展学生的知识,激发学生多方面的兴趣,又能培养学生的实践能力,增强学生的创新意识,是科学教育获得成功的一个显性标志
 
科学教学任重而道远,实验教学博大而精深。利用实验创设问题,能激发学生的探究欲望;灵活驾驭教材实验,能突破探究的难点;创新实验器材,凝聚了教师的智慧,能提高探究的效益;开展课外实验探究,延伸实验活动,能实现科学的教育目标。这些只是科学教法沧海之一粟,作为一名科学教师只有不断地学习和反思,才能提高教学艺术,才能实现科学教学目标。
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