初中科学实验教学要实现三个转变
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作者: 韩正月
初中科学课程标准指出:“教学中应重视观察和实验,使学生通过观察和实验来理解和掌握自然科学的概念、原理和规律。”在目前使用的教材中,仅学生实验就有六十多个,而教师演示实验有几百个之多,还有许多实习和“探索与研究”。目的是让学生在观察和实验中形成感性知识,激发学生的学习兴趣,训练学生的动手操作能力,培养学生的思维能力和创新精神。但是,据笔者所知,多数学校平时的实验教学不尽如人意,甚至部分教师以多媒体课件展示来代替现场的实验教学,根本不能真正使实验教学与传授科学知识结合,为训练学生动手操作能力服务,从而不断培养学生的创新意识和创新精神。笔者认为,如要改变当前实验教学的现状,必须使实验教学实现以下三个转变:
一、 变演示式实验为分组式实验,增加学生参与度
心理学家皮亚杰曾说过:“要让学生动手做科学,而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”只有体验和实践,才能有所创新。把我们的感受告诉学生,不如让他们在活动中亲身体验。学生在自己说服自己、自己感受自己、自己战胜自己的活动体验中能更快捷地走向成熟。基于这种思考,在实验条件允许的情况下,我把凡是新教材中的演示实验最大限度地转化为学生分组实验。
例如在“定滑轮和动滑轮特点”这部分知识的教学中,大部分教师会采用演示实验,同时请一两位学生上台为大家演示。由于大部分学生没有亲身体验的机会,只能死记硬背定滑轮和动滑轮特点。为了提高实验的有效性,完全可以采用学生分组实验,并采用探究的方式。先这样导入:请用桌上的一个滑轮来提升四个(共4N)钩码,让学生自己想办法。结果有些学生把这个滑轮变成了定滑轮,利用定滑轮来提升钩码;有些学生把这个滑轮变成动滑轮,利用动滑轮来提升钩码。此时引入定滑轮和动滑轮的含义,同时引出下一个问题:同样提起四个钩码,用定滑轮和动滑轮,哪个更省力?然后学生再进行实验探究,用弹簧秤测出两种情况下提起四个钩码所用的力,同时感受所用力的大小,观察所用力的方向。通过这样的实验探究,学生体验了使用不同滑轮的过程,不仅激发了学生学习科学的兴趣,形成自主学习的内驱力,并且帮助学生形成科学概念,获得科学知识,培养了学生的实验能力。因此他们对定滑轮和动滑轮特点理解得也更深刻,掌握得也更好。
其实教材中这样的内容是很多的,如“分子之间有空隙”这部分内容中的酒精和水混合实验;研究影响滑动摩擦力的因素;比较压力作用效果的实验;在水中下沉的物体是否受到浮力的作用;有关引入比热概念的实验等等。当然,成功的分组实验是在教师精心组织与指导下实现的,缺乏教师的指导,必定降低实验教学功效。教师的指导从内容上看主要有三个方面:(1)在实验知识方面,要指导学生全面理解和掌握实验目的、实验原理、仪器、药品等内容,老师应组织好学生对实验内容的预习,让学生明确实验的目的、原理。(2)在实验技能方面,教师要指导学生认识仪器,掌握仪器的操作规程、实验操作步骤,正确观察、记录和处理实验数据等。比如显微镜是初中科学实验中最常用的仪器之一,在七年级学生第一次接触显微镜时,从认识显微镜到操作显微镜,老师都应详细介绍和示范,让学生都能熟练规范使用显微镜,为后面的实验打好基础。(3)在实验思维方面,要指导学生掌握实验的科学方法,做到学会观察、学会记录、学会处理数据、学会对差错的分析等。比如测小石块的密度时,让学生知道为什么要先称质量后测体积。
二、 变验证性实验为探究性实验,提高学生创造力
初中科学教材中设置的实验大多数为验证性实验,即通过实验的手段来验证某一科学概念和定律是否成立。这种传统的实验方法,把学生置于一种被动操作的地位,对处于青春期的青少年来说,缺乏挑战性,对培养学生的创新思维能力是不够的。我们对教材中的演示实验和学生实验适当进行改造,变验证性实验为探究性实验。所谓探究性实验,是指利用已知的外加因素去干预研究对象,观察产生的结果,从中总结出规律的实验活动。教师积极引导,学生主动参与,在实验中寻找问题的答案,引导学生对新知识、新问题的探索。同时也有利于学生动手能力的训练和创造性思维的培养。
例如影响导体电阻的因素的实验:课本上以镍铬合金丝作为实验导体,我将其换为HB型的铅笔芯。这样做可以解决将演示实验改为探究性随堂实验时器材不足、不易准备的问题,取材方便且应用灵活,而且是学生很熟悉的常见材料,增强了实验的可信度。常规的实验教学中,学生往往依据书上的详细步骤,利用现成的表格填写数据,而目的、原理、结论等照书抄一遍,实验就算完成。这样的实验,学生收获其实很少。鉴于此,在将这个实验改成探究性随堂实验后,我是从如下两个方面引导学生的:一是寻找研究方法。教师提出问题:影响导体电阻的因素可能有哪些?并提示学生与车流、人流通过道路的现象相比较。学生经过猜想,归纳出三个主要因素后,继续提问:要弄清每一个因素与电阻的关系,如何设计实验?学生经过逐步引导,学会了“控制变量法”这一常用的研究科学问题的方法。这样,由学生自己去领悟研究问题的方法,比教师和盘托出印象会深刻得多。二是确定具体步骤。在实验器材上,我又设置问题:只提供两支长短、粗细均相同的HB型铅笔芯,如何研究导体的长度、横截面积对电阻的影响?这时,学生的思维十分活跃,提出了诸如小刀削笔芯、移动鳄鱼夹改变接入电路中的笔芯的长短等方法,最终学生自己肯定了一种简便易行的方法:将两支铅笔芯分别串、并联就可以明显地改变导体的长短和粗细了。经过如此处理,学生的兴趣十分浓厚,实验也就自然而然收到了预期的效果。
又如在大气压强的实验中,取一个空的矿泉水瓶子,用适当温度的热水加热瓶壳后,立即盖紧瓶盖。随后用冷水淋瓶壳,只听“咯”的一声,瓶壳瘪了。再做一次,当加热瓶壳后瓶子不加盖,用冷水淋后,瓶壳未变形。要求学生思考,从这两个实验中能说明什么道理?为什么一个瓶壳变形而另一个瓶壳不变形?是因为物体的热胀冷缩?还是因为……学生用所学的知识来解释这个现象,议论纷纷,各述其理。最后得到是由于“瓶内外大气压强不相等而造成”的科学道理。学生的思维得到充分的调动,从观察得到的现象中去探索科学知识、寻求真理。
三、 变科学化实验为生活化实验,激发学生兴奋点
科学是一门以实验为基础并与生活实际紧密联系的课程,它渗透在人们日常生活的各个方面。我国著名教育家朱正元教授曾说过:“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验。”在科学实验教学中,如果能巧妙地应用学生身边的一些学习和生活用品(如书、纸、牙刷、橡皮筋、饮料瓶、吸管、乒乓球等)和厨房化学用品(如醋、食盐、纯碱等)进行实验,则会产生意想不到的效果。随时利用身边的物体进行一些简单的实验,为学生营造一个良好的科学实验空间,体现了从生活走向科学、从科学走向社会的新课程标准理念。
如在《大气压强》教学中,可以这样做:给各合作小组发放相同的器材,这些器材都来自于生活:玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。然后要求各合作小组学生利用这些器材通过实验来证明大气压的存在,最后派代表上台实验展示,比一比哪组发现的最多。这样大大激发了学生的探究兴趣和潜力。结果学生想出了很多的办法:(1)塑料杯装水,盖上纸板,倒过来,纸板不会掉下来。(2)用吸管吸牛奶,吸完后牛奶包装盒变瘪。(3)吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。(4)针筒能吸进水,并且吸进水后水不会流出来。(5)用嘴贴着塑料杯吸气,塑料杯能吸附着不掉下来。(6)两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。这样让学生利用生活的器材,通过体验感悟、实践操作、表达与交流等探究性活动,获得知识和技能,体现了与接受式学习本质不同的创新性学习方式特征。从而调动了学生的探究积极性,增强了随堂实验的有效性。在整个教学活动中,教师仅仅是一个组织者、引导者或参与者,却努力为学生营造一个民主、兴奋、主动探究的学习氛围,极大地激发了学生的学习兴趣,让学生在活动中学会科学探究的方法,在活动中体验科学家的工作方式和科学态度。同时培养了学生科学探究的能力,让学生在活动中得到发展,提高了实验教学效果。
科学实验是在实验室中再现自然界中的科学变化,以便于学生观察、学习和研究自然规律,是人们洞察世界的窗口。科学实验是培养学生的科学态度、训练学生的科学方法、培养学生发散思维能力的重要手段。实验教学在发展学生智力、培养学生能力、全面提高学生素质等方面,都具有重要而独特的意义。初中科学新课程标准突出了科学与生活的联系、科学在生活中的作用,注重学生动手操作能力的培养,因此在科学学科的实验教学中,我们必须最大限度地实现上述三大转变。
(责任编辑杨 子)
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