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摘 要:实验教学是初中《科学》教学的重要组成部分,对其教学应尽量再现其精巧的设计,独到的方法,深刻的分析。引导学生去追溯学家思考、研究的源头,从中吸取设计思想的营养。对于教材中大量的演示实验和学生实验,我们不应该仅仅满足实验结论上的重复性,而是突出师生在实验思想上的探索性,尽量再现实验的设计过程,创新实验模式,以此来启发学生发现问题,提出解决问题的方案,达到培养学生思维。通过变换实验器材,培养学生的发散性思维;变换操作方式,培养学生的独创性思维;变换实验模式,培养学生的发展性思维。因此,在实验教学中,有意识地为学生创设探索情境,提出和启发探索问题,并通过设计一些探索性实验,让学生在实践中探求新知识,亲身经历探索知识的全过程,是十分重要也是很有必要的。
关键词:变换实验模式培养学生思维
中图分类号:G40-011 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)01(c)-0031-02
《科学课程标准》提出:“科学是以培养学生科学素养为宗旨,积极倡导让学生以探究为主的学习活动,让学生亲身体验一次科学发现、科学探究、科学创造,从而培养学生的好奇心和探究欲”。探究,需要实验。在科学实验中,通过不断变换实验器材、操作方式、实验模式,不但有利于培养学生思考、分析、解决问题的能力;更有助于激发学生学习科学的兴趣、提高学生的实践能力和创新意识,从而培养学生的科学思维。正因为如此,在日常教学中,笔者在实验教学的“变式”上进行了一些探索,现诉诸笔端,以其抛砖引玉。
1 变换器材组合,培养学生的发散性思维
科学探究某个问题,往往有许多方法与途径。实验,是探究问题最行之有效的科学方法之一。要实验,先要设计方案,设计不同的方案,选择器材自然也不同,况且,为学生提供多种器材,让学生依据知识的内在联系,不断更换器材,不依常规寻求尽可能多的实验方案,多途径检验真理,不仅要求学生对所学知识进行综合应用,更是对学生发散性思维的培养。
鉴别食盐水和酒精溶液这二瓶无色液体,就问题本身而言,难度并不大,但作为教师,应当从培养学生多角度设计思维能力出发,为学生提供多种设计方案的器材,让学生设计出尽可能多方案。教师可提供如下器材:托盘天平、量筒、小烧杯、酒精、食盐水、硝酸银、火柴、新鲜萝卜片。实际活动中,有的组选择食盐水、酒精从溶液的挥发性这一物理特性加以区别;有的组选用食盐水、酒精、试管和硝酸银实验,根据食盐水与硝酸银的特殊反应现象,从化学性角度区分;有的组选择火柴、酒精、食盐水、烧杯从酒精具有可燃性这一化学性区分;此外,也有的组选择新鲜萝卜片、食盐水、酒精、小烧杯实验,从生物特性方面,利用生物细胞对溶液吸水失水现象的角度设计。显然,学生选用不同的器材组合,设计出诸多出乎教师意料的方案,区别物质的角度尽管不同,但达到的目的却是相同的。
实验教学中,如能经常性地培养学生自主选材、自创设计方案的能力,不但能激发学生的实践、探究欲望,也有利于培养学生发散性思维,更符合新课标中“让学生亲身经历以探究为主的学习活动,向学生提供充分的科学探究机会,灵活和综合运用各种教学资源”的要求。通过变换器材培养学生多向性思维,在新课程实验教学中,这样的例子举不胜举。如:测一金属块浸没在水中受到的浮力,教师可提供给学生弹簧秤、烧杯、水、金属块等实验器材,让学生自主活动,实践表明:学生利用这些器材的不同组合,设计出了多种方案:(1)弹簧秤前后两次读数之差测浮力大小;(2)应用阿基米德原理测浮力;(3)根据物体受力情况分析,间接测量浮力大小。平时教学中,教师若能为学生多创造条件,引导他们从不同角度设计、研究同一问题,达到预期实验目的,是十分有助于提高学生动手能力,并激活学生的科学思维。或许有人觉得这是多此一举？其实不然,科学探究中,学生提供三种或四种解决某个问题的方法、途径,比每个问题采用一种方法解决三四个问题的能力要强的多,它是思维高度集中的体现,是科学知识深化与活化的应用,是对全面观点分析问题和多度设计能力的培养,更有利于发散性思维的培养和提高。
2 变换操作方式,培养学生的独创性思维
传统的演示实验都是按事先设计好的程式,即“启发+问答+操作”的单向教学信息传输通道,让学生按照教师事先预设好的“轨道”进行实验操作。这种实验操作方式,由于是在极其狭窄的单线性思维空间里,束缚了学生思维的自由度和想象力,造成了思维的被动、狭窄及惰性。若变演示实验为边讲边实验,把习题中的叙述性实验改为操作实验,不但能提高学生的学习兴趣,更能培养他们的独创性思维。
2.1 变“教师演示实验”为“学生操作实验”
探究通电直导线周围存在磁场的问题,按课程设计要求,教师只做演示即可。实际教学中,我发现小磁针放在通电导线周围偏转幅度不大,尤其对坐在后面的学生来说,更难观察到实验现象。况且,整个演示过程不过几分钟,易给学生留下走马观花的印象,更有学生误以为实验操作是一件轻而易举的事。其实,即便是最简单的实验,在设计思考方面,在实际操作中,都可能碰到这样或那样的问题,倘若不变换教学方式,这些问题就很难得以引发并解决,学生的思维会永远被束缚在教师狭隘的空间里,学生引发的新问题、解决的新方法、形成的新思维都将被遏制在萌芽状态,怎能激起科学探究的新思维“浪花”？因此,实践中,将有些演示实验改成边讲边实验,往往能暴露出学生许多的问题,无论这些问题对与错,都是学生个性化思维的反映。因为不同的学生,认知水平、动手能力和思考方式等都不相同,如果教师按照自己的思路,要求学生探究解决问题,忽视学生个体思维差异,对学生独创性思维培养是十分不利的。实践证明:将上述实验变演示为学生实验后,我惊奇的发现:有些组根本观察不到小磁针偏转现象;有些组做了一两次之后,待第二、三次再去做,再也看不到小磁针偏动现象,各种现象和问题都摆在学生面前,激励学生发表个人独特见解,培养了学生独创性思维。
2.2 变“习题书面实验”为“实际操作实验”
当然,培养学生独创性思维,还可以在变叙述实验题为操作实验中进行。如:在烧杯内盛有9.8%的稀硫酸10g,滴入几滴紫色石蕊试液,然后逐滴加入10%Ba(OH)2溶液,烧杯内溶液的颜色将如何变化？再如:把一只“6V、3W”的小灯泡串联在6V的电源上,灯泡恰好正常发光,如果再串联一只“6V、2W”的小灯泡,则原来的小灯泡亮度将如何变化？如果让学生纯粹计算、推理,固然能得出正确结论,但这种为做题而做题的教学方式,学生必然感到学习既困难又枯躁乏味,学习没有劲头,更何言兴趣的激发和新思维的培养？如改教师演示或学生自主操作活动,学生的兴趣、思维活动将被极大激发激活。然后再做分析,结果一目了然,学生也容易接受,便可能独辟蹊径,化繁为简,化难为易,变苦学为乐学。学生创造性思维的火花也将随之迸发。
3 变换实验模式,培养学生的发展性思维
教学中,教师往往习惯于在一定范围中按照有顺序的、可预测的公式化的方向进行思维。而发展性思维不受某种顺序和模式的约束,甚至有意摆脱固有模式。实验教学中,教师可以改变教材原来方法、步骤,由模仿到创新,深化和内化学生的发散性思维、独创性思维,培养学生发展性思维。
在做“用叶片作徒手切片,观察其结构的实验”中,教师可以准备大量的蚕豆叶,同时在讲台上准备青菜叶、菠菜叶等,首先教师实验示范操作,要求学生按老师提到方法和要求去完成。然后,教师又提出除蚕豆叶以外,是否还有其他植物的叶片可用来观察呢？这种情形下,有个别学生提出用青菜叶代替蚕豆叶。在教师的启发下,同时,学生还会指出:青菜叶易取材,不受季节限制,而且效果甚佳等优点,甚至提出改进切割片的方法,当学生敢于提出不同观点,改变原来实验模式,甚至向权威挑战时,正是科学探究所需要的思维模式,学生在这种思维影响下,才能攀登科学更高峰。教材中,很多地方都可以这样处理。如在教学《水》这一单元时,有关水的一些探究实验,教师并不需要在实验室里准备蒸馏水等器材让学生实验,可于前两天就组织外出考察当地水资源情况,选好一段典型性的河域,上课时组织对家乡的水资源提问,知道些什么,想知道些什么,让学生小组讨论,怎么解决问题,制定调查计划,明确分工。学生兴趣盎然,想到的方法很多,步骤也较细,一节课下来,虽然没有得到什么结论,但学生这种科学探究发展性思维意识已增强了。通过这种方法,充分发挥学生思维空间,让学生摆脱教材上实验模式的局限,使科学实验突破教学时间的限制和教学空间的束缚,这样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和发展性思维。
科学离不开实验,离开实验的科学不是真正的科学。科学素养的核心是科学精神,科学精神就是实事求是的精神,我们应该给学生提供尽可能多的实践机会,在达到同样实验效果情况下,变换实验方式、方法、器材等,激发学生探究志趣,拓展学生科学思维,使他们在科学实践中锻炼、学习和体验;在实践中享受科学探索的乐趣,在实验中培养科学素养,在实践中萌生创新的科学精神。
关键词:变换实验模式培养学生思维
中图分类号:G40-011 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)01(c)-0031-02
《科学课程标准》提出:“科学是以培养学生科学素养为宗旨,积极倡导让学生以探究为主的学习活动,让学生亲身体验一次科学发现、科学探究、科学创造,从而培养学生的好奇心和探究欲”。探究,需要实验。在科学实验中,通过不断变换实验器材、操作方式、实验模式,不但有利于培养学生思考、分析、解决问题的能力;更有助于激发学生学习科学的兴趣、提高学生的实践能力和创新意识,从而培养学生的科学思维。正因为如此,在日常教学中,笔者在实验教学的“变式”上进行了一些探索,现诉诸笔端,以其抛砖引玉。
1 变换器材组合,培养学生的发散性思维
科学探究某个问题,往往有许多方法与途径。实验,是探究问题最行之有效的科学方法之一。要实验,先要设计方案,设计不同的方案,选择器材自然也不同,况且,为学生提供多种器材,让学生依据知识的内在联系,不断更换器材,不依常规寻求尽可能多的实验方案,多途径检验真理,不仅要求学生对所学知识进行综合应用,更是对学生发散性思维的培养。
鉴别食盐水和酒精溶液这二瓶无色液体,就问题本身而言,难度并不大,但作为教师,应当从培养学生多角度设计思维能力出发,为学生提供多种设计方案的器材,让学生设计出尽可能多方案。教师可提供如下器材:托盘天平、量筒、小烧杯、酒精、食盐水、硝酸银、火柴、新鲜萝卜片。实际活动中,有的组选择食盐水、酒精从溶液的挥发性这一物理特性加以区别;有的组选用食盐水、酒精、试管和硝酸银实验,根据食盐水与硝酸银的特殊反应现象,从化学性角度区分;有的组选择火柴、酒精、食盐水、烧杯从酒精具有可燃性这一化学性区分;此外,也有的组选择新鲜萝卜片、食盐水、酒精、小烧杯实验,从生物特性方面,利用生物细胞对溶液吸水失水现象的角度设计。显然,学生选用不同的器材组合,设计出诸多出乎教师意料的方案,区别物质的角度尽管不同,但达到的目的却是相同的。
实验教学中,如能经常性地培养学生自主选材、自创设计方案的能力,不但能激发学生的实践、探究欲望,也有利于培养学生发散性思维,更符合新课标中“让学生亲身经历以探究为主的学习活动,向学生提供充分的科学探究机会,灵活和综合运用各种教学资源”的要求。通过变换器材培养学生多向性思维,在新课程实验教学中,这样的例子举不胜举。如:测一金属块浸没在水中受到的浮力,教师可提供给学生弹簧秤、烧杯、水、金属块等实验器材,让学生自主活动,实践表明:学生利用这些器材的不同组合,设计出了多种方案:(1)弹簧秤前后两次读数之差测浮力大小;(2)应用阿基米德原理测浮力;(3)根据物体受力情况分析,间接测量浮力大小。平时教学中,教师若能为学生多创造条件,引导他们从不同角度设计、研究同一问题,达到预期实验目的,是十分有助于提高学生动手能力,并激活学生的科学思维。或许有人觉得这是多此一举？其实不然,科学探究中,学生提供三种或四种解决某个问题的方法、途径,比每个问题采用一种方法解决三四个问题的能力要强的多,它是思维高度集中的体现,是科学知识深化与活化的应用,是对全面观点分析问题和多度设计能力的培养,更有利于发散性思维的培养和提高。
2 变换操作方式,培养学生的独创性思维
传统的演示实验都是按事先设计好的程式,即“启发+问答+操作”的单向教学信息传输通道,让学生按照教师事先预设好的“轨道”进行实验操作。这种实验操作方式,由于是在极其狭窄的单线性思维空间里,束缚了学生思维的自由度和想象力,造成了思维的被动、狭窄及惰性。若变演示实验为边讲边实验,把习题中的叙述性实验改为操作实验,不但能提高学生的学习兴趣,更能培养他们的独创性思维。
2.1 变“教师演示实验”为“学生操作实验”
探究通电直导线周围存在磁场的问题,按课程设计要求,教师只做演示即可。实际教学中,我发现小磁针放在通电导线周围偏转幅度不大,尤其对坐在后面的学生来说,更难观察到实验现象。况且,整个演示过程不过几分钟,易给学生留下走马观花的印象,更有学生误以为实验操作是一件轻而易举的事。其实,即便是最简单的实验,在设计思考方面,在实际操作中,都可能碰到这样或那样的问题,倘若不变换教学方式,这些问题就很难得以引发并解决,学生的思维会永远被束缚在教师狭隘的空间里,学生引发的新问题、解决的新方法、形成的新思维都将被遏制在萌芽状态,怎能激起科学探究的新思维“浪花”？因此,实践中,将有些演示实验改成边讲边实验,往往能暴露出学生许多的问题,无论这些问题对与错,都是学生个性化思维的反映。因为不同的学生,认知水平、动手能力和思考方式等都不相同,如果教师按照自己的思路,要求学生探究解决问题,忽视学生个体思维差异,对学生独创性思维培养是十分不利的。实践证明:将上述实验变演示为学生实验后,我惊奇的发现:有些组根本观察不到小磁针偏转现象;有些组做了一两次之后,待第二、三次再去做,再也看不到小磁针偏动现象,各种现象和问题都摆在学生面前,激励学生发表个人独特见解,培养了学生独创性思维。
2.2 变“习题书面实验”为“实际操作实验”
当然,培养学生独创性思维,还可以在变叙述实验题为操作实验中进行。如:在烧杯内盛有9.8%的稀硫酸10g,滴入几滴紫色石蕊试液,然后逐滴加入10%Ba(OH)2溶液,烧杯内溶液的颜色将如何变化？再如:把一只“6V、3W”的小灯泡串联在6V的电源上,灯泡恰好正常发光,如果再串联一只“6V、2W”的小灯泡,则原来的小灯泡亮度将如何变化？如果让学生纯粹计算、推理,固然能得出正确结论,但这种为做题而做题的教学方式,学生必然感到学习既困难又枯躁乏味,学习没有劲头,更何言兴趣的激发和新思维的培养？如改教师演示或学生自主操作活动,学生的兴趣、思维活动将被极大激发激活。然后再做分析,结果一目了然,学生也容易接受,便可能独辟蹊径,化繁为简,化难为易,变苦学为乐学。学生创造性思维的火花也将随之迸发。
3 变换实验模式,培养学生的发展性思维
教学中,教师往往习惯于在一定范围中按照有顺序的、可预测的公式化的方向进行思维。而发展性思维不受某种顺序和模式的约束,甚至有意摆脱固有模式。实验教学中,教师可以改变教材原来方法、步骤,由模仿到创新,深化和内化学生的发散性思维、独创性思维,培养学生发展性思维。
在做“用叶片作徒手切片,观察其结构的实验”中,教师可以准备大量的蚕豆叶,同时在讲台上准备青菜叶、菠菜叶等,首先教师实验示范操作,要求学生按老师提到方法和要求去完成。然后,教师又提出除蚕豆叶以外,是否还有其他植物的叶片可用来观察呢？这种情形下,有个别学生提出用青菜叶代替蚕豆叶。在教师的启发下,同时,学生还会指出:青菜叶易取材,不受季节限制,而且效果甚佳等优点,甚至提出改进切割片的方法,当学生敢于提出不同观点,改变原来实验模式,甚至向权威挑战时,正是科学探究所需要的思维模式,学生在这种思维影响下,才能攀登科学更高峰。教材中,很多地方都可以这样处理。如在教学《水》这一单元时,有关水的一些探究实验,教师并不需要在实验室里准备蒸馏水等器材让学生实验,可于前两天就组织外出考察当地水资源情况,选好一段典型性的河域,上课时组织对家乡的水资源提问,知道些什么,想知道些什么,让学生小组讨论,怎么解决问题,制定调查计划,明确分工。学生兴趣盎然,想到的方法很多,步骤也较细,一节课下来,虽然没有得到什么结论,但学生这种科学探究发展性思维意识已增强了。通过这种方法,充分发挥学生思维空间,让学生摆脱教材上实验模式的局限,使科学实验突破教学时间的限制和教学空间的束缚,这样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和发展性思维。
科学离不开实验,离开实验的科学不是真正的科学。科学素养的核心是科学精神,科学精神就是实事求是的精神,我们应该给学生提供尽可能多的实践机会,在达到同样实验效果情况下,变换实验方式、方法、器材等,激发学生探究志趣,拓展学生科学思维,使他们在科学实践中锻炼、学习和体验;在实践中享受科学探索的乐趣,在实验中培养科学素养,在实践中萌生创新的科学精神。