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《科学课程标准》规定:在科学课程中,学生将通过科学探究等方式理解科学知识,学习科学技能,体验科学过程和方法,初步理解科学本质,形成科学态度、情感与价值观,培养创新意识和实践能力。科学探究作为课程基本理念之一,应渗透在教材和教学过程的各个部分。由此看来,教师如何科学地引导学生进行科学探究,让学生的科学探究落到实处,真正提高学生的科学素养,发展学生的探究能力,是教学探索努力的方向。
学生要进行有效的科学探究,首先要运用科学方法,所以,笔者认为,教给学生基本的科学方法,具备科学探究的基本素质是学生进行科学探究的前提。针对初中学生的认知水平和智力发展水平,在科学探究的过程中,教师应加以适时的引导,学生的探究才会开展得成功。
一、形成问题情境、激发学生探究欲望的策略
提出问题是创造性思维的表现。对于学生来说,能否发现问题、提出问题主要依赖于教学中教师情境的创设。问题情境的形成是整个探究活动的起因,问题情境的好坏与否将决定探究活动的方向,在一定程度上它也将决定学生探究的积极性。因此,它是课堂探究能否顺利完成的前提。
1.教师设疑产生问题情境
由教师引导创设问题情境,可以直接切入主题,激发学生的好奇心,并产生一种探究的动力,支持他们不遗余力地去自己探索。
例如,在讲解“熔化和凝固”时,教师可以先问学生:假如给石蜡加热,会出现什么现象?学生一般都会回答开始熔化。然后,教师演示,证明该猜测是正确的。那么,现在有一种物质叫硫代硫酸钠,我们给它加热会怎么样呢?很多学生会回答:也会开始熔化。然后教师做同样的演示,发现它没有像石蜡一样马上熔化,而是先要升高到一定温度才开始熔化。学生对这一现象感到奇怪,产生了探究的欲望,想要了解两者的区别。
2.演示实验引发问题情境
科学是以实验为基础的。通过实验现象可以引发很多问题情境。例如,在讲解“物质的酸碱性”前,教师可以先准备一瓶滴有无色酚酞的试液和一瓶无色的碱液,然后将碱液滴入酚酞液中,学生看到明显的颜色变化会产生极大的兴趣,想要问明白其中的道理。
3.联系生活引发问题情境
在学生平时的生活经验与行为过程中,存在许多按学生原有的经验水平、认知结构与能力无法解释或解决的问题,同时这些问题又可能常常是他们正在思考、迷惑或尝试解决的;或者学生对自己生活与学习过程中出现的某些偶发事件或现象,感到有趣又无法解释或解决。如树荫下的光斑为什么是圆的?天狗吃月亮的现象到底是怎么回事?插入水中的筷子为什么会弯折?从飞机的模型去探究飞机的升力是怎么产生的?等等,这些都可以成为探究教学中的一些非常有研究价值的问题。
二、启发学生假设的策略
假设是学生进行思考和探究的开始,学生们提出的各种假设越多,离发现科学结论的距离就越近。假设要建立在学生旧有的知识和经验的基础上。故教师不必期待学生一开始就能提出合理的假设,必须逐渐培养学生建立合理的假设的能力。
1.引导学生提出合理的假设
学生认识问题后,就进入新的知识领域,同时也产生直觉的预测。当学生反复思考时,往往会茅塞顿开。所以,教师要从各个角度去指导他们观察与分析事物,活用已有的经验知识,不断思考,提出合理的假设。
2.引导学生充分假设猜想
只有充分让学生做猜想、预测、假设,才能充分体现探究过程中学生的主体地位。。而在探究过程中,假设无疑是极为重要的部分,可以说假设决定了下一步探究的方向。在学生假设的过程中,可能会出现多种假设。
在学习“探究压力的作用效果与哪些因素有关”时,学生提出:可能与受力面的软硬程度有关;可能与受力表面上的物体的质量、体积有关;可能与压力大小有关;可能与受力面积的大小有关。为防止学生的假设被遗漏,教师应该将学生的假设在黑板上写出来,让学生的下一步探究活动有全面的方向。或许,不是每位学生都有与众不同的假设。为了让每位学生都能投入这一思维活动之中,不妨让大家评价一下,赞成哪种假设,为什么?合并哪些假设,为什么?这样所做的假设会比较合理,这一过程更多的是学生的思维活动。
3.从个人假设引导到团体的共同假设
因为学生的认知发展水平、提出假设的能力等的差异,他们面对同样一个问题,会提出各种不同的假设。有偶然的,有合乎逻辑的,有异想天开的,但都充分表达了他们独创性的思考。对学生的不同假设,教师要逐步引导学生把不合理的假设,修正为合理的共同的假设,千万不可把自己预定好的假设,或部分资质优异的学生的假设,勉强地当作全班学生的共同的假设。
例如,在《电流、电压和电阻的关系》教学时,笔者提出:电流的大小可能与哪些因素有关?学生的假设概括起来是:电流的大小可能与电压、电阻、导体的长度、横截面积、材料等有关。然后笔者引导:电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料有关,因此电流与导体的长度、横截面积、材料的关系可以归纳为与电阻的关系。于是,可以形成共同的假设:电流的大小可能与导体的电压、电阻有关。所以,教师要尊重学生的个人预测,逐步引导他们,使个人假设变成共同的假设,防止出现以教师为中心提出假设。
三、探究验证阶段的引导策略
课堂探究毕竟是要在有限的时间内完成的,而探究教学本身是一个开放的教学过程,只有把握好探究的开放度,才能在有限的时间内取得最好的学习效率,同时也不挫伤部分学生的学习积极性。在探究教学中,学生们置身于开放、自主的学习环境中,获取知识的方式和渠道更为畅通了。可是在教学中,操作起来也是很不容易的,平常我们所要求的“放得开,收得拢”,要求教师把握好开放度。
1.引导学生抓住主要的问题进行探究
学生们提出的问题越多,反映他们对所研究对象的关注程度越深,学生的问题会比较零碎,对教师而言,怎样处理这些问题是值得探究的。对于学生的问题,一般处理方法有3种:
①让学生自己选择感兴趣的问题进行研究;
②集体选择一个或几个问题,整堂课全班对这几个问题进行探究;
③先选择一个问题,探究完毕后再进行下一个问题的探究,形成一个层次。
经过反复实践,笔者认识到,如果在一堂课内采用第①种方法,难以体现教学的逻辑严密性,但这种方法却可以广泛应用在课外的探究活动中去,而且效果比较好。而第②、第③种方法可根据教学内容进行取舍,不可能面面俱到,只能解决学生们最感兴趣或最需要解决的问题,而其他问题可作为后续活动展开。
2.引导学生科学实验探究
科学探究活动一般应掌握由简单到复杂,由教师带着走到逐步放开,由模仿到半独立再到独立的过程逐步进行。在每一个环节的处理上,应该紧凑、严密,而不能无的放矢。教师的语言要精炼,大部分空间应留给学生。
①实验过程的务实性
提供给学生观察、实验的材料,必须经过仔细的选择。材料要简单,能为每个学生开辟一条有趣的探究之路;材料要丰富,让学生有可能通过多样的学习路子去探索。在学生进行实验和观察时,教师应该当向导和指导员,引导他们像科学家那样探索,但又要适当减少他们探索的难度,使他们通过努力较容易地发现问题,寻找结论,揭示规律。在学生实验探究时,教师还要巡视各组,及时了解各组学生的实验情况,了解学生发现了什么,还有什么没有发现;要倾听学生之间的相互交流,了解学生的想法;要给予必要的提示;要提供一些急需的新材料或工具等。教师对学生进行的实验探究进行适时的引导是十分重要的。
②实验方案的开放性
学生头脑中已经积累了许多零散的知识经验,这些知识经验是一种潜在的宝贵资源。因此,在教学中应将这些资源充分利用起来,把创造性的时空让给学生,让他们自己想出解决问题的各种方案。
四、学生交流评价引导策略
交流评价成为学生学会实践。反思、发现自我、欣赏别人的过程。科学探究之后组织学生认真钻研,共同探讨,这种交流不是盲目的,是以探究过程为基础,有目的、有针对性地对探究的问题进行交流。美国有一位博士对下面两种情况进行比较:一是探究后立即进行交流,一是探究后不进行交流。研究结果表明:前者概念水平的发展达到更高层次,交流使认识深化。
在教学中,笔者采取分组交流与全班交流相结合的方法,即先以实验小组为单位进行,再由各实验小组汇报交流结果,然后教师帮助汇总全班交流的“信息”。在此基础上,进行不同角度、不同层面的归纳概括,把感性认识上升到理性认识,从而自己得出科学的结论。教学中我们都有这样的体会,每次学生探究后都有许多话要说。而学生对各种现象的理解不尽相同,这样就激起了许多“矛盾”。教师应重视学生自己对各种现象的理解(学生的个人知识),首先倾听他们现在的想法,洞察他们这些想法的由来,并鼓励学生之间相互交流和质疑,进一步交流,了解彼此的想法,引导学生总结取得了哪些经验,还有哪些不足,接着还可以探讨什么。
总之,提高科学探究的有效性是每一个科学教师需要不断探索和实践的问题,让我们在实践的过程中多加交流,减少教学的低效性,为科学教学作出自己的贡献。
学生要进行有效的科学探究,首先要运用科学方法,所以,笔者认为,教给学生基本的科学方法,具备科学探究的基本素质是学生进行科学探究的前提。针对初中学生的认知水平和智力发展水平,在科学探究的过程中,教师应加以适时的引导,学生的探究才会开展得成功。
一、形成问题情境、激发学生探究欲望的策略
提出问题是创造性思维的表现。对于学生来说,能否发现问题、提出问题主要依赖于教学中教师情境的创设。问题情境的形成是整个探究活动的起因,问题情境的好坏与否将决定探究活动的方向,在一定程度上它也将决定学生探究的积极性。因此,它是课堂探究能否顺利完成的前提。
1.教师设疑产生问题情境
由教师引导创设问题情境,可以直接切入主题,激发学生的好奇心,并产生一种探究的动力,支持他们不遗余力地去自己探索。
例如,在讲解“熔化和凝固”时,教师可以先问学生:假如给石蜡加热,会出现什么现象?学生一般都会回答开始熔化。然后,教师演示,证明该猜测是正确的。那么,现在有一种物质叫硫代硫酸钠,我们给它加热会怎么样呢?很多学生会回答:也会开始熔化。然后教师做同样的演示,发现它没有像石蜡一样马上熔化,而是先要升高到一定温度才开始熔化。学生对这一现象感到奇怪,产生了探究的欲望,想要了解两者的区别。
2.演示实验引发问题情境
科学是以实验为基础的。通过实验现象可以引发很多问题情境。例如,在讲解“物质的酸碱性”前,教师可以先准备一瓶滴有无色酚酞的试液和一瓶无色的碱液,然后将碱液滴入酚酞液中,学生看到明显的颜色变化会产生极大的兴趣,想要问明白其中的道理。
3.联系生活引发问题情境
在学生平时的生活经验与行为过程中,存在许多按学生原有的经验水平、认知结构与能力无法解释或解决的问题,同时这些问题又可能常常是他们正在思考、迷惑或尝试解决的;或者学生对自己生活与学习过程中出现的某些偶发事件或现象,感到有趣又无法解释或解决。如树荫下的光斑为什么是圆的?天狗吃月亮的现象到底是怎么回事?插入水中的筷子为什么会弯折?从飞机的模型去探究飞机的升力是怎么产生的?等等,这些都可以成为探究教学中的一些非常有研究价值的问题。
二、启发学生假设的策略
假设是学生进行思考和探究的开始,学生们提出的各种假设越多,离发现科学结论的距离就越近。假设要建立在学生旧有的知识和经验的基础上。故教师不必期待学生一开始就能提出合理的假设,必须逐渐培养学生建立合理的假设的能力。
1.引导学生提出合理的假设
学生认识问题后,就进入新的知识领域,同时也产生直觉的预测。当学生反复思考时,往往会茅塞顿开。所以,教师要从各个角度去指导他们观察与分析事物,活用已有的经验知识,不断思考,提出合理的假设。
2.引导学生充分假设猜想
只有充分让学生做猜想、预测、假设,才能充分体现探究过程中学生的主体地位。。而在探究过程中,假设无疑是极为重要的部分,可以说假设决定了下一步探究的方向。在学生假设的过程中,可能会出现多种假设。
在学习“探究压力的作用效果与哪些因素有关”时,学生提出:可能与受力面的软硬程度有关;可能与受力表面上的物体的质量、体积有关;可能与压力大小有关;可能与受力面积的大小有关。为防止学生的假设被遗漏,教师应该将学生的假设在黑板上写出来,让学生的下一步探究活动有全面的方向。或许,不是每位学生都有与众不同的假设。为了让每位学生都能投入这一思维活动之中,不妨让大家评价一下,赞成哪种假设,为什么?合并哪些假设,为什么?这样所做的假设会比较合理,这一过程更多的是学生的思维活动。
3.从个人假设引导到团体的共同假设
因为学生的认知发展水平、提出假设的能力等的差异,他们面对同样一个问题,会提出各种不同的假设。有偶然的,有合乎逻辑的,有异想天开的,但都充分表达了他们独创性的思考。对学生的不同假设,教师要逐步引导学生把不合理的假设,修正为合理的共同的假设,千万不可把自己预定好的假设,或部分资质优异的学生的假设,勉强地当作全班学生的共同的假设。
例如,在《电流、电压和电阻的关系》教学时,笔者提出:电流的大小可能与哪些因素有关?学生的假设概括起来是:电流的大小可能与电压、电阻、导体的长度、横截面积、材料等有关。然后笔者引导:电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料有关,因此电流与导体的长度、横截面积、材料的关系可以归纳为与电阻的关系。于是,可以形成共同的假设:电流的大小可能与导体的电压、电阻有关。所以,教师要尊重学生的个人预测,逐步引导他们,使个人假设变成共同的假设,防止出现以教师为中心提出假设。
三、探究验证阶段的引导策略
课堂探究毕竟是要在有限的时间内完成的,而探究教学本身是一个开放的教学过程,只有把握好探究的开放度,才能在有限的时间内取得最好的学习效率,同时也不挫伤部分学生的学习积极性。在探究教学中,学生们置身于开放、自主的学习环境中,获取知识的方式和渠道更为畅通了。可是在教学中,操作起来也是很不容易的,平常我们所要求的“放得开,收得拢”,要求教师把握好开放度。
1.引导学生抓住主要的问题进行探究
学生们提出的问题越多,反映他们对所研究对象的关注程度越深,学生的问题会比较零碎,对教师而言,怎样处理这些问题是值得探究的。对于学生的问题,一般处理方法有3种:
①让学生自己选择感兴趣的问题进行研究;
②集体选择一个或几个问题,整堂课全班对这几个问题进行探究;
③先选择一个问题,探究完毕后再进行下一个问题的探究,形成一个层次。
经过反复实践,笔者认识到,如果在一堂课内采用第①种方法,难以体现教学的逻辑严密性,但这种方法却可以广泛应用在课外的探究活动中去,而且效果比较好。而第②、第③种方法可根据教学内容进行取舍,不可能面面俱到,只能解决学生们最感兴趣或最需要解决的问题,而其他问题可作为后续活动展开。
2.引导学生科学实验探究
科学探究活动一般应掌握由简单到复杂,由教师带着走到逐步放开,由模仿到半独立再到独立的过程逐步进行。在每一个环节的处理上,应该紧凑、严密,而不能无的放矢。教师的语言要精炼,大部分空间应留给学生。
①实验过程的务实性
提供给学生观察、实验的材料,必须经过仔细的选择。材料要简单,能为每个学生开辟一条有趣的探究之路;材料要丰富,让学生有可能通过多样的学习路子去探索。在学生进行实验和观察时,教师应该当向导和指导员,引导他们像科学家那样探索,但又要适当减少他们探索的难度,使他们通过努力较容易地发现问题,寻找结论,揭示规律。在学生实验探究时,教师还要巡视各组,及时了解各组学生的实验情况,了解学生发现了什么,还有什么没有发现;要倾听学生之间的相互交流,了解学生的想法;要给予必要的提示;要提供一些急需的新材料或工具等。教师对学生进行的实验探究进行适时的引导是十分重要的。
②实验方案的开放性
学生头脑中已经积累了许多零散的知识经验,这些知识经验是一种潜在的宝贵资源。因此,在教学中应将这些资源充分利用起来,把创造性的时空让给学生,让他们自己想出解决问题的各种方案。
四、学生交流评价引导策略
交流评价成为学生学会实践。反思、发现自我、欣赏别人的过程。科学探究之后组织学生认真钻研,共同探讨,这种交流不是盲目的,是以探究过程为基础,有目的、有针对性地对探究的问题进行交流。美国有一位博士对下面两种情况进行比较:一是探究后立即进行交流,一是探究后不进行交流。研究结果表明:前者概念水平的发展达到更高层次,交流使认识深化。
在教学中,笔者采取分组交流与全班交流相结合的方法,即先以实验小组为单位进行,再由各实验小组汇报交流结果,然后教师帮助汇总全班交流的“信息”。在此基础上,进行不同角度、不同层面的归纳概括,把感性认识上升到理性认识,从而自己得出科学的结论。教学中我们都有这样的体会,每次学生探究后都有许多话要说。而学生对各种现象的理解不尽相同,这样就激起了许多“矛盾”。教师应重视学生自己对各种现象的理解(学生的个人知识),首先倾听他们现在的想法,洞察他们这些想法的由来,并鼓励学生之间相互交流和质疑,进一步交流,了解彼此的想法,引导学生总结取得了哪些经验,还有哪些不足,接着还可以探讨什么。
总之,提高科学探究的有效性是每一个科学教师需要不断探索和实践的问题,让我们在实践的过程中多加交流,减少教学的低效性,为科学教学作出自己的贡献。