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【關(guān)鍵詞】微世界;科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí);教學(xué)策略:行動研究
【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009-8097(2013)09-0035―06 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2013.09.007
一 研究問題
科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)本質(zhì)上是一種良好的問題解決活動。小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)際上是小學(xué)生通過探究科學(xué)實(shí)驗(yàn),從而發(fā)現(xiàn)并獲得科學(xué)知識、科學(xué)現(xiàn)象,培養(yǎng)科學(xué)探究的技能的活動過程。微世界(Mircroworld)是一個(gè)經(jīng)過實(shí)證研究證明十分有效的認(rèn)知學(xué)習(xí)環(huán)境與心智工具(mental tool),尤其適合于發(fā)展科學(xué)(技)學(xué)科的探索與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動。國外已經(jīng)有許多微世界應(yīng)用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐案例。但在國內(nèi),特別是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,還很少有關(guān)于微世界的教學(xué)應(yīng)用研究。如何運(yùn)用微世界促進(jìn)小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是值得我們深入研究的問題。為此,本研究提出如下三個(gè)具體問題:
(1)小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)有什么特點(diǎn),其活動過程是什么?
(2)微世界的功能特性是什么,它在小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中起什么作用?
(3)如何有效地運(yùn)用微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)?
二 微世界支持的科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)
1 科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的含義
科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)(Scientific Discovery Learning)是指學(xué)習(xí)者通過構(gòu)造科學(xué)實(shí)驗(yàn)而進(jìn)行的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí),即學(xué)習(xí)者像科學(xué)家一樣,針對某個(gè)科學(xué)問題,通過提出假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法,探究、發(fā)現(xiàn)并建構(gòu)其中的基本規(guī)律和原理的學(xué)習(xí)活動。因此,科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是指在科學(xué)教學(xué)中,教師通過提供一定的支持和幫助,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者針對某一個(gè)科學(xué)問題,通過提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)、得出結(jié)論等步驟探究科學(xué)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)并建構(gòu)其中的基本概念、規(guī)律和原理,從而提高科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)活動??茖W(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目標(biāo)、過程都十分強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷,并希望能在這一過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維、方法,建構(gòu)起有關(guān)的概念、原理,發(fā)展有關(guān)的認(rèn)知技能。
2 科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的活動過程
De Jong和Nioo曾把科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)稱為“探索性學(xué)習(xí)”(Exploratory Learning),并對科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程做了具體分析,認(rèn)為這一過程主要由兩類活動組成:轉(zhuǎn)化性過程和監(jiān)控性過程。張建偉和陳琦對科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化分析,認(rèn)為在科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中,學(xué)習(xí)者需要完成問題表征與假設(shè)形成、實(shí)驗(yàn)探索、自我監(jiān)控與反思概括三種相互聯(lián)系的活動,這三種活動構(gòu)成了科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中相互交織的三條線索。同時(shí)還強(qiáng)調(diào),在整個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗(yàn):領(lǐng)域性知識(domain knowledge)和元知識(meta-knowledge)具有重要的作用。陳剛提出了計(jì)算機(jī)模擬支持的科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的活動結(jié)構(gòu),認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)際上就是學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)空間和假設(shè)空間中展開的雙重搜索,包括有三個(gè)子過程:搜索假設(shè)空間、搜索實(shí)驗(yàn)空間和證據(jù)評估。
綜合上述所有觀點(diǎn),筆者認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)際上是學(xué)習(xí)者通過開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí),它可歸納為三個(gè)基本活動過程:科學(xué)探究活動(提出問題、形成假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論)、自我監(jiān)控活動(自我計(jì)劃、自我監(jiān)控、自我評價(jià))、反思概括活動。在這三種活動中,學(xué)習(xí)者原有的知識基礎(chǔ)(領(lǐng)域性知識、元知識)具有重要的作用。其中,科學(xué)探究活動是科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的基本探索活動。
3 微世界支持的科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的困難
雖然科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)受到了教育界的普遍歡迎,但是,許多實(shí)驗(yàn)研究表明,科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的實(shí)際效果并不一定優(yōu)于傳統(tǒng)的講授型學(xué)習(xí)。究其原因,是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者在科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中遇到了各種新的問題與挑戰(zhàn)。而通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在微世界支持的科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中主要存在以下兩方面困難:
(1)學(xué)習(xí)者在使用微世界開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究時(shí),容易將其等同于“游戲”,導(dǎo)致無法發(fā)揮微世界的學(xué)習(xí)功能;
(2)由于受到知識背景和認(rèn)知發(fā)展水平的限制,學(xué)習(xí)者對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識和方法理解不夠,不知道如何開展科學(xué)實(shí)驗(yàn),具體表現(xiàn)在:①不知道怎樣從具體的任務(wù)情境中選擇自己的研究問題;②不能正確地完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):⑨不知道應(yīng)該記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);④較難通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)來得出結(jié)論:⑤對自己的實(shí)驗(yàn)過程不能進(jìn)行很好的監(jiān)控和調(diào)節(jié),經(jīng)常是隨意地、沒有邏輯地開展實(shí)驗(yàn)探索。
三 研究方法
為了最終形成一套能夠有效促進(jìn)微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略實(shí)施過程和方法,本研究采用行動研究的方法。
1 總體目標(biāo)的確定
本行動研究的總目標(biāo)是根據(jù)理論分析提出的微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)策略的總體思路,開展行動研究,通過不斷修正、完善,提出具體的微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略實(shí)施過程與操作原則。根據(jù)實(shí)際情況,本行動研究將設(shè)計(jì)成三輪循環(huán),每輪的目標(biāo)分別為:
(1)第一輪行動目標(biāo):探索微世界的使用方法,細(xì)化各個(gè)并微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的活動過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的策略,即“知識解釋支持策略”、“實(shí)驗(yàn)探索支持策略”和“反思支持策略”:(2)第二輪行動目標(biāo):修正、完善各個(gè)環(huán)節(jié)的策略;(3)第三輪行動目標(biāo):總結(jié)微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略和方法,同時(shí)分析微世界支持小學(xué)科發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略的實(shí)施對提升小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用。
2 實(shí)驗(yàn)對象和內(nèi)容的選擇
本研究的實(shí)驗(yàn)對象是廣州市體育東路小學(xué)五(3)班的學(xué)生(共30人),確定如表1所示的部分教學(xué)專題作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
“種植外星植物”、“生態(tài)瓶”、“維護(hù)生態(tài)平衡”三個(gè)專題是小學(xué)科學(xué)的重要內(nèi)容?!胺N植外星植物”內(nèi)容側(cè)重于將引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題情境提出研究的問題,并根據(jù)問題設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn),學(xué)會如何從收集的數(shù)據(jù)中,分析整理信息,從而得出正確的結(jié)論;“生態(tài)瓶”幫助學(xué)生探索在封閉條件下建立良性生態(tài)系統(tǒng)的方法,再用于實(shí)際生活的研究,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,幫助孩子們形成愛護(hù)動物、珍愛生命的意識;“維護(hù)生態(tài)平衡”引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識自然界的生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)和諧的整體,需要很長時(shí)間才能形成,其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)受到破壞,生態(tài)系統(tǒng)都可能會失去平衡。
3 微世界的設(shè)計(jì)與開發(fā)
本研究中所使用的微世界的設(shè)計(jì)理念是為小學(xué)生提供模擬真實(shí)世界現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)式與探索式的學(xué)習(xí)環(huán)境,通過操作微世界中的元件或命令進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)活動,促進(jìn)小學(xué)生主動探究進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí),從而激發(fā)小學(xué)生主動參與解決問題的能力。
“種植外星植物”這一專題是根據(jù)小學(xué)五年級《科學(xué)》上冊(教科版)中“生物與環(huán)境一”單元中“設(shè)計(jì)種子發(fā)芽”、“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”、“從實(shí)驗(yàn)中獲得信息”三個(gè)專題內(nèi)容所涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的拓展內(nèi)容,該軟件在課堂上為學(xué)生提供一個(gè)虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究環(huán)境,通過探索三種養(yǎng)料A、B、C中,哪種是外星植物“小菱花”生長需要的養(yǎng)料,并找出該養(yǎng)料的最佳分量范圍,從而幫助“小菱花”生長得最好,以打破宇宙高度,操作界面如圖1。
“制作生態(tài)瓶”微世界是針對小學(xué)科學(xué)五年級內(nèi)容“生物與環(huán)境(二)”中有關(guān)生態(tài)瓶的內(nèi)容,主要目的是讓學(xué)生在構(gòu)建、觀察、改變“微型生態(tài)系統(tǒng)”的過程中,加深對生態(tài)系統(tǒng)及生物圈的理解,明確非生物、植物、動物之間的依賴關(guān)系,軟件操作界面如圖2。
在“維護(hù)生態(tài)平衡”微世界軟件中,呈現(xiàn)了一條由“草”、“兔子”、“狐貍”三種生物組成的食物鏈,學(xué)生可以通過操作軟件開展對比實(shí)驗(yàn),觀察這一生態(tài)系統(tǒng)50年里草原生物數(shù)量的變化,軟件操作界面如圖3。
4 總體行動方案
(1)將微世界應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂,探索微世界的使用策略與方法,并制定第一輪行動計(jì)劃;(2)實(shí)施第一輪行動;(3)觀察并收集數(shù)據(jù),分析效果;(4)反思第一輪行動結(jié)果并總結(jié);(5)改進(jìn)教學(xué),細(xì)化策略與方法并制定第二輪行動計(jì)劃;(6)實(shí)施第二輪行動;(7)收集并分析數(shù)據(jù),觀察結(jié)果;(8)反思第二輪行動結(jié)果,并改進(jìn):(9)以同樣的模式進(jìn)行第三輪行動研究。
四 研究過程、結(jié)果與反思
1 第一輪行動方案、過程、結(jié)果與反思
本輪行動研究的主要目的是探索微世界的使用方法與策略。作為一種計(jì)算機(jī)模擬軟件,微世界為學(xué)生提供了一種模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的虛擬環(huán)境,因此需要讓教師和學(xué)生熟悉和適應(yīng)利用微世界開展科學(xué)學(xué)習(xí),克服因真實(shí)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)之間的差異造成的困難。
在本輪行動研究中,教師根據(jù)教學(xué)的需要,在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了較為有針對性的支持策略。首先,在開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究前,教師利用微世界的演示功能給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了問題情境,并聯(lián)系舊知識,幫助學(xué)生提出研究的問題:接著,教師使用“任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)”將微世界中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)分解為兩個(gè)任務(wù),要求學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)方案和其它輔助工具來完成一定任務(wù),在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探索過程中,教師還采用了搭建“腳手架”、同伴輔導(dǎo)、提供輔助工具(如Excel)、反思等策略。
筆者通過課堂觀察、課后對教師和學(xué)生的訪談發(fā)現(xiàn),學(xué)生對微世界這一新的學(xué)習(xí)軟件充滿了好奇和興趣,并且大部分學(xué)生在明確了任務(wù)要求后,很快就能熟練操作微世界;學(xué)生能夠明確實(shí)驗(yàn)研究方案的重要性,多數(shù)學(xué)生能夠認(rèn)真閱讀并填寫實(shí)驗(yàn)方案,但也有不少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索過程中不作記錄:部分學(xué)生利用了Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,通過分析直觀化的圖形來得出自己的結(jié)論。圖4(a)、(b)是學(xué)生利用Excel處理的收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得到的“小菱花”生長曲線圖。
但是,通過調(diào)查和觀察,發(fā)現(xiàn)還有以下一些問題有待解決:(1)學(xué)生對微世界的“熱情”過高,導(dǎo)致他們忽視了對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)問題等重要信息的理解,少數(shù)學(xué)生甚至將操作微世界當(dāng)做玩游戲,直接影響了教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。(2)教師對學(xué)生的指導(dǎo)還不夠到位。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是未能把握學(xué)生進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)給予及時(shí)和恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo);二是未能對所有學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),導(dǎo)致學(xué)生間學(xué)習(xí)效果差異較大。針對以上兩方面的問題,我們認(rèn)為可以嘗試采取以下措施對微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)策略加以改進(jìn):
(1)在開始實(shí)驗(yàn)操作前,對學(xué)生的操作權(quán)限加以控制,不讓學(xué)生動手操作微世界,由教師引導(dǎo)學(xué)生明確了教學(xué)目標(biāo)和探究任務(wù)、提出研究問題、形成了假設(shè)并制定了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃后,再給予學(xué)生操作的權(quán)限。
(2)教師加強(qiáng)對教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把握,并針對關(guān)鍵的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變和思維發(fā)展。同時(shí),采用同伴輔導(dǎo)和小組協(xié)作相結(jié)合的策略加強(qiáng)學(xué)生之間的互助和協(xié)作,最大限度地照顧到學(xué)生的水平差異。
2 第二輪行動方案、過程、結(jié)果與反思
本輪行動研究的主要目的是細(xì)化微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)策略,即知識解釋支持策略、實(shí)驗(yàn)探索支持策略和反思支持策略,并通過課堂觀察、課后反思、調(diào)查和訪談等方式收集信息,進(jìn)一步總結(jié)三種教學(xué)策略的具體應(yīng)用方法,并及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問題從而加以改進(jìn)。
在本輪行動研究中,教師在教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)了較有針對性的教學(xué)策略。在提出問題和形成假設(shè)的階段,教師提供的知識解釋支持策略主要包括了講授法、案例教學(xué)法、概念圖支架等,為了幫助學(xué)生能夠理解所要探究的科學(xué)問題,教師除了直接講授,還提供了相關(guān)的案例供學(xué)生觀摩學(xué)習(xí),同時(shí)還讓學(xué)生學(xué)會利用概念圖工具對相關(guān)的科學(xué)知識進(jìn)行分析和梳理,訓(xùn)練學(xué)生的思維能力,從而建構(gòu)有關(guān)的科學(xué)概念。在實(shí)驗(yàn)探索階段,教師分別針對設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)和分析實(shí)驗(yàn)三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索支持策略,包括:搭建“腳手架”、操作示范、提供輔助工具等。
本輪行動研究中,筆者發(fā)現(xiàn):大部分學(xué)生已經(jīng)適應(yīng)了微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動,開始將注意力轉(zhuǎn)移到“我要利用微世界來發(fā)現(xiàn)”,因此更加重視實(shí)驗(yàn)研究方案的閱讀和填寫,部分學(xué)生能自己積極主動地尋找輔助工具進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和分析。由于本輪行動研究中教學(xué)內(nèi)容所涉及的知識較為復(fù)雜,學(xué)生在操作微世界和理解實(shí)驗(yàn)研究方案的過程中還存在一定的困難。
通過訪談教師發(fā)現(xiàn),在實(shí)際教學(xué)中,問題提出和假設(shè)形成階段在整個(gè)課堂中處于很關(guān)鍵的地位,需要充分引起學(xué)生探究的積極性,在明確問題基礎(chǔ)上開展實(shí)驗(yàn)的探索。因此,除了在教學(xué)過程中要為學(xué)生提供知識解釋支持策略、實(shí)驗(yàn)探索支持策略和反思支持策略外,還應(yīng)考慮在最初的教學(xué)環(huán)節(jié)中,加入任務(wù)驅(qū)動策略,通過提出任務(wù)、分析任務(wù)、解決任務(wù)等步驟,使學(xué)生積極投入探究過程。
通過訪談學(xué)生發(fā)現(xiàn),學(xué)生主要在兩方面還存在著較大的困難:一是不知道如何根據(jù)研究問題進(jìn)行猜想和假設(shè),較難根據(jù)分辨猜想和假設(shè)選擇相關(guān)信息:二是不知道應(yīng)該如何對收集的證據(jù)進(jìn)行推理和解釋,從而形成正確的結(jié)論。雖然教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí),已經(jīng)針對這兩方面的困難提供了相關(guān)的學(xué)習(xí)支持,但還有待于進(jìn)一步深入分析和解決。
本輪行動研究對教學(xué)策略進(jìn)行細(xì)化并改進(jìn)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究方案,較第一輪行動研究有了較大的改進(jìn)。但也發(fā)現(xiàn)以下問題,針對這些問題,提出改進(jìn)措施。
(1)發(fā)現(xiàn)問題
學(xué)生在形成假設(shè)和得出結(jié)論兩個(gè)環(huán)節(jié)還存在著較大困難,需要教師提供更有針對性的教學(xué)策略和方法的支持。
(2)改進(jìn)措施
發(fā)揮小組協(xié)作探究的優(yōu)勢,利用“同伴輔導(dǎo)”使學(xué)生之間互相幫助和促進(jìn)。
3 第三輪行動方案、過程、結(jié)果與反思
本輪行動研究的主要目的是總結(jié)微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略的操作過程及方法,分析微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)策略對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展所起的作用。
在本階段的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,主要針對前兩個(gè)循環(huán)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行觀察分析,重點(diǎn)關(guān)注所提出的教學(xué)策略在促進(jìn)學(xué)生開展科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動中的有效性。
通過執(zhí)教教師的反思,可以發(fā)現(xiàn):(1)各種策略的運(yùn)用有助于學(xué)生開展科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動,也促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展;(2)教師認(rèn)為微世界很適合于支持小學(xué)科學(xué)中部分難以在課堂中完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索,大大提高了學(xué)生參與科學(xué)探究的積極性,增加了學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程的機(jī)會。
學(xué)生對微世界的使用表現(xiàn)出極大的興趣,訪談發(fā)現(xiàn),學(xué)生在科學(xué)知識的掌握、科學(xué)探究能力、情感態(tài)度價(jià)值觀的發(fā)展方面取得了較大的進(jìn)步。主要表現(xiàn)在:(1)能夠應(yīng)用課堂上所學(xué)的知識去解釋生活中的科學(xué)現(xiàn)象或解決生活中的實(shí)際問題;(2)完整地體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程,增強(qiáng)了動手操作的能力;(3)極大提高了對科學(xué)探究的興趣,并愿意與他人合作和交流。
五 總結(jié)與評價(jià)
通過三輪行動研究,總結(jié)出微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略的實(shí)施過程如圖5所示,并得出如下結(jié)論:
1 微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)施步驟包括“明確探究任務(wù)――建構(gòu)問題空間――制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃――開展微世界探索――形成結(jié)論――反思評價(jià)”六個(gè)環(huán)節(jié)
微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的實(shí)施步驟分為:明確探究任務(wù)、建構(gòu)問題空間、制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、開展微世界探索、形成結(jié)論和反思評價(jià)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中必須是一名參與者和行動者,實(shí)驗(yàn)方案和操作都應(yīng)盡可能由學(xué)生來完成,讓學(xué)生真正成為知識的探索者。教師在開展教學(xué)時(shí),首先要通過設(shè)計(jì)真實(shí)的任務(wù)情境幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生不斷地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開展微世界探索、收集數(shù)據(jù),并猜想背后的規(guī)律,直到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠支持所猜想的規(guī)律,最終進(jìn)行總結(jié)和反思。教師可通過簡單的講解和示范讓學(xué)生迅速了解微世界的操作方法和注意事項(xiàng),以減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索過程中所遇到的困難。
2 微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略包括任務(wù)驅(qū)動策略、知識解釋支持策略、實(shí)驗(yàn)探索支持策略、反思支持策略和多元評價(jià)策略
通過對微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)試驗(yàn)的歸納總結(jié),得出微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略包括了任務(wù)驅(qū)動策略、知識解釋支持策略、實(shí)驗(yàn)探索支持策略、反思支持策略和模糊評價(jià)策略。在微世界支持的小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中,學(xué)生始終是進(jìn)行探究和發(fā)現(xiàn)的主體和中心。在微世界操作中,但由于受到背景知識、思維水平等各面的限制,小學(xué)生在利用微世界進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)會遇到各種各樣的困難。為了更好地幫助學(xué)生激活有關(guān)背景知識、提出問題和假設(shè),教師可利用情境、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性,指導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、微世界探索和實(shí)驗(yàn)分析與總結(jié),并能對整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效的計(jì)劃、監(jiān)控和調(diào)節(jié)。
3 微世界支持小學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)策略的實(shí)施對小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展有促進(jìn)作用
一、要高度重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
現(xiàn)在的應(yīng)試教育使得教育成了快餐,很多時(shí)候我們更希望能花最少的時(shí)間,最小的成本,取得最好的成績。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往需要花費(fèi)很多的時(shí)間,但是似乎短時(shí)間內(nèi)又看不到成果。所以大多數(shù)學(xué)校往往把學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)集中在中考實(shí)驗(yàn)考試前一個(gè)月,甚至還是選擇一些來做。根據(jù)調(diào)查,有的實(shí)驗(yàn)室形同虛設(shè),甚至有的還沒有符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)教室,常規(guī)儀器以及實(shí)驗(yàn)藥品短缺比較普遍,也有少數(shù)教師怕麻煩,就懶得及時(shí)去做了。原因固然挺多,最重要的是部分教師也包括少數(shù)學(xué)校管理者對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視,沒有從根本上認(rèn)識科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)以及培養(yǎng)學(xué)生“素質(zhì)”的真正內(nèi)涵,學(xué)校為了省錢、教師為了省力,忽視了科學(xué)實(shí)驗(yàn)這一重要環(huán)節(jié)和手段,這樣必然影響學(xué)生各種能力的培養(yǎng)和技能的訓(xùn)練、提高。對此,我們無論是科學(xué)教學(xué)人員還是學(xué)校管理層都必須對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)予以高度重視。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的誤區(qū):實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是實(shí)驗(yàn)操作
“做實(shí)驗(yàn)啦,去玩了!”這可能是很多學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前的寫照??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的基礎(chǔ),對科學(xué)的建立和發(fā)展一直起著十分重要的作用。但是,多年來,初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在很大程度上流于形式。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)比較注重實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備和操作事項(xiàng),教師對學(xué)生的要求往往停留在看到什么現(xiàn)象,怎樣按課本或教師給出的步驟順利完成實(shí)驗(yàn)操作、記錄數(shù)據(jù)、得出預(yù)期的結(jié)論,課后要求學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)結(jié)論。甚至有的教師把實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ξ嬌狭说忍?,把科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰H僅歸結(jié)為實(shí)驗(yàn)操作活動的能力。這些教學(xué)觀念上的偏差,勢必會影響實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),其結(jié)果可能導(dǎo)致很多學(xué)生做完實(shí)驗(yàn),根本不知道他為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn),他們知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果但不知道是怎么得出的,這個(gè)實(shí)驗(yàn)又給了他什么啟示也一概不知,這種重過程和結(jié)論而忽視實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)、反思和總結(jié)的做法,把實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)考試應(yīng)付能力的培養(yǎng),嚴(yán)重妨礙了現(xiàn)實(shí)意義上的科學(xué)素養(yǎng)的提高,很大程度上削弱了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力和創(chuàng)造才能。從而讓學(xué)生產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)就是去實(shí)驗(yàn)室玩玩的心理,這對實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性的培養(yǎng)也是一種妨礙。
三、如何讓實(shí)驗(yàn)成為學(xué)習(xí)科學(xué)的主旋律
(一)重視課堂演示實(shí)驗(yàn),關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)
有人說好媽媽勝過好教師,由此可見日常生活中潛移默化的作用非常重大。那么一個(gè)科學(xué)教師在引領(lǐng)學(xué)生在科學(xué)道路上跋涉時(shí),特別是在初中基礎(chǔ)教育階段,對科學(xué)素養(yǎng)的形成,影響也非常大。我們常說現(xiàn)在的學(xué)生不喜歡動腦,更不喜歡動手,這可能與學(xué)生的成長環(huán)境有關(guān),因?yàn)楝F(xiàn)在的孩子大多是獨(dú)生子女,從小飯來張口、衣來伸手,所以動手操作能力差。這就更需要我們教師加以引導(dǎo)和指導(dǎo)。首先我們演示實(shí)驗(yàn)要盡量都做,并且在做課堂演示實(shí)驗(yàn)前,必須準(zhǔn)備充分,確保萬無一失。讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)的重要性,實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)好科學(xué)的一項(xiàng)重要素養(yǎng)。另外“教學(xué)的本質(zhì)是信息的交互,是認(rèn)識的交換,是學(xué)生的人際交往”。學(xué)習(xí)的過程也是學(xué)生自我教育的過程,是學(xué)會交流、合作、與人相處的過程,這在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中最能充分體現(xiàn)。以往,學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)經(jīng)常合作不順,導(dǎo)致失??;有時(shí)明明是一個(gè)小組的活動,最后卻只有少數(shù)學(xué)生在活動;有時(shí)小組合作表面上轟轟烈烈,學(xué)生發(fā)言七嘴八舌,實(shí)際上只是東拉西扯,甚至嬉鬧說笑,缺乏實(shí)效。這嚴(yán)重違背學(xué)生實(shí)驗(yàn)的初衷,也影響學(xué)生學(xué)業(yè)成績的提高。
經(jīng)過認(rèn)真反思總結(jié),我積極參與學(xué)生的活動,特別是對班級同學(xué)進(jìn)行合理組合,設(shè)計(jì)與創(chuàng)造合作學(xué)習(xí)的情境,做好合作的表率,讓學(xué)生在合作中感到自己的成功與小組分不開,小組的成功離不開個(gè)人的努力與成功。現(xiàn)在學(xué)生充分認(rèn)識到合作的必要性,體會到合作的互惠性,絕大部分學(xué)生樂于合作、主動合作,學(xué)業(yè)成績大有提高。所以作為一個(gè)科學(xué)教師,如不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),不研究實(shí)驗(yàn)教學(xué),不注意深入挖掘每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能,那么學(xué)科的教學(xué)效果自然會受到很大影響。
(二)充分挖掘?qū)嶒?yàn)素材,讓實(shí)驗(yàn)更貼近生活
我們知道學(xué)習(xí)科學(xué)的目的是為了解釋和解決生活中的事物,所以我們首先要能夠用最直觀的現(xiàn)象證實(shí)或解釋一些科學(xué)道理。親自動手操作,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,在有趣的實(shí)驗(yàn)中可以讓同學(xué)們對科學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣,興趣是學(xué)習(xí)科學(xué)的基礎(chǔ),有了興趣,同學(xué)們就有了學(xué)習(xí)科學(xué)的動力。
(三)針對課堂重難點(diǎn),設(shè)計(jì)課外強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)
課堂實(shí)驗(yàn)易受時(shí)間、空間的制約,往往限制了學(xué)生思維探索的深度,不能有效地發(fā)揮他們的創(chuàng)造才能,也大大束縛了學(xué)生的動手操作能力。學(xué)生在家中可根據(jù)家庭條件尋找各種可利用的器材或廢品,進(jìn)行制作,進(jìn)行深入實(shí)驗(yàn),這更能營造以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新環(huán)境,更利于他們個(gè)性化、獨(dú)立自主品質(zhì)與動手能力的培養(yǎng)。
基于傳感技術(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路
科學(xué)教育領(lǐng)域的傳感技術(shù)系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及工具軟件構(gòu)成。其中傳感器是該系統(tǒng)的核心,計(jì)算機(jī)及工具軟件為輔助設(shè)備。若將該系統(tǒng)比做人體,那么傳感器就是人體的五官,其功能的多樣性直接決定了傳感技術(shù)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。同樣,實(shí)驗(yàn)中能否引入傳感技術(shù),關(guān)鍵在于傳感器能否直接或間接測定待測量,即儀器的支持作用是該類實(shí)驗(yàn)開發(fā)首先考慮的因素。
1.確定實(shí)驗(yàn)選題
根據(jù)教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生的知識背景、傳感技術(shù)的功能等選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容,確定實(shí)驗(yàn)主題。
2.選定實(shí)驗(yàn)觀測量
(1)直接測定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的研究對象和特點(diǎn),選擇合適的實(shí)驗(yàn)觀測量,依據(jù)對傳感器功能的認(rèn)識,初步尋找合適的傳感器,進(jìn)行直接測定。例如利用溶解氧傳感器可以直接測定水體中溶解氧氣的濃度,用壓強(qiáng)傳感器監(jiān)測一天內(nèi)大氣壓的變化,用溫度傳感器研究化學(xué)變化中的溫度變化等。
(2)“轉(zhuǎn)化”后再檢測。若無法找到直接支持的傳感器,則必須將待觀察量轉(zhuǎn)化為可直接檢測的物理量進(jìn)行實(shí)驗(yàn),我們把這一環(huán)節(jié)稱作“轉(zhuǎn)化”。轉(zhuǎn)化是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要思想,自然科學(xué)的研究正是將內(nèi)隱的、微觀的和具體的變化外顯化、宏觀化和抽象化的轉(zhuǎn)化過程,基于傳感技術(shù)的實(shí)驗(yàn)活動更能揭示科學(xué)活動這一轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。
針對轉(zhuǎn)化本身,不同的實(shí)驗(yàn)對象存在不同的轉(zhuǎn)化模式。我們可以通過分析實(shí)驗(yàn)對象本體的性質(zhì)和特點(diǎn),列舉其中變化的物理量,然后選擇變化明顯、測量簡便的物理量為實(shí)驗(yàn)觀測量,再選用合適的傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如植物的呼吸作用,在這個(gè)過程中,伴隨著熱量的釋放、二氧化碳濃度的升高、氧氣濃度的下降等等物理量的變化,我們便可以借助這些變化量來監(jiān)控植物的呼吸作用。再如,鹽度是土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),由于鹽可溶于水,發(fā)生電離,鹽度不同,那么土壤溶液中的離子濃度不同,電導(dǎo)率不同,因此,可利用電導(dǎo)率傳感器進(jìn)行測定。
3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
根據(jù)已確定的觀測量,考慮相關(guān)影響因素,形成實(shí)驗(yàn)方案,并預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)條件和儀器參數(shù)(主要指傳感器和數(shù)據(jù)采集器)。
4.實(shí)施實(shí)驗(yàn)
實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案,根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中遇到的問題,對實(shí)驗(yàn)用品的種類、用量及測定時(shí)間等進(jìn)行調(diào)整,以得出較理想的符合科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行優(yōu)選。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)同時(shí)具有“可預(yù)見性”和“不可預(yù)見性”的特點(diǎn)??深A(yù)見性是指科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)想是實(shí)驗(yàn)成功的基本保證,可以使實(shí)驗(yàn)研究過程順暢、有條理。而有時(shí)實(shí)驗(yàn)原理盡管看似完美,但在實(shí)施過程中可能會遇到各種各樣的問題,這就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的不可預(yù)見性,科學(xué)實(shí)驗(yàn)的不可預(yù)見性有來自實(shí)驗(yàn)儀器的問題,也有來自實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題。
例如,初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)向燒杯中傾倒二氧化碳?xì)怏w,階梯形燭臺上的蠟燭從下向上熄滅,以說明二氧化碳比空氣重且不支持燃燒,也許我們很容易想到用二氧化碳傳感器來監(jiān)控這一過程,但如果實(shí)際實(shí)施實(shí)驗(yàn)就會發(fā)現(xiàn),傾倒的二氧化碳會超過二氧化碳傳感器的量程,實(shí)驗(yàn)失敗。由此必須將觀測量進(jìn)一步“轉(zhuǎn)化”,轉(zhuǎn)化為其他可檢測的物理量。考慮到二氧化碳的增加會引起氧氣濃度的減小,用氧氣傳感器代替二氧化碳傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可取得成功。如裝置圖1所示,用氧氣傳感器監(jiān)測氧氣濃度的變化,用光強(qiáng)傳感器監(jiān)測光強(qiáng)度的變化,會發(fā)現(xiàn)在傾倒二氧化碳的過程中,氧氣濃度逐漸減小,光強(qiáng)度減小(蠟燭變暗),這樣有力地說明了二氧化碳密度比氧氣大且不支持燃燒這一性質(zhì)。
再如,植物呼吸的實(shí)驗(yàn)研究,如前文所述,可以根據(jù)這一過程中熱量的釋放、二氧化碳濃度升高、氧氣濃度下降等物理量的變化進(jìn)行監(jiān)控,但在具體的實(shí)驗(yàn)過程中,還要考慮熱效應(yīng)是否明顯容易測量、熱效應(yīng)是否受環(huán)境溫度變化的影響、二氧化碳和氧氣濃度是否受光合作用的影響等等影響因素,考慮到這些因素,我們便會采取保溫避光的實(shí)驗(yàn)條件。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)這些“不可預(yù)見性”的特點(diǎn)可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗,但也會讓我們發(fā)現(xiàn)許多值得研究的問題,這也正是科學(xué)探究的樂趣和魅力所在,那種用“思維實(shí)驗(yàn)”、“黑板實(shí)驗(yàn)”替代探究實(shí)驗(yàn)的做法很難增進(jìn)學(xué)生對于科學(xué)的理解。
5.反思總結(jié)
反思實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)鍵或異常環(huán)節(jié),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再設(shè)計(jì)和拓展性研究。總結(jié)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng),提出供學(xué)生交流討論的問題。
由上述討論可見,從實(shí)驗(yàn)手段上講,基于傳感技術(shù)的實(shí)驗(yàn)可以分為直接測定和間接測定(轉(zhuǎn)化后測定)兩大類;從實(shí)驗(yàn)過程來講,預(yù)見性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)相對簡單,預(yù)見性弱的實(shí)驗(yàn)則有更多的影響因素需要考慮,往往需要重復(fù)設(shè)計(jì)?;趥鞲屑夹g(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研發(fā)的思路可以用圖2表示。
基于傳感技術(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)示例
1.污水排放對水體中溶解氧濃度的影響――直接測定法
水體污染和水體質(zhì)量是初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)教材中的重要課題,而水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有多項(xiàng)內(nèi)容,溶解氧濃度是其中之一,且學(xué)生對水體中溶解的氧氣的作用已有了解,因此可以選取氧氣濃度作為實(shí)驗(yàn)觀測量,使用溶解氧傳感器直接測得。
根據(jù)不同的教學(xué)要求,本實(shí)驗(yàn)活動可以有不同的設(shè)計(jì)。如果作為真實(shí)情景的綜合實(shí)踐活動,可由學(xué)生攜帶溶解氧傳感器親自到河流或湖泊進(jìn)行檢測;但并非所有的學(xué)校都具備靠近水體的條件,有時(shí)也沒有充裕的課時(shí)支持。在這樣的條件下,可以通過實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行。例如有機(jī)污染物等還原性物質(zhì),會消耗水體中的氧氣;含氮磷的物質(zhì),引起水體富營養(yǎng)化,經(jīng)過一系列變化,導(dǎo)致水體溶解氧濃度降低。由于上述生化過程所需時(shí)間較長,我們可以借助還原劑Na2SO3代替污染物消耗氧氣模擬上述過程。
如圖3所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置,向燒杯中加入一定量的水樣,將溶解氧傳感器浸沒于水中,啟動磁力攪拌器,攪拌。加入2M的Na2SO3溶液,每次加入5滴,充分?jǐn)嚢璨y定溶解氧的濃度,分析溶解氧濃度隨Na2SO3溶液加入量的變化。
在未加入Na2SO3之前,隨著攪拌的進(jìn)行,水樣中溶解氧濃度不斷增加,直至達(dá)到飽和;加入Na2SO3后,水體中溶解氧濃度急劇下降,達(dá)到一定數(shù)值后趨于穩(wěn)定。
傳統(tǒng)的溶解氧滴定測定,只能測定某種狀態(tài)下的溶解氧濃度,且操作比較繁瑣。引入傳感技術(shù)的實(shí)驗(yàn),不僅實(shí)現(xiàn)了水體中溶解氧濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測,將變化的過程記錄了下來,且操作簡單,更有利于低年級學(xué)生進(jìn)行探究活動。
2.植物蒸騰作用的測定――間接測定法
植物的蒸騰作用是中小學(xué)科學(xué)課程中的一個(gè)核心概念,關(guān)于蒸騰作用的下級內(nèi)容有很多,我們選取測定蒸騰作用的速率為實(shí)驗(yàn)主題。目前為止,沒有開發(fā)出能夠直接測定蒸騰作用的傳感器,因此需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
蒸騰作用具有過程屬性,在此過程中,植物體內(nèi)不斷有水分通過氣孔散失到空氣中,根或莖部不斷從周圍的生存環(huán)境中吸收水分,以達(dá)到植物體內(nèi)水分的相對平衡。因此,蒸騰作用的特性是失水和吸水,倘若將植物根或莖浸入一個(gè)盛水的密閉容器中,由于植物吸水,導(dǎo)致水量減少,液面上方空間變大,一定質(zhì)量的空氣體積變大,壓強(qiáng)變小??赏ㄟ^壓強(qiáng)傳感器進(jìn)行測定(如裝置圖4),從而實(shí)現(xiàn)蒸騰作用測定的轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)觀測量由蒸騰作用的速率轉(zhuǎn)化為密閉體系中的壓強(qiáng)。
在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn),用傳統(tǒng)的玻璃儀器如密閉的錐形瓶,由于其體積大,因蒸騰作用而減少的水的體積相對于容器的體積太小,導(dǎo)致壓強(qiáng)變化不明顯。筆者通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,用裝滿自來水的乳膠管代替錐形瓶,實(shí)現(xiàn)壓強(qiáng)變化的放大化;數(shù)據(jù)采集器的設(shè)置中,由于蒸騰作用中水的減少是一個(gè)漸變過程,需要一段時(shí)間的積累才能完成,因此采樣時(shí)間要長;另外,植物的選取,考慮到價(jià)格以及蒸騰作用強(qiáng)度的問題,選用花店出售的旺盛的花枝,如(約1元/朵),降低了實(shí)驗(yàn)成本,從而完成實(shí)驗(yàn)本體的開發(fā)。
【關(guān)鍵詞】初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程;教學(xué)方式;教學(xué)質(zhì)量
初中科學(xué)課程是一門與生活密切聯(lián)系的課程,其教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),幫助學(xué)生建立對科學(xué)的初步的探究能力,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識,樹立科學(xué)觀。傳統(tǒng)的初中教學(xué)觀念中,科學(xué)課程無法受到與語文數(shù)學(xué)等一些主要的課程同樣的重視,導(dǎo)致科學(xué)課程的教學(xué)效果不突出,教師不重視,學(xué)生不積極。但是科學(xué)課程更能夠?qū)W(xué)生今后的生活和學(xué)習(xí)產(chǎn)生指導(dǎo)意義,尤其是科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,更能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用知識去分析問題、解決問題。同時(shí),科學(xué)實(shí)驗(yàn)還能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì),因此科學(xué)的教學(xué)具有更強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)本人的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn),本文討論了在科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中如何利用新的教學(xué)方式,適應(yīng)新課改的教學(xué)要求,做好初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作。
一、以興趣為主導(dǎo),創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境
創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是當(dāng)前教學(xué)方式改革的一個(gè)熱點(diǎn),適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式的死板教學(xué)過程,將學(xué)生從枯燥乏味、教條性的授課內(nèi)容中解脫出來,通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的情境激發(fā)學(xué)生的探索欲望,吸引學(xué)生的注意力,讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。實(shí)踐證明,適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)情境可以充分調(diào)動學(xué)生的思維,促進(jìn)學(xué)生以極高的熱情和興趣去探求情境背后的理論知識,主動參與到教學(xué)活動中。
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的情境創(chuàng)設(shè)中,教師應(yīng)該充分考慮該實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生活的關(guān)系,利用虛擬實(shí)際環(huán)境引發(fā)學(xué)生對知識的追求動力。精心準(zhǔn)備的問題情境可以幫助學(xué)生在實(shí)踐操作的過程中明確實(shí)驗(yàn)研究的方向,掌握知識內(nèi)容,總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,加深自我認(rèn)識。
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,為配合情境教學(xué)法,教師應(yīng)該盡量采用生活化的物品作為實(shí)驗(yàn)材料,這樣能夠讓學(xué)生養(yǎng)成一種善于在生活中發(fā)現(xiàn)問題的能力,激發(fā)其對未知事物的好奇心和探求欲望,促使其根據(jù)興趣的導(dǎo)向自主的融入到課堂情境中。
二、充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,提高實(shí)驗(yàn)效果
科技的進(jìn)步使得越來越多的現(xiàn)代化教輔工具被應(yīng)用到課堂教學(xué)中,多媒體教學(xué)的優(yōu)勢在于其可以將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)成果直觀、形象、生動的展現(xiàn)在學(xué)生面前,為學(xué)生留下更為深刻的印象。尤其是一些需要長時(shí)間才能夠完成或被感知的現(xiàn)象和事物,如果只依靠自然的方式對學(xué)生進(jìn)行講解可能無法達(dá)到預(yù)期小到,但是多媒體技術(shù)就可以克服時(shí)間和空間的限制,在較短的時(shí)間內(nèi)將最為關(guān)鍵的內(nèi)容呈獻(xiàn)給學(xué)生。
隨著多媒體技術(shù)在教學(xué)中的普及,教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)方式,適應(yīng)多媒體教學(xué)的要求,充分結(jié)合多媒體教學(xué)優(yōu)勢和科學(xué)學(xué)科所特有的學(xué)科特點(diǎn),將抽象的、理論性的知識轉(zhuǎn)化為具體的、感性的知識向?qū)W生傳遞。這樣既能夠彌補(bǔ)有些實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生無法實(shí)際動手操作的缺陷,又豐富了實(shí)驗(yàn)成果展示,細(xì)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案,幫助學(xué)生更好的理解和吸收教學(xué)內(nèi)容。
三、轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,以學(xué)生為主體
傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師為主導(dǎo),很少考慮學(xué)生的需求,無法把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識吸收程度。為更好的適應(yīng)教學(xué)需求,教師應(yīng)該適當(dāng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,將學(xué)生放在主導(dǎo)地位,一切教學(xué)以服務(wù)學(xué)生為基礎(chǔ)。這樣可以增進(jìn)師生之間的交流,了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的困惑,解決學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的困難,還可以形成更為活躍的自主討論氛圍,讓學(xué)生在討論中實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。
以學(xué)生為主體的教學(xué)方式要求教師要克服急躁心理和偏袒心理,改變目前學(xué)生等待老師給予答案的教學(xué)現(xiàn)狀。只有為學(xué)生流出充分的時(shí)間,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中尋找最為合適的理論結(jié)果,并通過相互討論驗(yàn)證答案的正確性才能夠真正教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)。
四、注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),多元化評價(jià)指標(biāo)
科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求決定了教學(xué)目標(biāo)是在教學(xué)中更為關(guān)注學(xué)生的動手能力、分析能力、科學(xué)態(tài)度以及探索精神。因此科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更應(yīng)該注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),通過這種培養(yǎng)方式提高學(xué)生的自信心和求知欲,為學(xué)生向綜合素質(zhì)人才方向發(fā)展提供支撐。
傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)指標(biāo)注重學(xué)生的考試成績,但是成績并不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,采用多元化評價(jià)指標(biāo)可以對學(xué)生進(jìn)行更全面的衡量和判斷,如將科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑿〗M討論和自我評價(jià)等計(jì)入考核范圍,全面評價(jià)學(xué)生的綜合能力,幫助學(xué)生進(jìn)行自我反思和改進(jìn),促進(jìn)學(xué)生不斷進(jìn)步。
初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所涉及的教學(xué)內(nèi)容對提高學(xué)生的思維邏輯性、拓展學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的自我探究能力有著極為重要的作用,是其他學(xué)科無法替代的。探究適合當(dāng)前教育需求的教學(xué)方式對優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生能力,提高教學(xué)質(zhì)量都有著積極的影響。適合的教學(xué)方式可以充分體現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值。
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關(guān)鍵詞:科學(xué)教學(xué);實(shí)驗(yàn);邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué);有效性
為了鞏固實(shí)驗(yàn)在科學(xué)課堂中的地位,更好地理解與體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的“自主探究”;為進(jìn)一步提高科學(xué)教學(xué)的課堂效率,解決學(xué)習(xí)時(shí)間、空間緊張與實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性的矛盾,化解學(xué)生喜歡動手實(shí)驗(yàn)而硬件條件短缺的兩難。我堅(jiān)持相當(dāng)長一段時(shí)間的探索,伴隨一批學(xué)生的整個(gè)初中階段,試著對“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的教學(xué)實(shí)踐展開了研究。
一、“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的基本內(nèi)涵
所謂“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”就是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一邊學(xué)習(xí),主張實(shí)驗(yàn)先行的教學(xué)組織形式,“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”與“邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)”有本質(zhì)的區(qū)別。通過各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)元素建構(gòu)起無處不在的“超級實(shí)驗(yàn)室”,真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的主動性、探究性。
實(shí)驗(yàn)的形式是多樣的:演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、自助實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生通過自己動眼、動腦、動手、動口去獲取知識,培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法探索科學(xué)知識的能力?!斑厡?shí)驗(yàn)邊學(xué)”課一般安排在教室里進(jìn)行。每桌一套儀器,每位學(xué)生都有動手的機(jī)會,有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此,從某種意義上講,“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”起到了演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的作用。
針對初中學(xué)生的特點(diǎn),在課堂教學(xué)中,若比較多地采用“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的組織形式,讓學(xué)生通過“四動”進(jìn)行學(xué)習(xí),使各種感官受到刺激,能延長學(xué)生的有意注意時(shí)間,促使大腦對各感官傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行綜合分析,進(jìn)而提高課堂教學(xué)的思維密度?!斑厡?shí)驗(yàn)邊學(xué)”應(yīng)該是一條值得繼續(xù)探索的科學(xué)教學(xué)之路,我也將繼續(xù)深入研究“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”更深的內(nèi)涵,拓展“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”更廣闊的外延。
二、“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的價(jià)值取向
布魯姆有效教學(xué)理論指出:有效教學(xué)是指教師遵循教學(xué)活動的客觀規(guī)律,以較少的時(shí)間、精力和物力的投入,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的個(gè)性培養(yǎng)與全面發(fā)展,取得盡可能多的教學(xué)效果。
1.有效關(guān)注全體學(xué)生
“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”就是讓全體學(xué)生都動起來,積極主動地參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中,而不是游離在外?!斑厡?shí)驗(yàn)邊學(xué)”迫切地需要教師和學(xué)生自覺養(yǎng)成反思與總結(jié)的好習(xí)慣,在實(shí)驗(yàn)的成功與失敗中反思,得到進(jìn)步。
2.提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)
我實(shí)施“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”,變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生體驗(yàn)的有效性、增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性;開展課外實(shí)驗(yàn)探究,提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識的有效性。
3.激發(fā)學(xué)生主動參與
學(xué)生對“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的熱情很高。首先,學(xué)生對于動手性、參與性強(qiáng)的活動有著天然的喜歡,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的過程一定比枯燥的思考和練習(xí)來得有意思;其次,對于建構(gòu)完整的知識能力體系,學(xué)生的情感參與和認(rèn)知參與成正比。由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的廣泛參與度使得其自身在學(xué)習(xí)過程中不斷得到啟發(fā)、激勵,從而優(yōu)化知識結(jié)構(gòu),乃至有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造。
三、“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的基本要素
1.教學(xué)內(nèi)容的選擇
根據(jù)中學(xué)科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)對能力、技能的相關(guān)要求,將對器材的要求不是很高的演示實(shí)驗(yàn);將課本上的小實(shí)驗(yàn)和一些實(shí)驗(yàn)習(xí)題;將課本上的部分學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)改編安排成“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的內(nèi)容。實(shí)踐表明,凡是與教學(xué)過程緊密結(jié)合,便于隨堂進(jìn)行并利于學(xué)生動眼、動腦、動手、動口,有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,有利于發(fā)展學(xué)生智能的內(nèi)容,都可選為學(xué)生“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”教學(xué)的內(nèi)容。
根據(jù)對初中《科學(xué)》(7年級到9年級)的課本、作業(yè)本以及配套的實(shí)驗(yàn)手冊的統(tǒng)計(jì),一共約有121個(gè)演示實(shí)驗(yàn),34個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),158個(gè)課本上的小實(shí)驗(yàn)、探究活動和一些實(shí)驗(yàn)習(xí)題,并經(jīng)分析其知識、技能、教學(xué)目標(biāo)后,結(jié)合實(shí)驗(yàn)類型提出可實(shí)施“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”教學(xué)的可行性建議。
2.教學(xué)時(shí)間的安排
科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)和課堂教學(xué)常常爭奪學(xué)生有限的時(shí)間資源,我通過“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的教學(xué)實(shí)施,充分、合理地利用時(shí)間,大大提高課堂效率。時(shí)間的安排是靈活的、隨機(jī)應(yīng)變的、因需而定的、一切為提高學(xué)習(xí)有效的。
3.教學(xué)形式的安排
合理的教學(xué)形式能促進(jìn)“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的順利開展,“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的實(shí)施也能讓教學(xué)形式更為科學(xué)和豐富多彩。我經(jīng)常在課堂教學(xué)中安排討論實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì),讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向;把分組實(shí)驗(yàn)帶入課堂,使分組實(shí)驗(yàn)常態(tài)化;把大型的、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)分解到各小組分頭完成,然后交流整合,使大型實(shí)驗(yàn)微型化;通過課堂向課外延伸,使課堂實(shí)驗(yàn)家庭化。
“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的教學(xué)組織形式,改變了教師講、學(xué)生聽,教師寫、學(xué)生抄,教師做、學(xué)生看的那種因?qū)W生處于消極地位而使課堂氣氛沉悶的情況。由于學(xué)生自己閱讀材料,自己做實(shí)驗(yàn),還可以討論講述,因此,他們學(xué)習(xí)的主動性、積極性就能得到充分發(fā)揮。
4.教學(xué)儀器的選擇
“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”是一種上課形式的學(xué)生實(shí)驗(yàn),一般要求兩個(gè)學(xué)生用一套實(shí)驗(yàn)儀器,對學(xué)生“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”儀器的準(zhǔn)備要做到“五不一保證”,即儀器不宜復(fù)雜,操作技能要求不宜過高,實(shí)驗(yàn)規(guī)模不宜過大,一次實(shí)驗(yàn)所用儀器數(shù)量不宜過多,實(shí)驗(yàn)時(shí)間不宜過長;實(shí)驗(yàn)安全要有保證。
由于初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器一般都比較簡單,多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是定性的,有些定量的實(shí)驗(yàn)精確度要求不高。因此,我的大部分實(shí)驗(yàn)儀器都是自制的,可供選擇的器材也很廣泛。例如,沒有平底試管,可用廢舊的平底小藥瓶來代替;沒有彈簧秤,可發(fā)動學(xué)生用廢鋼絲繞制或直接使用橡皮筋,提出自制簡易儀器。同時(shí)特別關(guān)注學(xué)生自制、使用儀器時(shí)的規(guī)范性、科學(xué)性和安全性,經(jīng)常進(jìn)行溝通、教育。我在這方面也做了一些嘗試與探索,積累了不少資料。本人在《初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新之路》一文中已有具體的闡述。
四、“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的課堂結(jié)構(gòu)
“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”課堂一般包含下列三個(gè)環(huán)節(jié):“設(shè)疑引學(xué)―辨疑解難―釋疑鞏固”,下面略作詮釋:
1.設(shè)疑引學(xué)
設(shè)疑引學(xué)是教師通過一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和問題情境,使學(xué)生產(chǎn)生疑問,提出需要解決的問題。
例如,在一次學(xué)習(xí)“電阻”的知識時(shí),我特意開設(shè)了一堂開放性的“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的試驗(yàn)課。首先給學(xué)生一個(gè)明確的任務(wù):“測量小燈泡電阻的大小”,但是不為學(xué)生框定實(shí)驗(yàn)所用的器材,只為學(xué)生準(zhǔn)備了干電池、學(xué)生電源、小燈泡、定值電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)和若干導(dǎo)線等許多實(shí)驗(yàn)器材,由學(xué)生自己進(jìn)行挑選來完成實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生按照自己的想法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
學(xué)生遇到的第一個(gè)問題就是什么是電阻?于是他們看書、問教師……當(dāng)了解電阻的概念后,新的問題又來了:怎么測電阻呢?電阻跟哪些物理量相關(guān)呢?只會測電壓、電流有什么用呢?形成問題鏈。當(dāng)我提示學(xué)生聯(lián)想到歐姆定律的時(shí)候,出路自然就找到了,“伏安法測電阻”的知識及其研究就此展開。
2.辨疑解難
辨疑解難是要求學(xué)生對他們所提出的問題進(jìn)行假設(shè),估計(jì)可能的結(jié)果是什么,然后引導(dǎo)學(xué)生討論如何用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究,擬訂實(shí)驗(yàn)方案,并在學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察和測定的基礎(chǔ)上開展小組或全班討論分析。學(xué)生在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中,通過看書、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、爭辯、答問、練習(xí)、應(yīng)用等,做到“四動”,從而既學(xué)到了知識,又培養(yǎng)了能力。
3.釋疑鞏固
釋疑鞏固是在教師的指導(dǎo)下排除疑問,通過練習(xí)、應(yīng)用、小結(jié)等來運(yùn)用和鞏固所學(xué)的知識。上好“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”課的關(guān)鍵在于放手讓學(xué)生去看、去想、去做、去說,盡量讓學(xué)生提出問題,大膽猜想,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師做的主要工作是巡視、集疑、布疑,對個(gè)別學(xué)困生進(jìn)行適當(dāng)輔導(dǎo)。對難點(diǎn)、重要的概念、分歧大的問題,組織學(xué)生討論。在設(shè)計(jì)“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”方案時(shí),應(yīng)注意了解學(xué)生的實(shí)際,對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題、可能遇到的困難等,都要作充分的估計(jì)和準(zhǔn)備。我希望通過對研究實(shí)驗(yàn)課題的合作解決,來學(xué)習(xí)隱含于問題背景后的科學(xué)知識,形成解決問題的技能,形成自主學(xué)習(xí)的能力。在適當(dāng)?shù)牡胤?,教師需給予必要的點(diǎn)撥。
五、“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的教學(xué)效果
“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”能夠起到演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的綜合作用。在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,認(rèn)真做好學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
1.有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性
培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是當(dāng)前科學(xué)教學(xué)改革研究中的重要課題之一?!斑厡?shí)驗(yàn)邊學(xué)”不僅有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。我對試驗(yàn)班級和對照班級分別在入學(xué)時(shí)和畢業(yè)前做過關(guān)于科學(xué)學(xué)習(xí)興趣的問卷調(diào)查,結(jié)果如下:
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數(shù)據(jù)表明:通過百分?jǐn)?shù)對比,實(shí)驗(yàn)班學(xué)生“喜歡科學(xué)”的人數(shù)在不斷增加;“不喜歡科學(xué)”的人數(shù)在不斷減少。另據(jù)問卷:在試驗(yàn)班學(xué)生所學(xué)的課程中,科學(xué)是學(xué)生最喜歡的學(xué)科。
2.有利于學(xué)生理解和掌握知識
對照班級和試驗(yàn)班級都參加過全校、全區(qū)統(tǒng)一命題的期中、期末教學(xué)質(zhì)量檢測。我曾經(jīng)就測試中的實(shí)驗(yàn)題、與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的探究題等,對兩個(gè)班級的學(xué)生答題情況進(jìn)行分析,也把試驗(yàn)班學(xué)生的答題情況和全校、全區(qū)的該題得分率進(jìn)行比較,表明“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的學(xué)生學(xué)習(xí)效果有明顯優(yōu)勢。
例題:粗細(xì)均勻小木棍長L,一端繞鐵絲,直立漂浮水面,露出L1,直立漂浮于另一液體中,露出L2,求此液體的密度。
當(dāng)時(shí)此題總體得分率63.4%左右,試驗(yàn)班得分率高達(dá)93%。得益于當(dāng)時(shí)學(xué)習(xí)“密度計(jì)”時(shí),是用“自制土密度計(jì)”來進(jìn)行“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的,學(xué)生經(jīng)過制作、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用、分析,對其原理已比較熟悉,此題得分率自然較高。
3.有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
探究能力的培養(yǎng)是寫入初中科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)綱要的,是學(xué)習(xí)科學(xué)必須達(dá)成的基本能力。中學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀是學(xué)生動手的機(jī)會太少。開展“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”,極大地增加了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會,因此十分有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
學(xué)生在九年級參加校方每年組織的科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考查中的一次性通過率基本保持在100%;在各級各類創(chuàng)新、發(fā)明創(chuàng)造、實(shí)驗(yàn)操作技能比賽中,有多人獲得優(yōu)異成績。這應(yīng)該得益于學(xué)生平時(shí)一貫以來邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)習(xí)、邊思考邊進(jìn)步。
六、結(jié)論與反思
1.結(jié)論
我建議在教學(xué)中教師應(yīng)拘泥于書本,不迷信權(quán)威,不墨守成規(guī);盡量減少對學(xué)生的限制,并適時(shí)適度地給學(xué)生以幫助,鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象力和主觀能動性,獨(dú)立思考,大膽探索,標(biāo)新立異,將自己的創(chuàng)意、創(chuàng)想實(shí)驗(yàn)帶進(jìn)課堂。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、勇于探索的意志力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,訓(xùn)練學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的歸納、綜合、抽象等思維方式,逐步掌握學(xué)習(xí)和研究問題的基本方法。
2.反思
實(shí)施“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的過程中發(fā)現(xiàn),學(xué)生的個(gè)體差異還是會影響教學(xué)效果,人的接受能力有快有慢,動手能力、思維能力有強(qiáng)有弱,導(dǎo)致不能全部與課堂教學(xué)的步調(diào)一致。不同的學(xué)生來自不同的家庭,不同的成長環(huán)境也令學(xué)生對“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的認(rèn)可度有差異。
畢竟,知識不等于能力,“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”也不是萬能的,不能涵蓋所有的知識點(diǎn),不能培養(yǎng)全部的能力,也不是所有的知識都可以實(shí)驗(yàn)化的。盡管“邊實(shí)驗(yàn)邊學(xué)”的有效性已經(jīng)得到印證,但我也不會盲目的用它取代全部的其他優(yōu)秀的教學(xué)手段和措施。
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