实验教学“六重视”——以初中科学教学为例

2011版《科学课程标准 (7-9年级) 》指出, 初中科学教学的宗旨是提高学生的科学素养。实验既是初中科学教学的重要组成部分, 又是提高学生科学素养的重要载体。实验蕴含着丰富的教学价值, 只有切实做好实验教学“六重视”, 才能真正提高实验教学有效性。

1 重视学情分析, 适应学生实际

生活经历和小学阶段的学习使初中生的科学知识并非白纸一张。因材施教的教育原理告诉我们:搞好实验教学的前提是了解这张“白纸”的花色情况, 关键是教法。也就是说, 提高实验教学有效性的基础是掌握学生的认知水平和特点, 关键是选择符合学生实验的教学方法。发现、挖掘学生认知水平和特点的重要载体是布置合适的实验预习作业。仔细批改和分析实验预习作业, 可发现学生的正确或错误所在, 了解学生的认知水平和特点。然后结合学生的认知特点, 选择适合学生学习的实验教法, 确保实验有效及至高效。

例:关于“浮沉条件”的教学, 可布置这样的实验预习作业:

(1) 猜一猜:鸡蛋放在清水中将怎样?鸡蛋放在盐水中又将怎样?

(2) 做一做:记录你的实验结果并将它与你的猜想作比较。

通过作业批改, 笔者发现学生的猜想几乎一致:鸡蛋在盐水里上浮, 在清水里下沉。但实验结果却出乎意料:全班46人中仅16位同学的实验结果与猜想相符, 30位同学的实验结果是鸡蛋在盐水中也下沉。分析学生猜想, 应是小学阶段的学习积淀;鉴于小学生的认知实际, 不知道盐水的浓、稀会影响鸡蛋浮沉是很正常的, 当然他们更不知道影响鸡蛋浮沉的因素盐水的密度。针对这个学情, 此实验应定位于:完善和深化“前概念”即既要承认小学阶段结论的合理性, 又要明确小学阶段结论的局限性。具体教学时不仅要让学生明白盐水能使鸡蛋上浮, 还要让学生明白只有一定浓度的盐水才能使鸡蛋上浮, 并将此拓展到其他浓度的液体和物体。于是, 重新确定的实验教学过程为:

告诉学生家庭实验和猜想情况, 让学生思考为什么?接着教师实验和引导:首先让鸡蛋在清水和现场配置的盐水里都沉了下去, 然后不断加盐、搅拌, 直至鸡蛋悬浮、漂浮……实验产生的现象与学生原有的观点发生矛盾, 引发学生的思维不断与前概念发生碰撞, 促使学生不断思考、不断生成。

布置、批改、分析学生的实验预习作业, 有助于教师了解学生的“前概念”及认知规律, 有助于教师以学定教、因生定实验, 确保教法适应学生实际, 提高实验教学的有效性。

2 重视目标分析, 确立重点难点

任何教学都有其目标, 实验教学也不例外。初中科学教师应在反复研读“新课标”及整个教材体系的基础上, 深刻理解实验的内涵 (包括科学思想) 与外延 (包括过程与方法) , 厘清实验的主次与轻重, 确立为学生发展服务的实验教学目标。

例:关于实验“测量小灯泡电功率”的教学, 可这样分析教学目标、确立教学难点和重点。基于八年级学生在“伏安法”测电阻中对实验电路和方法已有所了解的实际, 实验的教学目标不能仅停留在完成电功率的测定上, 教学重点不应停留在电路连接、电路的故障分析以及数据的读取与计算上。针对九年级课堂教学中教师已演示过电功率的测定的实际, 教学目标应确定为:通过对比分析弄清实验原理、滑动变器的作用、额定功率和实际功率的测定及区别之上。针对九年级学生思维能力发展的需要, 教学的重点应确定为:分析实验结果并提升学生的认知水平, 力求学生能分析电压对电功率的影响、能分析为什么不是用三次测量求平均值的方法测额定功率。教学的难点应确定为:引导学生建立V-A曲线系, 并分析曲线上某一点所对应的意义及电流与电压不成正比的原因, 为学生进一步学习V-A特性曲线打好基础。

重视教学目标分析, 准确地确立教学重点、难点, 有利于教师把握教学方向, 选择合理的教法和教具, 提升实验教学有效性。

3 重视自制器材, 拓展实验时空

《科学课程标准》提倡用自制器材进行探究实验, 以拓展实验时空。教师要通过自学与思考、交流与培训等多种方式, 努力学习自制实验器材技术, 不断提高自己的自制器材的能力和水平, 同时也应鼓励学生用自制器材完成实验。

例:关于大气压测定的实验中, 除了可以用实验室现存在的“托利拆里”实验器材外, 还可用市场上买来的“吸盘”、“玻璃杯”和“弹簧秤”、“针筒”等器材自制简易气压计。只要用弹簧秤拉住吸在一个平面上的吸盘, 看弹簧秤在吸盘被拉离平面时的读数, 就是吸盘所受的大气压力为F, 再通过测量直径计算出吸盘的面积为S, 则大气压强, 测量多次取平均值就是当地的大气压的近视值。

为了拓展教学时空, 使学生在家庭中也能开展实验, 应引导和鼓励学生开展自制实验器材活动。开展制作活动的形式有多种多样, 既可以是制作简单的模型, 也可以是制作“孔明灯”一样的活动。通过学生的亲手制作与实验, 真正使学生在“做”中学, 在“做”中体验和生成科学知识, 培养严谨的科学态度、提升科学素养。

4 重视方案优化, 培养创新能力

新课程理念告诉我们, 实验教学既要“授人以鱼”, 又要“授人以渔”。按《科学课程标准 (7-9年级) 》要求, 教师要组织和引导学生灵活应用现实生活中的器材, 精心设计简洁明了、切实可行的实验方案。

例:关于研究“水中冰块融化后造成水面的变化”的问题, 可利用烧杯、盐水等器材开展这样的实验探究:

(1) 先在烧杯中装有一定量的水, 记作V1;

(2) 然后将冰块放入烧杯中, 记下总体积V2;用量筒间接测出V排=V2-V1;

(3) 迅速的取出冰块, 放入另一个烧杯中熔化;

(4) 用量筒测出冰熔化后的水的体积V水;

(5) 比较V水和V排的大小来确定液面的变化。

在学生得出冰块熔化后液面不变的结论后, 还可引导学生开展讨论:

讨论1:按此道理, 温室效应造成的冰川熔化, 不会使海平面上升了呀?

讨论2:老师!如果冰块放在盐水中, 熔化后液面会不会变化?

讨论3:冰块中有气泡, 熔化后液面会不会变化?

讨论4:冰块中有木块, 熔化后液面会不会变化?

讨论5:冰块中有铁块, 熔化后液面会不会变化?

……

这个实验方案充分体现了“以生为本”的观点, 引导学生在实验中观察、思考、讨论, 鼓励学生大胆猜想与质疑, 教师在其中只是组织者和引领者, 可以期待学生在思维的碰撞中溅出智慧的火花

5 重视意外细节, 实现知识生成

在开放的实验教学中, 个别学生难免出现意外的“表演”, 严重者还会干扰教学进程。一个成熟的教师应抓住这些细节中的教学成分, 合理引导学生思维, 使教学过程呈现动态的创新场面。

例:某名师在“氧气的制取”的公开课中遇到了意外, 那个“不听话”的陈XX举手说:他们小组的试管破了。不愧为名师, 他顺水推舟地组织学生讨论试管破裂的原因。同学们纷纷发言, 在概括同学们的意见后又让陈XX陈述试管破裂的原因。原来他看到自己的试管很脏, 生怕在课内完不成实验, 因此进入实验室后就立即清洗试管, 没等干燥就开始操作, 一加热试管就破。抓住这个细节, 该教师现身说法, 强调了规范操作的重要性。

课堂上出现教师事先未料到的突发事件, 肯定会破坏教师对课堂的预设, 干扰教师的教学。但若利用得当, 它又往往会成为一个新的教学生长点。该教师巧妙地利用“加热湿管使试管破裂”这个意外细节, 创造性地增加了如何避免试管破裂这一探究性实验, 把原来的尴尬局面转变为教学资源, 意外地实现了关于避免试管破裂的知识生成。重视细节教学, 还可使教师及时发现学生存在的实际困难, 以便及时指导, 确保实验顺利进行。

6 重视自主操作, 力求体验生成

杜威认为:学生的知识是学生在学习中自主生成的。按杜威的理论, 教师在实验教学中就应重视自主操作, 放手让学生进行实验操作。完全没有必要老师一点点地讲, 学生苦苦地记录。因为这种“照方抓药式”的实验操作, 忽略了学生的主体性, 使学生得不到应有的体验, 也使学生无法主动生成实验技能。

例:关于“显微镜的认识和使用”的实验教学, 教师可以设计这几个活动放手让学生操作:

(活动1:看一看、指一指、说一说) 结合实物和书本图片向同学介绍一下显微镜各部分的名称, 要求从上到下。

(活动2:想一想、比一比、议一议) 目镜和物镜上的数字什么含义?镜头的长短和放大倍数有什么关系?如何计算显微镜的放大倍数?放大倍数与观察的视野范围有什么关系?两种镜头形状上有什么不同?

(活动3:想一想、找一找、转一转) 显微镜的哪些结构可以转动?结合光学知识想一想这些结构可以转动的作用是什么?

通过完成这几个活动, 学生很快就会总结出显微镜各重点部分的作用:为了观察到清晰的图片须有明亮的视野, 转动反光镜就可得到;凡是能动的部件都是很重要的。

(活动4:想一想、议一议、练一练) 先对光还是先调焦?对光时眼睛应注视哪里?先低倍还是先高倍?镜筒先放在下面还是上面?下降时眼睛看哪里?先调粗还是先调细?

明确了这些细节, 学生自然会掌握显微镜的使用方法。这种通过学生自主体验而生成的知识, 学生是终生不忘的。

事实上, 实验教学“六重视”已广泛存在于许多优秀教师的教学实践中, 是广大教师应用“一切从实际出发”的哲学原理和新课程理念的结果, 它对提高实验教学的有效性具有明显的促进作用。在实验教学“六重视”中, 重视学情分析是前提, 重视教学目标分析是方向, 重视器材制取是抓手, 重视方案优化是载体, 而重视体验生成和自主生成是我们所期待的结果。实验教学的“六重视”相互依存, 缺一不可。当实验教学的前提和方向正确、抓手和载体合适时, 学生一定能得到更好的体验, 科学素养一定能很快地得到提升。

摘要：实验教学既是初中科学教学的重要组成部分, 又是提高学生科学素养的重要手段。提高实验教学有效性的关键是要切实做好实验教学“六重视”, 即重视学情分析、重视目标分析、重视器材开发、重视教学设计、重视细节分析、重视自主操作。

关键词：初中科学,实验教学,有效性,重视

参考文献

[1] 余文森.有效教学十讲[M].华东师范大学出版社.

[2] 钱广平.关注教学细节期待精彩生成[J].理科爱好者, 2012.3.