林定泉

【摘要】在初中科学教学中有效实施探究式教学,不仅可以激励学生产生强烈的求知欲望,使学生主动地去获取知识,而且可以充分发挥学生的智力潜能和非智力因素的作用。本文结合教学实践,从优化探究操作程序,切实提高教学实效;深入发掘演示实验,充分发展探究能力;高度重视偶然现象,培养学生问题意识;密切联系生活实际,有效开展课外实验等方面阐述了提高科学探究实效性的问题。

【关键词】科学探究 实效性 策略方法 注意事项

开展探究教学已经成为科学课程的基本理念,但是现实教学仍然存在热闹有余、实效不足的问题。为了切实提高科学探究的实效性,重点在于把探究式理念结合学生和教材实际予以创造性地应用,即形成一套易于操作的探究方案,不断提高学生分析问题和解决问题的能力。提高实效性是科学探究的应然之道。

一、优化探究操作程序,切实提高教学实效

采用“探究式教学”模式进行教学时,首先教师应根据教学内容和学生的实际,精心设计教学过程。在每一个教学环节的安排上,都应充分考虑如何让所有学生都能动手动脑,保证他们有足够的思维空间。其次是对整个教学内容的安排要体现出层次式,要面对全体学生,充分挖掘每个学生的潜能,注重培养他们的创造思维能力。例如探究“水的净化”,教师可以指导学生这样优化探究操作程序:(1)如何不用任何试剂、器材,让这杯水澄清?如何让水澄清得快些?(解决沉淀法);(2)如何让水中的固体与水进行分离?(调动学生有关过滤的生活体验后,讨论过滤器的制作,过滤装置的搭配及过滤操作注意点);(3)过滤后的水可以饮用吗?(借此引出蒸馏的概念、过程和方法)

1.创设问题情境。学生的学习过程就是一个不断地发现问题、分析问题、解决问题和再去认识更高层次问题的过程。在教学中创设真实的问题情境,是课程改革新理念的基本要求之一。要紧密联系学生的学习、生活实际,把现实中的问题经过再加工,变成可探究的真实问题情境,这样才能充分调动学生学习的主体性,激发学生的思维,促进学生自主探究。例如,在学习二氧化碳时,教师先讲述报纸上关于某省一农民下菜窖拿菜时,不幸窒息死亡的报道,利用学生的好奇心,引导学生讨论以下问题:①农民在地面上好端端的,为什么下到菜窖中后会窒息死亡?②你可用哪些方法检验菜窖中二氧化碳的含量是否威胁到人的健康?③天冷时,我们的教室为什么要经常打开门窗进行通风?等等。引发学生学习兴趣,产生探究的念头。

2.引导探究活动。在教学中要结合内容,有计划、有步骤地选用探究式学习素材,引导学生自主探究。选用的探究式学习素材要具有普适式、多样式、趣味式和开放式。例如探究“植物细胞失水和吸水的条件”,教师提出问题后先让学生进行猜测,当学生提出“影响植物细胞吸水和失水的因素可能是溶液的浓度”等猜想时,再让学生设计实验方案来验证这个猜想是否正确。这样,学生就明白实验的目的是研究溶液的浓度是否会影响植物细胞的失水和吸水,就知道要研究的是哪两者之间的关系,知道这个实验方案的设计要考虑到“将一植物个体放在不同浓度的溶液来进行对比”这一基本思想。学生的实验设计就有了一个大致的方向,不会感到不知所措,无从下手探究。再如教师出示二氧化碳的循环图,并提出问题:影响二氧化碳含量变化的因素有哪些?学生结合图进行讨论可说出多种因素。教师在肯定学生答案的基础上,引导学生提出问题:上述因素会不会使空气中的二氧化碳含量发生变化?是变大还是变小?学生由此提出各种假设(猜想),并设计方案,通过实验探究获取结论。同时,教师可引导学生从日常生活中自主发现一些有探究价值的问题,开展探究活动。例如调查附近居民、餐馆所用燃料的情况,通过从经济核算、节约资源、保护环境、使用方便等因素的综合分析,提出自己的合理化建议。又如收集一些服装的标签,通过比较归纳出不同面料制成的服装在洗涤熨烫时的注意事项。

3.探究成果应用。习题有助于巩固已学知识,提高运用知识的能力。在重视基础题的同时,要设计一些开放题与实践题,以培养学生的创新精神和实践能力。过程开放或结论开放的习题能形成学生积极探究的问题情境,鼓励学生多角度、多侧面、多层次地思考问题,有助于充分调动他们的潜在能力。设计开放题与实践题的形式与内容可以多样化,如:有空气、氧气、二氧化碳三种气体,请你选择其中两种气体,设计实验来鉴别它们。

4.巩固探究兴趣。评价是巩固探究兴趣的重要方式。要改变纸笔测试一统天下的现状,就需要:①改进纸笔测试。在纸笔测试中设置有助于学生理解和应用知识的实际情境,在解决实际问题的过程中评价学生的能力。二是要利用以化学学习成长档案为主的自我评价,通过自评和他评,促进学生进步与发展。三是要通过布置实践作业及在实践活动中的表现,来评价学生的探究能力、学习态度、情感和价值观。例如在“汽化——蒸发”一课上,师提出蒸发快慢与哪些因素有关?学生提出的假设有:蒸发快慢可能与液体表面积、液体的温度、液体表面空气流动速度、液体的种类和接触面的材料有关……“蒸发快慢可能与接触面的材料有关”在检验上就有一定的难度,因为对不同的材料,液体的渗透能力不同,材料深处的液体有无蒸发完也不好确定,渗透后的表面积又难以进行控制,如何选材及有效地控制变量,是一个较费劲的事情。所以留待课外进行探究,既能够巩固学生的探究兴趣,又能够拓宽知识面,也能够考察评价学生的探究情况。

二、深入发掘演示实验,充分发展探究能力

教材中的实验设计不一定是尽善尽美的,如果教师没有改变原有的课程观、教材观和教学观,没有重新认识教材的本质和功能,新课程的实施也就只能停留在“教教材”。新课程要求教师“用教材去教”,而不是“教教材”。因为教材有不同版本,一种教材的内容不等于课程的内容,它只是课程的一种“材料”和“范例”,而教学的主要依据是课程标准,教师应该依据课程标准,利用已有的或可以创造的一切教学资源(包括学生与教师本身),包括对选定的教材进行必要的整合,从而使这些资源更好地适应教师的教学需求和学生的学习需求。例如在“物体内能的变化,热和功”教学时有一个演示实验,压缩厚玻璃筒中的空气,使空气内能增加,温度升高,从而使筒内易燃物着火。实验中,明亮的火花给学生以深刻的印象。然而实验过后,不少学生提出:实验的研究对象是什么?压缩时筒内的空气温度是否变化?如何判断它是否变化?实验的目的是什么?特别是在没有判断出筒内空气的温度是否变化而事先就放入易燃物来显示气温的升高,显然不符合科学的研究过程。如果改变教材中一举成功的做法:在厚玻璃筒内先不放易燃物,压缩筒内的空气,要求学生仔细观察筒内空气的内能有无增加,学生就会感到困惑:空气内能增加与否怎能看得见?此时,可适时地点拨“如何判断筒内空气内能是否变化?”顺着这样的思路展开教学过程并组织实验。由于新设计的实验是学生主动参与设计的,自然会明确实验的目的,无论实验的结论还是实验的设计思想均会在学生脑海里留下深刻印象,从而更有利于学生对知识的认识、记忆和理解。

三、高度重视偶然现象,培养学生问题意识

在探究式学习中,学生常常会有自己独到的发现,而且有些发现是教师始料未及的。例如,让学生在课外按课文中的小实验制作简单验电器探究“电荷”。开始时,感应带电效果不太好。后来有学生偶尔发现:当带有少量电荷的验电器箔片张开一角度后,再将异号电荷的带电物体靠近验电器时,会看到箔片张角更大。事后,教师解释了其中道理,并受此启发,在做平板电容器电容与两极间关系实验时,事先使静电计适量带电并控制在15度左右,再改变两极间的距离来操作,实验效果就很好。但是有些教师一时无法对学生的发现,比如“盐水能够导电,而通电后盐水的颜色发生了变化”,“新制的硫酸铜放置一段时间后会变黑”,“在凸透镜实验中,凸透镜上有多个烛焰的像”等作出恰当的解释,或觉得它会转移本节课的中心,而采取回避或不屑一顾的态度。要知道,在科学史上,许多科学发现都来自偶然,因此教师应当鼓励和支持学生的发现,并充分地加以利用,引导学生投入新的探究活动之中。

四、密切联系生活实际,有效开展课外实验

联系生活,联系社会。加强学科间的相互渗透和向现代科学技术开放已成为科学教学改革的一个重要方向。选择生活中的课题设计科学实验,不仅能使学生感到十分亲切,而且感到科学非常有用,从而激发学习科学的动机。例如:(1)液体压强与固体压强实验的结合:利用塑料导管可以把水柱提高到3米,利用它产生的液体压强作用在一块木板上。在木板的下方再固定一个小刀片,可以轻易地压碎玻璃片。(2)三房两厅的线路设计:在一块2平方米的木板上划分区域。分别安装电能表、漏电保护器、插座、电灯、开关、导线等。(3)气球的反作用力实验:利用气球放气时,空气对气球的反作用力。推动小车前进。(4)鸡蛋撞地球实验:让学生想各种办法。怎样让鸡蛋从4楼跌到地面而不破裂。(5)自动擦鞋机:在电动机的轴承上安装毛刷子,通电后。把皮鞋伸到毛刷子下面,刷子可以自动擦干净。(6)矿工帽:带上帽子后,利用帽子的自身重力,合上开关,灯泡发光。脱下帽子。灯泡熄灭。(7)电动机:通电后,直观地看到线圈在支架上旋转,本实验把圆形磁铁放在线圈的下面,不存在固定方面的问题,制作方便。(8)照相机的制作:模拟照相机的情况,调整物距和像距,可以在后面薄膜上清楚地看到倒立缩小的实像。

五、提高科学探究实效性的注意事项

1.注意在课堂上调动全体学生参与。科学实验对学生的吸引力来自于两个方面:一是实验本身的新颖性、奇特性、生动性、惊险性及可操作性,二是事物本身内部的规律性。课堂上一般有教师的演示实验和学生实验,教师在做演示实验时,为了引起全体学生的注意,首先要注意调动全体学生积极参与,可以先分小组讨论或猜想结果;其次要注意让学生看清楚实验的变化过程和实验刻度的显示,另外还可以让部分学生上台表演。例如笔者在做大气压的实验时,让几个同学用力拔吸盘挂物钩,做弹性势能时,让学生以不同的力拉弓看射出箭的远近等,都极大地吸引了学生的注意力。

2.让学生在课堂上展示自带的器材或小成果。事实证明,教师演示实验对学生的兴趣不如学生自己对操作控制的兴趣大。在教师做实验时,让学生带一些日常用品或简易器材来协作实验,可以收到更好的效果。例如在做探究平面镜成像规律实验时,可以让每个学生带一块平面镜;在做浮力实验时,让4人小组带做好的橡皮泥船(课堂时间不够),并比一比用同样的材料做看谁承载的物体质量最大。

3.让实验的形式多样化。现在各个地方对教育都很重视,多媒体教室一般都配备了电脑和投影仪,除了一些学生必做的探究实验以外,教师适当地利用多媒体软件模拟一些实验过程,以增加课堂的趣味性。例如,用FLASH动画演示地球的绕日运动、电动机的线圈转动情况、电解水模型,用视频播放地震的成因、短路的危害,等等。另外,也可以观看实验录像片段,这样形式多样的实验可以给学生一种新鲜感和趣味感。

4.营造积极活泼的讨论气氛。做完实验后,最重要的是通过实验现象或数据得出事物本质的规律。如果教师把规律讲述给学生听,那么学生的注意力可能不够集中,对实验结论没有坚定的信念,对实验的缺陷或改进方面没有创新的欲望。而把结论交给学生分析和概括之后,有时学生的想象和概括能力会超出教师的想象。例如,在做铝块的质量和体积关系实验后,笔者让学生分组讨论,他们得到以下的结论:①铝块的体积越大,质量越大;②铝块的质量与体积的比值相等或不变;③铝块的体积为O,质量也为O,但m/V不能等于O。当然,这其中排除了一些有欠缺的结论。笔者觉得,通过讨论可以发现每个学生的闪光点,能调动每个学生的思考积极性,并促使他们在思维的碰撞中提高自己的思维逻辑严密和全面性。

“授人以鱼,不如授人以渔”。科学探究学习既是一个长期而艰苦的劳动过程,也是一个循序渐进的过程。教师不仅要启发学生发现知识,还要指导他们亲自动手,亲自经历,独立思考,发现问题,提出问题,不断探究,更要学会与人交流,取长补短,不怕失败,坚信成功,努力使学生的个性和谐全面发展。在“三位一体”的新课程理念下,教师在引导学生科学探究获得学习方法的过程中,自己也会不断进步。教师角色的变化不但解放了传统的教学,在参与过程中亦不断获得快乐,对学生的变化会不断获得成功感。因此,提高探究教学的实效性确实能够为科学课程教学注入新的活力。

参考文献:

[1]教育部.科学(7～9年级)课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001.

[2]冯克诚,西尔枭.实用课堂教学模式与方法改革[M].北京:中央编译出版社,2005.

[3]肖龙海.学与教的新策略[M].杭州:浙江大学出版社,2006.