■李亞利

儀器在科學(xué)課探究學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

■李亞利

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.26.133

科學(xué)教育應(yīng)該以探究性理念為指導(dǎo)，充分利用教學(xué)儀器，讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是學(xué)生自主的探究性實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)科學(xué)教學(xué)中融會(huì)貫通，使之具有無可替代的重要作用。

新課程積極倡導(dǎo)探究性教學(xué)，而科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，如果把整個(gè)科學(xué)比作是一座摩天大廈，那么科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是通向這摩天大廈的一級(jí)級(jí)階梯。無論是引導(dǎo)學(xué)生探索科學(xué)規(guī)律，還是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念，都離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。

本文著重從探究式學(xué)習(xí)方法上闡述新課程理念下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些新構(gòu)想，以期能與同行交流，共同促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施。

充分利用儀器進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)

一、探究性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

探究性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是指，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)包含的科學(xué)規(guī)律往往隱藏在較深的層次，需要學(xué)生去挖掘；實(shí)驗(yàn)的條件和結(jié)果之間通常存在著較大的距離，需要學(xué)生去跨越；解決問題的方法與途徑不十分明確，需要學(xué)生通過嘗試，提出假設(shè)，并驗(yàn)證假設(shè)來尋找。

儀器是實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)條件。例如，教科版六年級(jí)上冊的“杠桿實(shí)驗(yàn)”，如果學(xué)生只停留在了解如何省力這一層次，那學(xué)生通過改變杠桿一端重物重量，進(jìn)行多次測量，會(huì)輕松掌握杠桿確實(shí)省力了，那費(fèi)力杠桿、平衡杠桿就無從下手，教師必須引導(dǎo)學(xué)生在重點(diǎn)與力點(diǎn)、支點(diǎn)與力點(diǎn)的距離處著手深入，才能更進(jìn)一步揭開杠桿的所有秘密。

二、趣味性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

趣味性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是指，探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要充分考慮學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知水平，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求生動(dòng)、有趣，能使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，自始至終保持很高的興趣。例如，在《磁鐵》一課的教學(xué)中，提供有趣的實(shí)驗(yàn)儀器和材料，將磁鐵南北極粘上可愛的卡通圖片，利用“找朋友”、“摔跤比賽”的游戲進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在玩中、游戲中探究出磁鐵的性質(zhì)，探索出磁鐵南北極的奧秘所在。

三、理論聯(lián)系實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

理論聯(lián)系實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是，在探究性科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，不僅要有觀察、測量的過程，而且需要建立科學(xué)模型，對實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果用根據(jù)科學(xué)模型得出的表達(dá)式進(jìn)行解釋，從而培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力。例如，在《電路的連接》實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)自己喜愛的房間，將電路設(shè)計(jì)好，對房中需用到的電器、照明、線路進(jìn)行模擬裝配，這樣，學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合，學(xué)以致用，然后對自己和伙伴的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)、點(diǎn)撥。

四、簡易性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

簡易性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是指，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要盡可能采用身邊的材料，所使用的儀器要簡單，設(shè)計(jì)的方案要與日常生活實(shí)際相聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)的原理要在小學(xué)科學(xué)范圍之內(nèi)。有很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生在家就可以完成，這樣的實(shí)驗(yàn)材料容易找到，能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。

利用儀器優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段

一、儀器可以解決探究中的問題

探究是從問題開始的，發(fā)現(xiàn)和提出問題是學(xué)習(xí)的開端。問題情境的設(shè)置，就是促使學(xué)生在原有知識(shí)與掌握的新知識(shí)之間發(fā)生激烈沖突，激化學(xué)生意識(shí)中的矛盾。教師在教學(xué)中要善于創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生在閱讀、觀察、調(diào)查中對自然現(xiàn)象、生活現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生好奇，發(fā)現(xiàn)或提出一些有探究價(jià)值的問題，讓學(xué)生在獲得知識(shí)的過程中得到體驗(yàn)。基于這樣的理念，在探究“拱形的力量”的實(shí)驗(yàn)中，筆者在進(jìn)行拱形能承受多少個(gè)墊圈實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生觀察到墊圈數(shù)量增多，拱橋中央慢慢下塌，拱腳逐漸向兩邊外移，此時(shí)，教師趁機(jī)引導(dǎo)，“那么大家看到這一現(xiàn)象，你能提出什么問題需要解決？”

猜想與假設(shè)是學(xué)生運(yùn)用已有科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對問題的可能答案進(jìn)行猜測，嘗試性地提出自己的見解和想法。這一環(huán)節(jié)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有利于促進(jìn)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力的發(fā)展。

二、儀器可以體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，來自一個(gè)充滿疑問和問題的情境。利用儀器優(yōu)化科學(xué)性，也就是在教材內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”時(shí)，注重實(shí)驗(yàn)研究，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生明確探究目標(biāo)，確定思維方向，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望、創(chuàng)造思維動(dòng)力。

三、儀器可以引導(dǎo)學(xué)生自主探究

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，也是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中讓學(xué)生自主探究，教師要有意識(shí)地給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些問題，問題要以能夠引起學(xué)生的興趣，能夠引起學(xué)生的求知欲望為準(zhǔn)，學(xué)生針對需要解決的問題進(jìn)行觀察、思考，運(yùn)用已掌握的科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)的方法、手段等來解決問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步提出新問題。教師要根據(jù)問題的要求和相關(guān)條件，創(chuàng)造相關(guān)的實(shí)驗(yàn)情景，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生來確定解決問題的實(shí)驗(yàn)程序，最終得出準(zhǔn)確合理的結(jié)論，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

為學(xué)生提供可選擇性的實(shí)驗(yàn)儀器和器材，讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，找到與自己相符合的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，并動(dòng)手操作來驗(yàn)證。這樣的設(shè)計(jì)比單純的從理論介紹的角度更能讓學(xué)生接受，關(guān)鍵是讓學(xué)生親身參與探索實(shí)踐活動(dòng)，并獲得對新知識(shí)的積極的情感體驗(yàn)，學(xué)生的動(dòng)手能力，分析、判斷、論證的能力得到進(jìn)一步的培養(yǎng)。

充分利用教學(xué)儀器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作證實(shí)，在實(shí)驗(yàn)中獲取事實(shí)與證據(jù)，科學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)。

探究式學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重的問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開優(yōu)良的教學(xué)儀器，科學(xué)知識(shí)的探索需要教學(xué)儀器來點(diǎn)播，能否讓教學(xué)儀器發(fā)揮更大的作用，需要廣大教師主動(dòng)研究、積極探索。

一、注重模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)能力培養(yǎng)

對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師應(yīng)掌握好教材中哪些地方學(xué)生感到抽象、容易混淆、難以解決，并結(jié)合教學(xué)實(shí)際，研究解決的方法，努力開發(fā)一些直觀的演示。例如，火山的噴發(fā)用圖片、文字對學(xué)生進(jìn)行講解，學(xué)生能接受，但往往不能深入理解噴發(fā)原因，如果在教學(xué)中，增加可觀性的模擬實(shí)驗(yàn)，這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，更多地拓寬學(xué)生視野，豐富他們的想象，而且能有效地提高了學(xué)生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。

二、在模擬實(shí)驗(yàn)中注重學(xué)生的參與

演示實(shí)驗(yàn)是教師利用課堂時(shí)間為學(xué)生演示，在操作的同時(shí)又引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，演示實(shí)驗(yàn)通常教師演示，學(xué)生看，但是很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生根本看不清。這就不同程度地限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的發(fā)展，直接影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)的提高。因此，在演示實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想、分析、歸納總結(jié)，還可以讓學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)操作中，讓他們充分了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，這樣多次重復(fù)，加深印象，鞏固記憶。例如，在“地震”一節(jié)的教學(xué)中，筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中邊做邊講實(shí)驗(yàn)，每兩位學(xué)生發(fā)一套實(shí)驗(yàn)器材（小木棍、毛巾），在實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生首先觀察毛巾褶皺變化，再感受折斷木棍時(shí)，振動(dòng)使手產(chǎn)生的感覺，把直觀的材料作為培養(yǎng)學(xué)生知覺、觀察力的材料，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)、準(zhǔn)確地進(jìn)行觀察，然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、對比、總結(jié)出地震產(chǎn)生的原因，最后讓學(xué)生用科學(xué)的語言描述，并解釋所觀察到的現(xiàn)象，從而順理成章地完成教學(xué)任務(wù)?？梢?，演示實(shí)驗(yàn)在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與，不僅有顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會(huì)，又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)練及能力的培養(yǎng)，加深理解和掌握科學(xué)概念和規(guī)律，同時(shí)可領(lǐng)略科學(xué)的思想，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生對客觀現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識(shí)來自于對外界嘗試探索性的活動(dòng)，而學(xué)生用自己的學(xué)習(xí)方式探究新知，對他們來說是最好的方法；教師再進(jìn)行“因勢利導(dǎo)”的教學(xué)，這樣更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)符合學(xué)生的心理特點(diǎn)，他們對周圍的事物充滿好奇，求知欲望強(qiáng)烈，具有一定的創(chuàng)造和探究的能力。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身可以滿足學(xué)生的這種心理需要，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)機(jī)以及求知欲。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提倡學(xué)生自由探究、自由創(chuàng)造，為學(xué)生提供更多的活動(dòng)機(jī)會(huì)以及表現(xiàn)與發(fā)展的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生自由奔放和新穎的想象，使學(xué)生的創(chuàng)造潛能得到充分的挖掘。探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)性能促進(jìn)學(xué)生主體性的發(fā)展，學(xué)生只有在努力探究新知、解決問題的過程中，其學(xué)習(xí)的自主性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性才能得到充分發(fā)揮，學(xué)生的主體性才能得到充分發(fā)展。

河北省秦皇島市青龍縣朱杖子鄉(xiāng)臥龍池小學(xué)）