徐菲蕾
摘要:科學(xué)思維是核心素養(yǎng)的一個(gè)方面,充分利用學(xué)生的求知欲以及動(dòng)手能力,積極在課堂上開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),并通過(guò)設(shè)計(jì)引課、問(wèn)題情境、對(duì)比實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)生活化等不同類型的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生探究能力、實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力,賦能學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:課堂實(shí)驗(yàn) ? ?賦能 ? 科學(xué)思維
一、背景
課程目標(biāo)明確指出:科學(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中獲得科學(xué)知識(shí),通過(guò)多種途徑尋求證據(jù),不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,運(yùn)用創(chuàng)造性思維和邏輯推理解決問(wèn)題,并通過(guò)評(píng)價(jià)與交流達(dá)成共識(shí),解決科學(xué)問(wèn)題,形成科學(xué)探究能力、實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。那么在教學(xué)的過(guò)程中,如何利用課堂實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維,從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢?筆者來(lái)談?wù)務(wù)n堂實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)思維養(yǎng)成的賦能作用。
二、備課中的思考
思考(一):七年級(jí)剛?cè)雽W(xué),學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性很高,經(jīng)常跑到辦公室問(wèn)我,“老師,要做實(shí)驗(yàn)嗎?”“老師,什么時(shí)候做實(shí)驗(yàn)?”若看到我拿著實(shí)驗(yàn)器材,好多學(xué)生就爭(zhēng)先恐后地圍過(guò)來(lái)幫忙“老師,我來(lái)幫你?!薄巴郏∽鰧?shí)驗(yàn)嘍!”那種激動(dòng)的心情無(wú)以言表,如何充分利用學(xué)生的好奇心,提高學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,是值得思考的問(wèn)題。
思考(二):學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里非常興奮,但大多數(shù)學(xué)生的興致主要就集中在一些有趣的現(xiàn)象上,很少有學(xué)生能冷靜觀察和注意那些不明顯的現(xiàn)象,能認(rèn)真思考“這是為什么”的學(xué)生則更少了。如何引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)既要去“探索”,還要去“深究”,是迫切需要教師思考和關(guān)注的。
思考(三):在教學(xué)實(shí)踐中,難免遇到課堂實(shí)驗(yàn)操作失敗的事例,可能是偶發(fā),也可能是教師特別的安排。當(dāng)遇到類似實(shí)驗(yàn)失敗的情況,學(xué)生大多數(shù)會(huì)選擇重做,而不會(huì)深究失敗的緣由,因此也錯(cuò)失了很多知識(shí)積累的機(jī)會(huì)。那么,教師該如何引導(dǎo)學(xué)生尋找錯(cuò)誤的關(guān)鍵所在呢?
思考(四):有些課堂實(shí)驗(yàn),在探究活動(dòng)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)課本描述之外的現(xiàn)象。這些干擾現(xiàn)象會(huì)分散學(xué)生注意力;同時(shí)由于學(xué)生自身知識(shí)儲(chǔ)備的局限,學(xué)生難以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出準(zhǔn)確分析,不利于學(xué)生形成正確的結(jié)論。如何引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中在重要現(xiàn)象上尤為重要。
思考(五):教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)或布置給學(xué)生的課后家庭實(shí)驗(yàn),若所選器材過(guò)于復(fù)雜,不利于學(xué)生實(shí)際操作,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣不高。如果能將實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單化和生活化,使學(xué)生更親近科學(xué),更有利于學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐,提高學(xué)習(xí)科學(xué)的動(dòng)力。那么如何讓科學(xué)課堂更貼近生活,也需要教師多加思考。
三、教學(xué)片段設(shè)計(jì)及反思
片段(一):在“物質(zhì)的溶解”這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中,筆者事先將一小塊松香溶解在酒精中,配制成一杯無(wú)色透明的溶液。在新課引入時(shí),將一定量的水倒入上述溶液中,以“如何讓水變牛奶”的魔術(shù)形式進(jìn)行課前導(dǎo)入,神奇的魔術(shù)立即激起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心,引起學(xué)生的探究興趣,這份好奇心始終貫穿整個(gè)堂課。最后告訴學(xué)生三種物質(zhì)成分,首尾呼應(yīng),很自然解決了“影響物質(zhì)溶解性的因素”這一重難點(diǎn)知識(shí)。
反思:興趣是最好的老師,能促使學(xué)生積極探索科學(xué)知識(shí)。教師設(shè)計(jì)出好的引課,充分運(yùn)用各種手段,如魔術(shù)、謎語(yǔ)、游戲等,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍,讓學(xué)生能自主參與科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),同時(shí)能激發(fā)學(xué)生的探究思維,促進(jìn)科學(xué)思維的養(yǎng)成。
片段(二):實(shí)驗(yàn)室制取氧氣是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一個(gè)制備氣體的實(shí)驗(yàn),也是操作裝置最為復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。教材中只有一幅裝置圖,學(xué)生按照裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)經(jīng)常手忙腳亂毫無(wú)秩序。為此,筆者設(shè)計(jì)問(wèn)題如下:1.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的第一步是裝藥品嗎?如果裝了藥品后發(fā)現(xiàn)漏氣怎么辦?(提醒學(xué)生制備氣體的第一步是檢查裝置的氣密性)2.裝好藥品后是否可以直接加熱?本實(shí)驗(yàn)中高錳酸鉀反應(yīng)速度如何?如何防止反應(yīng)太快時(shí)氣流帶出固體藥品堵塞導(dǎo)管?(提醒學(xué)生在試管口放一團(tuán)棉花)3.固定好試管后就能加熱嗎?是不是需要考慮需要收集幾瓶氣體,分別用什么方法收集?如果先進(jìn)行加熱操作,再進(jìn)行集氣瓶的準(zhǔn)備結(jié)果會(huì)如何?(提醒學(xué)生事先準(zhǔn)備好集氣瓶再進(jìn)行加熱)4.反應(yīng)開始時(shí)剛出來(lái)的氣體是氧氣嗎?需要立即收集嗎?何時(shí)收集更合適呢?(提醒學(xué)生開始出來(lái)的氣體是空氣,等氣泡連續(xù)均勻冒出后再收集)5.收集需要的氣體后要結(jié)束實(shí)驗(yàn),能直接撤離酒精燈嗎?是否該注意水槽中的水會(huì)倒吸?(提醒學(xué)生要先將水槽中的導(dǎo)管取出,防止水倒吸而導(dǎo)致試管炸裂)
反思:通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣制取實(shí)驗(yàn),內(nèi)化成學(xué)生內(nèi)在的知識(shí),為學(xué)生學(xué)習(xí)其他氣體的制取和收集構(gòu)建模型。同時(shí)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)深度思考,還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治鏊季S,提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。
片段(三):在完成用石灰石和稀鹽酸制二氧化碳實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,筆者給學(xué)生布置了“將點(diǎn)燃的蠟燭插在食用堿中,后倒入適量食醋”的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)布置學(xué)生完成以下幾個(gè)問(wèn)題:1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳有何不同?(原理相似都是碳酸鹽和酸性溶液反應(yīng);都得到?jīng)]有可燃性不具助燃性的氣體;反應(yīng)速度不同。)2.實(shí)驗(yàn)室能選用食用堿和食醋這兩種藥品制取二氧化碳行嗎?(學(xué)生對(duì)比后知道,食用堿和食醋反應(yīng)速度過(guò)快,不易控制,不適宜實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳)3.兩組藥品在形狀上有何差別?如果相同反應(yīng)時(shí)間,石灰石和食用堿哪種產(chǎn)生氣體多?(提醒學(xué)生從表面積大小考慮影響反應(yīng)速率快慢的因素)
反思:設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析,尋找相同點(diǎn)和不同點(diǎn),獲得新知。并且通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn),更有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察、分析、推理和論證能力。
片段(四):在演示鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),筆者故意設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn),一組鐵絲表面的氧化膜沒(méi)有用砂紙打磨干凈,另一組鐵絲表面是打磨光亮的。我和學(xué)生各做一組,結(jié)果學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗了,我重新打磨鐵絲后再次讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)學(xué)生很激動(dòng),出乎意料的是比前一次實(shí)驗(yàn)時(shí)還要激動(dòng)和興奮。我抓住這次機(jī)會(huì),讓學(xué)生思考猜想為什么沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的反應(yīng)現(xiàn)象?有學(xué)生猜想氧氣不純含雜質(zhì)氣體太多,火柴燃燒消耗了太多氧氣導(dǎo)致氧氣不足,這些猜想確實(shí)有一定的道理,不過(guò)通過(guò)分析最終一一給予否定,最后引導(dǎo)他們聯(lián)系燃燒的條件,從而得出氧化膜對(duì)該實(shí)驗(yàn)的影響。在做鋁在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生自然而然能夠先去除氧化膜再進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)。且在以后遇到有關(guān)金屬單質(zhì)與其他物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)(如生銹的鐵釘與稀酸的反應(yīng)),學(xué)生有了這一次深刻的體驗(yàn),很容易就聯(lián)想到氧化膜附著的問(wèn)題。
反思:設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究障礙,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)機(jī),充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,讓學(xué)生享受付出努力后獲得成功的自豪感,保證教學(xué)任務(wù)的順利完成,同時(shí)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力和知識(shí)分析的應(yīng)用能力。
片段(五):教材上的演示實(shí)驗(yàn)“被壓縮的氣體對(duì)瓶塞做功”,是用打氣筒壓縮吸濾瓶中的氣體,被壓縮的氣體將瓶塞沖出。我將其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理:取一個(gè)礦泉水瓶,里面裝入少量的清水,蓋上瓶蓋,讓學(xué)生用力擠捏瓶身,并注意操作安全,不要將瓶口對(duì)著他人,引導(dǎo)學(xué)生觀察瓶口發(fā)生的現(xiàn)象(瓶塞沖出時(shí)在瓶口很明顯能看到有一團(tuán)白霧產(chǎn)生)并分析對(duì)應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因(壓縮氣體做功使氣體內(nèi)能增加,水蒸氣遇冷液化形成白霧)。
反思:改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材,讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)器材生活化,使學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)與社會(huì)生活實(shí)踐緊密結(jié)合,整合學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)與學(xué)到的間接經(jīng)驗(yàn),同時(shí)發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性思維,解決日常生活中遇到的問(wèn)題,提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的分析應(yīng)用能力。
四、結(jié)語(yǔ)
教師通過(guò)課前學(xué)習(xí)課標(biāo),鉆研教材,進(jìn)行有深度的備課。在教學(xué)活動(dòng)中,通過(guò)設(shè)計(jì)并開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),打造有深度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。通過(guò)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生初步形成科學(xué)探究意識(shí),促進(jìn)科學(xué)思維的進(jìn)一步養(yǎng)成,從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。筆者將繼續(xù)致力于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索。