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第一阶段:观察实验要有序,观察目的要明确
观察实验是科学实验教学的基本环节之一,在科学实验教学中坚持观察的有序性,既可以使学生获得详尽准确的实验事实,为分析实验提供全面确切的依据,又可以提高学生的观察能力。要使学生能有序地观察好科学实验,首先,要强调学生做好实验前的预习,做到心中有数,即了解实验仪器、实验步骤、每种仪器、药品与实验目的内在联系。其次要明确各类实验的观察内容和观察方法。科学实验中要观察的内容不外四种:实验装置、试剂、操作和反应现象。
观察实验装置:可遵循从整体到部分,从部分到整体,从外部到内部的原则。从整体到部分就是对实验装置先有整体轮廊的了解,这套装置是由哪几部分组成的;从部分到整体就是这几部分是由哪些仪器组成,又是怎样连接在一起的;从外部到内部就是了解每件仪器的外观形状和内部构造。
观察试剂:观察试剂指用感官感知所用的药品,即感知试剂的色、嗅、味、态、溶解性、挥发性、密度、硬度、熔沸点等,其中主要是观察试剂的色、嗅、态。
观察实验操作:实验操作包括实验仪器连接顺序、气密性检查、试剂添加的先后顺序和数量、操作步骤。其中试剂添加的先后和数量及操作步骤最为重要,是实验成败和安全的关键。
观察实验现象:观察实验现象既是重点,也是难点。
实验开始时,教师应指导学生学会明确实验目的,弄清“看什么”而后再观察。
第二阶段:观察计划要周密
在确定观察目的后,就有了一定的观察任务,这样能预见被观察现象的各个方面,避免偶然性和自发性。无论观察过程是短暂还是长久的,在计划中都应有目的、有步骤、有重点、有中心,才不至挂一漏万,顾此失彼。尤其是有些实验现象稍纵即逝,若无计划,就会失去观察机会。因此,教师应指导学生学会既全面、又分清主次地进行观察。这就是说既要重点观察主要现象,又不遗漏次要现象,还要迅速发现不易发现或者容易消失的现象。例如,亚铁盐溶液和碱溶液反应,生成白色氢氧化亚铁沉淀,但白色氢氧化亚铁会很快被氧气氧化变成浅绿、绿色以至棕色,观察时要求学生集中注意力,从而迅速捕捉一瞬即逝的生成氢氧化亚铁白色沉淀现象。
第三阶段:结合具体实验进行观察能力的训练
科学实验应使学生明确科学上对“观察”的含义,应理解为应用各种感官感知实验现象,如眼看、鼻闻、耳听、手摸等,才能全面、正确、深刻地认识物质的性质及其变化的特征。如学生在制备al(oh)3时,如naoh稍过量则得不到应有的白色沉淀。如果改用氨水代替naoh,就可得到al(oh)3白色沉淀。通过实验观察,引导学生透过复杂的表面现象,经过分析研究,找到事物的内在本质,才能够有所发现。这样学生也就理解为什么制al(oh)3时要采用氨水而不用naoh溶液了。另外还应特别强调实验的操作程序,这关系到实验的安全和成败。例如,氢气还原氧化铜的实验,开始时,是先向氧化铜试管里通入氢气,还是先加热?停止实验的时候,是先撤出通氢气的导气管,还是先熄灭酒精灯?整个实验完毕后,使学生明白实验开始时若先加热再通氢气不安全;停止实验时,如果先取出氢气导气管再熄灭酒精灯,还原出的铜可能又被氧化,导致实验失败。这样通过细致的观察,使学生全面、正确、深刻地认识了物质的性质及其变化的特征。
[关键词] 小学科学 实验报告 科学素养
在科学教学中,实验教学不仅可以激发学生学习科学的兴趣,帮助学生获得科学知识和实验技能,更重要的是可以培养学生的观察和实验能力,以及实事求是、严谨认真的科学态度,从而提高其科学素养。科学实验的全过程应包括:明确实验目的,进行实验操作,观察和分析实验现象及数据,得出实验结论,并写出实验报告的一系列活动。把科学实验的目的、方法、过程、结论等记录下来,经过整理,写成的书面汇报,就叫科学实验报告。因此科学实验报告的书写是在学生经过动手操作、观察现象、分析思考之后作出的书面报告,完整的记录了科学实验的全过程,包括对实验结果的分析和总结,这是对科学实验的再认识过程,是实验教学的重要环节。因此实验报告的书写不仅有助于学生理解和掌握实验的目的、方法和技能,还能通过对实验现象和结果的分析得出自己的体会和结论,使学生的知识与能力得到升华,同时激发学生的学习兴趣,培养学生多观察、勤思考、善总结的科学素养。
随着科学课程改革的日益发展,科学实验也随之有了较明显的变化,实验的种类日见繁多,如由验证性实验向探究性实验和应用性实验的逐渐过渡,由定性实验向定量实验的逐渐转变,由课内实验向家庭实验、研究性实验的逐步扩大……在新的形势下科学实验报告应该如何书写呢?不同的年级阶段要求不同,高年级阶段学生要能够自主设计简单的实验报告或撰写科学小论文,不同的实验目的和要求不同,在实验报告的书写内容上应不必强求一致,该繁则繁,该简则简。
一、 科学实验报告的书写:
一般情况下化学实验报告是根据实验步骤和顺序从六方面展开来写的:
1、实验名称:即本次实验所要达到的目标或目的是什么。使实验在明确的目的下进行,可避免学生无目的的忙碌。
2、实验日期和实验者:注明实验时间和实验者名字。这是很重要的实验资料,便于老师掌握学生的查找时进行核对。
3、实验器材:写出主要的仪器和药品,应分类罗列,不能遗漏。此项书写可以促使学生去思考仪器的用法和用途,药品的作用,从而有助于理解实验的原理和特点。需要注意的是实验报告中应该有为完成实验所用试剂的浓度和仪器的规格。
4、实验步骤:根据具体的实验目的和原理来设计实验,写出主要的操作步骤,这是报告中比较重要的部分。此项可以使学生了解实验的全过程,明确每一步的目的,理解实验的设计原理,掌握实验的核心部分,养成科学的思维方法。在此项中还应写出实验的注意事项,以保证实验的顺利进行。
5、实验现象:正确如实的记录实验现象或数据,为表述准确应使用专业术语,尽量避免口语的出现。这是报告的主体部分,对实验现象进行记录,应要求学生即使得到的结果不理想,也不能修改,可以通过分析和讨论找出原因和解决的办法,养成实事求是和严谨的科学态度。
6、实验结论:对于所进行的操作和得到的相关现象运用已知的科学知识去分析和解释,得出结论,这是实验报告的关键所在,有助于学生将感性认识上升到理性认识,进一步理解和掌握科学知识。
二、在实验报告的书写过程中,应注意表达的方式方法。
教师应结合科学实验报告的特点指导学生书写。科学实验报告有如下特点:
1、以说明为主。即实验报告以说明为主,不用像记叙文一样进行生动细致的描写,更不用在说明过程中展开联想或比喻等,要避免主观感受的出现。
2、必须记实,资料客观。实验报告所使用的资料都应是通过实验所观察到的现象和所获得的数据。这些内容应是客观、真实、确切的,不允许有半点虚假。
3、尽量用图解辅助。图解可以增加实验报告的表达能力,比如实验装置有时较复杂,光靠文字无法完全说明,如果使用图解辅助,加上文字注解,就可以一目了然;图解有时也可以省略繁琐的实验步骤的表达;对于非标准仪器的使用,则必须进行图解说明,使他人对本实验所用仪器能有一个感性认识。
4、表达准确简明。准确,就是按照实验的客观实际,选择合乎科学学科特点的最恰当的词句,科学地表达意思;简明,就是在说明问题时语言简洁明了,避免冗长的句子和啰嗦含糊的表达。教师可以利用书写表达方面的要求训练学生的科学语言表达能力,培养学生严谨的作风,提高科学素养。
三、科学实验报告的书写格式没有固定的要求,可以根据实验类型的不同而不同,教师应鼓励学生根据不同的实验类型设计不同形式的报告。
1、对于常见的验证性实验,由于实验内容较多且相互间无过多联系,一般可以采用表格形式。表格可以分成三大块:实验步骤、实验现象、结论。
也可以不采用上述表格形式,只需按照实验项目的顺序,罗列成条,完整表述即可。
2、近年来科学课出现了越来越多的探究性实验。这种类型的实验重在综合运用所学的科学知识与技能去解决一些实验问题,因此重点在实验的设计和评价上。实验内容较为单一,只围绕一个主题,但实验各环节联系紧密。这类科学实验的书写格式较为开放,可以采用表格式、罗列式或论文式等。
3、论文式实验报告要求以论文形式书写实验,除适用于以上实验类型外,更加适用于科学研究性学习的实验以及一些家庭和课外实验。这是对学生更高层次的要求,可以为撰写科学小论文打下一定的基础。教师对论文式实验报告应作细致的说明和指导。论文式实验报告应包括:
① 选择该项实验课题的原因,
② 实验采用的方法,
③ 实验设计依据的原理,
④ 实验步骤和实验记录,
⑤ 实验结果及分析,
⑥ 实验结论,
⑦ 实验评价和改进,
⑧ 实验体会,
一、精选实验内容,激发学生参与热情
进行科学课堂实验教学设计时,教师要进行调查,并根据教情学情调查结果选择科学实验内容。这样才能提升实验针对性,有效激发学生主动参与实验的热情。小学科学学习内容大多与学生生活有一定联系,教师在进行实验内容选择时,要重点考虑学生生活经验基础,学生对实验内容熟悉,其参与主动性会大幅度提升,并在具体实验操作中形成更为广泛的学习认知。
《我看到了什么》一课,教师进行了这样的教学设计:看大屏幕上的大树,你有什么发现呢?学生开始议论,并说出自己的发现。教师引导:从照片观察中,我们可以发现一些东西,但并不能看得特别细致,不如直接去实地观察大树,那样会有更多的发现。在观察之前需要思考几个问题:为什么要亲自观察大树?观察要从哪些方面展开呢?怎样才能观察到更多内容?然后,教师带领学生实地观察大树。最后,让学生展示观察实验结果。由于教师实验选择、引导都比较恰当,实验效果非常显著。教师选择在校园之内展开观察实验,具有很强的可操作性。事先带领学生展开集体讨论,利用多媒体展示图片信息,都为下面的观察实验作了坚实铺垫,确保学生观察更加有效。
二、优化验引导,提升课堂学习效率
在引导实验时,教师要有优化意识,针对不同实验采取不同引导方法。科学实验主体是学生,教师可以作一些示范引导,但不可忽视学生的参与互动,真正将实验交给学生独立操作。为提升实验引导的有效性,教师还可以利用多媒体进行模拟实验操作展示,讲清实验操作要领,帮助学生明确实验学习目标,掌握实验操作步骤,了解实验注意事项,确保实验操作顺利进行。
在进行《观察水生植物》学习时,教师将装有水葫芦和金鱼藻的塑料袋分发给各个小组,要求学生将其放入水槽中。为确保金鱼藻沉到水底,可以在水槽中放入一些橡皮泥。引导学生观察水葫芦和金鱼藻在水中的样子,并用简图画出来。然后将橡皮泥除去,再观察有什么变化。学生根据教师提示展开实验操作,很快就给出观察结果:水葫芦和金鱼藻都能够浮在水面上。教师让学生剖开水葫芦的叶柄,看有什么新发现。学生操作之后给出结果:叶柄中有一些海绵状气囊结构。教师设问:是不是所有水生植物都会有这样的结构呢?学生陷入思考之中。教师实验引导步骤清晰,学生跟进操作,顺利完成实验目标,逐渐构建学习认知,这说明教师实验引导是成功的。
三、拓展实验训练,塑造综合科学能力
科学实验具有复杂性、多样性,教师要注意对实验训练进行延伸。特别是一些观察性实验,具有多次性、长期性等特点,教师要发动学生延伸实验空间,利用多种学习机会展开课外实验操作,以拓展实验学习认知范围。
如《蜗牛》一节,教师设计实验:观察蜗牛身体、运动和反应等情况,并饲养蜗牛。学生顺利完成前面的实验操作,对蜗牛的身体特点、运动形式、反应灵敏度都有一定认知,但饲养蜗牛需要一个较长的过程,教师发动学生讨论饲养蜗牛的方法和注意事项,学生讨论很热烈。教师提醒:在具体饲养过程中,要作好相关记录。记录蜗牛吃食情况、运动情况,特别要关注蜗牛生长情况,总结蜗牛的生活习性特点。教师让学生课外饲养蜗牛,这是课堂实验的延伸。因为操作比较简单,这样的实验活动非常适合小学生进行,并在继续实验中获得更多学习认知,以提升学生科学实验综合能力。
一、学生记住了科学知识,不等于理解了科学概念
科学知识的形成一定有其内在的逻辑联系,教师在教学过程中就要帮助学生理解知识的这种“内在逻辑”,特别在“科学事实”转变为“科学概念”过程中,注重“逻辑”的力量,让学生领悟科学知识的严密性。如:苏教版四年级下册《声音的产生》一课,有位教师在学生观察弹拨直尺、橡皮筋、敲击音叉、所发生的现象,直接引导学生得出结论,“声音是由物体振动产生的”,而对“让物体停止振动就不会发生声音”的实验的必要性省略不究。这样,就使学生对“声音是由物体振动产生的”这个概念的理解,缺乏严密的逻辑支撑。
二、学生能按步骤进行实验操作,不等于理解了操作的概念
科学学科不同于其他学科的最大特点是科学结论的得出更注重实验操作来获得证据。实验操作为科学课的一个重点,很多教师非常注意操作步骤的严密性,但让学生理解“为什么要这样操作”缺乏必要的引导。如:《声音的传播》一课,一位教师在引入新课后,在屏幕上出示操作要求:“隔着沙子、水和空气,听一听钢笔轻轻敲击桌面的声音”。然后出示书上的操作步骤,让学生进行操作,最后让区分沙、水和空气传播声音的差异。到课的最后,老师总结提问“声音会在哪些物体中传播?”结果由学生回答“会在沙子,空气和水中传播”。老师追问:“还有那些物体也能传播声音,你能归纳一下吗?”学生回答“好像没有了”。因为整个过程中,教师没有让学生领悟为什么要这样操作,学生所得结论是个别的、分散的,而未能融入他们原有的知识结构。如果教师在书本第一个实验后追问,“那么声音在物质中能传播吗?”引导学生理解必须在自然界中的三种物质形态――固态、液态、气态,分别实验来获得证据。然后让学生自己选择代表三种形态的物体进行实验,这样就不会出现前面学生回答的笑话了。而学生在这样的大背景下来思考具体的问题的方法,也更能激发学生操作的兴趣和对操作目的的理解。
三、学生解决了问题,不等于学生掌握了概念
一、引导学生走向实验的“正途”
所谓是实验的“正途”,就是真正为探索而做的实验。我们的学生,当老师说到要做实验,可以说是欢天喜地,为什么呢?那就是不用上课,可以“玩”了。所以说,大多数学生做实验,其实都是为了玩的,实验一做完,就什么都忘了。因此,一定要引导学生真正进行为探索而做的实验。21世纪,以研究生命科学为基础的生物学,是现代自然科学的一门基础学科,与现代科学、技术有关的一些前沿课题或是研究成果,是生物学实验在不同研究领域的延伸、交叉和发展。在实验教学中,不失时机地介绍一些延伸领域和课题或是应用,在学生了解的同时,开阔了学生的视野,激活了学生的思维,激发了学生的探索欲望和创新精神。如结合“物质跨膜运输的方式”,向学生介绍现代农业的一些知识,像一些蔬菜水果的栽培等。在讲到酶的时候,可以向学生介绍酶工程及其在医药卫生、工业生产、环境监测、基因工程、细胞工程等领域的应用;结合“酵母菌的呼吸方式”实验,向学生介绍酒的酿造,醋的制造,以及面包、馒头的做法,等等。像这样的例子还有许多,我在这里不再一一列举出来。还可以在教学过程中,为学生介绍与生物科学实验方法相关的应用,引导和启发学生学以致用,将在实验过程中学到的科学实验方法付诸实践,运用到真实的环境中去。如在做完“质壁分离”的实验后,引导学生思考植物的质壁分离除了可以验证植物细胞是一个渗透系统外,还可以证明什么?如测细胞液的浓度,测外界溶液的浓度,证明细胞的死活,等等。还有在讲“噬菌体侵染细菌”的实验时,向学生介绍同位素标记法在生物学实验乃至在整个自然科学研究上的应用。这样不仅为学生提供必要的感性知识和实践经验,让学生知道生物实验不仅好玩,更重要的是有用,还能培养学生的科学素养和创新精神,引导学生在实验中探索生物学的奥秘。
二、教师在实验过程中为学生留有创造的“余地”
在实验教学过程中,教师对学生实验的要求不能仅限于教科书的选择和操作,也就是不能限制太多,要给学生留有充分的选择余地和思维空间,必要时,可以让学生自由地发挥。
1.在实验材料的选择上留有“余地”。在传统的实验教学中,实验所需的材料,实验老师在上课之前都已准备好放在实验台上了。为什么不能事先让学生自行准备呢?其实老师完全可以提前布置学生去准备,这本身就是一个思考的过程。比如,在做“植物细胞的质壁分离与复原”的实验时,就可以让每个学生自己准备并带到实验室,然后再来比较和判断谁的更合适。还有,在“细胞的有丝分裂的观察实验”中,书上用的是洋葱根尖细胞,也可以用植物的茎尖或芽尖,还可以选取动物的卵裂期的细胞等。总之,让学生自己去取材或是自己去选择实验材料,找出实验用的最佳材料,可以使学生多思考实验材料与实验原理的关系,实验材料与生物知识点的联系,提高学生的思维能力与应试能力。
2.在实验方法上为学生留有“余地”。在实验教学中,教师不用拘泥于教材设计的操作步骤,或者不用把每个操作步骤事无巨细地讲给学生听,可以让学生自己去摸索实验操作过程,也可以让学生尝试自己设计实验步骤,或者改变教材的操作方法。当然,前提是在学生能够完成实验任务,达到实验目标的基础上。不能总是让学生等着老师来讲该如何做,这样,既可以达到实验的目的和要求,又可以培养学生的实验设计能力和创新能力。如观察“温度对酶或许的影响”实验,实验要求在于改变温度条件观察酶的催化火性的变化,但在实际操作中,学生既可按教材设计的实验过程操作,又可自行设计20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃等不同温度条件的实验。通过这样的实验设计,学生不仅可以观察到酶的活性受温度的影响,还可以得出“在一定的温度范围内,没的催化活性随温度的升高而增强,若超过最适温度,酶的催化活性又随温度的升高而降低”的结论。而对于有些实验,如果学生不能自己设计,教师就可以提出一些与教材不同的方法让学生思考,这也是考题经常出现的实验改编题。比如,“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验设计中,对实验结果的检测上,教材运用的是斐林试剂,对此,可以向学生提问:“能否运用碘液来检测该实验结果?为什么?”在“比较过氧化氢酶和Fe离子的催化效率”实验中,肝脏研磨液与过氧化氢溶液发生剧烈反应,产生大量的气泡,甚至导致反应液溢出试管口。这时,教师可对学生设置“要使反应速度降低,可采取哪些措施?”等问题,让学生思考理解实验设计过程。这样,除了可以提高学生的实验能力和创新能力外,还可以提高学生的解题能力。
三、“延长”实验课,拓展学生思维