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科学是一门以实验为基础的学科,我们倡导学生进行探究,以提高学习能力、转变学习方式.
“家庭小实验”具有趣味性、探究性、规范性、普及性等特点,体现了“以学生为中心”的理念,接近学生的生活实际,有利于培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力、创新能力和创新意识.另外,在家庭小实验过程中,学生亲历探究过程,了解到科学研究的一般流程和方法,激发学习科学的兴趣,从而提高学生的科学素养.
一、开展科学家庭小实验的意义
1.与日常生活相联系,有利于激发学生的学习兴趣
初中科学的学习重点在于与社会联系,贴近生活,而家庭小实验与生活实际密切联系,学生参与面广,让学生体验事物的变化过程、变化条件和所得结论,体验这些变化对生产、生活的影响,从而激发学生的学习兴趣.
2.家庭小实验可以提高学生的动手操作能力
在科学教学中,学生动手机会较少,这不利于学生动手操作能力的培养,而家庭小实验却可以消除这一不足.学生可以在家中通过查阅教材和其他资料的方式自己动手设计并完成实验,从而使自己动手操作的能力得到提高.
3.家庭小实验可以培养学生的探究能力和实事求是的科学素养
家庭小实验虽然简单,但是它却能揭示生活中科学现象的实质,用科学原理来指导和解释各种生活用品的制作和使用.通过亲身实践,在快乐学习的氛围中,使学生掌握解决问题的科学方法,培养学生实事求是的科学精神和一丝不苟的科学态度.
4.家庭小实验可以培养学生的创新精神、创造能力
对于在科学学习上有浓厚兴趣或天赋的学生,家庭小实验可以给他们提供一个心理状态比较宽松的环境.它不仅能培养学生的观察能力和分析解决问题的能力,促进学生科学方法和科学态度的养成,而且有利于提高学生的实验技能,培养学生的创新精神、创造能力.
二、如何开展家庭小实验
初中家庭小实验,内容要适合初中学生的年龄特点和智力水平,实验的仪器、药品一般家庭都容易找到,实验内容也与课堂教学同步,对课堂所学的知识有较强的巩固和拓展作用.教师要认真学习课标,深入理解教材,做到提前布置、精心安排,并做好家庭小实验的指导工作.
1.指导学生自制仪器和广泛收集生活中的材料
初中科学中有许多知识点可以在家庭实验中获取及验证,教师可以指导学生利用家中材料自制一些常见仪器.
2.精心选择合适的家庭小实验
教师要结合教学内容,依据教学进度,从教材中精心选择一些实验,力求器材简单易得、操作简便安全、现象明显.
例如,自制简易净水器、铅笔芯的导电性实验、不完全燃烧蜡烛制炭黑实验、探究鸡蛋壳里可能含有的物质、制取明矾晶体、自制汽水、制作叶脉书签、保鲜膜保鲜能力测试、自制植物指示剂、用洗洁精清洗餐具、饼干中的干燥剂与水的放热反应、空气质量调查、水污染调查、家庭用水情况调查、火灾的预防及自救、了解燃料的性能和价格、废金属的回收与利用、土壤酸碱度测量、食谱与营养、钙与人体健康等,取得了良好效果.
3.认真做好方法指导
关键词:初中化学 探究题
中图分类号:G633 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(c)-0-01
新课改后,中考理化实验题的比分越来越重了。怎么做好初三化学试题的实验题部分成为一个重点。所以,同学们平时重视实验的操作,亲自操作至少一遍,操作的时候多留心步骤、现象,甚至可以自己考虑设计实验步骤,充分锻炼自己的发散思维。做完之后再做题目。找出历年的高考实验题目来做。
(1)尝试改变课本上探究实验的程序化。开展初中科学探究性学习方式的理论假设是:依据科学・人文主义教育理论和多元智能理论及社会学习理论,假设学生的需要是学生成长和发展的前提,价值是客体满足主体的效能,以需要引导发展,“以需促知,以知展能"的探究性学习方式,有利于提高学生探究科学原理和综合思维能力及应用科学知识解决。生活中科学问题的能力,提升学生的需要,以探究性学习方式的建构和促进学生的发展为实验目标,从而探究学生在知识、情感、能力方面获得主动、全面、可持续的发展的方法。根据这一理论假设,在实验中着重探讨以下几个问题:1)初中科学探究性学习方式介定。2)教师和学生在实验中的角色定位。3)学生在实验中知识、情感、能力三者的和谐发展。4)科学问题情景设计与科学假设的相关性及思维程序控制确定。寻求以上问题的答案,即是我们实验研究的目标,又是我们实验方案制定的依据和评价实验结果的重要尺度。希望通过几年的实验、验证、修改和完善这一理论假设。最终形成较科学的“初中科学探究性学习方式”的操作模式和评价指标。
(2)化学、英语要背的很多,没有什么捷径。在基础扎实的情况下多看书、越多越好。化学有一部分是要记忆的,但要活记,不要死记硬背,要掌握总知识体系,整体把握以后,一点一滴的东西记在一起,找找规律,有方法的记。英语嘛,单词最重要。语法也很重要。语法书要有一本比较权威的,时常当小说一样翻翻看看,日积月累会有大的提高。把错题整理起来,每道题都认真对待,总结经验方法。单词我建议你买星火的大学1~6级速记,那个上面不是只提供单词例句,而是提供很多联想记忆法,词根记忆法,等等很多记忆方法。使的你即使是高中生,也可以很有效的渐渐记住大学词汇,扩充词汇量,这对英语学习,英语应试中很重要。词汇量大,不论是那类题都会更得心应手。但说到底,方法要靠自己总结的。一定要自己学会反思,总结,知识是很容易遗忘的。重要的是能力。别人的都只是参考。下面是初三化学实验探究题的常识,一定要记住。无色液体:水,双氧水。蓝色溶液:硫酸铜溶液,氯化铜溶液,硝酸铜溶液。浅绿色溶液:硫酸亚铁溶液,氯化亚铁溶液,硝酸亚铁溶液。黄色溶液:硫酸铁溶液,氯化铁溶液,硝酸铁溶液。紫红色溶液:高锰酸钾溶液。紫色溶液:石蕊溶液。显酸性的溶液:酸溶液和某些盐溶液(硫酸氢钠、硫酸氢钾等)。显碱性的溶液:碱溶液和某些盐溶液(碳酸钠、碳酸氢钠等)。显中性的溶液:水和大多数的盐溶液。七种常见沉淀要记牢:AgCl BaSO4 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Cu(OH)2 CaCO3 BaCO3。还有十对不共存离子:七个沉淀拆为七对离子・氢离子和碳酸根离子,氢离子和氢氧根离子,铵根离子和氢氧根离子。这些都是做题的关键。
(3)化学实验探究题考试时虽然会有课外的,但是它是课本的延伸,只要学好课内的,就已经够了。考试时无非就是要你阅读资料、观察实验现象、分析实验的原理或反映的物质。所以课内的有关物质反映的化学方程式要熟记,复习时着重看课内的实验题。有关解答技巧,你应该在阅读到题目时想到一些与题目有关的化学方程式,比如看到“铁”字你就应该想到有关铁的化学方程式。探究题一般都会有几小问,每问都是递进关系,第一问不懂就不要花太多时间去想,可以跳过做第二问。也可以把一些重要的字眼用铅笔圈起来,但做完后一定要记得擦,要不然人家说你作弊。解题时应注意以下几个问题:1)提出的猜想要准确合理,有利于方案的设计;合乎题意,不能存在漏洞,不能信口开河;2(设计的实验方案要紧扣提出的假设,选用的实验用品要恰当;实验方案理论上合理,实际上可行,操作上简便易行、安全,还要经济环保。3)结论一定是对假设的判定,交流评价一般是对实验方案、也是探究题中最难的地方。实验与探究题的考查方向:考查探究中提出问题或猜想的能力,考查设计和实施科学实验的能力,考查解释和表达科学探究结果的
能力。
(4)要想学好化学探究题要注重基础,一定要抓好基础,不要脱离书本直接做题。这是学化学最忌讳的,千万要记住,无论以后做的什么样实验题,母题都是书上的例题。化学实验题要把书上的实验弄透,一定要掌握原理,而且要回举一反三。具有相似性质的金属或非金属一般发生的反应类型相同。例如铁和铝,发生水解时的反应原理相同。所以平时学习的时候,要学会归纳总结一些常用的化学性质相似的物质,只要记住其中的一个,其他的就不成问题了。
考试的时候,切记要审题认真,不要着急,沉着冷静,拿笔一个字一个字的点着题读,抓关键词,实验题要注意实验装置,有的时候从实验装置就可以得出物质的物理或者化学性质,题目中有答案,只是比较隐蔽。其实所有实验题真正内容都是化学方程式的考察,首先要记住或者熟练找出物质的本质是什么,比如大理石,你要马上想出这个化学式是什么。这最主要,然后要学会分析问题,论证或证明思想,比如控制变量法。还有要会猜想,大胆尝试也是很主要的。知道这些,最需要做的就是熟记每一个方程式,或通过反应物质来写方程式的
能力。
(5)掌握解题步骤。实验题的一般解题步骤:明确实验目的理解实验原理判断各仪器的作用分析实验成败的关键误差分析。做实验题就是解决好两个方面:装置原理和反应原理。装置原理:判断各仪器的作用,还有注意仪器的连接顺序,一般为“原料气的发生装置(安全装置)原料气的净化与干燥装置反应发生装置收集或测量装置尾气处理装置”。反应原理:是各步操作均遵循该步的化学或物理原理,均服务于实验的分步及总体目的。
只要牢牢把握以上几点,多背诵,多练习,多思考做题时掌握步骤,细心审题,相信同学们一定能在中考中答好探究题。
【关键词】 传感器;初中科学实验;应用;意义;内容;措施
一、现实背景及意义
初中科学是集物理、化学、生物和自然地理于一体的综合性课程,目前全国范围内仅在浙江省全省施行。科学课程“以提高学生的科学素养为宗旨”,[1]实验活动是科学课程实现其教学目标的重要载体,也是学生掌握方法,体验过程和感受科学精神不可或缺的途径。
信息技术的迅猛发展,迫使学校的传统教学随之变革,如此才能使我们的学生紧跟时代步伐,做到与时俱进。早在1997年2月美国总统克林顿就提出:“给我们的孩子最好的教育,我们必须帮助他们利用强大的技术。” 随着科技竞争的日益激烈,以计算机为核心的ICT(Information and Communication Technology)与教育的整合已经成为当前教育改革的一种重要趋势,而传感器技术的发展成熟,恰恰给教学带来了这样的变革机遇。 “从上世纪80年代开始,传感器技术就在国外发达国家尤其美国的中学理科教学中得到广泛应用。” [2]
西方国家的学校在过去20多年里已经投资大量资金应用于ICT方面。现在ICT已经成为一种被应用在学习过程中的教育工具。国内这方面的起步要晚些,“到上世纪90年代中期,北京、上海的部分中学已经开始在教学实验中使用自制的传感器实验设施。”[3]从应用的地区和年段来看,也主要集中在经济较发达地区,如北京、上海,且在高中数学、物理、化学和生物等课程中有所应用,初中科学实验中应用传感器尚处于起步阶段,只零星体现在教师教学比赛及教师实验创新比赛中。因此,我们急需追上时代的步伐,让学生在初中阶段就能接触到科学与计算机课程的整合,并由此鼓励学生对常见的科学实验进行创新,推动学生的发明创造。
传感器可把自然界中的各种物理量和化学量等变量精确地变换为电信号,再经电子电路或计算机进行处理,从而对这些量进行检测或控制。图1表示了传感器的基本工作原理。
传感器在信息采集过程中,与人的五官及传统实验相比,有更大的感知范围和更高的精确度,在实验中能够将感受到的各种量,如:力、热、声、光、化学物质的种类和浓度转换成便于测量的电学量;能感受到各种微弱的信号,并能放大、传输、存储显示,并可利用计算机强大的运算和数据处理功能作出必要的输出控制。所以,应用传感器技术的显著优点之一,便是可以将传统实验无法直观显示出的上述物理量直接以表格、曲线、刻度等形式呈现给学生,易于学生接受。再者,传感器技术能方便、快捷地完成实验数据采集和结果分析、推测,还可提供数据统计、公式计算、曲线拟合等。便于实验的观察、操作,使科学实验不受简单测量工具精确度以及人工采集数据需有一定时间间隔的限制。
因此,在科学实验中引入传感器技术,是对传统实验的一种有力补充,既拓宽了科学探究型实验的内容,又能使初中科学实验更容易由定性转为定量,甚至变模拟实验为真实实验(如磁场),实现初中阶段科学课程和计算机技术的有机整合。本研究通过教师和学生共同完成初中科学课程中能与传感器有机结合的16个实验活动,点燃一部分计算机能力较强,愿意尝试把所学所用结合起来的学生的激情,从传统的听、讲、练提升到动脑思考,动手操作,合作完成一项或以上把课堂知识应用于生活实例的探究尝试,让学生关注课堂外的实践应用,体悟与人合作的重要性,培养合作意识,提高实验设计、实验操作能力,促进教学模式的多样化,培养学生的创新精神和创新能力。
二、可应用的主要内容
在初中科学实验教学中应用传感器技术,不能脱离科学教材。笔者选取宁波市初中统一使用的华东师范大学出版社最新出版的《义务教育教科书・科学》七上、七下(2012年版),八上、八下(2013年版)和九上、九下(2014年版)共六册为蓝本,结合查阅的文献资料,经过与本校其他三位科学教师的集体商讨,并就其结合可行性专门请教了哈尔滨工业大学计算机应用技术专业博士毕业,在高校任教的钟秋波副教授,最终确定有6种传感器可以应用于初中科学中的16个实验活动,并根据操作的简便与否,有无必要演示,分为教师演示和学生拓展活动,具体如下表:
表1 可应用传感器的科学实验活动
传感器类型 序号 科学教材 实验、活动名称 应用类型
册 章 节 页码
压力传感器 1 八上 2 2 44 实验:探究液体内部压强的特点 学生拓展
2 3 3 70 活动:探究浮力的大小 教师演示
3 八下 5 1 93 探究条形磁铁、马蹄形磁铁,同名和异名磁极周围的磁场分布规律 学生拓展
4 2 97 活动:观察电流周围的磁场
5 九上 5 2 95 活动:探究定滑轮、动滑轮、滑轮组的拉力大小 教师演示
分子浓度传感器 6 八上 4 4 105 活动:光合作用产生氧气 学生拓展
7 106 活动:光合作用吸收二氧化碳
8 109 活动:萌发的种子吸收氧气
9 活动:种子呼吸释放二氧化碳
温度传感器 10 七下 1 2 10 活动:观察冰的熔化过程 教师演示
11 实验:观察水的沸腾
12 八上 4 4 110 活动:种子呼吸时放出热
光感传感器 13 八下 2 1 17 活动:探究光反射的规律 教师演示
14 2 23 活动:探究光的折射的特点
电导率传感器 15 八下 4 5 81 实验:检验欧姆定律 学生拓展
光电传感器 16 设计可据路口车流量的变化而更改时间的红绿灯 学生拓展
上表1~15个实验活动来自教材,第16个计划在学生学习完电学知识后开展,并希望可实现更多的科学实验活动与传感器技术的整合。
三、操作措施及目标
表1中的这16个实验活动,除教师演示外,学生拓展活动考虑到实施的具体可行性,选择本年级段有一定计算机基础,并对科学探究兴趣浓厚的学生组建一支队伍,依托本校的拓展课,在老师的指导下以课外活动小组的形式展开。 因此,涉及三个年级,共需三位及以上指导老师,同时分上、下学期历时一年完成。
在组建课外活动小组上,教师首先要对本年级段学生的计算机能力水平,科学探究兴趣程度进行摸底调查。具体可通过对学生发放问卷调查,采访班主任,个别约谈等方式进行,并遵循自愿自主的原则,在学生报名的基础上进行甄选确定。时间上,充分利用宁波外国语学校拓展课集中指导,完成设计、组装,并鼓励学生利用校外资源,在周末对本实验活动进行深入研究,不断完善。
通过教师演示和学生课外活动小组的自主设计探究两条线,希望能达成以下目标:1.以点带面,调动学生对科学探究的热情。通过教师演示,活动小组成果展示,提高同学们革新传统科学实验活动的积极性。2.为有一定计算机特长并科学探究兴趣浓厚的学生搭建锻炼平台,从设计到展示,全面锻炼学生的思维能力,动手操作能力,寻求指导、解决问题能力及团队协作能力。3.使物理、化学、生物和计算机学科知识实现有机整合,培养学生的学科综合知识,拓宽学生视野。4.通过对综合设计、整合应用的关注,提高学生的科学素养。培养学生求真、求实、理性、创新的科学态度,提升学生注重实践、实事求是、不畏艰难、谦恭、协作、服务社会的科学精神,提升学生作为社会一员的公民责任感。5.鼓励创新,争取学生团队自主设计并完成1~2个创新实验。既能参阅资料,重现前人完成过的实验活动,亦能独立思考,自我成长,在老师的指导下,实现创新。
四、可能遇到的问题
科学教师的计算机功底毕竟较浅薄,在具体实验活动中,可能会遇到一些困难,比如传感器与计算机如何连接;如何设计参数体现实验活动变量,呈现结果;学生设计不完善,学生遇到的实际操作问题不能有效解答等。若是遇到问题,教师一定要秉着学习提高的态度,充分利用网络信息资源,借助团队的力量,至联系高校,依托高校的实验室和技术支持,谦虚请教,集体商讨,不懈努力,必能妥善加以解决。
【参考文献】
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育・初中科学课程标准[M].北京:北京师范大学出版社,2011.
[2] 谢紫鹃.传感器技术在中学物理实验教学中的应用研究[D].新乡:河南师范大学,2007.2.
[3] 张海燕.浅谈现代先进教学设备对初中科学教学的影响[J].科学教育,2011(4)81.
[4] 华泽玺,王栋.基于实验的传感器教学改进方法.教育教学论坛[J].2014(21)23-24.
[5] 张洪润,张亚凡.传感技术与应用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.
[6] 徐存焕.传感器技术在中学物理实验教学中的应用[J].科学教育研究,2014(27)80-81.
[7] 林玉龙.传感器在初中物理实验教学中的应用[J].中国教育技术装备,2013(11)116-117.
关键词:初中科学;家庭小实验;交流;指导
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2017)05-0132-03
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2017.05.082
家庭小实验给学生创设了一个更自由的时间和空间去感受、去体验、去探索、去发现,让他们的创造能力得到了充分发挥。将家庭实验与科学课堂教学有效结合,能更好地促进学生对课堂知识的理解,将课堂学习到的知识应用在家庭实验中,学生更能体会到学习的价值。本文中笔者基于网络环境,通过QQ、微课视频进行了初中生科学“家庭小实验”活动实践。文章分析了学生对科学家庭小实验活动的态度及影响因素,通过案例阐述了活动实施的过程。研究认为导致学生对科学家庭小实验缺乏积极性的诱因主要包括“教师指导和监督的欠缺,使实验任务虚化”“现有考评机制影响家长对家庭实验的认识”和“学生的升学压力束缚了课外小实验的开展”。通过现代信息交流工具进行监督和指导,将家庭实验与课堂教学有效结合,能够更好地发挥科学家庭小实验的作用。
一、科学家庭小实验中学生积极性缺失的诱因
我通过调查发现,真正动手做科学家庭小实验的学生并不多,笔者所在学校有科学教师18人,但真正布置此类作业的教师只有两人,其他学校情况也类似。学生大都不会自己主动去做此类实验,原因主要有以下几点:
(一)教师指导和监督的欠缺,使实验任务虚化
虽然教师普遍都能认识到科学小实验对培养科学素养和创新能力具有较大的作用,然而教师的教学时间有限,工作量大,所以对家庭小实验不够重视,几乎很少有教师去布置家庭实验。另外,教师布置的家庭小实验是否真正开展,教师很难进行评价和指导,以致最后使实验任务虚化。
(二)现有考评机制影响家长对家庭实验的认识
虽然初中科学课程标准也指出科学探究的教学仅凭课堂教学是不够的,应将其延伸到课外综合实践活动中去,并充分开发和利用校园及校外的科学教育资源。但受现在考评机制的影响,做家庭小实验似乎与考试没有直接关系,有些家长认为是浪费时间,并不支持学生进行科学实验。
(三)学生的升学压力束缚了课外小实验的开展
首先,学生面对升学的压力,课业负担重,没有太多的时间和精力在家庭实验上。其次,学生没有真正认识到科学实验的作用和意义,进行实验时缺乏指导,只是抱着玩的心态,最后感觉收获不大。再次,学生做了家庭小实验之后没有进行有效交流和评价,没有获得继续进行实验的动力,因此,学习任务重的情况下就放弃了家庭小实验。
二、初中科学家庭小实验活动实施与分析
以下是我在进行八年级上册科学教学时对一些家庭小实验的实施过程,由于笔者所在的学校是一所寄宿制学校,学生基本只有在周末的时间才能回家。所以学生每周进行一次家庭小实验,周末在家时间较长,实验时间充足。据调查,2个班级85位学生,每家都有3G手机,学生都有QQ,大部分学生家里都有电脑,因此,笔者主要通过QQ或微信与学生进行交流和开展指导。
(一)家庭实验作业设计与布置
笔者布置的家庭小实验作业是与课堂教学相联系的,或作为新课预习用,或作为课后应用实践性的实验,使学生和家长更容易认识到家庭小实验的意义和作用,提高了学生实验的积极性。笔者一般在学新课前布置的是体验式的实验和探究性实验,体验式实验主要是学生做过这样的实验之后,对新学的东西有更深的感觉,有利于新课的教学,而且在教学设计时可以用学生自己的实验照片或视频,一来学生有亲切感,二来被选用的同学还有成就感,既能积极调动学生家庭实验的积极性,也能使学生更积极地参与到课堂学习中。
如在学习《水的浮力》之前,我布置如下实验:(1)将空矿泉水瓶慢慢压入水中观察水面的变化,体验浮力,感受浮力的方向。(2)将乒乓球放入底端剪掉的空矿泉水瓶中倒过来瓶口朝下,往瓶内倒水,乒乓球不会浮起来,用手堵住瓶口,观察发生了什么。(3)让鸡蛋在水中上浮的实验。
这些实验在家里每个人都可以进行,实验器材也很容易获得,现象明显,学生的感受深刻,特别是实验(2)学生会很好奇:为什么一开始乒乓球不浮起来?为什么用手堵住下端乒乓球就很快跳上来了? 通过这样的家庭小实验,学生在课前不仅对浮力有了感性的认识,而且有了学习浮力的兴趣和动力,促进了课堂教学活动的有效开展。
再如,笔者在学习《大气的压强》之前布置了三个实验:(1)“覆杯实验 ”;(2)将矿泉水瓶倒入热水后再倒掉盖紧瓶盖,观察记录现象;(3)将矿泉水瓶装满水倒立再后慢慢提起,观察并记录看到的现象。
这些小实验可以为学生学习气压提供很好的感性认识。 覆杯实验以前都是教师演示,现在改成家庭小实验之后,不仅节约了上课的时间,每位学生自己都做过,而且很容易成功,在课堂上分析实验原因的时候学生明显变得更积极了。实验(3)以前没布置这类实验时,学生关于这样的练习经常出错,自己做过了,再做到这样的练习就很容易理解和掌握。
在新课结束后布置的是应用实践性的家庭小实验,将实验原理与生活实际结合起来,使学生学以致用,体验创新价值。如学习了浮力的应用之后布置密度计的制作实验,让学生在实践的探索和尝试中逐步形成和积累解决实际问题的方式方法,使学生感觉到学习是有用,进一步激发他们实验的兴趣。
(二)家庭小实验作业上交方式
一般家庭小实验的过程中,学生都及时用家长的手机拍照或录像进行记录,实验的过程主要以照片的形式通过QQ发给我,一方面便于我监督和评价,另一方面学生的实验照片和录像也是一种很好的教学资源。如食盐晶体的结晶,覆杯实验。有些制作类实验主要交实际作品,如自制密度计;但有的实验是注重记录和分析的,如物质在水中的溶解,那就不仅交实验时的照片,还要交记录结果。像“比较食盐和白糖在水中的溶解能力的大小”这样的探究性比较强的实验,除了上交实验照片之外,还要有实验的设计过程,实验现象及结论。探究性实验就必须要求学生及时并实事求是地书写家庭实验小报告单,内容主要为:实验成员、实验日期、实验探究的问题、实验材料的选择、实验设计方案,实验记录表、实验结论及体会收获等。
(三)指导学生进行家庭小实验
教师通过适宜的指导会帮助学生提高在家庭里完成实验的科学性和成功率,能提升学生进行科学实验的积极性。教师指导包括:(1)指导学生制定实验方案;(2)指导学生如何选择利用实验材料;(3)指导学生观察记录表的设计;(4)指导学生书写家庭实验报告等。科学家庭小实验一般选择一些有趣又容易实现的实验进行,基本是学生自己在家独立完成,有问题和困惑可以通过QQ与同学和老师在线交流,也可以通过网络查找一些资料和实验方法。如浮沉子的制作,这是一个很有意思的实验,但实验成功与否的关键是小瓶中装水的量,如果不知道这一点,学生很难成功,这时就需要老师及时指导。有一些实验单纯依靠学生自己的力量去实施和完成有一定困难,这样的实验如果缺乏有效指导,不仅起不到家庭小实验应有的作用,还会事与愿违。
有一次,笔者布置了一个食盐晶体的结晶,希望学生能够观察到较大的食盐晶体,认识到晶体有规则的几何外形,体会大自然的神奇和美丽。这个实验时间是比较长的,所以周末回家做,但从学生交上来的照片看,有好多同学是网上下载的照片,也有的同学发了一些实验失败的照片给我,说做不成功,据调查每班做成功的也只有三四个,而且效果不是很理想。这件事情引起了我的思考:如何让家庭实验更精彩?在一次区教研活动中有人提出了利用微课视频来引导学生做家庭实验的想法,并演示了一些简单又很新鲜的实验,使我感觉到这是个不错的主意,利用一些有趣的家庭实验的微课激发学生的实验热情和灵感,充分开发和利用网络资源指导学生家庭实验的开展,促进学生创新能力的培养。
(四)家庭实验评价与交流方式
通过学生评价和交流可以改进自己的实验,也会激发出他们更多创新的灵感,有利于学生创新思维的培养。
1.课堂评价与交流
在课堂上进行家庭实验的评价,同时将科学家庭实验作为一种课堂教学资源。在学习《物质在水中的分散》之前教师布置了实验:将食盐、味精、胡椒粉、色拉油、酱油、面粉分散到水中,观察并记录实验现象。课堂上,教师就可以让学生汇报该家庭实验观察的结果,学生对物质在水中分散时所呈现的现象就很容易理解,很快就能根据这些特点将其分成三类,同时很好地理解溶液的特点,轻松完成了学习的任务。在学习《物质的溶解》时安排学生进行的家庭小实验是:比较食盐和白糖在水中溶解能力的大小。这节课的重点就是物质溶解性的大小与什么因素有关,有了该实验的铺垫,学生在建立假设和猜想时,很快就能想到物质的溶解性与溶质的种类有关,由此还提出了新的问题:物质的溶解性是否还与溶剂的性质有关?这样的家庭实验为课堂内容的顺利开展做了很好的铺垫,学生参与教学活动的积极性明显提高了。
在学习《大气的压强》之前我让学生在家完成覆杯实验,并记录实验现象,尝试分析其原因。这是一个注重学生体验的实验,操作简单,学生在家里容易完成,但如果放在课堂上一般只会作为一个演示实验,学生只是观察,而缺少体验。作为一个家庭实验,学生在完成该实验后,尝试解释这个现象的时候自然会去了解相关大气压的知识,变被动学习为主动学习。作业上交的形式是照片加原因分析,教师上课时将书本的照片换成学生自己上传的照片,这也可以作为上课的教学资源,当自己的照片出现在课堂上,学生会有成就感和亲切感,能有效提高他们的学习的兴趣和专注度。
制作类实验的评比,如自制密度计实验学习浮力应用这一节课后,教师布置了一个自制液体密度计的家庭小实验。因为学生在上课时已经学习了密度计原理,制作密度计的目的在于让学生进一步理解其原理,提高他们的学习兴趣和动手能力。从上交的作品看,学生在选择材料上也十分有创意,有的用吸管和橡皮泥,有的用铅笔和橡皮,有的用塑料瓶和沙子,有的用钓鱼用的浮子,有的用筷子和铁丝……这类小实验可以让学生直接带到学校进行交流讨论,比一比谁选择的材料更合理,试一试谁的密度计实用性更强,引导学生制作工具时应该考虑其准确性。
2.网络评价与交流
学生通过QQ上交作品的时候,教师通过QQ聊天的形式给学生激励性的评价和建议,这样的方式进一步拉近了师生间的距离。教师可以将有代表性的学生实验照片放在QQ空间里让学生进行比较分析。学生上传自己完成的实验作品照片,视频及实验报告单,让同学和教师提出改进意见或建议,实验报告单存入学生个人电子档案中,便于对自我的实验评价。有些实验时间很长,如向光性实验,学生要学会选取合适的幼苗进行实验,并在实际的操作中控制变量法的应用,实验时间漫长,学生要在比较长的时间里做观察记录,如果将这样的一些照片放在一起,就更容易见证其变化过程。
3.家长评价与交流
有许多实验现象是十分有趣的,如乒乓球和饮料瓶做浮力产生原因的实验、覆杯实验,用一根吸管斜插入水中,另一根吸管对着它上端吹气,水会从吸管上端飞出来,该实验可让家长共同参与,并进行拍照、指导,最后进行评价。有了家长的参与,学生体会到了被家长认可的快乐,激发了其进行实验的兴趣和积极性。家长的参与可以使他们认识到家庭实验的意义,进而使家长能够支持孩子进行实验,使家庭实验得以有效展开。
三、初中科学家庭小实验活动研究的几点感悟
(一)科学家庭小实验与课堂教学二者间相辅相成
科学家庭小实验可以为课堂教学提供很好的教学素材,科学课堂教学的开展为学生进行科学家庭小实验提供了有效的指导。初中科学课程标准指出科学探究的教学仅凭课堂教学是不够的,应延伸到课外的综合实践活动中去,并充分利用和开发校园内外的各种资源。只有让科学家庭实验与课堂教学相结合,学生和家长也更容易理解实验的作用和意义,进而使家庭实验有效展开。通过家庭小实验活动的有效实施,让学生将所学知识与生活、生产实际紧密联系起来,真正实现学以致用,让学生感到生活中处处有科学。
(二)科学家庭小实验更有利于学生创新能力的培养
在家里做实验,学生是实验活动的主人,不像在学校实验室做实验,实验器材基本不需要选择,步骤基本是按部就班,在家里,学生可以完全按照自己的想法,选择各种实验材料,独立制定实验方案,自由地进行探究,充分体验实验带来的种种乐趣。特别是在选择实验材料时,学生不免会遇到这样那样的问题,而且选择不同的材料,实验的设计就可能不同,学生更能够以自己独特的思路和方法去思考问题、研究问题,真正经历解决问题的过程,从而有更多想象和创造的时间和机会,可以最大程度地激发学生的创作动机,让他们尽情地按照自己的想法去验证、去探索、去发现,这样的环境更容易发挥学生的创造力。
(三)网络技术有利于科学家庭小实验的功能提升
关键词:初中科学;演示实验;本质功能;开发研究
演示实验以其直观具体、形象生动和低成本、高效率等优势,成为初中科学学科教学的重要形式和手段,受到教师的青眯,在创设学习环境和学生养成认知能力中起着重要的作用。怎样才能体现演示实验的本质功能,激活演示实验的功能?要使初中演示实验真正符合初中生的心理特点和认知规律,在激发学生兴趣的同时,养成学生的观察能力、分析能力、动手能力、自主探究能力和创新能力,还有待于我们教育工作者共同努力。
一、初中科学演示实验的本质探究
1.演示实验是一个萌发学生学习内驱力的过程
演示实验的本质不仅仅在于展示科学实验的现象,而应借助科学实验所要显示的现象激发学生的学习兴趣和学习动力。据统计,98%的学生对科学演示实验是感兴趣的。因此,我们要创造条件让学生来欣赏科学实验,从中感悟它的神奇与精彩,进而萌发学好科学的强大动力。
案例展示:“大气压课题引入”
【案例分析】学生不但欣赏了神奇的实验,还产生了如下疑问:(1)为什么大试管中没有水时,小试管不会向上运动到大试管顶端?(2)难道同样体积的水会比同样体积的空气还要轻?(3)气体压强的产生原因与液体压强产生的原因相同吗?
设计该类演示实验时一般要注意以下几点:一是实验原理的思维性;二是实验装置的简单性;三是实验呈现的新颖性。由于教师的演示带有神奇色彩,极大地激发了学生的观察兴趣,萌发了其探究原因的内驱力。
2.演示实验是一个举一反三构建理想模型的过程
在我们的数学教学中,常常有“数学模型”的构建,同样在我们的初中科学实验里也有“理想模型”。因为在科学教学中,教师不能为了告诉学生“怎样实验”而演示,这种为了“实验”而“演示”的演示实验是显示不出其演示的真正功效的;演示实验应该根据研究对象和问题的特点,舍弃次要的、非本质的因素,从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新现象。
案例展示:“理想电表”
【案例分析】师生共同构建了电流表和电压表的理想模型,同时它还具备了以下功能:
(1)学生学会了分析问题的一种非常重要的思想方法,即等效法。(2)学生学会了分析含电表的电路问题。
设计该演示实验的注意了以下几点:一是精心构思实验流程;二是归纳想象实验趋势;三是理性选择实验种类(如:“光滑”“牛顿第一定律”“匀速直线运动”等)。学生通过观察,能达到举一反三的实验功效,对于类似的内容就能通过构建的“电流表和电压表”的理想模型进行应用。
3.演示实验是一个展示冲突激活认知思维的过程
根据现代心理学研究表明,如果在课堂教学中设置有效的问题情境,不仅以为学生提供真实的学习背景,而且也是学生模拟情境解决实际问题的过程。所以,教师的课堂演示实验,不仅仅是为了给学生起一个实验的示范作用,更应该在演示的过程中形成认知冲突,激活学生的认知思维。
案例展示:“摩擦力方向”
【案例分析】该演示实验通过设置认知冲突,让学生体会了摩擦力的正确方向,该实验的功能还可以作出以下深入开发:
(1)手拿试管竖直向下匀速运动,此时摩擦力方向与运动方向相反,是阻力。为进一步学习高中物理中“摩擦力可以做负功”做好铺垫。
(2)手拿试管水平向右(或斜向上)匀速运动,得出“摩擦力与运动方向可以不在一条直线上”。
(3)两次用不同大小的力去握住试管,使试管都竖直向上匀速运动,试管受到的静摩擦力大小相同。
通过以上五个演示实验,学生获得的体验是:
(1)静摩擦力的方向与物体运动方向无关,而与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)运动的物体也可以受静摩擦力。
该演示实验在设计的技巧上注意到这样几点:一是明确学生在认知上的“不足与错误之处”;二是在“不足与错误之处”精心设计演示实验,为学生的认知思维提供差异和矛盾情境,激活了学生的探究情趣。
4.演示实验是一个体现学生自主探究学习的过程
按照人们的一般理解,教师在课堂中的演示,主要是一个教师动手操作而学生观察的过程;学生是通过观察教师的演示而获得自己的理解,是一种被动学习的过程。而自主探究学习是当今新课程理念所倡导的一种重要学习方式,它要求学生调动各种感觉器官,通过动手、动眼、动嘴、动脑,主动地去获取知识。那么教师在课堂中的演示,能否转化为一种学生自主探究学习的过程呢?
案例展示:“探究金属活动性”
【案例分析】该演示实验有以下几个特点:一是教师语言的启发性;二是教师身份的配角性;三是实验内涵的探究性;四是实验原理的认知性。该演示实验不仅让学生在自主探究中学习了钠的性质,还增强了学生的观察能力、提问能力和分析能力。而教师始终是一个“旁观者”,只是巧妙地把学生的问题抛向学生,“逼”着学生在不断的质疑中探究与发现。
5.演示实验是一个克服思维定势、深化记忆的过程
“思维定势”对于科学课堂教学的作用是有好有坏;积极的思维定势可以加深学生的记忆功能,而消极的思维定势却是束缚创造性思维的一大枷锁。如果教师能有效运用演示实验的形象性、直观性和生动性,就可以消除思维定势的负面影响。
案例展示:“额定功率和实际功率”教学