小教具彰显大智慧—利用“电子起电机及静电实验装置”开展探究性学习

侯 巍

北京市石景山区实验小学 北京 100043

小教具彰显大智慧—利用“电子起电机及静电实验装置”开展探究性学习

侯 巍

北京市石景山区实验小学 北京 100043

《科学课程标准》中提出：科学学习要以探究为核心。所谓探究，就是从问题开始，在教师的指导和帮助下，让学生经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习科学知识和技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学思想和精神，全面提高科学素养。在科学探究过程中，重在探索的过程，而非结果；重在收集证据，而非繁杂的计算；重在对结果的评价，而不迷信结果。探究既是小学生科学学习要达到的目的，又是小学生科学学习的主要方式，让学生亲身经历以探究为主的学习活动是学习科学的主要途径；同时又能满足学生成为发现者、研究者、探索者的内心愿望。在科学课中，教师要结合学生实际，把握探究内容及目标，组织引领学生参与有意义的科学探究活动，亲历过程，自主充分地开展活动，这样既使学生学会知识与技能，又培养学生智能、情感态度与价值观，同时又可促进学生科学素养形成之目的。

众所周知：科学课是一门以自然界的事物、现象、规律为探究对象的基础学科，实验是教学过程中不可缺少的重要环节，恰当地运用实验教具，既能培养学生的动手操作能力，又有利于他们分析、思维等能力的提高，更容易给学生提供探究创新的机会。但是，在以往的教学实际中，由于教具学具数量有限，分组实验器材难以获得，学生只能眼巴巴地看着教师做实验，自己却“伸手莫及”“望物兴叹”，从而导致了“动手能力差”“无法将所学知识迁移到实际生活中”等一系列问题的产生。另外，随着教学改革的不断深入，教学内容也在不断变化。传统的实验教具也已跟不上教材变化的需要，很多在教材中已不适用，急需补充新的教学仪器与实验器材，这是当代教学改革的需要，也是发展教育的需要，更是学生开展探究性学习的需要。在这样的前提背景下，北京日月星云科技发展有限公司自主研发的“电子起电机及静电实验装置”，为师生对静电进行探究性研究提供了一套良好的实验仪器。这样一套小小的实验装置却集合了“火花放电、静电危害实验、避雷针实验、电场力实验、电子辉光放电实验、静电除尘、静电植绒等22项实验功能于一身，真正体现了“麻雀虽小，五脏俱全”的特点。由于这套实验装置具有真实性、直观性、安全性，简单并且易于操作，因此为学生开展探究性学习提供了丰富的感性材料。学生在实验探究过程中实现了：眼、耳、手、脑的综合运用，最大限度地为学生建立科学概念、培养探究技能搭建了脚手架，从而更好地提高了课堂的实效性。那么这套“小教具”是如何在探究性学习中彰显“大智慧”的呢？

一、巧用教具，创设自主探究的情境

情境创设的目的是根据小学生的身心特点，认知规律，帮助他们建立一个利于学习的心理环境和认知环境。使他们在良好的心理环境和认知环境中产生对科学学习的需要，激发起科学探究的热情，调动起参与学习的兴趣。创设学习情境是为了更有效地引导学生学习科学、研究科学，是为学生的科学学习服务的。而不是为了创造情境而创造情境，创设情境一定是围绕着教学目标，紧贴教学内容，遵循儿童的心理发展和认知规律。心理学研究表明，恰当的问题情境能唤醒学生的学习热情，促使学生主动参与。以首师大版《科学》四年级上册第8课《正电和负电》的课后阅读部分教学为例：书中的阅读资料为“静电在我们的日常生活中无处不在。人们利用静电发明了许多静电工艺技术，给人类的生活带来了巨大的变化，例如静电除尘、静电喷漆……”。学生日常对于静电的了解多为负面，比如在干燥的季节，晚上整理衣物时，黑暗中常听到噼噼啪啪的声响，而且伴有蓝光；早上梳头时，头发经常会飘起来，越梳越乱；拉门把手、开水龙头时都会触电等。对于静电的科学利用却知之甚少。殊不知，科学家们正是把静电可以吸引轻小物体这一小作用应用于各种工业领域及我们的日常生活中，发明了如静电除尘、静电植绒、静电复印、静电喷漆等，静电纺丝在医药方面也发挥了不小的作用。多年来，由于静电实验教具的局限性，参观相关工厂的不现实性，我们总是回避这些相关知识。这次，静电实验装置，就解决了以前不好讲清楚的静电知识，尤其是静电应用的有关内容。借助这些教具，能够巩固并加深学生形成“静电能吸引轻小物体”的性质，了解到静电不仅会给我们带来麻烦，也会为人类做出贡献（如静电除尘等）。教学时教师先用实验装置创设一个大量烟雾从烟囱中冒出的实验情境，然后提出问题：你们有什么好办法将较小的烟尘颗粒除去？在学生苦苦思索却不知如何解决的时候，教师提出：有位好朋友可以很轻松地帮我们解决这个问题，它就是“静电”。当教师打开电子起电机的开关，浓浓的烟尘很快被实验装置产生的静电吸附掉时，同学们兴奋地鼓起掌来，没想到小小静电竟有如此神奇的作用，此时他们的心灵受到了震撼，强烈的探究欲望一下子被调动了起来，随之而来在头脑中产生了疑问：静电究竟是怎样除尘的？接下来，教师让学生带着疑问进行分组实验，并指导学生仔细观察接通静电前后烟尘有什么变化，从而推断出：由于静电具有吸引轻小物体的特性，烟尘很小，所以能将烟尘吸在电极板及烟囱壁上，达到消烟除尘的目的。在此，静电实验装置演示的实验把学生引入到情境中来，形成了认知冲突，激起他们探求知识的欲望，促使他们主动开展探究，让学生明白了利用静电的性质可以帮助我们除尘，为我们的天更蓝、空气更清洁做出贡献，从而促使他们自觉地树立环保意识。

二、活用教具，营造和谐的探究氛围

自主探究是教学活动的核心。要想真正让学生自主地参与学习并获得不同程度的发展，就必须营造一种自由的、轻松的、开放的探究氛围，促使学生去探究、去发现、去“再创造”。因此在课堂教学中我们要转变角色，不以权威者、监督者的角色出现在学生面前，教师应充分发扬教学民主，始终作为学生的组织者、合作者和促进者，与学生一起探索、一起研究，同时我们要充分发挥语言、表情的积极作用，用微笑、赞许、热情、鼓励等与学生交流，在教学过程中充分解放学生的头脑、嘴巴和双手，引导学生敢想，敢说，敢做，为学生提供一个自我思考、自我探索、自我创造和自我实现的自由活动空间。例如：本人在教学《正电和负电》的拓展内容——静电植绒一课时，先出示一幅静电植绒作品，当精美的作品展现在学生面前时不禁引起学生的啧啧称赞。随后让学生猜想作品是如何制作的，并充分表达自己的想法，学生的有些想法很不切实际，但教师并不随意指责评价。接下来鼓励学生按自己的想法制作植绒画并把作品与教师的进行比较，自己发现问题—所植的绒不够致密、均匀。然后出示静电实验装置，揭示问题：静电具有吸引轻小物体的特性，因此可以用来植绒。最后指导学生分组实验静电植绒，当学生亲自动手制作出一幅幅漂亮的植绒作品时，笑容洋溢在每个孩子的脸上。本课教学中，由于恰当合理地选择了教具，学生作为课堂教学的主体不仅获得了充分的探究时间与空间，同时也收获了探究后的成功感和满足感，这也为他们今后的乐于探究奠定了基础。

三、善用教具，促进探究内容的生活性

科学教学应该朝着“生活化、活动化、自主化、情感化”的方向发展，教学必须真正贴近自然、贴近经验、贴近生活，充满生命的活力。科学探究内容的生活性是保证科学探究有效性的基础。内容的生活性体现在探究活动是否在学生的认知基础上而开展的，是否结合了学生生活实际，学生是否乐于参加。诚然，学生只要去参与、经历就会有收获，但是不切合学生身心发展规律，不结合学生生活实际的探究内容是无法真正让学生理解而提高学生的科学素养的。我们的科学教材中安排了许多科学探究活动，有些探究主题活动的开展对于不同地区、不同层次的学生是需要教师进行调整的。《雷电的秘密》是首师大版《科学》第三册《电与生活》单元中《正电与负电》一课的阅读拓展内容，虽为阅读内容，但因为雷电现象贴近儿童生活实际，经常发生在孩子们身边，真正是来自生活，需要孩子了解的问题。我们知道，儿童的科学学习更多的是学习身边的科学，这样才能使他们把所学的科学知识应用到生活中去，使他们的生活变得更加美好。因此，在教学这一课时，把探究内容进行拓展和深入，基于学生对静电放电现象的了解，利用电子起电机完成模拟雷电实验，从而认识雷电成因，并分析出避雷针之所以能够避雷的原理。进而得出结论，电子起电机不仅为学生研究身边的科学提供了素材，还有利于学生形成用科学提高生活质量的意识—知道如何安全避雷。它把学生感兴趣、自然界中却无法近距离观测、接触的雷电现象非常清晰地呈现在学生面前，极大地满足了学生的好奇心和求知欲。当学生观察到教师用手握住电子起电机迸发出一道道蓝色电火花而安然无恙时，都情不自禁地发出一声声惊呼。这组教具能够使学生在既安全又不受条件限制的环境下探究实验，为学生分析理解雷电的成因搭建了必要的脚手架。在课时上计划安排了2课时，第1课时的主要内容是：由生活中的静电放电现象与静电发生器模拟雷电放电实验和自然界中的雷电现象进行类比，通过建立联系，归纳出自然界中的雷电也是一种静电放电现象，认识雷电的成因。第2课时的主要内容是：面对雷电灾害，分组设计避雷的方案（在雷雨天气应躲在什么地方？怎样做危险？能否躲在树下，能否打着金属把雨伞在旷野中行走？为什么不行，如何避免），分组领任务研究，然后充分交流，要求表述时有理有据。在学生分析不出原因的情况下，通过教师指导学生使用电子起电机分组实验，了解避雷针工作原理（把大规模的放电转化为小规模的放电）再让学生解释完善自己的设计方案，建议课下继续研究。建立学生的安全意识，树立用学到的科学知识提高生活质量的意识。课上、课下充分利用教具实验验证，同时给学生提供课下学具开放使用的时间。

小学科学是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙教育，单一使用传授式教育是很难达到这个目标的。小学生的一个显著特点是好动、好奇心强，对周围新奇的事物和现象兴趣浓烈，是天生的探究家。只要我们在教学中从他们的生活实际出发，选择他们熟悉的、容易亲近的、喜欢的、能动手做的、有兴趣参与的现象和事物，精心设计教学过程，适时、适度地运用教具，就能让小教具彰显大智慧，让学生在探究活动中不断领悟到科学学习的真谛。

侯巍，本科，小教一级。