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探究要形似更要神似

2013-04-29林刚强

课程教育研究 2013年5期
关键词:探究实验设计

林刚强

【摘要】目前,在小学探究式科学课堂中,普遍存在着重动手轻动脑的现象。很多科学老师没有充分认识到培养学生实验设计能力在实验探究环中的作用与地位,忽视了学生动手操作之前计划的制定,因而既影响了探究实效,也带来了一系列负面问题。因此,针对不同的探究主题、不同的认知水平,展开实验教学,因材施计(实验设计)的策略就显得尤为重要。

【关键词】探究 实验 设计

【中图分类号】G623.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)05-0170-02

探究式教学是小学科学课堂教学的主要模式,实验教学则是探究式课堂教学的主要环节,而实验设计却是实验教学的难点。由于小学生探究的是他们陌生或者模糊的问题,受学识及能力的限制,他们不可能真的“像科学家一样去探究”;而解决这些问题的办法与答案都是老师已经熟悉或者了解的,因此有些老师忍不住或者恨不得要告诉学生。于是乎,兼职的老师照本宣科直接告诉问题的答案,探究过程荡然无存;称职的老师授人以渔婉转地讲解解决的方法,探究活动貌合神离;智慧的老师明知故问引导学生寻找解决问题的办法,探究形式形神兼备。

一、问题导向法——步步为营,渐入佳境

对于学生已经有丰富的经验积淀,“跳一跳就能摘到果子”的探究,教师可以把问题作为引导学生自主探究的火种,在孩子茫然与困惑的时候及时闪现,让他们把得住探究的方向,最终达到真相的彼岸。

【案例】《认识常见的岩石》(苏教版《科学》 下同)

教材第四环节操作部分:“仔细观察岩石标本,把观察的结果写在活动记录上”。

A课例 观察岩石标本

师:请大家翻开书本P39图片,看看观察岩石标本有哪些方法?

生:用放大镜看、敲击、放进水里、滴稀盐酸。

师:除了稀盐酸(老师采用演示的方法),其他的工具老师都帮你们准备好了,请组长上台领取。

师:小组合作,按照这些方法仔细观察,把观察的结果写在活动记录上。

学生活动——展示记录单……

显然,这是教教材,教材这样编,老师就这样教。典型的“请你跟我这样做,我就跟你这样做”,至于为什么要那样做?只能那样做吗? 学生只知其然而不知其所以然,只是被动与盲目的接受,学生从观察中得到的也仅仅是表面的、肤浅的东西。

B课例 教学实录

使用实物展台展示向学生介绍六种岩石的名称。

师:关于岩石,你想研究什么?

生1:岩石的特征。

师:能说具体些吗?

生1:岩石的形状有什么不同?还有颜色、纹路什么的。

师:你想怎么研究?

生1:用放大镜看。

师:哦!懂得借助工具,还有吗?

生2:我们还可以研究哪种岩石重?

师:怎么研究?

生2:用天平。

师:能说得更清楚一些吗?

生2:(天平的)一边放岩石一边放钩码(师:不,它叫砝码)。

师:其他同学有问题或者补充吗?

学生沉默(思考)……

生3:这样不公平,大块的会比较重。

师:要怎么才公平?

生3:要同样大小。

师:同样大小指的是什么?

生:体积要一样。

师:哦,这样啊!那现在这些标本的体积一样吗?

生:不一样。

师:能比较吗?

生:很难。

师:那现在还研究吗?

生:不了。

师:还有现在能研究的问题吗?

生4:我们可以研究哪一种岩石最硬?

师:哦!也就是可以研究岩石的……(生:硬度)?

师:想怎么研究?

生5:把他们从四楼扔下去,看哪一种岩石容易碎?

师:如果是这样做,你觉得有什么要注意的?

生5:扔下去的力量要一样。

师:还有吗?

生5:要注意安全,还有地面也要一样。

师:地面的什么要一样?

生:比如都是水泥地,不能一种扔在水泥地,一种扔到泥土地上。

师:嗯,就是地板的材质要一样。

师:有更简单、更方便的办法吗?

生6:我觉得只要在教室就可以做了,把岩石拿起来,让它掉在地板上就可以了。

师:有什么需要注意的吗?

生:高度要一样。

师:大家判断一下,这样行?

生(齐):可以。

师:还有别的办法吗?

生7:可以把它们放在地板上,然后用椅子(的脚)压下去,看看哪一种岩石会碎,哪一种不会碎……

生8:还可以用敲的。

师:怎么敲?

生8:用锤子。

师:那要注意什么?

生:(敲击的)力度要一样……

生9:还可以用铁钉在上面划痕。

师:怎么想到这个办法?

生9:我看到贴磁砖的工人有时也这样割磁砖。

师:其实,刚才你们说的这些方法都是用来研究岩石的 ……(生:硬度)。

师:还有哪些问题我们可以研究?

生:……

师:现在,请一个同学把刚才我们想要研究的问题与怎么研究的方法总结一下,谁来?

生:……

表面看,两个课例的区别在于A课例简单,B课例繁琐;实质上A课例是为探究而探究, B课例通过问题的引导,促使孩子不断思考,在师生交流生生互动中,创新的火花不断闪现,发散性的思维得以培养,模糊的方案逐渐明朗。探究的问题、实验方案以及注意事项完全来自学生,学生既明白了“我要研究什么?”,又清楚了“我应该怎么研究?”真正成为学习的主体,这样的探究才有价值。

二、抛砖引玉法——搭桥铺路,承上启下

对于学生认知出现较大断层,力不从心的探究活动,教师所创设的情景必须能在学生的原认知与新认知之间搭起一条连接的纽带,让难题成为学生的生长点。

【案例】《空气中有什么》

本课的教学是在学生通过《空气的性质》、《热空气和冷空气》这两个主题的研究,认识了空气要占据空间等知识的基础上,再指导学生认识空气的组成。

A课例(选自科学《教学参考书》P27)

(1)讲述:为了弄清蜡烛罩上玻璃杯后为什么会熄灭,我们来做一个实验。

①把粘有蜡烛的玻璃片放在盛有红水的水槽中。

②不点燃蜡烛,用去底塑料瓶把蜡烛扣上,立刻拧紧瓶盖观察水是否计入瓶子。

(2)学生分组实验。

(3)汇报实验结果。

(4)讨论:为什么水不能进入瓶子?

(5)讲述:打开盖子,拿起瓶子,点燃蜡烛扣上瓶子,拧紧盖子,观察有什么形象?

(6)分组实验,做好记录。

(7)汇报实验结果。

(8)讨论:

①水涌进瓶子的现象说明什么?(说明瓶内的空气少了,“腾”出了一部分空间)

②为什么瓶内的空气会减少了?(说明燃烧用去一小部分空气)

整个教学设计有井井有条,相信学生的活动也会井然有序。但是,这样的设计培养了学生什么样的能力?如果仅仅是培养动手操作或者口头表达,那科学课的价值何在?很多老师一到实验教学,不仅替学生备好实验器材,连实验方法、实验步骤、 注意事项全都告诉学生,学生只能在老师画好的圈圈里虚假地比划,实验的结果完全在老师的掌控之中,探究成了一种热热闹闹的形式,对于孩子思维的发展、创新意识的培养与设计能力的提升毫无价值可言。

B课例(送教下乡示范课)

本课是在学生没有前面两课铺垫的基础上直接展开教学的。由于孩子之前没有“空气要占据空间”的知识作铺垫,所以如何让农村的孩子明白“蜡烛慢慢熄灭时,水进入瓶子,是由于燃烧时用掉瓶子里的一部分气体,而‘腾出空间”的道理,就成为本课组织教学面临的最大的难题。

老师点燃两根蜡烛,出示两个一样大小的玻璃杯,提出问题:盖上以后会有怎么样?学生猜测。

老师演示(两次):为什么会这样?

生:氧气没了、空气没了、氮气没了……

师:是这样吗?我们该怎么办?

生:做实验。

师:讨论一下,实验应该怎么做?

学生讨论……

学生汇报,结果只有两位学生举手,而且都不能说到点子上。

【分析:前面的知识确实存在缺陷,认知出现空白,教学开始遇到困难】

(师出示一个插着吸管的空的利乐包装盒)

问:当我用吸管把盒子里的空气吸走一部分时,盒子会怎样?

生:变扁。

师:为什么会这样?

生:盒子里的空气少掉了一部分。

师:有什么办法让它不变扁?

生1:下面挖个洞。

师:为什么?

生1:外面的空气跑进来……

【分析:孩子虽然不能明确表达空气要占据空间,但是已经唤起了孩子潜意识里来自生活中类似的经验,下面学生的回答也具有同样效果】

师:还有吗?

生2:慢慢吸。

师:为什么?

生2:(空气)会从吸管边沿的小孔(缝隙)跑进去。

师:有什么办法让它跑多一快?

生3:把孔挖大点。

师:我们再来看刚才这个装置,如果玻璃杯里的空气也被用掉一些,会怎么样?

生4:(外面的空气)会从杯子与桌面(之间)的缝隙进入杯子。

师:怎么证明?

生4:把手(指)放在杯子边缘。

师(点燃蜡烛):请你上台感受一下。(生4上台)

师:有吗?

生4:感觉有一点。

师:感觉是不准确的,有什么办法能让每个同学都看得到?

【分析:随着老师牵引绳索的逐步收紧,老师想要的东西,孩子和盘托出。】

生5:把蜡烛放进水里,盖上玻璃杯,如果杯里的空气用掉一些,外面的水会流进去补充。

生6(补充):水(面)会有波纹。

其实,把“燃烧的蜡烛放进水里,再盖上玻璃杯”的实验方法教材也是这样描述的,执教者没有让孩子直接翻开教材按照书本介绍的方法去做,也没有做成PPT让孩子读一读,却如此煞费苦心地经营这个环节,其用心良苦,其用意深沉!

三、追本溯源法——理性问题,感性体验

感性认识是理性认识的来源,这是认识论的唯物论。高年级的教材以概念教学的课题居多,大多以课前收集资料,课堂交流展示的方式为主。然而,小学生喜欢的探究活动不能只是纯粹的资料搬运,更不是死记硬背乏味的概念或者空口嚼舌的交流。因此,改变概念教学的方式,创设实验教学的情景至关重要。唯有把理性概念融入感性的探究活动,才能突破概念教学纸上谈兵的尴尬局面,调动学生主动学习的积极性,否则,探究活动将形神兼废。

【案例1】《日益减少的矿物资源》教学设计

教材内容仅两部分:

第一部分,认识人类开采导致资源的日益枯竭。教材提供开采铁矿、铁矿石层、淘金三幅图片和一张矿物可开采年限表。第二部分,了解资源分为可再生与不可再生两类。

A案例

老师(出示用石膏制作的假山):山里蕴藏丰富的资源,分别用不同颜色的马赛克表示不同的矿物(煤矿石、铁矿石、铝矿石、铜矿石),使用工具(锤子、螺丝刀、防护镜、口罩)进行开采。

学生首次“采矿”活动,时间五分钟;交流收获,老师板书。

学生再次“采矿”活动,时间五分钟;交流收获,老师板书。

老师引导学生分析数据,发现问题。

B案例

师:讲台两侧的桌子上各有一堆书本,分别代表一座大山,书本里藏着写有矿物名称的卡片代表各种矿物,每组派出两批寻宝人,给30秒时间,看谁找到的“宝藏”多。

第一批学生上台翻书“寻宝”30秒后汇报;第二批学生上台翻书“寻宝”30秒后汇报。

老师分批次板书学生的收获——引导学生分析数据,发现问题。

两个案例的设计异曲同工,各有优劣。不管是成本高、无法重复使用,难以推广的A案例,还是简单易操作,可以重复使用,易于普及的B案例,学生都能在争分夺秒的“开采”或者“寻宝”中,体验资源的日益减少与环境所遭受的破坏。

【案例2】《达尔文与他的“进化论”》

A课例——教材

如何理解自然选择?

把自己想象为一位牧民,你有一群绵羊,一半是白色一般是黑色。如果白色的羊毛好卖,你会怎么做?这样的结果如何?

你的一些羊逃到了附近的森林,它们的天敌是狼。狼在夜间捕食到那些显眼的白色绵羊,很快森林中的绵羊都是什么颜色的了?

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。单凭借想象要理解什么是自然选择,用想象代替感官,恐怕学生还没走出教室就忘光了。

B课例——模拟达尔文岛上地雀的生存实验

1.材料:夹子表示大地雀的嘴巴,小镊子表示小地雀的嘴巴,一座钻有不少小洞的石膏岛屿代表达尔文岛,洞里里面放置了一定数量的花生米与黄豆粒表示地雀的食物。

2.活动规则:分别确定大地雀与小地雀每天最少的食物量;让一批扮演大小地雀的学生分别使用不同工具,在规定的时间(10秒)夹取洞中的食物;汇报获取的食物数量,低于最少食物量的地雀退出队伍;这样的活动反复几次。

3.结果:通过活动,让孩子发现,由于夹子宽大很难从小洞中获取食物,逐渐被淘汰出队伍;因为小镊子细长,小地雀容易从小洞中获取足够的食物,得以不断的繁衍生存。

理性的体验是开启知识大门的钥匙,是发现问题、认识世界的必要品质。教师巧妙设置了模拟的情景,把抽象的概念直观化、形象化,让孩子在模拟活动中体验什么是自然选择的残酷性。智慧的老师寓教于乐,教学活动乐而不疲。

参考文献:

[1]韦钰 [加] P. Rowell 《探究式科学教育教学指导》 教育科学出版社2006年2月

[2]北京师范大学出版社《科学(3~6年级)课程标准》 出版人常汝吉

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