将“做”落到实处——浅论初中科学学习中的实验操作学习

任飞霞

(浙江鄞州外国语中学 浙江 宁波 315100)

纵览科学史我们不难发现人类的科学研究经历了一个由观察、总结生活经验为主到理论、公式研究为主的过程,而衔接这两个阶段的重要部分就是实验。从某种角度上来说,实验既是浓缩了实际生活情况的精髓,又为理论、公式的研究提供了研究的基础。不过科学研究中这么关键的一环在我们的初中科学教学中却是缺失的。究其原因主要有三点,第一,课程安排紧张。初中生需要学习的科目很多,分别安排到每一科上的课时就比较少了。而实验教学又确实是十分耗费时间的。因此,教学实验就被我们冷落了。第二,实效性差。和所有教学活动一样,实验教学也有它的教学目标。但在现实教学中,学生们往往一开始动手操作就会出各种各样的问题,他们还会去关注那些和学习目标完全没有关系的细枝末节。最终结果就是学生们把实验课变成了游戏,一节课下来,教学时间被浪费了,而学习目标却完全没有达成。为了解决这一问题,我们必须对实验教学的方法进行修改提升。笔者认为提升的关键在于让学生真正动手去做,以及切实提升其动手能力。为了达到这两个教学目的,笔者进行了以下的教学尝试。

一、兴趣驱动动手能力

如前文所述,初中生的学习压力相对比较大,每门课程的教学课时都比较少。所以我们如果要安排学生真正动手去做的实验教学,就要适当的向课外要时间——安排学生在课下来完成实验,进行学习。当然问课外要时间也要面临不小的挑战,课堂上有老师引导要求,学生尚不能做到完全投入去进行实验。那么在全凭自觉的课下,学生们难道就能自觉去进行实验了吗?所以,为了让学生们自觉去做,我们一方面要激发他们的兴趣。另一方面也要对实验的内容进行挑选,要选择那些不需要专业设备的实验,这样才能让在家进行实验变成可能。为了达到这个目的笔者在教学实践中是这样操作的。

1.创造条件

首先,笔者在开始布置课外实验作业前先对自己的授课内容进行了调整,尽量减少书面作业,并且把一周的作业布置进行统筹,布置实验作业时,就不布置书面作业了。而且我也努力对学生进行了“诱导”,告诉他们,你可以在完成其他书面作业之余动手做一下实验,放松一下。这一招让学生对这个特殊的作业不再讨厌,甚至是略有期待了。在期待之上,笔者还要进一步激发学生们的兴趣,让他们完成从不抵触课下做实验到自愿课下做实验的转变。笔者在抖音等短视频平台上找到了“吴姥姥不刷题”等专门展示分享实验的账号。带领学生看这些账号分享的内容,这就极大激发了学生做实验的兴趣。而且他们想要的不是瞎玩瞎闹,而是按正确的方式做实验,做出吴姥姥短视频中那种效果炫酷的实验。到此时就到了可以布置课外实验作业的时候了。

2.实践操作

在学生兴趣正浓时安排实验作业,首次的实验最好不要太难,又要能有比较显著的实验效果,这样才能保持并进一步提升学生的兴趣。基于此,笔者选择了“植物体中的物质运输”相关的白菜吸水实验。也就是让学生在家取两片白菜叶、两个容器,两个容器中分别倒入红墨水和蓝墨水,将两片菜叶分别置于这两个容器中,一天后观察两片菜叶的染色情况,以此来证明植物导管的作用。布置学生进行这个实验时,我安排学生们将实验的效果拍照发到了班级群中。绝大部分学生都成功了。看到实验效果它他们也很兴奋。但是如果我们的课外实验作业止步于此,那么学生们虽然动手了,但是因为操作过于简单,那么就既不能让他们认识到动手实验的重要性,又不能让他们学习到什么科学知识。因此,笔者决定对这个实验进行升级,让学生们再次动手操作,并拍下操作过程的视频。

升级后的实验为,要求学生买一支白色的鲜花,把花插在染色的水中,观察其变化。这一次的实验就没有那么顺利了,有一部分学生的花朵没能成功染色。笔者让实验失败的这部分学生把自己的实验视频上传到班级群,让其他学生帮他们找问题。这个有点儿像侦探游戏的环节激发了学生们探索的兴趣,他们纷纷给失败的学生们提各种建议,还把失败的视频和成功的视频进行反复比较。最终他们得出了一个推论,可能是因为没有修剪花枝造成的。为了帮助学生解答这一疑问,笔者在学校给他们重现了这个实验,在保持其他条件相同的情况下,一支花对花支进行了修剪,一枝花没有修剪。一天之后得出的结果自然是没有修剪的那支没有染色成功。为了让学生深入理解背后的原因,我把两支花的花枝纵向剪成两半给学生们观察,学生们通过观察发现剪过的那个花枝从上到下都被染色了,而没修剪过的花枝只是下稍处有一点点颜色。另外,还有学生发现未修剪的花枝下稍处有些被泡烂了。

针对学生这一疑问,笔者带领学生进行了又一次的实验。笔者先带领学生们复习了七年级上册显微镜的用法。使用显微镜本身就是一个小的实验,所以我们的复习也是用饰演的方式。指名两个学生上台来操作显微镜,在他们使用显微镜时,笔者不发一言,但是在他们操作之前告诉其他的学生他们有随时喊停的权力。于是在学生们就开始了一场“大家来找茬儿”的活动。在台上的学生抱怨太亮了什么都看不清时,有同学提醒他不能一开始就用大光圈,要注意先用低倍镜对光再慢慢调整。在台上的学生眼睛还看着目镜就快速转动准焦螺旋是,有学生着急地大喊:“别再转了,快压到装片了。”在这个过程中,学生们指出错误的语言并不都是很准确的,不过能够认识到这样使用不正确就可以了。“百闻不如一见,一见不如实验”,如果笔者只是不断口头向学生强调显微镜用法的要点,那么学生们只会觉得我已经学过这部分内容了,听不听无所谓。但是让他们自己动手操作,学生们就会认识到原来我在操作中还存在着这么多的问题,他们就会从心底认为要改正这些问题。用显微镜的形式复习过了,接下来我们又复习了用显微镜的内容——此次让学生观察的装片是一个洋葱上皮细胞的装片,要求学生们一边观察一边指出洋葱上皮细胞的各种结构。在他们描述之后,有说得不对的地方,笔者帮助他们补充。

在进行完这个从形式到内容的复习后,就要正式开始对花枝细胞的观察了。笔者从两根花枝的下稍处取了一些样本,制作成了标本。然后和学生们用显微镜观察这两个标本,并特别提示要和刚刚观察过的洋葱上皮细胞的样本做对比。学生们发现修剪过的细胞样本不仅染色了,而且与洋葱上皮细胞样本对比,这个细胞样本中的液泡有所变大。而在观察未修剪过的样本时,他们发现很难找到一个完整的细胞了,而是看到了很多破裂的残缺细胞,学生们这时也就明白了没有修剪过的花枝根部细胞已经应为过度吸水破裂了,因此无法再运输水了。在这样的过程中学生们复习了七年级使用显微镜的方法,重温了关于细胞的一些基本知识,并用这些知识亲身探索出了这一次实验成功或失败的原因。他们在笔者的启发下明白了实验的每一步都是很重要的,都需要严谨认真,一步做错就会导致失败。至此,我们会发现这次起源于兴趣的课外实验学习已经让学生不知不觉中学会了很多知识,动手能力也打下了一定的基础。

二、追问提升动手能力

通过兴趣促进学生动手的阶段,学生们已经愿意动手了,并且已经能够在自己动手做实验的过程中发现并提出一些问题了。下一步,笔者在这个基础上促进了学生动手能力的进一步提升,要达到促使学生的动手能力从量变到质变的飞跃。这一次笔者选择的实验是“变阻器”这个实验(这是八年级上册的内容,但是在那一学期,因为教学进度的问题并没有让学生们自己动手操作过这个实验,也因为从未操作过,才会把它作为这一次教学的内容)。

在带领学生进行实验的过程中,一开始,为了帮助学生复习回忆这一部分的内容,也是为了继续维持他们对动手实验的兴趣,笔者一边向学生们展示一个正在发光的灯泡,一边先抛出了一个看似简单的问题:“怎么能让这个灯泡变得更亮或者更暗呢?”班级中那些喜欢“捣乱”的学生自然是率先回答的,答案也是不靠谱的用一块布挡一下光就暗了这类的。也有学生提出了一些有一定可行性的建议,在灯泡的周围放上一些镜子,它们能把灯泡的光再次反射出去,这样就达到了更亮的目的。对于这两个答案笔者给予了不同的处理,对第一个问题,笔者也用戏谑的方式调侃了学生一番:“那我们可得好好挑选这块布,不能太薄,不然挡不住光;也不能太厚,那样就全黑了。来,提出这个建议的同学,你来回答一下,用什么样的布最合适?”这样的反问既活跃了课堂气氛,又可以将学生们的思考方向拉回正规上来,而且还保护了学生们对于实验的兴趣。对于镜子的建议,笔者和学生们进行了更加深入的讨论,最终得出结论如果想用内置镜子的方式来调整灯的亮度,那么就需要设计可以把镜子放出和收起的方式,这样太复杂了,家用电灯是不可能用这样的方式来调节的。这样的课堂讨论并不是浪费时间,这样讨论的目的是让学生认识到,能运用于生活的科学技术都是经过实验室实验的,经过实验后,有些方法自然就被淘汰了,真正在生活中使用的科学技术是实验的最优解,这也就是在和学生证明实验的重要作用。

在这两种方法都被否定之后,笔者要求学生们翻阅课本(课前通知其要带上的八年级上册课本),从之前学过的知识中找找答案。

通过快速的翻阅,学生们很快找到了要用改变电阻的方式来实现这一目的。然后笔者边向学生们展示实验材料,边继续提问,那么通过哪些方式可以改变电阻呢?根据你想到的方式(要求要向老师说明想用哪种材料是基于哪条科学道理,并且要把科学道理论述清楚)来抢实验材料吧,实验材料先到先得哦!这个问题一出,学生们马上热火朝天地讨论起来,他们这个年龄特有的胜负欲使他们都想快一些去挑选材料。而且因为这是学习过的内容,以及每小组内优等生、中等生、后进生都是按比例分配的。因此他们在互相提醒,补充的过程中,很快就找到了改变方式(影响电阻大小因素)。之后学生们分别以电阻与材料有关“抢走”了康铜合金丝;以电阻与横截面积有关,“抢走”铁丝与铁棒,笔者准备的实验材料很快就被他们“一抢而空”

在这股要争个先后的干劲儿引导下,各小组的学生们直接开始了实验。但是马上他们就遇到了困难,如康铜丝太长不方便操作。因为学生们这一次出现的问题不是共性的而是各的特点,因此这一次笔者没有集体解答,而是走到各小组中去,去帮助他们逐一解决问题。我们仍以选用康铜丝这一组为例,我们该怎样运用追问帮助学生解决问题呢?学生嫌康铜丝长,笔者就向他们抛出问题:用你桌面上现有的材料能不能把它“缩短”呢?这个问题让学生们有些犯难,他们在课桌上翻找了一通,还是没有结果。这时笔者适时给出提示:把它缩短就是把它做成弹簧那样。得到了这个提示之后,学生们再看自己的物品,得出了可以把它缠绕在笔上做成一个康铜丝弹簧的办法。不过这时笔者又给他们出了难题,我告诉他们这样把金属丝缠在一起可能会因为金属丝之间的接触而导致短路。这个问题着实把学生们难住了,他们一时也想不出解决方法了。笔者在肯定了他们这节课做出的努力探索后,进一步鼓励他们在课下通过查找资料的方法来找到问题的解决方法。同样的,笔者向运用铅丝成功变阻的学生提出了通过课下查找有关铅丝的资料,进一步思考铅丝到底适不适合用来做变阻器的问题。这两组学生在通过课下查询后得出了,为防止短路,可以给康铜丝刷绝缘漆的办法;还有铅丝有熔断的可能不适合作为变阻器材料的结论。

这一次的教学看起来满是坎坷,学生们自己从提出改变亮度的看法到动手操作种种实验总是会被不断否定。但是,这个否定,并不是批评,而是在他们已经达到的思考或操作的成果上为他们指出的更好的改进方向。纵览这节课,学生们以笔者的追问为抓手,基本完成了凭借已有知识提出实验设想,配合实验,以及在实验操作过程中再找到新的学习方向的过程。这就意味着他们已经能够在“动手”实验中发现问题,自主学习了,这是他们实验学习的一个质的飞跃。

总之,在改革初中科学实验教学的过程中,我们要引领学生把“做”落到实处,这里的“做”是从动手开始的,但又不仅仅限于动手,它还意味着学生要边做边思考,从做中发现问题,学会思考,学会学习。这才是达到了初中科学实验学习的本质目的。