初中科學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢及實施策略
論文關(guān)鍵詞: 科學(xué)實驗教學(xué) 發(fā)展趨勢 實施對策 論文摘 要: 科學(xué)實驗的教學(xué)趨勢呈現(xiàn)出注重實驗與理論的有機結(jié)合,以探究型實踐活動為主,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力。然而,在現(xiàn)實的課程教學(xué)中,實驗教學(xué)一直是一個薄弱環(huán)節(jié),導(dǎo)致學(xué)生重結(jié)果、輕過程,實驗動手率低,實驗課教學(xué)效率不高。在新課程實驗教學(xué)中,教師應(yīng)采取與之相對應(yīng)的實施對策,以符合新課標(biāo)的要求。
隨著基礎(chǔ)改革的逐步深入與推廣,實驗教學(xué)改革的主要目標(biāo)是構(gòu)建“以學(xué)生發(fā)展為本”,創(chuàng)設(shè)有利于引導(dǎo)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的課程實施,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作交流、分析和解決問題的能力。科學(xué)實驗教學(xué)既是實現(xiàn)科學(xué)教育目標(biāo)的基本手段,又是培養(yǎng)學(xué)生操作技能,發(fā)展非智力因素的主要途徑。本文擬從科學(xué)實驗的內(nèi)容與形式及實際教學(xué)中的問題兩個方面,與同行一起探討實驗教學(xué)的趨勢與實施對策。
一、科學(xué)實驗的內(nèi)容與形式
不同時期的科學(xué)課程中實驗的主要內(nèi)容與形式是分層次逐漸提高的。它們分別為學(xué)科知識+基本操作—學(xué)科知識+基本操作+生活知識—學(xué)科知識+基本操作+生活知識+生產(chǎn)和環(huán)境問題。實驗的主要形式為演示實驗+學(xué)生實驗—演示實驗+邊講邊實驗+學(xué)生實驗+家庭實驗+設(shè)計實驗—編號實驗+科學(xué)探究+實踐活動+家庭實驗+習(xí)題+模塊。
科學(xué)實驗的作用和功能需要具體的內(nèi)容和形式來體現(xiàn),相應(yīng)于科學(xué)實驗作用和功能的變化,其實驗內(nèi)容和形式也呈現(xiàn)出顯著的變化。
1.科學(xué)實驗的趣味化、生活化、綠色化。
不言而喻,科學(xué)實驗的趣味化可進(jìn)一步發(fā)揮實驗的動機功能,而貼近生活、體現(xiàn)熱點問題(如環(huán)保)的實驗更有利于科學(xué)價值的體現(xiàn)、環(huán)保意識和社會責(zé)任感的培養(yǎng),同時也具有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用�，F(xiàn)行浙教版科學(xué)教材體系中,實驗內(nèi)容的趣味化、生活化、綠色化趨勢已非常明顯,但這些實驗還多分布在選做實驗和家庭實驗等課外實驗中,在新課標(biāo)課程中,這種趨勢已成為教科書實驗改革的重要方面,這類實驗不僅數(shù)量上明顯增多,而且內(nèi)容深度上顯著加大。
在實驗的趣味化上表現(xiàn)出兩個顯著的特點,一是趣味實驗不僅出現(xiàn)在家庭實驗一類的課外實驗中,而且類似“彩色噴泉”這樣緊密配合學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的趣味課堂實驗也增加了。如“通過氣球體積的變化觀察氣球在水中的沉浮現(xiàn)象”、“用石蕊試液染制的花朵代替試紙二氧化碳與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物”等。這類實驗在完成其呈現(xiàn)原理、概念等使命的同時,用更引人注意的趣味化方式展現(xiàn)其魅力,融學(xué)科教學(xué)目標(biāo)與情感培養(yǎng)目標(biāo)為一體。二是更多地采用了可激發(fā)學(xué)生研究趣味活動實驗的創(chuàng)新設(shè)計,如研究靜摩擦的“筷子提米實驗”。隨著學(xué)生年齡的增長和知識的積累,實驗本身的學(xué)科價值和潛能開發(fā)功能的作用逐步增強,這正好與學(xué)生的、生理發(fā)展規(guī)律相符合。
實驗生活化的體現(xiàn),一是實驗內(nèi)容多采用來自平時生活中例子;二是用科學(xué)知識、技能探討的也大多是身邊的生活或社會實際問題。如“溶液酸堿度對頭發(fā)的影響”、“用塑料瓶,砂石等自制簡易凈水器”。
實驗的綠色化最初是從師生健康角度關(guān)注實驗環(huán)境的清潔,后來逐步與環(huán)境保護(hù)聯(lián)系起來,不僅教科書的實驗設(shè)計體現(xiàn)了綠色化,而且要求學(xué)生就實驗的綠色化進(jìn)行思考、討論,甚至研究、設(shè)計。不僅視角更大,力度更強,而且其教學(xué)功能大大擴展。
2.實驗形式的多樣化和探究化。
實驗的教學(xué)功能不僅與其內(nèi)容有關(guān),而且與實驗的形式、呈現(xiàn)方式,甚至與實驗在教學(xué)中出現(xiàn)的位置均有關(guān)系。如課內(nèi)實驗、課外實驗與家庭實驗,其功能與作用就不盡相同。又如物質(zhì)性質(zhì)的實驗,如果安排在相關(guān)性質(zhì)的介紹之后,這個實驗就只是在驗證事實;如果安排在相關(guān)性質(zhì)介紹之前,并配以相應(yīng)的問題思考,就賦予了這個實驗一定的探索性、啟發(fā)性;如果先提出問題,并要求學(xué)生通過實驗尋找答案,這個實驗就具有了探究性,而探究程度的高低仍與實驗的具體設(shè)計有關(guān)。
新課標(biāo)教科書提倡盡可能由學(xué)生動手做實驗,沒有了演示實驗和學(xué)生實驗之分。在“科學(xué)探究”“實踐活動”和習(xí)題中也安排了不少實驗。這些實驗分布于各章節(jié)之中,這種編排將實驗由原先的附屬于各章節(jié)變成了與各章節(jié)平行的獨立內(nèi)容,顯著提升了實驗在課程中的地位。新課標(biāo)不僅多用探索性和探究性兩類實驗,而且統(tǒng)籌考慮安排,使實驗的探究程度循序漸進(jìn),隨著學(xué)習(xí)的深入和學(xué)生知識、技能積累的增多而逐步提高,使實驗的探究性上了一個新的臺階。
二、實驗教學(xué)中存在的問題與實施對策
隨著新課標(biāo)的實施,初中科學(xué)實驗在課程中的地位、作用有了很大的變化和提高,但是從整體上看,“實驗課教學(xué)效率不高”、“實驗動手率低”、“實驗紙上談兵”、“觀看課件代替真實實驗”等情況還普遍存在。同時教師對新課程中實驗探究的實施也存在著認(rèn)識不到位、嫌麻煩等問題。究其原因,主要集中在四個方面:一是教學(xué)時間緊張,怕實驗時間控制不好而影響教學(xué)進(jìn)度;二是學(xué)校的實驗設(shè)備跟不上;三是教師還不能擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)手段;四是沒有相應(yīng)的評價體系。
因此,新課程改革的一線教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的理論講授與實驗教學(xué)分開的教學(xué)方法,注重實驗與理論的有機結(jié)合。教材中的多數(shù)實驗屬于開放性、探究型,學(xué)生必須經(jīng)過實驗才能得出結(jié)論,而且結(jié)論可能不唯一。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用“提出問題”“設(shè)計實驗”“分析與結(jié)論”和“實際應(yīng)用”等關(guān)鍵詞構(gòu)建“設(shè)計實驗”這個欄目的框架。在每個關(guān)鍵詞所涉及的內(nèi)容中又細(xì)化實驗?zāi)康�。例�?在“分析與結(jié)論”這個關(guān)鍵詞中要常常強調(diào)“進(jìn)行描述”“制作圖像”“整理數(shù)據(jù)”“分析數(shù)據(jù)”“辨認(rèn)關(guān)系”“計算結(jié)果”“比較結(jié)果”“進(jìn)行推測”“作出解釋”“檢驗假設(shè)”等,用具體的實驗內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生在這些方面的技能。
在具體的實驗教學(xué)過程中,教師可采取下列方法以供參考。
1.實驗方案微型化。
所謂實驗方案微型化,就是為了保持原教材的結(jié)構(gòu)體系,同時又體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的重點,將實驗方案簡化、精煉,安置在相關(guān)的科學(xué)概念、原理、定律等內(nèi)容附近,以欄目“小實驗”的形式出現(xiàn)。雖然實驗方案微型化了,但其教學(xué)功能仍定位在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的基本技能和對科學(xué)探究的本質(zhì)的理解之上。舉例如下。
實驗:聽力測試
可以通過一個簡單的實驗測試你的聽力。實驗是一角、五角、一元的硬幣。請實驗合作者按照任意順序?qū)⑺鼈儚耐桓叨茸杂陕湎�。你閉眼仔細(xì)傾聽,能辨別出不同的硬幣發(fā)出的聲音嗎?
描述與推測:描述聲音的差別,分析引起聲音不同的因素是什么?
學(xué)生們通過學(xué)習(xí)聲音的、音調(diào)、響度、音色、分貝等概念、頻率和人的聽覺關(guān)系等內(nèi)容;通過研究獲得證據(jù);通過研究聽覺實驗的數(shù)據(jù),完成有關(guān)的實驗方案。
2.實驗過程活動化。
將科學(xué)實驗的教學(xué)與學(xué)生分小組進(jìn)行的探究活動、調(diào)查、討論、辨別等有機結(jié)合,使得實驗過程活動化。這樣設(shè)計中學(xué)科學(xué)實驗可以使課程標(biāo)準(zhǔn)所強調(diào)的重點能夠得到貫徹。為了讓學(xué)生感受科學(xué)與技術(shù)的真實世界,實驗過程應(yīng)包含:活動、實驗、調(diào)查、討論、辨論、提出論點和質(zhì)疑等,使它們相互交織在整個實驗活動中。
活動通常分為五個循環(huán)步驟:請你思考、請你做一做、反思與挑戰(zhàn)、科學(xué)在前進(jìn)、拓展練習(xí)。在循環(huán)步驟二中,一般融入相關(guān)的學(xué)生實驗或教師的演示實驗。以“家庭用電”為例。
活動一:電流的形成(學(xué)生實驗:電路的連接)。
活動二:電路連接(學(xué)生實驗:串聯(lián)與并聯(lián)電路)。
活動三:火線與零線的鑒別(演示實驗:測電筆的使用)。
活動四:絲(學(xué)生實驗:保險絲的作用)。
3.實驗內(nèi)容生活化。
新課標(biāo)認(rèn)為,科學(xué)不能脫離,科學(xué)是社會的一部分。然而科學(xué)實驗本身是非常具有學(xué)科特色的。如何將實驗內(nèi)容和生活世界結(jié)合是體現(xiàn)新課標(biāo)精神的重要問題,因此實驗設(shè)計要表現(xiàn)出“實驗內(nèi)容生活化”的特點。
教材中提出了許多與生活密切聯(lián)系、學(xué)生感興趣的、有意義的問題,在這些問題的導(dǎo)引下,學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)證據(jù)的收集、整理過程;學(xué)習(xí)對科學(xué)證據(jù)的獲得、解釋和評價的方法;探討科學(xué)證據(jù)的兩面性,即對人們生活、健康、等有利和不利的兩個方面,然后自己主動提出問題,并在基于科學(xué)證據(jù)而不是個人感覺的基礎(chǔ)上作出相關(guān)的、恰當(dāng)?shù)臎Q策。學(xué)生親身參與各種科學(xué)探究活動有利于他們逐步理解科學(xué)的力量和局限性,理解科學(xué)是一個不斷提出問題、收集與整理證據(jù)的過程,而不是掌握一系列現(xiàn)成答案的知識體系。從這個意義上來說,教材給予學(xué)生的經(jīng)歷,可以幫助他們獲得如何運用科學(xué)知識解決實際問題的能力。
4.實驗評價行為化。
通過實驗過程中的行為表現(xiàn)來評價學(xué)生對科學(xué)內(nèi)容的理解是否具備各種探究的技能,是實驗評價的重要特點。行為化的實驗評價也是真實而公平的評價的具體表現(xiàn)。
評價學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)分為四個方面:袋評價、知識評價、行為評價和技能評價。其中的行為評價主要是針對學(xué)生在“設(shè)計科學(xué)實驗”和“小實驗”中的表現(xiàn)。行為評價主要包括以下內(nèi)容。
(1)是否遵守安全規(guī)則:嚴(yán)格遵守實驗操作過程中的一系列安全規(guī)章制度。
(2)對實驗技能的掌握:觀察、交流、預(yù)測、測量、解釋數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)、制作圖表、控制變量、歸納、推理、推導(dǎo)公式、構(gòu)建模型、操作性定義等。
(3)對概念和定理的理解:通過實驗現(xiàn)象和實驗過程使學(xué)生明確概念、定理建立的依據(jù),掌握其建立的方法,理解概念、定理的內(nèi)涵,理解相關(guān)概念之間的聯(lián)系和區(qū)別。
(4)分析和:在遵循證據(jù)法則和運用科學(xué)知識的基礎(chǔ)上,分析解釋和總結(jié)必須具有上的內(nèi)在一致性,通過批判性思考,合理地接受他人的質(zhì)疑,并進(jìn)行更改。
(5)情景的應(yīng)用:思考、討論與現(xiàn)實生活密切相關(guān)的問題并發(fā)表觀點,評價學(xué)生運用科學(xué)知識進(jìn)行生產(chǎn)、生活和對社會問題的看法的能力。
教師對學(xué)生學(xué)習(xí)的評價分為四個方面,并給出每個方面的比重,其中實驗教學(xué)的比重最大,分別為實驗室活動和實驗記錄、實驗報告占40%;知識評價占30%;研究性學(xué)習(xí)成果的展示占20%;參加班級活動占10%。學(xué)生在實驗活動中對圖表、實驗步驟、實驗內(nèi)容等的描述往往比實驗結(jié)果更重要,學(xué)生參與討論和表現(xiàn)的過程也是教師評價學(xué)生的一個方面。
21世紀(jì)標(biāo)志著人類社會進(jìn)入了一個以信息、智力資源為重要因素的社會時代。培養(yǎng)公民的科學(xué)素養(yǎng)主要并不在于增加其知識和信息的容量,重要的是培養(yǎng)科學(xué)思維的方法,以及獲取知識和信息,并利用它們發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。正如著名的科學(xué)家愛因斯坦所說:“科學(xué)不只是定理的收集和事實的羅列,它更是人類智慧伴隨著各種新思想和新概念的創(chuàng)造和結(jié)晶。”
科學(xué)發(fā)展的趨勢啟示我們應(yīng)該重新認(rèn)識和挖掘中學(xué)科學(xué)的教學(xué)功能,并且在新課程標(biāo)準(zhǔn)的下,設(shè)計與課程的三維目標(biāo)和科學(xué)探究內(nèi)容有機結(jié)合的科學(xué)實驗,從而使實驗的設(shè)計和課程的實施能夠更好地體現(xiàn)和貫徹新課標(biāo)的精神。
參考文獻(xiàn):
[1]部.教育部課程改革綱要(試行).人民教育,2001,(9).
[2]戢守志(譯者).美國國家研究理事會《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》.科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.1.1,第一版.
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