胡建芬 黃偉宏

摘要針對當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教育中,課堂上實驗大部分以講或看老師做為主,家庭小實驗幾乎成了教材的一個擺設(shè),大部分學(xué)生依然缺少親自動手的機(jī)會。為讓學(xué)生真正動手做,本課題抓住器材保障和活動設(shè)計這兩個核心環(huán)節(jié),用一年多的時間,開發(fā)了“動手學(xué)”實驗包:可以方便建成適合小學(xué)、初中學(xué)生的家庭“微型實驗室”;編著了《趣味科學(xué)小實驗精選》一書,引導(dǎo)學(xué)生有效運(yùn)用實驗包做各種各樣的實驗,并在部分中小學(xué)校進(jìn)行了初步的應(yīng)用,已經(jīng)受到了實驗學(xué)生和家長的歡迎,學(xué)習(xí)興趣的增加和動手能力的提高,對中小學(xué)科學(xué)教育質(zhì)量的提高具有十分積極的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞實驗包 微型實驗室 建立 使用 做中學(xué)

中圖分類號:G633.98文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

綜觀國外科學(xué)教育的研究與改革,強(qiáng)調(diào)以親自動手的方式來進(jìn)行科學(xué)探究是一個極其重要的發(fā)展方向和趨勢,在美國、法國、英國、加拿大等許多國家,都把科學(xué)探究作為基礎(chǔ)教育科學(xué)課程目標(biāo)和內(nèi)容體系的最關(guān)鍵和最基本的要素。在科學(xué)課程的教學(xué)中大力倡導(dǎo)實踐式和主動式的學(xué)習(xí)方式,這也是“做中學(xué)”的基本思想。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 實驗教學(xué)存在的問題

“做中學(xué)”的方式應(yīng)該是多種多樣的,而觀察和實驗是學(xué)習(xí)《科學(xué)》的基礎(chǔ),也是“做中學(xué)”的重要學(xué)習(xí)方式之一。以實驗為基礎(chǔ)展開科學(xué)教育過程,是各國中學(xué)理科教學(xué)改革的一個共同特征。目前,在我國的中小學(xué)新課標(biāo)科學(xué)教材中,實驗的比重已大大增加,很多實驗設(shè)計也更多地體現(xiàn)了生活化、簡單化、微型化的教學(xué)思想。然而,現(xiàn)實的實驗教學(xué)又是怎樣呢?根據(jù)我們對城區(qū)兩所最好的學(xué)校四、五年級共90名小學(xué)生和初一年級的100名中學(xué)生的問卷調(diào)查統(tǒng)計:

顯而易見,中小學(xué)生幾乎都喜歡要動手實驗的科學(xué)課,喜歡科學(xué)實驗,絕大多數(shù)的中小學(xué)生希望有一個自己的實驗室,家里也能做實驗。然而,目前的中小學(xué)科學(xué)教育中,學(xué)習(xí)方式主要是聽老師講或看老師做為實驗為主,科學(xué)作業(yè)以做練習(xí)為主,家庭小實驗幾乎成了教材的一個擺設(shè),大部分學(xué)生依然缺少親自動手的機(jī)會。究其原因,主要是沒有條件和時間不夠,缺少器材、缺少引導(dǎo),也沒有很多的時間做實驗。

通過網(wǎng)上檢索與文獻(xiàn)資料查閱,我們知道目前雖然也有個別科研單位研發(fā)提供的學(xué)生家庭實驗室(器材),確實能為學(xué)生的實驗提供良好的器材保障,但它的主要作用是完成新課標(biāo)中的多個學(xué)生實驗,以及部分課本中的演示實驗,且價格較高,要建立一個小學(xué)或初中科學(xué)的學(xué)生家庭實驗室,需要上千元,較難普及,而且學(xué)生自己進(jìn)行課本以外的拓展實驗難度較大。

1.2 探索方向

我們的課題以調(diào)研為基礎(chǔ),針對目前沒有條件和時間不夠,探索具有普適性的實驗器材和較高時效性的微型實驗活動為突破點,開發(fā)實驗包為核心,然后圍繞實驗包作拓展的應(yīng)用研究,包括文字、網(wǎng)站與學(xué)校實驗。既為中小學(xué)生的動手動腦提供良好的物質(zhì)保障,同時又進(jìn)行優(yōu)化的活動設(shè)計,引導(dǎo)學(xué)生有效進(jìn)行更多的動手實驗,開展 “中小學(xué)科學(xué)教育‘做中學(xué)的實驗研究”。

2 研究過程

研究流程如圖:

2.1 研發(fā)實驗工具包,建立微型實驗室

以往所謂的微型實驗室,是在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生可以在家中、在學(xué)校收集一些實驗材料,如鐵釘、螺母、飲料瓶等生活中的物品,利用家庭里的冰箱、桿秤、體溫表等,再配備(自制、購買或借用)一些最基本的測量儀表和裝置,如電流表、溫度計等,就組成了一個廣義的微型實驗室。然而,根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗和生活實際,學(xué)生家里很難在實驗需要時找到大部分實驗器材、材料,很多器材、材料普通商店難以買到,甚至還需要批量購買。經(jīng)常購買不但不方便,而且不夠?qū)嶋H,效果不好。

本課題中的“家庭微型實驗室”是指狹義的實驗室,其功能定位類似于學(xué)校的實驗室,或者說是學(xué)校實驗室的某種濃縮,形式為集成的、小巧便攜的實驗包。具體地說,就是把一些實驗常用的儀器、材料(除有毒、有腐蝕性作用等以外),能準(zhǔn)備的都裝齊備好,集中放在一個專用的工具包內(nèi),學(xué)生實驗時只要打開實驗工具包,就能開始做實驗。這個工具包是輕小的,方便攜帶的。無論在家里還是課堂上都可以使用。

為此,我們自主研發(fā)了中小學(xué)生手提式實驗工具包——“動手學(xué)”實驗包。

2.1.1 “動手學(xué)”實驗包的構(gòu)成

(1)器材。實驗包內(nèi)包含的器材物品有電磁器具、光學(xué)器具、計量器具、生化用品、容器及塞子、生活用品、試劑、文具、紙板印刷品、雜物等,并專門設(shè)計了泡沫箱,以便于儲藏和攜帶;(2)安全手冊。有針對某些試劑、物品、實驗的重要的基本安全事項;還有是安全的一般問題、化學(xué)實驗須知等,其它還有關(guān)于垃圾清除和實驗設(shè)備的清洗……

2.1.2 “動手學(xué)”實驗包的特點

(1)安全可靠。首先是實驗器材的選擇和藥品的配備充分考慮小孩子的安全因素。其次,配上了安全手冊。對實驗過程中可能出現(xiàn)的危害進(jìn)行了闡述,并提醒注意,提出預(yù)防措施。并且這些提示和說明還將會再次出現(xiàn)在書中關(guān)于實驗的描述中;(2)便捷高效。包內(nèi)實驗器材的選擇精心考慮各種器材之間的配套性,以盡可能方便、快捷地使用。如:潛望鏡、望遠(yuǎn)鏡等外觀模型設(shè)計中,不但尺寸和其相應(yīng)的鏡片配套,而且都在合適的位置留好了插鏡片的標(biāo)記,只需幾分鐘即可以做成。這樣不但明白了怎么做,而且保證人人都能做成功,學(xué)生既有成功的體驗,又有充足的時間進(jìn)行探索學(xué)習(xí),充分體現(xiàn)了便捷高效;(3)實用經(jīng)濟(jì)。從兩方面考慮。首先是選材考慮價廉物美,能達(dá)到預(yù)期效果就行。其次是選擇器材時盡量一物多用,發(fā)揮其多功能用途。

2.1.3 “動手學(xué)”實驗包的功能

(1)可建成小學(xué)、初中的家庭實驗室。與現(xiàn)行中小學(xué)科學(xué)教材配套,可以基本完成小學(xué)科學(xué)課堂內(nèi)外的實驗(除需用到有毒、有腐蝕作用或存在安全隱患實驗以外),以及初中科學(xué)(物理、化學(xué)、生物等)課堂內(nèi)外的許多實驗;(2)可制作完成《趣味科學(xué)小實驗精選》一書中的20多種自制科學(xué)小玩具、100多個科學(xué)實驗游戲;(3)為課堂內(nèi)外的數(shù)千個小實驗提供了器材。

2.2 創(chuàng)立實驗平臺,有效應(yīng)用“微型實驗室”

2.2.1 編寫輔助教材,提供引導(dǎo)平臺

孩子在動手玩中學(xué)科學(xué),需要進(jìn)行有效的引導(dǎo),優(yōu)化活動內(nèi)容,提高探究的實效。為此,我們編著了實驗包使用的輔導(dǎo)教材——《趣味科學(xué)小實驗精選》一書。書中共有兩百多幅彩色照片和許多卡通畫,近四萬字,內(nèi)容涵蓋了聲與光 、力與運(yùn)動、冷與熱、電和磁、生物、化學(xué)等多個領(lǐng)域。

書中小實驗的介紹主要分為三部分:(1)準(zhǔn)備好:說明實驗需要的器材和來源(來自實驗包、家用兩種);(2)動手做:即為實驗步驟,其中包括了一些實驗現(xiàn)象的描述。(3)為什么這部分是對實驗現(xiàn)象、結(jié)果的解釋。有些小實驗還有第四部分小知識:主要是知識的拓展應(yīng)用。

《趣味科學(xué)小實驗精選》書的主要特點是:(1)適用人群廣。由于書的編寫立足于孩子,采用圖文結(jié)合的方式,對實驗原理的闡述定位于科普常識的介紹,以適合孩子、家長等更廣泛的群體,有利于家長的參與和科學(xué)知識的普及。(2)趣味性強(qiáng)。書中所選小實驗以日常生活中常見、常用的事物為著眼點,以孩子的興趣為出發(fā)點,讓孩子感到科學(xué)無處不在,科學(xué)有用又有趣;(3)時效性好。書中所選小實驗不但現(xiàn)象明顯,而且絕大部分可以在短時間內(nèi)完成,保證實驗的實效性好;(4)科技含量高。書中所選的很多小實驗?zāi)苷f明科學(xué)大道理。如:《簡易“暖房”》小實驗?zāi)茏尯⒆右仓喇?dāng)前世界熱門話題——溫室效應(yīng);《走彎路的光》小實驗則能說明前沿科技——光導(dǎo)纖維原理以及外科手術(shù)中內(nèi)窺鏡的作用;而《三色陀螺》《分解顏色》《會變魔術(shù)的圓盤》則能分別揭開色光的三原色——電視機(jī)彩色顯像、顏料的三原色——彩色打印機(jī)、視覺暫留效應(yīng)——電影的神秘面紗;《模擬“肺”》實驗則能讓學(xué)生輕松明白因看不見而難以理解的肺的工作原理等等,真可謂輕松小實驗,探索大世界。

2.2.2 利用多種方式,搭建交流平臺

在實踐過程中,我們嘗試運(yùn)用了多種課外交流的方式,提供了經(jīng)驗交流、實驗指導(dǎo)的平臺,優(yōu)化活動過程以及實驗方案更新和提供進(jìn)一步豐富的空間,也是老師、家長、同學(xué)了解實驗的一個窗口。

(1)師生面對面交流。實驗后,學(xué)生將實驗中觀察到的現(xiàn)象,所產(chǎn)生的問題、疑惑,以及自己如何解決問題的過程,利用課余時間,靈活機(jī)動地進(jìn)行師生面對面的交流。其存在的弊端:由于交流時間的隨意性太大,影響教師的日常工作。(2)電子郵件。將學(xué)生需要交流的內(nèi)容以郵件形式發(fā)給教師,老師利用晚上時間閱讀回復(fù),回復(fù)內(nèi)容主要包括:鼓勵性的評價、實驗操作過程的正確性評價、解決問題的方法指導(dǎo)等等。這樣的交流,參與的學(xué)生是比較滿意的,而最大的困難是:教師的工作量太大;此外,學(xué)生的參與面不夠廣,對部分學(xué)生來說,做了以后再寫下來,顯得負(fù)擔(dān)較重。(3)創(chuàng)建QQ群——科學(xué)天地,作為交流的平臺,讓它成為孩子們的第二課堂。由同學(xué)推薦讓工作能力和凝聚力強(qiáng)的同學(xué)為群管理員,創(chuàng)建QQ群,在規(guī)定的時間大家共同探討、交流,將課外實驗的所見所思呈現(xiàn)在這個特殊的“課堂”中。(4)建立“動手學(xué)”網(wǎng)站。我們在因特網(wǎng)上專門注冊建立了“動手學(xué)”網(wǎng)站,旨在交流實驗學(xué)習(xí)的體會、收獲,展示學(xué)生的創(chuàng)意性成果,實驗過程遇到困難時還可以及時地得到指導(dǎo)和幫助,隨時補(bǔ)充新的實驗、優(yōu)化實驗方案等等。也可以通過它宣傳“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)理念,推廣應(yīng)用“動手學(xué)”實驗包開展科學(xué)教育的“做中學(xué)”實驗。

2.3 開辟多條途徑,探索實施策略

“動手學(xué)”實驗包目前在國內(nèi)屬于領(lǐng)先,因此它的推廣使用需要專業(yè)人士的引領(lǐng)和廣泛的宣傳。首先在部分中小學(xué)校中建立實驗基地,嘗試“做中學(xué)”的實施策略,主要通過以下途徑方式分別組織開展活動。

(1)課堂教學(xué)結(jié)合做?？梢允钦n前預(yù)習(xí)先行做、課中實驗隨堂做、課后鞏固補(bǔ)充做,起到鋪墊積累、有效理解、強(qiáng)化鞏固的輔助作用,提高教學(xué)的有效性。(2)興趣小組引著做。由學(xué)生自愿報名,分別在快樂驛站、小社團(tuán)等課外興趣小組中組織開展活動。這個時間內(nèi),有學(xué)校專職的科學(xué)老師作為指導(dǎo)老師,可以與書本知識內(nèi)容相掛鉤,一周內(nèi)相關(guān)知識涉及到的科學(xué)小實驗進(jìn)行探究;或可以進(jìn)行課外拓展,對教材進(jìn)行進(jìn)一步挖掘和提升;還可以由學(xué)生自主選擇,一起實驗。(3)家里學(xué)生自主做。學(xué)生把實驗包放在家里,在課外時間自己做、或與父母一起做、或與同學(xué)一起做,學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)的時間、學(xué)習(xí)的進(jìn)度、學(xué)習(xí)的伙伴都由學(xué)生自己選擇,可以充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性、自主性,滿足學(xué)生的個性化需求,實現(xiàn)學(xué)生的個性化發(fā)展。(4)實踐基地專題做。針對教學(xué)實際情況,在某一特定的時間進(jìn)行專題實踐學(xué)習(xí),采用實驗與習(xí)題相輔相成的教學(xué)方式,可以用實驗理解、啟示習(xí)題作業(yè),也可以進(jìn)行趣味性、實用性的實驗或自行設(shè)計、驗證實驗等等。

目前這主要是指周六的專題實踐時間。比起雙休日在各類補(bǔ)習(xí)學(xué)校聽課做練習(xí),學(xué)生當(dāng)然是喜歡做實驗。這個時間學(xué)生的興趣是最高了,因為是雙休日,學(xué)生相對空閑,沒有在學(xué)校里在時間方面受太多的限制,同時,指導(dǎo)老師準(zhǔn)備與實驗相關(guān)的習(xí)題。這種實驗與習(xí)題相輔相成的學(xué)習(xí)方法行之有效,大受學(xué)生們的歡迎。

3 成效分析

我們對家庭“微型實驗室”和《趣味科學(xué)小實驗精選》一書(以下簡稱《精選》)的使用情況進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查對象為實驗學(xué)校參加實驗的學(xué)生,分別是: 2008年5月份開始實驗的七年級學(xué)生182人,小學(xué)為2008年9月開始實驗的四、五年級學(xué)生98人。調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果如下:

調(diào)查結(jié)果顯示:《趣味科學(xué)小實驗精選》一書以及用“動手學(xué)”實驗包建立家庭“微型實驗室”受到了參加實驗中小學(xué)生的高度喜愛;絕大部分家長對“動手學(xué)”實驗包也是相當(dāng)滿意的,尤其小學(xué)滿意度為96%。中小學(xué)生都認(rèn)為方便實驗、增加實驗機(jī)會,增加了學(xué)習(xí)的興趣、提高了動手能力。對科學(xué)教師進(jìn)行訪談時,則反映實驗準(zhǔn)備起來方便、降低了工作強(qiáng)度,實驗開設(shè)率大幅提高。

可以說,用“動手學(xué)”實驗包引導(dǎo)孩子做趣味科學(xué)小實驗游戲,是一項能夠?qū)崿F(xiàn)大眾型、普及型的活動,它對提高公民的科學(xué)素養(yǎng)是能夠起到積極有效的作用的,同時活動設(shè)計緊扣科學(xué)課程目標(biāo),既增加了學(xué)生課余自由探究的機(jī)會,使學(xué)生業(yè)余生活得到拓展和延伸,同時還大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動手做的機(jī)會,對中小學(xué)科學(xué)教育質(zhì)量的提高具有非常重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部“做中學(xué)”科學(xué)教育中心.2001-07-31.http://www.ycst.gov.cn教育部“做中學(xué)”科學(xué)教育計劃

[2]解中秀.“學(xué)生實驗包”——突破常規(guī)教學(xué)時空的嘗試.電力高等教育,1996(1).