■李亞利

儀器在科學(xué)課探究學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

■李亞利

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.26.133

科學(xué)教育應(yīng)該以探究性理念為指導(dǎo)，充分利用教學(xué)儀器，讓科學(xué)實驗，尤其是學(xué)生自主的探究性實驗，在整個科學(xué)教學(xué)中融會貫通，使之具有無可替代的重要作用。

新課程積極倡導(dǎo)探究性教學(xué)，而科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，如果把整個科學(xué)比作是一座摩天大廈，那么科學(xué)實驗就是通向這摩天大廈的一級級階梯。無論是引導(dǎo)學(xué)生探索科學(xué)規(guī)律，還是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念，都離不開科學(xué)實驗儀器。

本文著重從探究式學(xué)習(xí)方法上闡述新課程理念下實驗教學(xué)的一些新構(gòu)想，以期能與同行交流，共同促進科學(xué)實驗教學(xué)的實施。

充分利用儀器進行探究性實驗

一、探究性設(shè)計實驗

探究性設(shè)計實驗是指，所設(shè)計的實驗包含的科學(xué)規(guī)律往往隱藏在較深的層次，需要學(xué)生去挖掘；實驗的條件和結(jié)果之間通常存在著較大的距離，需要學(xué)生去跨越；解決問題的方法與途徑不十分明確，需要學(xué)生通過嘗試，提出假設(shè)，并驗證假設(shè)來尋找。

儀器是實驗的物質(zhì)條件。例如，教科版六年級上冊的“杠桿實驗”，如果學(xué)生只停留在了解如何省力這一層次，那學(xué)生通過改變杠桿一端重物重量，進行多次測量，會輕松掌握杠桿確實省力了，那費力杠桿、平衡杠桿就無從下手，教師必須引導(dǎo)學(xué)生在重點與力點、支點與力點的距離處著手深入，才能更進一步揭開杠桿的所有秘密。

二、趣味性設(shè)計實驗

趣味性設(shè)計實驗是指，探究性實驗的設(shè)計要充分考慮學(xué)生的心理特點和認知水平，實驗設(shè)計要求生動、有趣，能使學(xué)生在進行實驗探究時，自始至終保持很高的興趣。例如，在《磁鐵》一課的教學(xué)中，提供有趣的實驗儀器和材料，將磁鐵南北極粘上可愛的卡通圖片，利用“找朋友”、“摔跤比賽”的游戲進行教學(xué)，讓學(xué)生在玩中、游戲中探究出磁鐵的性質(zhì)，探索出磁鐵南北極的奧秘所在。

三、理論聯(lián)系實際設(shè)計實驗

理論聯(lián)系實際設(shè)計實驗是，在探究性科學(xué)實驗的設(shè)計中，不僅要有觀察、測量的過程，而且需要建立科學(xué)模型，對實驗的現(xiàn)象和結(jié)果用根據(jù)科學(xué)模型得出的表達式進行解釋，從而培養(yǎng)學(xué)生運用理論解決實際問題的能力。例如，在《電路的連接》實驗中，學(xué)生設(shè)計自己喜愛的房間，將電路設(shè)計好，對房中需用到的電器、照明、線路進行模擬裝配，這樣，學(xué)生將理論與實際相結(jié)合，學(xué)以致用，然后對自己和伙伴的設(shè)計進行評價、點撥。

四、簡易性設(shè)計實驗

簡易性設(shè)計實驗是指，實驗的設(shè)計要盡可能采用身邊的材料，所使用的儀器要簡單，設(shè)計的方案要與日常生活實際相聯(lián)系，實驗的原理要在小學(xué)科學(xué)范圍之內(nèi)。有很多實驗學(xué)生在家就可以完成，這樣的實驗材料容易找到，能夠增強學(xué)習(xí)的趣味性。

利用儀器優(yōu)化探究性實驗教學(xué)的手段

一、儀器可以解決探究中的問題

探究是從問題開始的，發(fā)現(xiàn)和提出問題是學(xué)習(xí)的開端。問題情境的設(shè)置，就是促使學(xué)生在原有知識與掌握的新知識之間發(fā)生激烈沖突，激化學(xué)生意識中的矛盾。教師在教學(xué)中要善于創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生在閱讀、觀察、調(diào)查中對自然現(xiàn)象、生活現(xiàn)象或?qū)嶒灛F(xiàn)象產(chǎn)生好奇，發(fā)現(xiàn)或提出一些有探究價值的問題，讓學(xué)生在獲得知識的過程中得到體驗?；谶@樣的理念，在探究“拱形的力量”的實驗中，筆者在進行拱形能承受多少個墊圈實驗時，學(xué)生觀察到墊圈數(shù)量增多，拱橋中央慢慢下塌，拱腳逐漸向兩邊外移，此時，教師趁機引導(dǎo)，“那么大家看到這一現(xiàn)象，你能提出什么問題需要解決？”

猜想與假設(shè)是學(xué)生運用已有科學(xué)實驗和實踐經(jīng)驗，對問題的可能答案進行猜測，嘗試性地提出自己的見解和想法。這一環(huán)節(jié)有利于調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動性，有利于促進學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力的發(fā)展。

二、儀器可以體現(xiàn)出實驗的科學(xué)性

學(xué)生探究實驗學(xué)習(xí)的積極性、主動性，來自一個充滿疑問和問題的情境。利用儀器優(yōu)化科學(xué)性，也就是在教材內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”時，注重實驗研究，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生明確探究目標，確定思維方向，同時產(chǎn)生強烈的探究欲望、創(chuàng)造思維動力。

三、儀器可以引導(dǎo)學(xué)生自主探究

探究性實驗教學(xué)既是探究實驗學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，也是促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效途徑。在實驗教學(xué)過程中讓學(xué)生自主探究，教師要有意識地給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些問題，問題要以能夠引起學(xué)生的興趣，能夠引起學(xué)生的求知欲望為準，學(xué)生針對需要解決的問題進行觀察、思考，運用已掌握的科學(xué)知識和實驗的方法、手段等來解決問題，在解決問題的過程中進一步提出新問題。教師要根據(jù)問題的要求和相關(guān)條件，創(chuàng)造相關(guān)的實驗情景，有意識地引導(dǎo)學(xué)生來確定解決問題的實驗程序，最終得出準確合理的結(jié)論，達到教學(xué)目標。

為學(xué)生提供可選擇性的實驗儀器和器材，讓學(xué)生自主進行實驗方案設(shè)計，找到與自己相符合的實驗計劃，并動手操作來驗證。這樣的設(shè)計比單純的從理論介紹的角度更能讓學(xué)生接受，關(guān)鍵是讓學(xué)生親身參與探索實踐活動，并獲得對新知識的積極的情感體驗，學(xué)生的動手能力，分析、判斷、論證的能力得到進一步的培養(yǎng)。

充分利用教學(xué)儀器，進行實驗操作證實，在實驗中獲取事實與證據(jù)，科學(xué)記錄實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)。

探究式學(xué)習(xí)在實驗教學(xué)中應(yīng)注重的問題

實驗教學(xué)離不開優(yōu)良的教學(xué)儀器，科學(xué)知識的探索需要教學(xué)儀器來點播，能否讓教學(xué)儀器發(fā)揮更大的作用，需要廣大教師主動研究、積極探索。

一、注重模擬實驗教學(xué)，加強能力培養(yǎng)

對科學(xué)實驗教學(xué)，教師應(yīng)掌握好教材中哪些地方學(xué)生感到抽象、容易混淆、難以解決，并結(jié)合教學(xué)實際，研究解決的方法，努力開發(fā)一些直觀的演示。例如，火山的噴發(fā)用圖片、文字對學(xué)生進行講解，學(xué)生能接受，但往往不能深入理解噴發(fā)原因，如果在教學(xué)中，增加可觀性的模擬實驗，這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，更多地拓寬學(xué)生視野，豐富他們的想象，而且能有效地提高了學(xué)生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。

二、在模擬實驗中注重學(xué)生的參與

演示實驗是教師利用課堂時間為學(xué)生演示，在操作的同時又引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行觀察、思考和分析的一種科學(xué)實驗教學(xué)方式。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，演示實驗通常教師演示，學(xué)生看，但是很多實驗學(xué)生根本看不清。這就不同程度地限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的發(fā)展，直接影響了學(xué)生實驗心理素質(zhì)的提高。因此，在演示實驗中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想、分析、歸納總結(jié)，還可以讓學(xué)生積極參與到實驗操作中，讓他們充分了解實驗的內(nèi)容，這樣多次重復(fù)，加深印象，鞏固記憶。例如，在“地震”一節(jié)的教學(xué)中，筆者在實驗教學(xué)中邊做邊講實驗，每兩位學(xué)生發(fā)一套實驗器材（小木棍、毛巾），在實驗中，讓學(xué)生首先觀察毛巾褶皺變化，再感受折斷木棍時，振動使手產(chǎn)生的感覺，把直觀的材料作為培養(yǎng)學(xué)生知覺、觀察力的材料，引導(dǎo)學(xué)生仔細、準確地進行觀察，然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、對比、總結(jié)出地震產(chǎn)生的原因，最后讓學(xué)生用科學(xué)的語言描述，并解釋所觀察到的現(xiàn)象，從而順理成章地完成教學(xué)任務(wù)?？梢?，演示實驗在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與，不僅有顯示學(xué)生實驗技能的機會，又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)練及能力的培養(yǎng)，加深理解和掌握科學(xué)概念和規(guī)律，同時可領(lǐng)略科學(xué)的思想，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。

總之，探究性實驗教學(xué)符合學(xué)生的認知特點，尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的認知規(guī)律，學(xué)生對客觀現(xiàn)實的認識來自于對外界嘗試探索性的活動，而學(xué)生用自己的學(xué)習(xí)方式探究新知，對他們來說是最好的方法；教師再進行“因勢利導(dǎo)”的教學(xué)，這樣更符合學(xué)生的認知特點和規(guī)律。探究性實驗教學(xué)符合學(xué)生的心理特點，他們對周圍的事物充滿好奇，求知欲望強烈，具有一定的創(chuàng)造和探究的能力。探究性實驗教學(xué)本身可以滿足學(xué)生的這種心理需要，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、動機以及求知欲。探究性實驗教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。探究性實驗教學(xué)提倡學(xué)生自由探究、自由創(chuàng)造，為學(xué)生提供更多的活動機會以及表現(xiàn)與發(fā)展的機會，鼓勵學(xué)生自由奔放和新穎的想象，使學(xué)生的創(chuàng)造潛能得到充分的挖掘。探究實驗教學(xué)性能促進學(xué)生主體性的發(fā)展，學(xué)生只有在努力探究新知、解決問題的過程中，其學(xué)習(xí)的自主性、主動性、創(chuàng)造性才能得到充分發(fā)揮，學(xué)生的主體性才能得到充分發(fā)展。

河北省秦皇島市青龍縣朱杖子鄉(xiāng)臥龍池小學(xué)）