實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的主旋律。新課程提倡自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí),這三種方式即有區(qū)別又有內(nèi)在聯(lián)系。其中探究學(xué)習(xí)關(guān)注的是學(xué)習(xí)的手段途徑,科學(xué)探究原是科學(xué)家們研究自然界的科學(xué)規(guī)律時(shí)所進(jìn)行的科學(xué)活動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)這些良好的教學(xué)愿望,需要有切實(shí)可行的教學(xué)載體。在教學(xué)實(shí)踐中,本人對(duì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的途徑進(jìn)行了探索。
一、充分利用教材,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
實(shí)踐證明,教師的教學(xué)創(chuàng)新特別是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是激發(fā)學(xué)生思維創(chuàng)新的動(dòng)力。充分利用教材,對(duì)教材進(jìn)行二次開發(fā),優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了教學(xué)創(chuàng)新,收到良好的教學(xué)效果。比如,驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證科學(xué)猜想具有重要的地位,如果千篇一律地應(yīng)用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
物質(zhì)的特性中 “密度”一節(jié),教材提供了演示實(shí)驗(yàn),我們可將“密度的測(cè)定”的演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生探究實(shí)驗(yàn)教學(xué):上課時(shí),教師首先給學(xué)生設(shè)置情景問題:“兩個(gè)相同的燒杯分別裝入相同體積的水和酒精比較,哪一杯質(zhì)量大?”要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,通過小組合作方式提出自己的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行交流,形成科學(xué)合理的方案后再讓學(xué)生把兩種待測(cè)液體取等體積同時(shí)放入已調(diào)節(jié)好的天平上,讓學(xué)生觀察天平是否平衡?結(jié)果天平向盛水的一邊傾斜,為什么?然后讓學(xué)生共同討論,提出各種猜想。比如相同體積的不同物質(zhì),其質(zhì)量是否相等?相同體積的同種物質(zhì),其質(zhì)量是否相等?……接下來,把學(xué)生分成4個(gè)大組,若干小組,第一組測(cè)若干杯體積不同的水的質(zhì)量與體積,第二、三、四組分別測(cè)若干個(gè)體積不同的鐵塊、銅塊、鋁塊的質(zhì)量與體積,要求各小組先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)表格,然后選取實(shí)驗(yàn)材料做實(shí)驗(yàn),收集證據(jù),整理后填在表格中,分別計(jì)算出水、鐵、銅、鋁四種物質(zhì)的質(zhì)量與體積之比值;再通過同學(xué)之間的交流與合作,討論并歸納出:不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是不相等的,相同物質(zhì)的質(zhì)量與體積之比值是相近的或相等的。最后師生總結(jié)指出:物質(zhì)的質(zhì)量與體積之間的比值是恒定的,它反映了物質(zhì)的一種特性。從而順勢(shì)提出“密度”的概念。這樣,整節(jié)課在教師的指導(dǎo)下,通過學(xué)生自己去摸索、尋求,讓事實(shí)說話,不僅幫助學(xué)生理解密度概念本質(zhì),更重要的是培養(yǎng)了他們的探究思維方法。
二、巧用變式,激發(fā)實(shí)驗(yàn)探究興趣
改變教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的某些環(huán)節(jié),使之呈現(xiàn)為一種“變式”,以便激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,激活學(xué)生的思路,以完善學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α@脤?shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情景,開展探究性教學(xué),教師平時(shí)用得比較多的是通過實(shí)驗(yàn)設(shè)置懸念,引入新課。還可以利用在實(shí)驗(yàn)中,創(chuàng)設(shè)問題情景,巧用變式,激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)。
教學(xué)“液體的壓強(qiáng)”這一節(jié)內(nèi)容時(shí),在利用底部和側(cè)壁扎有橡皮膜的玻璃管研究了液體對(duì)容器底部和側(cè)壁有壓強(qiáng)后,對(duì)于液體內(nèi)部的壓強(qiáng)教師往往是按照課本,介紹液體壓強(qiáng)計(jì)后,用壓強(qiáng)計(jì)去研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。這樣做固然可以順利完成教學(xué)任務(wù),學(xué)生也不難接受。但這種教法往往會(huì)給學(xué)生產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺,以為液體內(nèi)部壓強(qiáng)只能用液體壓強(qiáng)計(jì)來測(cè)量,束縛了學(xué)生的思維,而且對(duì)液體壓強(qiáng)計(jì)的引出及使用原理的簡(jiǎn)單介紹也不很自然。其實(shí)在這里,教師忽視了讓學(xué)生進(jìn)行探究的良好的時(shí)機(jī)。假如在研究這個(gè)問題時(shí),教師有意識(shí)地創(chuàng)造這樣的問題情景:“液體對(duì)容器底部和側(cè)壁有壓強(qiáng),那么,液體內(nèi)部是否也有壓強(qiáng)呢?如果有的話,怎樣來觀察呢?”這樣一問,學(xué)生很容易想到“把底部扎有橡皮膜的玻璃管插入液體中去試驗(yàn)”。根據(jù)學(xué)生提出的方法去測(cè)試液體內(nèi)部的壓強(qiáng)后,發(fā)現(xiàn)橡皮膜有變化但不明顯,此時(shí),教師趁機(jī)激發(fā)學(xué)生去思考,尋找更好的器材。這時(shí)教師出示“液體壓強(qiáng)計(jì)”便水到渠成。這樣設(shè)計(jì)更重要的是從“扎有橡皮膜的玻璃管”到“液體壓強(qiáng)計(jì)”是學(xué)生經(jīng)過探究后的一個(gè)自主發(fā)現(xiàn)。
通過變式,我們可以優(yōu)化許多實(shí)驗(yàn),又如:“用電流表測(cè)電流”的實(shí)驗(yàn)就可改為“研究串并聯(lián)電路中各部分電流之關(guān)系”。照傳統(tǒng)的教學(xué)方法,一般是教師先演示一遍后,學(xué)生再分組做實(shí)驗(yàn);或者是教師一邊講解,學(xué)生一邊實(shí)驗(yàn)。這樣雖可以降低實(shí)驗(yàn)的難度;但學(xué)生對(duì)所用的實(shí)驗(yàn)器材是在“照方抓藥”,學(xué)生所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟只是簡(jiǎn)單機(jī)械的重復(fù);失去了寶貴的教育價(jià)值。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在嚴(yán)重的弊端:對(duì)學(xué)生個(gè)體來說,既限制了學(xué)生的思維能力的發(fā)展,又嚴(yán)重扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力,違背了全面發(fā)展的素質(zhì)教育觀。而對(duì)學(xué)生群體來說,則是加速了學(xué)生的兩極分化,使學(xué)生受教育的機(jī)會(huì)不均等,部分學(xué)生根本沒有主動(dòng)參與的機(jī)會(huì),不可能去發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)展能力,極大壓抑了他們的創(chuàng)新潛能。本節(jié)實(shí)驗(yàn)課變模擬實(shí)驗(yàn)為自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生人人設(shè)計(jì)電路圖,啟迪學(xué)生思維活動(dòng),找出測(cè)量各點(diǎn)電流的思路。在此基礎(chǔ)上,啟發(fā)學(xué)生看教師提供的實(shí)驗(yàn)器材中為什么比課本提供的實(shí)驗(yàn)器材多兩個(gè)電流表?學(xué)生可以自主地選擇一個(gè)、兩個(gè)甚至三個(gè)電流表,來設(shè)計(jì)電路,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一自主活動(dòng)為學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)創(chuàng)造了一個(gè)寬松環(huán)境,每個(gè)人都在主動(dòng)參與、積極探索。不注重把結(jié)論給學(xué)生,而注重培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新能力,給學(xué)生廣闊的空間去操作去探究,讓學(xué)生去經(jīng)歷去感受。學(xué)生自行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了教材的范疇。
三、設(shè)計(jì)綜合開放性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維
自然界是綜合開放的,對(duì)于同一現(xiàn)象或同一探究主題,只限有某一門學(xué)科知識(shí)往往難以解決。自然界問題的綜合性開放性決定了科學(xué)教學(xué)的綜合性和開放性。
盡管有些教師簡(jiǎn)單地認(rèn)為初中科學(xué)是物理、化學(xué)、生物等多種學(xué)科的合科教材,但我們不能囿于學(xué)科局限,需要打破學(xué)科隔閡。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生綜合學(xué)科知識(shí),設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn),開放性實(shí)驗(yàn),有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維及探究、創(chuàng)新能力。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生尋找多種解決方法以嘗試。如“辨別食鹽水和純凈水的”實(shí)驗(yàn)作為探究課題,要求學(xué)生據(jù)所學(xué)的知識(shí),尋找多種實(shí)驗(yàn)途徑辨認(rèn),結(jié)果學(xué)生設(shè)計(jì)出五花八門的實(shí)驗(yàn),①有從物理測(cè)密度法,密度大的為食鹽水;②根據(jù)浮沉條件,設(shè)計(jì)雞蛋的浮沉來判別;③用化學(xué)方法,加入AgNO3溶液 產(chǎn)生AgCl沉淀來辨認(rèn)食鹽水;④用蔬菜、蘿卜的細(xì)胞吸水、失水實(shí)驗(yàn),會(huì)使蔬菜“癟了”的為食鹽水;⑤用舌頭品嘗,咸味的為食鹽水;⑥利用熔點(diǎn)不同來區(qū)別,放入冰箱,難冷凍的為食鹽水;⑦加熱蒸發(fā),蒸發(fā)后留下“白霜”的為食鹽水等等。這些辦法都有科學(xué)依據(jù),在師生交流過程中,比較總結(jié)每種方法的優(yōu)缺點(diǎn),尋找最佳方案。象這樣通過多學(xué)科的知識(shí)聯(lián)系,多種實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),能讓學(xué)生的創(chuàng)新思維的多向性得到充分發(fā)揮,綜合能力不斷提高。
總之,探究是一種多側(cè)面,多形式的活動(dòng)。初中科學(xué)的探究學(xué)習(xí)可以通過各種教學(xué)形式,特別是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情發(fā)揮其主體性,不斷地啟發(fā)學(xué)生思考,通過自己的努力去解決一個(gè)個(gè)問題,翻越一個(gè)個(gè)知識(shí)高峰,在探究學(xué)習(xí)中形成良好的科學(xué)觀、人生觀和價(jià)值觀,全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和完善的人格。