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        在實驗設計中培養(yǎng)思維的深刻性

        2021-03-25 08:56:40沈靈燕
        成長 2021年4期
        關鍵詞:深刻性實驗設計思維

        沈靈燕

        摘 要:在科學教育中,提高學生的思維是教學的核心目標和根本任務,思維的深刻性是指學生透過現(xiàn)象把握事物的本質(zhì),提高思維深刻性在優(yōu)化學生思維品質(zhì)中顯得尤為重要。為此,以實驗設計為抓手,在分析中喚醒,在評價中鼓舞,在實踐中體驗,在創(chuàng)造中生成思維的深刻性。

        關鍵詞:思維 深刻性 實驗設計

        思維的深刻性是指主體能夠不受事物表象的迷惑和干擾,善于運用概念思維,透過紛繁復雜的現(xiàn)象,把握事物的本質(zhì),進行抽象概括,抓住問題的核心,揭示隱含的信息,根據(jù)事物的初態(tài)遇見事物的發(fā)展。在初中《科學課程標準》中,對培養(yǎng)學生的科學思維提出了要求,初中科學教材根據(jù)課程標準選取核心知識,不同程度的培養(yǎng)、發(fā)展學生思維,提高學生思維的深刻性??茖W核心素養(yǎng)閃耀著人類理性和智慧光輝的科學思維,具有持久和廣泛的遷移效應,對學生產(chǎn)生極大的吸引力和影響力。本文以實驗設計為抓手,提高學生思維的深刻性,從而促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

        1 初中科學思維發(fā)展現(xiàn)狀

        勞厄說:“學習重要的不是獲得知識,而是提高思維能力,教育無非是將一切已學過的東西都遺忘時所剩下的東西?!痹诳茖W教育中,受升學壓力的影響,我們更多的關注學生知識的掌握,而很少去關注學生思維的開展。主要表現(xiàn)在:

        1.1 重實驗操作,輕實驗原理

        教材的一些實驗是給出實驗過程甚至結論,我們在教學過程中,往往會忽視實驗設計的目的,而是簡單的讓學生進行操作,得出結論,事實上很多學生根本不理解這個實驗的原理。

        1.2 重實驗過程,輕交流評價

        在初中的科學教學中,實驗過程很重要,我們往往會把實驗的流程作為整節(jié)課的重點,無論在實驗前還是實驗后,都缺失學生交流、評價,學生的思維不能向高階發(fā)展。

        1.3 重教師權威,輕批判質(zhì)疑

        受中國傳統(tǒng)教育的影響,中國學生一直把教師作為權威,即使自己觀察到的現(xiàn)象與結論不同,很少會提出質(zhì)疑和批判,這樣學生很難沖破前概念,得到概念的轉(zhuǎn)化。

        1.4 重器材使用,輕原理制作

        科學教育會設計很多技術產(chǎn)品,像溫度計、變阻器、電流表等,我們在教育中很關注這些器材的正確使用,很少會有老師去關注甚至嘗試制作這些器材。

        這樣的教育現(xiàn)狀,使我國學生所擁有的知識量比較大,但思維能力、創(chuàng)造力卻不足。這說明知識不可替代思維,知識多的人思維能力不一定強。

        2 如何以實驗設計為抓手,提高思維的深刻性

        浙江省著名的物理特級教師吳加澍曾把自己的物理教育思想概括為:以實驗為基礎,以過程為主線,以思維為中心,以變式為手段。學生思維的發(fā)展,是科學教育的根本,以實驗設計為抓手,提高學生思維的深刻性,概括如下:

        2.1 眀析實驗設計目的,分析中喚醒思維的深刻性

        科學的教育離不開科學實驗,教材中無論是實驗裝置還是實驗方案的設計,都是思維的產(chǎn)物,蘊含著豐富的思維教育因素。在科學教育中,要充分利用這些素材,讓學生在科學學習中分析教材實驗設計的目的,這樣既能避免學生實驗的盲目性,又能提高學生思維的深刻性。

        牛頓第一定律的中“阻力對小車運動的影響”實驗中,我們將實驗目的進行剖析。本實驗教學的目標問題是:力和運動有著怎樣的關系?我們將目標問題進行分解,通過各個子問題,而獲得目標的答案。(1)思考,一個物體作用往往是什么時候最清楚?——是這個物體不在(或失去)時最清楚?;谶@樣的目標思想,我們將目標進行轉(zhuǎn)移,先解決一個更基本的問題:沒有力,物體將做什么運動?(2)生活中,并不存在不受力的環(huán)境,怎么研究沒有力的運動呢?我們可以考慮,讓小車所受的阻力逐漸減小,看小車的運動,從而推論不受力時小車的運動情況。(3)進而出現(xiàn)課本上的實驗,研究阻力對物體運動的影響。再將這個問題進行分解:①怎樣改變阻力大?。俊谒矫嫔箱伈煌牟牧?。②怎樣反應阻力對運動的影響?——給小車相同的初速度,比較在不同材料上的運動距離,距離長,運動狀態(tài)不容易改變。

        愛因斯坦說“學習要善于思考、思考、再思考,我就是靠這個學習方法成為科學家的”,在實驗前去思考,分析教材實驗設計的目的,真正意義上去明白教材設計實驗的目的,在分析中喚醒思維的深刻性。實驗不在只是一個操作問題,而成為思維的提升,核心素養(yǎng)的提升。

        2.2 完善實驗設計過程,評價中鼓舞思維的深刻性

        教師在設計實驗教學時,要善于稚化自己,使自己退回到初學者的角度和地位,實驗教學中,最重要的不是獲得科學的結論,而是關注學生在實驗過程中有怎樣的體驗,學到了哪些科學技能和方法,思維的深刻性得到了怎樣的提升。

        科學教科書利用如圖1所示裝置,探究空氣中氧氣成分的含量,如果只是照書本做實驗,那么完全失去了實驗的意義。從提高思維深刻性角度來看,在實驗前,一定要學生明白以下幾個問題:為什么使用如圖的裝置?為什么水升高的體積等于氧氣占有的體積?為什么要燃燒紅磷,而不燃燒別的物質(zhì)?怎樣測量氧氣的含量?

        這樣的教學思路,學生更能抓住事務的本質(zhì),更加全面的、深刻的思考問題,揭示事物的本質(zhì),尋找解決問題的多種途徑,在互相的“刁難”和評價中,鼓舞學生思維的深刻性。

        2.3 質(zhì)疑實驗設計結果,實踐中體驗思維的深刻性

        羅素說,“這個世界上最大的麻煩就在于,傻瓜和狂熱分子對自我總是如此肯定,而智者的內(nèi)心總是充滿著疑惑”,羅素這里講的疑惑,就是質(zhì)疑和批判,質(zhì)疑和批判不但能使我們理智的思考和理智的行動,還能幫我們沖破思想的牢籠。

        在有一次培訓中,一位老師在教學摩擦力時,講到兩個物體的接觸面有水時,摩擦力會減小,但在課堂上有同學卻對這個觀點提出質(zhì)疑:農(nóng)民在使用鋤頭勞動時為了防滑,通常要在手心吐一口唾沫,這不是說明水能增大摩擦力嗎?面對學生的質(zhì)疑,施老師沒有用“這個問題同學們課后去探究”之類話語去搪塞,而是通過探究去尋找問題的答案。她將一個木塊分別在兩塊木板上做滑動實驗,測量木塊滑動時受到的摩擦力。當木塊在有油漆的木板上滑動時,如果接觸面是干燥的,摩擦力為1N,如果接觸面間有水,摩擦力減小到0.8N。由此得出:接觸面之間有液體,摩擦力會減小。當木塊在沒有油漆的木板上滑動時,如果接觸面是干燥的,摩擦力為1.3 N,但是,當在接觸面之間抹少量水,使之稍稍變濕時,摩擦力反而增大到1.7N。如果在接觸面之間加大量水,摩擦力又減小到1.1N。

        通過這樣的探究,學生明白:兩個固體接觸面之間有液體時,這個液體薄層會將兩個接觸面隔開,使接觸面之間的摩擦力減小。而當接觸面雖然變濕但未能形成液體層時,由于表面性質(zhì)被破環(huán),接觸面之間的摩擦力不一定減小。長期這樣的教學,學生就會帶著非??b密的懷疑態(tài)度去看待各種事物,像科學家一樣思考問題,提高思維的深刻性。

        2.4 回歸實驗設計本質(zhì),創(chuàng)造中生成思維的深刻性

        科學教育中會涉及一些技術產(chǎn)品,它們都是人類思維的產(chǎn)物,在教學過程中,我們應當根據(jù)教學的需要和學生的認知水平,選擇一些合適的技術產(chǎn)品,引導學生退回到設計這些產(chǎn)品的最初思維狀態(tài)上來,像發(fā)明家一樣思考,體驗這些技術產(chǎn)品的創(chuàng)造過程。

        例五:自制變阻器

        教學片段:

        師:根據(jù)影響電阻大小的因素分析,改變電阻大小的方法有哪些?最簡單的方法是什么?

        生:長度、橫截面積、材料和溫度

        師:最簡單的方法是什么?

        生:改變長度。

        師:思考調(diào)光臺燈的兩岸是怎么控制的?

        生:直線式的變阻器

        師:要使燈光調(diào)的更暗些該怎么辦?

        生:電阻絲更長一些。

        師:合金線太長,使用不方便,如何改正缺點。

        生:把合金線纏繞起來。

        師:繞合金所選材料有什么要求?

        生:絕緣體,如陶瓷、橡膠等。

        師:緊密繞法會使合金線之間相碰而短路?如何解決?

        生:表面涂上絕緣的。

        師:對,我們今天使用漆包線(合金線外面涂上漆,絕緣),如何解決滑片與漆包線之間的接觸?

        生:與滑片接觸的漆包線把表面的漆去除。

        師:那我們接下來就一起制作簡易的變阻器吧。

        這樣的教學設計能讓學生從根本上了解變阻器的原理,變阻器的學習也不再只是一個操作問題,而是明確原理、制作的過程,學生在整個學生,是一個積極、主動建構的過程,培養(yǎng)思維的深刻性。

        科學實驗設計與學生思維的深刻性密不可分,思維在實驗設計過程重得到有效的訓練和培養(yǎng),通過分析目的、完善過程、質(zhì)疑結果、回歸本質(zhì),讓學生深入理解科學概念和規(guī)律,正確把握科學過程的本質(zhì)特征,提高思維的深刻性。

        參考文獻:

        [1] 鄭青岳.鄭青岳科學教育講演錄[M].浙江:浙江教育出版社.2015.

        [2] 王耀村.初中科學教學關鍵性問題指導[M].北京:高等教育出版社.2016.

        [3] 陳懋.例談初中物理教學中學生科學思維的培養(yǎng)[J].教學月刊.2019.

        [4] 原臻鈺.初中科學實驗教學對學生思維培養(yǎng)的研究[D].上海師范大學.2014.

        浙江省海寧市許村中學 (浙江省海寧市 314409)

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