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        在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中培養(yǎng)思維的深刻性

        2021-03-25 08:56:40沈靈燕
        成長(zhǎng) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:深刻性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維

        沈靈燕

        摘 要:在科學(xué)教育中,提高學(xué)生的思維是教學(xué)的核心目標(biāo)和根本任務(wù),思維的深刻性是指學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象把握事物的本質(zhì),提高思維深刻性在優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)中顯得尤為重要。為此,以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手,在分析中喚醒,在評(píng)價(jià)中鼓舞,在實(shí)踐中體驗(yàn),在創(chuàng)造中生成思維的深刻性。

        關(guān)鍵詞:思維 深刻性 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        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(yùn)用概念思維,透過(guò)紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象,把握事物的本質(zhì),進(jìn)行抽象概括,抓住問(wèn)題的核心,揭示隱含的信息,根據(jù)事物的初態(tài)遇見(jiàn)事物的發(fā)展。在初中《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提出了要求,初中科學(xué)教材根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)選取核心知識(shí),不同程度的培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生思維,提高學(xué)生思維的深刻性??茖W(xué)核心素養(yǎng)閃耀著人類理性和智慧光輝的科學(xué)思維,具有持久和廣泛的遷移效應(yīng),對(duì)學(xué)生產(chǎn)生極大的吸引力和影響力。本文以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手,提高學(xué)生思維的深刻性,從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

        1 初中科學(xué)思維發(fā)展現(xiàn)狀

        勞厄說(shuō):“學(xué)習(xí)重要的不是獲得知識(shí),而是提高思維能力,教育無(wú)非是將一切已學(xué)過(guò)的東西都遺忘時(shí)所剩下的東西?!痹诳茖W(xué)教育中,受升學(xué)壓力的影響,我們更多的關(guān)注學(xué)生知識(shí)的掌握,而很少去關(guān)注學(xué)生思維的開(kāi)展。主要表現(xiàn)在:

        1.1 重實(shí)驗(yàn)操作,輕實(shí)驗(yàn)原理

        教材的一些實(shí)驗(yàn)是給出實(shí)驗(yàn)過(guò)程甚至結(jié)論,我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中,往往會(huì)忽視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的,而是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生進(jìn)行操作,得出結(jié)論,事實(shí)上很多學(xué)生根本不理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。

        1.2 重實(shí)驗(yàn)過(guò)程,輕交流評(píng)價(jià)

        在初中的科學(xué)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)過(guò)程很重要,我們往往會(huì)把實(shí)驗(yàn)的流程作為整節(jié)課的重點(diǎn),無(wú)論在實(shí)驗(yàn)前還是實(shí)驗(yàn)后,都缺失學(xué)生交流、評(píng)價(jià),學(xué)生的思維不能向高階發(fā)展。

        1.3 重教師權(quán)威,輕批判質(zhì)疑

        受中國(guó)傳統(tǒng)教育的影響,中國(guó)學(xué)生一直把教師作為權(quán)威,即使自己觀察到的現(xiàn)象與結(jié)論不同,很少會(huì)提出質(zhì)疑和批判,這樣學(xué)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(xué)教育會(huì)設(shè)計(jì)很多技術(shù)產(chǎn)品,像溫度計(jì)、變阻器、電流表等,我們?cè)诮逃泻荜P(guān)注這些器材的正確使用,很少會(huì)有老師去關(guān)注甚至嘗試制作這些器材。

        這樣的教育現(xiàn)狀,使我國(guó)學(xué)生所擁有的知識(shí)量比較大,但思維能力、創(chuàng)造力卻不足。這說(shuō)明知識(shí)不可替代思維,知識(shí)多的人思維能力不一定強(qiáng)。

        2 如何以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手,提高思維的深刻性

        浙江省著名的物理特級(jí)教師吳加澍曾把自己的物理教育思想概括為:以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以過(guò)程為主線,以思維為中心,以變式為手段。學(xué)生思維的發(fā)展,是科學(xué)教育的根本,以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為抓手,提高學(xué)生思維的深刻性,概括如下:

        2.1 眀析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的,分析中喚醒思維的深刻性

        科學(xué)的教育離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn),教材中無(wú)論是實(shí)驗(yàn)裝置還是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),都是思維的產(chǎn)物,蘊(yùn)含著豐富的思維教育因素。在科學(xué)教育中,要充分利用這些素材,讓學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中分析教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的,這樣既能避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)的盲目性,又能提高學(xué)生思維的深刻性。

        牛頓第一定律的中“阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響”實(shí)驗(yàn)中,我們將實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行剖析。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)問(wèn)題是:力和運(yùn)動(dòng)有著怎樣的關(guān)系?我們將目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分解,通過(guò)各個(gè)子問(wèn)題,而獲得目標(biāo)的答案。(1)思考,一個(gè)物體作用往往是什么時(shí)候最清楚?——是這個(gè)物體不在(或失去)時(shí)最清楚?;谶@樣的目標(biāo)思想,我們將目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)移,先解決一個(gè)更基本的問(wèn)題:沒(méi)有力,物體將做什么運(yùn)動(dòng)?(2)生活中,并不存在不受力的環(huán)境,怎么研究沒(méi)有力的運(yùn)動(dòng)呢?我們可以考慮,讓小車所受的阻力逐漸減小,看小車的運(yùn)動(dòng),從而推論不受力時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況。(3)進(jìn)而出現(xiàn)課本上的實(shí)驗(yàn),研究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。再將這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分解:①怎樣改變阻力大小?——在水平面上鋪不同的材料。②怎樣反應(yīng)阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響?——給小車相同的初速度,比較在不同材料上的運(yùn)動(dòng)距離,距離長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變。

        愛(ài)因斯坦說(shuō)“學(xué)習(xí)要善于思考、思考、再思考,我就是靠這個(gè)學(xué)習(xí)方法成為科學(xué)家的”,在實(shí)驗(yàn)前去思考,分析教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的,真正意義上去明白教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的,在分析中喚醒思維的深刻性。實(shí)驗(yàn)不在只是一個(gè)操作問(wèn)題,而成為思維的提升,核心素養(yǎng)的提升。

        2.2 完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程,評(píng)價(jià)中鼓舞思維的深刻性

        教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),要善于稚化自己,使自己退回到初學(xué)者的角度和地位,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,最重要的不是獲得科學(xué)的結(jié)論,而是關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有怎樣的體驗(yàn),學(xué)到了哪些科學(xué)技能和方法,思維的深刻性得到了怎樣的提升。

        科學(xué)教科書(shū)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(shū)本做實(shí)驗(yàn),那么完全失去了實(shí)驗(yàn)的意義。從提高思維深刻性角度來(lái)看,在實(shí)驗(yàn)前,一定要學(xué)生明白以下幾個(gè)問(wèn)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(cè)量氧氣的含量?

        這樣的教學(xué)思路,學(xué)生更能抓住事務(wù)的本質(zhì),更加全面的、深刻的思考問(wèn)題,揭示事物的本質(zhì),尋找解決問(wèn)題的多種途徑,在互相的“刁難”和評(píng)價(jià)中,鼓舞學(xué)生思維的深刻性。

        2.3 質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果,實(shí)踐中體驗(yàn)思維的深刻性

        羅素說(shuō),“這個(gè)世界上最大的麻煩就在于,傻瓜和狂熱分子對(duì)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(dòng),還能幫我們沖破思想的牢籠。

        在有一次培訓(xùn)中,一位老師在教學(xué)摩擦力時(shí),講到兩個(gè)物體的接觸面有水時(shí),摩擦力會(huì)減小,但在課堂上有同學(xué)卻對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)提出質(zhì)疑:農(nóng)民在使用鋤頭勞動(dòng)時(shí)為了防滑,通常要在手心吐一口唾沫,這不是說(shuō)明水能增大摩擦力嗎?面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑,施老師沒(méi)有用“這個(gè)問(wèn)題同學(xué)們課后去探究”之類話語(yǔ)去搪塞,而是通過(guò)探究去尋找問(wèn)題的答案。她將一個(gè)木塊分別在兩塊木板上做滑動(dòng)實(shí)驗(yàn),測(cè)量木塊滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力。當(dāng)木塊在有油漆的木板上滑動(dòng)時(shí),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(huì)減小。當(dāng)木塊在沒(méi)有油漆的木板上滑動(dòng)時(shí),如果接觸面是干燥的,摩擦力為1.3 N,但是,當(dāng)在接觸面之間抹少量水,使之稍稍變濕時(shí),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(guò)這樣的探究,學(xué)生明白:兩個(gè)固體接觸面之間有液體時(shí),這個(gè)液體薄層會(huì)將兩個(gè)接觸面隔開(kāi),使接觸面之間的摩擦力減小。而當(dāng)接觸面雖然變濕但未能形成液體層時(shí),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(zhǎng)期這樣的教學(xué),學(xué)生就會(huì)帶著非??b密的懷疑態(tài)度去看待各種事物,像科學(xué)家一樣思考問(wèn)題,提高思維的深刻性。

        2.4 回歸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本質(zhì),創(chuàng)造中生成思維的深刻性

        科學(xué)教育中會(huì)涉及一些技術(shù)產(chǎn)品,它們都是人類思維的產(chǎn)物,在教學(xué)過(guò)程中,我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)的需要和學(xué)生的認(rèn)知水平,選擇一些合適的技術(shù)產(chǎn)品,引導(dǎo)學(xué)生退回到設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品的最初思維狀態(tài)上來(lái),像發(fā)明家一樣思考,體驗(yàn)這些技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)造過(guò)程。

        例五:自制變阻器

        教學(xué)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(jiǎn)單的方法是什么?

        生:長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度

        師:最簡(jiǎn)單的方法是什么?

        生:改變長(zhǎng)度。

        師:思考調(diào)光臺(tái)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(zhǎng)一些。

        師:合金線太長(zhǎng),使用不方便,如何改正缺點(diǎn)。

        生:把合金線纏繞起來(lái)。

        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(huì)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(duì),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(lái)就一起制作簡(jiǎn)易的變阻器吧。

        這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能讓學(xué)生從根本上了解變阻器的原理,變阻器的學(xué)習(xí)也不再只是一個(gè)操作問(wèn)題,而是明確原理、制作的過(guò)程,學(xué)生在整個(gè)學(xué)生,是一個(gè)積極、主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程,培養(yǎng)思維的深刻性。

        科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與學(xué)生思維的深刻性密不可分,思維在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程重得到有效的訓(xùn)練和培養(yǎng),通過(guò)分析目的、完善過(guò)程、質(zhì)疑結(jié)果、回歸本質(zhì),讓學(xué)生深入理解科學(xué)概念和規(guī)律,正確把握科學(xué)過(guò)程的本質(zhì)特征,提高思維的深刻性。

        參考文獻(xiàn):

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

        [2] 王耀村.初中科學(xué)教學(xué)關(guān)鍵性問(wèn)題指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社.2016.

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

        [4] 原臻鈺.初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生思維培養(yǎng)的研究[D].上海師范大學(xué).2014.

        浙江省海寧市許村中學(xué) (浙江省海寧市 314409)

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