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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇震撼的科学实验范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
中图分类号:G630 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2013)-07-0232-02
所谓新颖,本意是指新生的带芒的谷穗,现引申指新鲜而别致(据《高级汉语词典》)。本文所指的科学实验教学的新颖性取其新鲜之意。
新颖的事物可以引起学生的定向探究反射。明朝的教育家王阳明曾说过:“今教童子,必使其趋向鼓舞,中心喜悦,则其进自不能已。”要诱发学生的学习兴趣,就是要激起这种受“鼓舞”而不能自已的求进体验。教学内容与手段的不断更新变化,可以不断引起学生的探究意识,产生强烈的求知欲。[1]
科学是一门以实验为基础的自然科学,科学实验教学是科学教学的重要组成部分。成功的实验教学能激发学生学习科学的兴趣,引导学生最大限度地发挥积极、创新的主体性,是实施和落实科学教学目的的有效保证。什么样的实验教学能成功激趣呢?笔者认为关键是两个字:新颖。
对于科学实验教学,从某种角度来看,有三个重要的要素,即:实验教学参与者、实验内容、实验环境。这三个要素可以在不同层次,不同角度进行组合,从而产生实验教学整体的新颖性。
下面将从三要素角度来探讨科学实验教学的新颖性问题。
一、从实验教学参与者的角度探讨实验教学的新颖性
科学实验教学的参与者指科学实验操作者、指导者和所有观察该实验的人,一般是指教师和学生,但也有例外(比如:当教师在课堂上播放一段科学实验录像时,实验的参与者除师生外还包括录像中的操作员)。因此,从参与者的角度看,科学实验教学的新颖性可以通过改变参与者各成分的主导性地位来体现。
按照实验操作者的不同,科学实验可分为演示实验和学生实验。演示实验是由教师进行表演和示范操作,并引导学生进行观察和思维的实验。学生实验是由学生亲自动手做的实验,它是培养学生实验技能和能力,养成科学态度和学习科学方法的重要的教学形式。[2]一般情况下,新课引出的性质实验都安排为演示实验,而学生实验则安排在章节结束后,用于复习巩固所学内容。这样的安排有一定的合理性,但不能一成不变。负责的教师都会课前经过认真的准备,在演示时按先前设计好的步骤逐一展示,领着学生观察现象,然后顺利地得出结论。这看起来似乎很有效:实验现象明显,学生提起了兴趣,而且得到了该得到的结论。但仔细想想:实验是谁设计的?谁在选择实验条件的控制?谁迫切地希望实验顺利?实验成功后谁最开心?关于实验展开的一系列问题的答案竟然都是老师,而不是实验教学最中心的主体——学生,这难道不是最大的问题吗?如果总是照搬教材并由教师“垄断”着演示实验,那么学生的实验能动性将得不到很好的体现。尽管有的实验现象也能激起学生兴趣,但那是低水平阶段的,是短暂的、盲目的,只能成为“有趣”。时间一长,甚至刚下课,这种短暂兴趣便会烟消云散。只有在学生自己的实践中锻炼发展起来的有趣才能成为乐趣,或更进一步成为志趣——高水平的兴趣。我们的可以做的尝试是改变某些演示实验的操作者,让学生来完成整个实验操作或其中的一部分。当然教师要充分考虑好以下问题:本实验让学生做是否足够安全,是分成几组学生实验还是派代表上去做,代表是随机点还是轮流或指定,等等。然后,要有一定的提前时间让学生预习,在学生实验操作中及时做出积极反馈和指导。另一方面,在学生实验中,教师也不是观旁者或监督员,而是实验教学的主导者,应该积极主动地进行观察和指导学生的实验工作,巡行于各学生处观察其操作是否规范,观察现象是否认真,是否如实记录数据。如果出现大部分学生都存在困难的操作,教师可以再次充当操作者的身份,对该步骤进行演示。
教师和学生在特定实验中的角色反串有时会起到意想不到的效果。
二、从实验内容的角度探讨实验教学的新颖性
科学实验内容包括科学实验对象(即科学实验过程中被实验者变革的物质对象)和科学实验手段。“根据科学实验的目的和实验认识层次上的不同要求,又可把科学实验手段划分为:科学实验的基本科学手段和科学实验的现代化科学手段两大类型。”[3]前者通常是指科学实验仪器、工具和设备;后者主要是指质普法、荧光法、吸收光度法、放射科学分析法等等一些新的实验手段和分析技术。
1.从实验对象上增加新颖性
实验对象一般都是以已知的面貌出现的,比如要验证O2的氧化性时,教师会提供碳、硫、铁;要学习稀硫酸的性质时,教师会准备好铜片、锌、氧化铜等物质。
有时不告知某一实验对象会起到设置悬念的效果。在初三进入实验复习阶段后,我设计了一节实验探究课:请同学们帮我鉴定一瓶掉了标签的白色粉末(只知道是一种纯净物)。当时我提供了PH试纸、蒸馏水、鉴别物质常用的酸、碱、盐以及常用玻璃仪器等物质。面对这种一无所知的“白粉”,学生的第一反应是不知从何下手。但几秒钟的沉思后,有人打破了僵局:“先测测酸碱性!”仿佛是一语道破了天机,学生的思维一下打开了。“先用蒸馏水试试溶解性,取溶液做性质实验。”“分别检验阴离子和阳离子。”平时学的科学实验相关知识一点一点都用起来了,争先恐后地。我按学生提出的点子,征求了各步先后顺序的大致安排,逐一请不同的学生上讲台操作、验证,并一起得出结论。学生体会到自己的设想与实验的差异,当最终推出这种物质中含有Ba2+和Cl-时,很多学生都兴奋地说:“是氯化钡”。
2.从科学实验手段上增加新颖性
基于中学教学条件的限制,对科学实验手段上增加新颖性的实际操作可以从改变实验仪器方面着手。一种方法是购置、使用一些新鲜的仪器。另一种方法是把日常生活中常能见到的器具“移植”到科学实验中来,比如用针筒做二氧化碳和氢氧化钠反应的容器;用“娃哈哈”瓶做氢氧爆炸容器等。也可以利用常见的科学仪器,进行组装后以新的形式出现。这些创新不仅能弥补原有仪器的缺陷,同时能带给学生新鲜感,并成为引导学生创新的最好实例。
初中科学八年级上第二章、第二节是“大气压与人类生活”,教材中安排了一个演示实验。实验是用带橡皮球的玻璃罐吸皮肤,我备课时发现教学中会存在一定的困难:如何解释大气压与人体内部的气压不同,并且学生的注意力会分散。我从实验装置上进行了如下改进。把人体用一个彩色气球代替,气球吸进玻璃罐的程度很深入,并且学生也容易分析球内的气压与外界的大气压之间的差异。同时我还用集气瓶来代替拨火罐实验,现象明显。本实验的改进引起了学生的很大兴趣,让他们感觉到学以致用的可行性和有效性。实验如下图:
三、从实验环境的角度探讨实验教学的新颖性
学生的学习环境有校内环境和校外环境之分。
1.从校园外部环境设置科学实验教学的新颖性
一般的教学都发生在校内,所以发生在校园外的实验教学本身就带上了新颖性。这方面的落实,新教材上一些家庭小实验的增设提供了有效的材料,比如冰袋的制作等。然而,不可否定的事实是,绝大多数的中学生家中不会备有科学药品和仪器,学校在这方面也无力满足每个学生的需求。
那么,是不是就只能放弃呢?答案当然是否定的,我们可以设计一些学生用家里的日用品就能完成的、安全有趣的实验。比如结合碳酸钙的性质实验及学生对鸡蛋壳成分的了解,可以布置这样的家庭小实验:鸡蛋放入醋中,放置一天,用手去感觉外壳的变化。甚至有条件让家长买来大河蚌,把里面的珍珠取出来可以与醋反应。
2.从校园内部环境设置科学实验教学的新颖性
发生在校园内部的科学实验教学环境可以按时间段分为科学课堂内的环境和课外活动的环境。
科学课堂内可以结合教学实际需要营造不同氛围:利用多媒体的灵活性、强表现性、高容量等优点激发学生学习科学的兴趣;利用精心设计的实验问题促进学生深入浅出地思考问题;要求学生独立思考或是通过合作学习等等。在种种不同形式的教学环境创设中,要注意的一点是:我们不是要营造安静或活泼热闹的表面环境,我们要的是能激发学生学习能动性的环境。
课外活动中,也存在创设科学实验教学情景的可能。在一次“珍爱生命——远离艾滋”主题班会上,为了形象地表示艾滋病在其有效的传播途径中的传播速度,我让学生做了一个实验:20位学生将20杯水(其中一杯含酚酞,象征艾滋病患者)互相掺和,几个来回后逐杯滴加NaOH溶液,变红的象征已染上艾滋病。实验简单,结果却深入人心,学生震撼很大,收到了较好的实验效果。
科学教学的基本特征是以实验为基础,实验教学在中学科学教学中起着极为重要的作用。实验不仅仅是一种为学生提供感性认识的直观手段,还是激发学生科学学习的兴趣,培养学生探究意识和创新精神的有效途径和方法。实验教学的新颖性是实验教学发挥作用的关键。本文仅结合作者的教学实践,提出了科学实验教学新颖性的思考角度,同时力求探讨判断实验新颖性的依据。事实上要做到实验教学的新颖性本身就需要创新,这是一个复杂而艰巨的课题,有待于在今后的教学工作中不断摸索和完善。
参考文献
[1]万云英.学校教育心理学(第一版)[M].北京:人民教育出版社,2000.
创新之心
随着科技不断进步,“索尼探梦”科技馆不断创新馆内展品的同时,独特、创新的趣味实验也一直是它最吸引孩子们的特色之一。开馆至今“索尼探梦”已开发出200余个趣味实验,通过寓教于乐的方式激发青少年对科学的兴趣。
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“索尼探梦”还推出了精彩纷呈的现场表演活动,其独创的“科普童话剧”,以光、声音、环保为主题,巧妙地融合了知识和趣味,将新颖的科学实验与离奇生动的剧情相结合,配以变幻多样的音乐、夸张幽默的风格,成为科普界的亮点。此外,“探梦实验室”、“闪电百科二选一”、“亲实验梦工房”、“PICO冒险奇兵”等,也都成为青少年关注的热点。
科普之梦
“索尼探梦”融汇了索尼创新科技和美国旧金山Exploratorium展馆经典科普展示经验,馆内的展品、展示以“光和声音”为主题,通过展示未来科技与数码技术发展前景,为青少年打造出了一个能亲身体验科学的神奇、了解科学的意义、培养对科学浓厚兴趣的场所。
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【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)04-0148-02
中学阶段是环保低碳节能减排意识形成的重要时期。进入中学以后,学生开始思考未来人生和对社会的责任,可塑性强,易接受正面教育,加强对学生的环保低碳节能减排教育,对于人口素质提高是一种战略举措,影响着环保工程的成败。
下面本人就科学教学怎样培养学生的低碳节能减排意识,谈谈自己的做法:
一 通过课堂上的读、看、讲引导学生体验环境危机,增强低碳节能减排意识
在教学过程中,通过数据、图片、录像等有趣直观的教学载体让学生对环保低碳节能减排有一个科学的认识,引导学生通过自己的思考和议论提高自身低碳节能减排意识。
在教学《水的利用和保护》时,展示松花江水污染,被蓝藻污染的水域、河边随意堆放的臭气熏天的垃圾、湖边因水质污染死亡的鱼虾……这一系列图片后,同学们都很震撼,都说可以用触目惊心来形容,水质污染究其成因固然跟工业废水排放有关,但也与人类不恰当的生活方式有关,紧接着我再出示一组人类因食用、使用被污染水质而引发疾病的图片,如牙斑病、皮肤病、肌肉萎缩等病症,又用采集某村由水质污染引发的肠胃炎、癌症、不孕症、化学物质中毒、传染病等疾病数据,使学生进一步体会了水污染的危害,增强学生环保减排意识。
二 结合科学实验进行环保教育,增强学生的环保意识
科学实验教学能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验也会涉及有害、有毒的物质,从某种意义上讲学校中环境污染也与科学实验有关。因此,在演示实验中强调尾气的吸收处理体验环保。如在制取氯气、氯化氢、氨气、一氧化碳等气体时一定要通过演示实验讲清尾气吸收的原因(有害气体不允许直接排放到大气中),强调尾气吸收的重要性,使学生深刻认识到只要涉及气体的制备问题就应考虑尾气处理。
许多学生在实验过程中不考虑药品的用量,误认为越多越好,结果使得实验室毒气弥漫,药液漫流。教师对此应加以指导,使学生在科学实验中树立“用最少的药品,获得最佳的实验效果”意识,最大限度地减少废弃物,提高学生的环保意识。
三 开展第二课堂,强化学生低碳环保意识
1.在科学实验课堂上推行绿色科学课的理念
主要从几方面进行:(1)通过减少化学试剂用量来减少污染物的排放,即进行小量或微量实验;(2)设计不需要溶剂或溶剂使用最少的实验,如微波、超声波、研磨反应等实验类型;(3)废弃物的处理和回收方式尽量减少污染物摊放或把污染物转化成非污染物进行排放。
2.设计一些低碳实验,让学生掌握日常生活中与低碳相关的知识与方法
实验l:甩干超过l分钟多费电。1个弹簧秤、4个塑料袋就能清楚怎样使用耗电“大户”洗衣机省电。实验前,为待洗的衣服称重,记录后按照步骤洗衣,将洗好的衣服沥干水放进塑料袋里再次称重,平分出4份,将衣服脱水的时间分别设定为:1分、3分、5 分和7分。每次甩干后取出衣服称重并记录。结果证明,衣物在转速为1680转/分的情况下,脱水率可达55%,甩干时间再长效果也不会更好,只是在耗电。
实验2:沸水余温可焖熟鸡蛋。鸡蛋需要开锅后再煮5分钟其实是没必要的。实验+料很简单,需要鸡蛋3枚,灶具和锅。将鸡蛋放进锅里,加适量冷水后加热,待水沸腾后立即关火,分别于3分钟、5分钟、10分钟后各捞出1枚鸡蛋,剥开观察鸡蛋熟的程度。得到结论,3分钟鸡蛋有溏心;5分钟的完全熟了,时间刚好;10分钟,蛋黄颜色很深,蛋清有些老。实验证明,沸水的余热也能焖熟鸡蛋。
通过自己动手实验的直观感受,学生们认识到了什么是低碳,怎样的生活是低碳生活。简单的生活常识实验 能够通过学生群体在社会中的推广,可以直接快速地得以应用。
自从我读了《必考阅读》中牛顿的故事以后,他的举动十分令我感动,他为科学事业奉献了许多。
当我读着他的故事时,他为科学实验而废寝忘食,他如饥似渴的读书态度让我感动之至。再看看我自己,我的读书态度与牛顿前辈真是天壤之别。牛顿读书刻苦钻研,而我却是走马观花,每当有一本新书出现在我的眼前时,我就会抛弃旧书,扑向新书。“啃”着那美味的新书。当我又借到一本更新的书时,我又会扔下手中的书,抱起那新借的书快速的读起来。我脑子里只有一个念头:要多读书,才会让小伙伴们瞧得起。于是,我读书只图快,害得我所读过的书几乎不留什么印象。
中图分类号:G632.0 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)07-0116
科学是一门以观察、实验为基础的自然科学,科学实验以其本身的特点和独特的魅力,在培养学生创新能力上发挥着重要的作用,对于提高科学教学质量有着其他教学形式不可比拟的优势。科学实验不仅是研究科学的重要方法,也是科学教学的重要手段,是科学学科素质教育的重要组成部分。作为科学教师一定要重视实验的作用,充分挖掘教材中实验的科学之美,引导学生对科学之美的追求。
初中科学实验教学的基本类型有演示实验、独立实验、分组实验、课外实验等。而演示实验是直观教学的一种高级形式,是由教师或部分学生参加的,为演示自然现象、自然规律等,结合课堂教学进行的实验活动。科学演示实验有助于学生直观、形象地理解科学概念、科学原理和科学规律,促进和提高学生的科学素养和创新能力。但在新居民学校中,科学演示实验教学的现状不容乐观,大部分教师普遍为考试而做实验。因此,必须改变实验教学,就地取材改进实验,积极开发新实验,把实验与课堂教学有机地融合,发挥实验在课堂教学中的功效,使演示实验成为科学课堂中最精彩的片段。
一、教学中演示实验存在的问题
1. 客观的原因
(1)学校的原因
在农村学校的实验室内,实验仪器、实验设施比较缺乏,一些易损易耗仪器和药品得不到及时的修理或补充,致使一些演示实验无法正常开展或开展较少。另外这些学校由于办学经费不足,往往在实验设备上的投入很少,从而导致实验设备落后。
(2)演示实验本身的原因
教材中的演示实验设计和操作虽然经过反复验证,但具体操作中仍存在一些瑕疵,如现象不明显、不安全、药品用量大、污染严重、操作复杂费时等。有些教师碰到这样的实验往往就放弃了。
2. 主观的原因
(1)在课堂教学中,很多教师由于受到传统的教学理念以及自身的教育教学水平等因素的影响,平时在做演示实验的时候,显得匆匆忙忙。在教学需要做演示实验的章节时,才到实验室领取器材,然后到教室里准备实验,这样,既浪费了时间,又不能完美地完成实验。
(2)教师把演示实验当作方便自身教学、验证自身想法的教学手段。而不是从学生的需要出发,为学生的学习做实验。这样的实验,其实是教师在为自己、为教材做实验。因此,学生学习的积极性、兴趣都很低,课堂教学效果很差。
二、教学中演示实验的设计与改进
1. 演示实验的现象应准确明显,实验直观性强
现行的科学教材中有些实验比较难做,结果不很明显,这势必会影响学生做实验的情绪,挫伤学生的实验积极性,甚至使学生对实验产生怀疑。反之,如果实验内容准确地揭示了化学反应的本质,现象一目了然,使人产生过目不忘的感觉,并能引起学生强烈的惊叹。对于这样的实验,我们如何进行改进?下面试举两例说明:
例1: 关于分子之间有间隔的实验,100亳升水和100亳升酒精混合后其体积小于200亳升。
按照教材中的实验过程来进行操作,实验结果就很不明显,如果能够将该实验装置略做改进,如图1所示,那么效果就会比较明显。
实验过程:
(1)先加入100亳升水(记住液面刻度100亳升);
(2)再加入100亳升酒精(记下液面刻度200亳升)
(3)反转振荡;
(4)观察最后液面刻度(小于200亳升)
实验现象:最终液面刻度小于200亳升。
实验结论:说明分子之间是有间隔的。
这个实验的目的是为了揭示分子的一个极为重要的性质――分子之间有间隔,而实验的改进只是装置选择的不同,实际操作并不困难。改进后的演示实验现象更明显,实验效果也更好。
例2:在测定空气中氧气含量的实验中,可将红磷换为白磷,广口瓶换为大试管。实验时只需把白磷直接放入试管中,塞紧塞子,此时把试管放入热水中,白磷自燃,冷却后打开止水夹,实验完成。由于试管较长,该改进结果更准确,现象更明显。
2. 演示实验的改进应有助于理解科学概念
运动学中有些理论因演示实验一闪即逝的现象而难以观察及同步分析,导致难以导出结论。
如浙教版科学七年级下册《机械运动》中学习机械运动的概念时,教师可以借助于多媒体的播放视频,并截取其中的片段进行演示。
过程:a先播放神舟火箭发射视频;b根据三张图片(如上图2、3、4)观察火箭与塔的位置变化。
本演示实验通过多媒体播放神舟发射现场,学生不仅体验了激动的时刻,感受了震撼的场景,激发了学生爱国的情怀,同时还开阔了学生的视野,当然也深刻地理解了机械运动的概念。
3. 演示实验的改进应体现环保、绿色化学的理念
上世纪末以来,国际上提出“绿色化学”的理念。绿色化学是预防污染的基本手段,既要使原料充分利用,又要在化学反应过程中实现零污染。环保意识在工业发展迅猛的今天显得尤为重要。这关系到一个国家,一个民族甚至全人类能否持续发展的重大问题。因此,初中科学教学中,培养学生的环保意识已显得刻不容缓。
例如:浙教版科学八下第45页“钠在氯气中的燃烧的实验,取一支大试管,塞入带干燥管的胶塞,用铁夹把试管固定在铁架台上。在干燥管里垫一层石棉绒或玻璃丝,往试管内加入少量高锰酸钾晶体,再注入少量浓盐酸,立即塞紧带干燥管的胶塞,用一小块硬纸片盖住干燥管口。高锰酸钾跟盐酸反应产生氯气,当干燥管内投入有滤纸吸干煤油的绿豆大的金属钠。金属钠在氯气里激烈燃烧。在干燥管里产生大量白烟,这就是氯化钠固体。如果再向干燥管投入金属钠,金属钠仍在氯气里燃烧。”
该实验不需要事先用广口瓶收集氯气,直接省去“把金属钠放入燃烧,再用酒精灯给金属钠加热”这一步骤,实验操作简单,成功率也比较高。
又如浓硫酸的脱水性实验:烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然后加入15ml溶质的质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。此实验的缺点是:反应放出大量有刺激性气味的有毒气体如SO2等,对空气污染严重,学生咳嗽不止,甚至干扰了课堂正常秩序。
改进方案:将200ml烧杯置于有少量水的玻璃水槽内的一块大理石小垫块上(大理石小垫块稍微高于水面),再在200ml的小烧杯上倒扣一个大烧杯(如图5)。
4. 演示实验的改进应提高实验的趣味性
一些演示实验可进行恰当改进,使操作简单、现象明显、安全可靠及联系生活实际。它不仅可以激发学生的学习兴趣,巩固深化知识,而且能提高实验的趣味性,使课堂更精彩。
例如,浙教版科学八上大气的压强一节中用“瓶口吞鸡蛋”实验演示大气存在压强。该实验虽然有意思,也深受学生喜欢,但做这个实验之前,需要煮熟一些鸡蛋,并且一只鸡蛋只能使用一次;实验对鸡蛋的大小要求比较严格,因为大的进不去,小的会自动落下,所以挑选大小合适的鸡蛋也比较困难。
改进:取一个装椰汁的易拉罐(罐口不要完全撕开,仅留一个刚好能插吸管的小口)在易拉罐中装入深度约1cm的水,然后用酒精灯加热,当水沸腾冒出大量水蒸气时,用钳子抓起易拉罐,然后快速地用橡皮泥将罐口密封,放在一边冷却。稍等片刻,便能听到连续的“噼啪”响声,只见易拉罐被严重压瘪,变得面目全非。
这个实验取材简便、方法简单、有声有色、现象明显、说服力强、学生很感兴趣。它能很好地证明“大气压的存在和大气压来自四面八方”这个科学道理,从而激发学生开展科学探究的兴趣和热情。
5. 演示实验的改进应体现质疑、探究的理念
教材中属于验证性的演示实验比较多,常常只要求教师把演示实验按照教材中实验的要求展示出来即可。如同教师只是按照剧本将情节演绎出来一样,学生也只是像看戏一样看着教师表演,这样的演示实验就缺乏创造性和探究性,也限制了学生的创造性思维和质疑能力,失去了对实验探索的欲望。
例如,浙教版科学八上大气的压强中用“覆杯实验”引入“大气压概念”。
传统的演示实验:往玻璃杯内倒满水,用纸片盖严杯口。将杯翻转,口向下,纸片不掉下,水没流出,由此可引入大气压的概念。
改进:第一步:先做“空杯演示”,手拿空杯,杯口向下,用纸片盖严杯口,松手后纸片掉下,教师问:“怎样才能使纸片不掉下?”这时引导学生得出:“对纸片施一向上的压力。”
第二步:做“覆杯实验”,方法同传统的演示实验,纸片没掉下,教师诱导:“纸片受哪些外力作用?它们各自的方向怎样?”由此引导学生联想类比空杯演示,使学生很自然地悟出:“纸片受重力和向上的压力作用。”教师再追问:“这个向上的压力是谁施加的?”由于纸片只跟空气接触,学生顿悟:“是大气施加的”。
在演示实验过程中,教师设置一系列问题,可以引起学生的兴趣,激发学生探究的欲望。
6. 演示实验的改进应充分走向生活、社会
美国实用主义教育家杜威说:“教育即生活,即成长。”为了更好地体现科学教学的实用性,教师必须让科学实验与生活实践相结合。当前一些学校的科学实验室的资源不足,不能很好地满足教学的需要,因此,我们可以充分利用身边的物品,就地取材,做一些简单可行、现象明显的实验,这样对学习非常有帮助。
例如:选用可乐瓶,用改变灌水量的不同来学习浮沉条件;选用梳子,用手指以不同的速度拨动发出不同的声音来探究音调和振动快慢的关系;选用笔做惯性实验、压强大小实验、导体绝缘体实验;在实验室制取二氧化碳的实验中,用普通废旧塑料药瓶代替化学实验中反应的锥形瓶,旧圆珠笔壳代替玻璃导管,鸡蛋壳代替碳酸钙等。另外通过做教材中的实验,如“我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同?”、“工业上水的净化”、“酸雨危害的模拟”等,学生就能真切地感受到科学就在我们身边、科学与我们的生活息息相关的道理。
科学是一门实验的学科,实验是科学学科的生命之源。演示实验是初中科学教学中传授科学知识的一种重要手段,对于学生形成科学观念、理解和巩固科学基础知识、培养学生的观察能力,提出问题、分析问题、解决问题的能力等方面,有着其他教学方式无法替代的作用。因此,教师应在演示实验方面下足功夫,不断改进创新,让科学课堂更加精彩。
参考文献:
[1] 陈志伟,陈秉初.中学科学教学论[M].北京:科学出版社,2012.
[2] 张秀芬.对初中科学学科的实验反思与改进措施[J].新视觉,2012(5).
学生一旦对学习内容发生兴趣,就会由被动学习转化为主动学习。因此在科学教学中,我们可以根据教学的内容,选择将声音、图像、文字、视频、动画等多种素材资源整合处理。如教学《光和影》,可以在PowerPoint中链接一段手影魔术视频,并提醒学生边观看边思考这些形态各异的手影产生的相同条件有哪些。通过形象的视频和实验教学的有机结合,使学生主动集中注意力,认真观察,将枯燥的被动的探寻过程变成了一场主动的竞争游戏。
二、变传统破难点,助推探究效率
从信息传递的角度看,信息化教学形式是最快捷、最有效的信息传递手段,无论是多媒体课件还是动画视频展示等信息技术,都是传统教学形式所无法比拟的
1.变盲区为可视
小学科学实验教学中有许多不容易观察到的现象或结论,如果采取传统的教学方式,学生很难理解这部分盲区。然而,信息技术提供的数字化教学实验系统很好地将看不到的现象用精确的、可视化的图像、图表或曲线显示出来,使学生可以清晰地看到数据的变化,从而快速发现规律,提高教学效率。如《金属的热胀冷缩》实验中,用酒精灯加热金属条很长一段时间后也很难看清楚金属条胀长了没有,变化之微小又如何能准确测量胀长了多少,学生自然发现不了规律。但如果使用数字化教学实验系统,将传感器(探头)与正在加热的金属条的测试部位一旦接触,传感器便会立即将获得的数据传到采集器,再从采集器传到计算机,计算机软件将数据生成数据表、图或者曲线。随着加热的程度,数据与图表时时随之改变。这种可视化的新颖形式操作简单,且大大缩短了课堂教学时间,达到事倍功半的效果。
2.变有限为无限
利用信息技术可以弥补由于时空和条件的限制带来的实验现象、观察上的缺陷。比如《时间的流逝》教学中,如何在40分钟课堂教学中感受时间在不停地流逝呢?其实在导入时就能引发学生探究的欲望。利用信息技术播放一段人脸特写动态视频,从稚嫩逐步衰老,视频短短十秒钟却浓缩了这个人的一生。又如《动物的卵》一课,为了让学生看到鸡蛋如何变成小鸡的过程,不可能现场孵,可以课前利用互联网下载一段鸡蛋如何变成小鸡的过程视频,再分组观察鸡蛋,学生定会肃然起敬,因为他们手里的是一个个小生命。再如《自行车上的简单机械》一课,受条件和空间的影响,不可能给每个小组发放一辆自行车进行自主探究。此时可以通过信息技术呈现立体自行车,并通过视频动画、动态放大自行车上刹车、车把、车铃、踏板等部件。学生通过观察、讨论,就能很轻松找出自行车上的简单机械,成功发现其工作原理,顺利地完成探索任务。
3.变真实为虚拟
在小学科学教学的具体实践中,有不少探究实验由于种种原因而不能在课堂中真实加以表现。这部分的探究活动可以适当利用信息技术虚拟仿真,打破传统教学的限制,有效补充实验教学。这样不仅能方便地再现完整的现象发生过程,也能提高实验的效率与准确性。例如《空气占据空间吗》一课,虽然通过探究实验学生们发现空气的确可以像固体、液体一样占据空间,但因为空气看不见摸不着,学生很难从心理上完全接受。教师就可以运用flash小动画模拟空气分子占据空间的过程。又如《地球内部运动引起的地形变化》教学中,利用多媒体课件再现火山、地震、泥石流等现象的发生,可以提供清晰而震撼的感官体验,引发学生提出各种希望探究的问题。再如教学《摆的快慢》时,利用电脑循环计时代替秒表可以解决实验误差大的问题。
三、换模式创融合,助优教学方法
信息化是当代教育发展的大势所趋,其中,由美国克罗拉多州“林地公园高中”的两位化学教师创建的“翻转课堂”教学模式一经推出就广泛传播。其教学充分融合了现代信息技术,由教师课前利用手机、录屏软件、ppt、交互式电子白板等多媒体技术将制作好的微课等教学资源上传到学校网络微课平台,学生在课外可以随时下载、在线观看,并带着问题自主灵活学习,课堂上对疑难问题再集中进行师生、生生互动交流,从而将“教-学”模式转换为“学-教”模式。
小学科学教学倡导的自主化、互动化与这种新型的信息化教学模式不谋而合。以《水能溶解一些物质》这课为例,可以借助信息技术来一次翻转。教师在课前准备好上传网络的学习资料,并于网络学生课前学习任务单。
通过预先学习这些视听信息,充分给予了学生自主探究的机会。学生可以将自己想法、问题等上传到网络进行交流,同样可以对其他同学的想法进行解答或提出疑问,从而实现相互提高、相互进步。课上学生利用提供的信息就可以快速动手开展比较、分析、交流等探究实验活动,使学生的信息处理能力、自主分析解决问题能力、与他人交流协作能力都大大提高。当然这种教学模式在我国还处于初级研究阶段,但我相信随着信息技术在教育教学中的不断推进,不久的将来越来越多的信息化科学实验室将建成,信息化教学方法也会得到普及和优化。
总之,如能科学合理地“活”用信息化教学这个“助推器”,那么科学自主探究教学定能独具特色,自成风景。
参考文献:
在法庭上,艾希曼反复辩解说,他只是执行了命令而己。在生活中,他是个不抽烟、不喝酒、不受贿、不的所谓“好男人”;但在受他管辖的匈牙利,几十万犹太人被送进了集中营的毒气室,而且每一个死亡令都是他亲自签署的。
著名思想家汉娜・阿伦特出席了艾希曼受审现场,并由此发表了其影响深远的作品《邪恶的平庸》。她用这个词来指代参与者的顺从,面对罪恶听之任之,助纣为虐。汉娜认为,其实在很多时候,邪恶的事多是由普通的凡夫俗子干的。很多纳粹党员入党时根本不知道希特勒的计划,大多数人只是纳粹命令的消极执行者。艾希曼在很多时候也没有意识到自己在犯罪,他是滔天大罪下的一介平庸小官。
公审艾希曼也让耶鲁大学心理学教授斯坦利・米尔格兰姆感慨不已。他想知道:人类的良知在权威面前到底能不能坚守?1961年夏天,他在耶鲁大学心理学系做了个研究,那就是著名的“米尔格兰姆服从实验”。
实验要求两个被试者一起来到实验室,一个被要求担任“老师”进行提问,另一个担任“学生”回答问题。如果学生答错问题,老师被要求对学生进行电击(学生坐在对面的房间里,但实际上他不会受到电击)。期间的一些喊叫声是米尔格兰姆播放的,听起来就像是那个学生处于痛苦之中喊出的。假若那个“老师”在研究的过程中表达出希望停止电击的意愿,实验人员会促使他继续下去。
结果发现,在第一次的实验中,65%的被试者执行了最痛苦的、最后的450伏电击――即许多被试者明显处于巨大的心理压力状态下,对于继续进行电击感到不自在,焦虑甚至痛苦。
为什么这些“施罚者”会如此“残忍地”去伤害自己的同胞呢?理由很简单:
“我是被命令去做的啊!我有什么错?”
“这就是科学实验啊,这样做可以保证科学实验的准确性。”
该实验震惊了整个心理学界,它证明了人性中的善恶往往是在一念之间,在强大的权威面前,我们有时很容易放弃良知,被动地去做那些邪恶的事情。如今,该实验已经是大学心理学教科书的经典内容。
不过,心理学家们对于实验对被试者所造成的心理伤害耿耿于怀。我在伯克利加州大学的同事――戴安娜・鲍姆林德,当时就曾连续发文抨击该心理学实验的伦理道德问题。即使米尔格兰姆公布实验的“受害者”其实是由研究者扮演,实际上并没有遭受电击,惨叫是假装的,在后来还是饱受争议。米尔格兰姆教授也因此被美国心理学会取消了一年的会员资格,理由是“实验的不道德因素”。
尽管长期以来,米尔格兰姆的电击实验被普遍认为是警告人们不要盲目服从权威,但我个人认为,该研究结果所反映的并不单是人们的盲目服从,更多揭示的还是人性中“善与恶”的道德冲突――实验中很多施罚者其实是在痛苦中执行着权威的命令。
由于高中生物实验内容部分比较复杂抽象和结论相对严密,并且许多又带有验证和探索的特点,所以我们的实验教学一直处在与时俱进的摸索探究之中。现代高中生物实验教学的要求,已经从多年前的强调实证发展到了突显能力、探究、创意的阶段,不仅使原来的生物科学教学目标得到补充,而且在同现代科学技术发展基本趋势要求大融合的多个方面能发挥其独特的优越性。本文想通过自制生物实验教学课件的应用浅谈一些体会。
一、自制高中生物实验教学课件在实验教学中的优越性
1.自制的实验教学课件内容贴近生活,生动形象,容易理解和记忆。
生物科学实验教学有其特殊性,很多概念、理论和实验原理较为复杂,抽象且较难理解,如细胞中的元素和化合物的作用、酶的本质和特性、基因和染色体上的伴性遗传、杂交育种和基因工程、人体内环境与稳态、动物和人生命活动的调节、生态系统及其稳定性等复杂的生物科学内容,用传统的教学手段(挂图、板书、投影等)在有限的实验教学时间让学生不能完整准确地掌握;而利用自制的实验教学课件将与高中生物学科理论目标相关的图像、声音、动画、图形综合组织呈现,形象化、贴切化地表现出来,并同时有听觉、视觉、触觉等方面的刺激,多角度设置情境问题,引入构建相关的理论体系,能调动学生日常生活中的历史体验,多种感官刺激参与学习过程,激发学生兴趣,从而提高实验教学效率。
2.节约实验时间,增加实验信息量
利用自制实验教学课件,教师减少了一对一实验指导的时间,在有限的实验课程时间内可以传播更多的理论和技术,也为实验重点、难点的充分表述、练习等赢得了时间。通过视觉、听觉、触觉等多感官创造性结合可以大大减少学生的信息盲点,扩大生物学科的信息量。现代关于生命科学的教育越来越关注生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的一体化应用,新信息、新技术不断充实到高中生物实验教学中,例如基因工程、内环境稳态的机制、生态系统的信息传递等都是最近几年被充实到了实验教材中;另一方面,学生的实验时间却总是增加得不够,因此,理论及实验内容的逐年增加和学时的相对有限这对矛盾就明显出现。通过自制实验课件,为学生营造更多的实践技能锻炼的条件,这对于课时有限而实验内容繁多的生物科学而言,无疑是画龙点睛。
3.优化实验设计,拓展实验探索空间,使理论与现实融会贯通
根据实验教学目的和内容的不同,我们在往年实验课件和实验设计的基础上进行修善,减少了实验准备过程中不必要的重复劳动,提高了实验教师的工作效率。同时由于生命科学理论和实际的密切联系,在实验前经常需要帮助学生复习前期知识,自制生物实验课件能图文并茂方便地阐述,使相关知识相融合,使分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境等不同模块间的知识有横向、有纵向的联系,使实验内容更加完备,便于学生形成完整的知识和技能体系。
4.易于更新,拓展新的实验知识
自制的实验课件可以随时增减实验技能和知识,为学生提供、指导、更新更切合实际的学科实验方法。同时实验课件制作也促使实验教师在不断学习生物科学专业新知识、新技术的同时,学习制作课件所要求具备的操作技能,从而间接促进了业务水平的提升。
二、正视自制生物实验课件可能带来的不利影响
1.课件内容和实验组织形式如果运用不当,会疏远实验教师与学生的探讨交流,也可能限制学生的思维和实验操做素养的发展。
有研究学者发现,教学课件部分不及传统实验教学,教师易沦为电影放映员,实验课堂上学生、实验教师之间的语言、手势和神态的直接交流减少,这会使师生之间的关系疏远。
2.过分频繁隆重地使用自制的实验课件,实验教学效果可能不理想。
实验课件内容若大量加入特技效果,如大量添加画面、声音,音乐震撼,五彩缤纷,对提升和发掘学生的实验技能素养是非常有害的。我们自制的实验教学课件,设计要求关注学生是主动、积极的知识能力的采集构建者,无论自制实验教学课件预设得如何周全完美,要让学生掌握生物实验技能、具备生物实验素养、达到生物实验课程标准的要求,实验教师生动的演示和学生之间的切实操作、交流互动、学生的独立思考探究等都特别重要,只有这样才能获得最优的实验教学效果。
众多教育学家历来认为,任何实验素养的锻炼发掘都离不开教师的启发引导和学生的独立思考操作,所有的自制实验教学课件等手段都要为教学实践服务。实验教师应端正实验教学态度,扬长避短,树立良好的无私奉献精神,将生物科学理论指导与科学实验技能的培养有机结合,更好地为学生生物科学素养的形成服务,发挥出应有的技术优势,提高生物实验教学质量。
参考文献
1.朱正威 探究性学习实施中的几个问题.《生物学通报》,2006年,1月。
2.苏相洁 高中生物实验教学有效性策略的研究与探讨.《广西师范大学》,2005年,8月。
3.周晓莉 如何利用高中生物实验培养学生探究能力.《教学仪器与实验》,2007年,第2期。
“街头物理”(因常在街道旁、公园内设摊即席实验,称之“街头物理”)是由台湾高雄师范大学物理系周建和等人提出的,他们利用Adept实验室(高雄师范大学以物理教学回归生活为目标,于民国86年成立“物理教学艺术与教具研究实验室”,简称“Adept-实验室”),发起街头物理活动,并创造了为数可观的即席实验。街头物理活动使用容易取得之生活用品,设计趣味科学实验活动,通过竞赛、游戏方式进行,把物理实验室由学校搬至户外,带着科学主动深入民众生活。街头物理活动近年来已在台湾甚为风行,周建和等人已成为各级学校和社会团体竞相邀请的对象。
街头物理活动的一大特色是举办地点多样化,可以在校园、文化中心、妇幼馆进行,也可以在小区公园内进行,扩大了民众的参与机会。另一大特色是活动内容的多样化及生活化。比如:物理魔术、跳动的精灵等。每次的活动绝对不会重复,给民众带来了与众不同的心理震撼。生活化题材取自生活,结果又应用于生活,活动内容很容易在家或学校复制,活动操作性很强。
一、案例
(一)科学活动:街头物理--趣味科学实验体验与探究
主讲:周建和博士、勤老师
地点:高雄师大物理系Adept实验室
对象:彰化县和群国中、台中市万和国中
活动内容大纲:
(1)身边小东西摇身一变,变成了趣味科学实验。
(2)把使用过的生活废弃物(如:饮料瓶、麦管、纸杯等)设计成科学实验,让学生动手参与游戏。
周建和等人充分发挥大学的优势,加强大学和中学之间的联系,让学生在参与的过程中,进一步理解物理知识,掌握物理知识,从而保持和提高学生的学习兴趣,把他们学习物理的兴趣逐步引向志趣。让学生在活动中体验科学,激发学生积极参与科学活动,启发学生对科学的热忱。
(二)三教九流都物理
街头物理活动已经深入民众,起到“酵母”作用。当有人需要举行街头物理活动时,他们都会直接或间接地找高雄师范大学物理系学会或找Adept实验室。近几年来,开发出许多街头物理的多元用途。例如:
(1)百货公司为了赢利,他们找物理系的学生表演物理魔术。观众看完魔术后,公司提供他们动手机会。这样,公司增添了人气,带来了利润。
(2)房产公司找物理系学生到拍卖现场举办街头物理活动。民众携妻带子来看房子,就可以免费参与,增加了公司和民众的交流机会。因而,公司多卖了房子,而且价位往往比较高。
(3)高雄美术馆协会为了接触民众,每年至少两次请Adept实验室帮忙筹划街头物理活动。他们通常先找几位高中生、大学生当义务工,然后实验室派讲师对他们进行培训,教他们如何运作。
(4)暑假Adept实验室应高雄市普贤寺邀请开设街头物理班,连续3期。实验室的成员常和该寺人员一起做物理实验,探讨人生的哲理,促进了普贤寺兴旺发达。
周建和等人成功地把物理来自生活、物理很简单、物理很有用等观念,植入到广大民众心中。民众通过参加街头物理活动,了解到物理科学离他们这么近,感受了物理科学的巨大魅力,知道了物理科学其实对日常生活是非常有用的。所以,街头物理活动营造了现代化的物理教育环境,培养了现代化教学观的师资,开发了现代化的物理教学资源,让题材生活化、物理有用化、来源容易化、物理大众化。
二、启发
台湾街头物理活动的成功做法应该引起我们大陆的广大物理教师重视、反思、借鉴和学习。我们可以从以下几个方面做起:
(1)打破传统的物理实验教学模式,激发学生学习物理的兴趣。
凭心而论,我们大陆的学生在上物理课时,大多数时候只是在旁边看教师做演示实验,当旁观者,而不是实验的参与者和主导者。这种实验教学根本满足不了学生的需求,激发不了学生学习物理的兴趣。要适应现代社会的发展,我们物理教师必须打破传统的物理实验教学模式,借鉴台湾街头物理活动的模式,对物理实验教学方式实行多元化。我们可以根据物理课本的要求,有目的、有步骤地引导学生,让物理生活化,要求学生自己从生活中寻找材料,进行实验设计、实验操作。同时,对一些做得好的学生进行及时的表扬,学生的成就感会油然而生。只要我们物理教师能踏踏实实地做好实验教学,打破传统,从多种角度激发学生的创造热情,学生学习物理的兴趣一定能得到提高。
(2)激发物理教师的创造热情,改变农村学校仪器短缺的现状。
目前,我们大陆很多农村中学的物理实验仪器还是十几年前国家配置的,很多仪器早就不适应现代教学发展的要求。纵观初中物理所涉及的全部物理实验,其精确度要求不高。我们可以说初中物理实验除配备一定的基本仪器和必要器件外,还应该就地取材,自制仪器来解决物理教学的实际问题。所以,自制仪器的重任就落在物理教师身上,教师应该充分学习台湾街头物理活动的经验,发挥自己的优势,自制教具,改变“巧妇难为无米之炊”的教学现状。同时,教育主管部门应该积极从物质和精神上鼓励物理教师进行仪器的创造,在全国收集好的、实用的仪器进行推广,为农村物理教师提供丰富的物理教学资源,从而从根本上改变农村教学仪器短缺的现状。
(3)充分发挥大学的优势,促进物理教学的发展。
长期以来,我们大陆的大学跟中学和社会的联系很少,大学的优势没有得到充分的发挥,大学的价值没有得到很好的体现。如果我们大陆的大学能打破传统,像台湾高雄师范大学一样,给大学教师一个锻炼的平台,给中学学校一个相互交流的机会,结合学校实际,充分挖掘自己的优势,让物理教学走进中学,那将对我国中学物理教育的发展起到巨大的推动作用。同时,我们的大学教师应该面对现实,主动出击,勇于挑起我国物理改革的重任,积极地探讨物理应用于社会的难题,把物理知识形象、生动地展现给民众,消除民众对科学的畏惧感,为物理社会化、大众化添砖加瓦。我们有理由相信:在我们共同的努力下,我国物理教学的发展将迎来又一个春天。
总之,街头物理活动已经在台湾深入人心,它那种走入人群、材料来自生活废品、实验趣味活泼、艺术的表演、开放的空间、感受式学习的特点,把物理生活化和物理有用化的本质发挥得淋漓尽致,它的成功的物理实验模式对我们有很好的借鉴作用。他山之石,可以攻玉。只要我们物理教育工作者能取长补短,积极地吸取别人有用的经验,结合我们的实际情况,加以利用,落实到实际行动上来,我们大陆的物理教育事业将得到蓬勃的发展,物理走向生活化、大众化将不再是仅仅是一句口号。
参考文献:
[1]周建和.街头物理:弹奏物理的民歌手[J].物理双月刊(二十四卷一期),2006-6.
[2]周建和.街头物理:从非制式物理教学做起[J].物理双月刊(二十八卷三期),2006-6.
[3]周建和.物理教学回归生活之希望工程――街头物理系列[Z].台湾:高雄师范大学.
那是不久前的一个冬日,在常州市湖塘桥实验小学的两间科学实验室里,你可以见到这样的一幅场景:教室里面堆满了塑料袋,里面装的都是衣服和鞋子,10多名学生、几位老师和家长正在忙着整理这堆积如山的衣物。到底发生了什么事呢?这还要从头说起。
一个偶然的机会,我从中国常州网上看到了一个帖子:“请捐一双鞋,温暖一双脚”,发帖人是一位云南山区的教师。他用照片和文字真实地记录了一群山区孩子在冰天雪地里衣着破烂、忍饥挨冻的情景。看到这些图片,我被深深地震撼了:当我们的孩子吃着麦当劳、必胜客的时候,他们却吃着冰冷的白饭;当我们的孩子穿着名牌服装的时候,他们却连一双像样的鞋子都没有!而在这样恶劣的生存条件下,他们仍然顽强地求学!同在一片蓝天下,同是祖国继承人,我们理应向他们伸出援手。最直接的办法是给他们以捐助。而捐赠也不能仅仅停留在物质层面,借此机会应该引起孩子们对弱势群体的关注、对生活的正确认识,同时也要培养学生的社会责任感和正确的道德观、人生观。于是,在常州团市委的牵线搭桥下,我校少先队部与云南省楚雄州的三个团县委分别取得了联系,一次“捐寒衣,送温暖”的爱心捐赠活动在校园里轰轰烈烈地展开了!许多中队认真地观看了这些照片,开了讨论会,大家发表了对这件事的看法,寻找了自己与他们的差距,还设想了帮助他们的其他方法。三天之内,全校3000多名学生行动起来。他们翻出了自己闲置的衣裤、鞋袜、文具,有的甚至是全新的!四年级的李皓阳同学捐了满满三大箱衣服,那里面有自己的,还有父母的、亲戚朋友的。当8000多件衣物和数百双鞋袜堆满两个教室的时候,我们似乎看到了那些孩子们穿上了这些棉衣棉鞋,在凛冽的寒风露出了幸福的微笑!
可是,近五万元的运费让我们焦虑。《武进日报》、中国常州网、生活连线等媒体及时地报道了这个难题。许多市民都来为我们出谋划策。常州邮政部门得知这个消息后,毫不犹豫地加入了我们的爱心之旅。在繁忙的春运高峰期间,他们抽调了专门人员来称重、计量,并为我们提供了最便捷、最保险的邮政专车服务,还减免了三万多元运费!剩下的16500元运费由一位不肯透露姓名的好心人全额代付了!他们的行为给我们的队员树立了榜样,也温暖了每一位关注者的心。
在多方支持下,这批爱心物资终于在春节前夕踏上了前往云南的旅程。
其实,孩子们捐赠的物资价值并不昂贵,但他们的情意却是无价的!而常州邮政和那位好心人的善举也许将永远刻在孩子们的脑海中,影响孩子们的一生!他们同样是可敬的!因为他们不仅用自己的衣物温暖了他人的身体,更是用一片诚挚的爱心温暖了大家的心灵!只要永远保持这份爱,大地将不会寒冷!