借助有效引导,优化探究实验——例谈小学科学探究性实验教学中教师的引导策略

发表时间:2019/4/18   来源:《教育学文摘》2019年45总第300期   作者:陈丽晓
[导读] 在小学科学教学中,引导学生开展探究实验十分重要,这样,才能有效地促进他们经历科学探究的过程,并在这个过程中促进他们科学核心素养的提升
◆ 陈丽晓 浙江省青田县实验小学 323900
        摘 要:在小学科学教学中,引导学生开展探究实验十分重要,这样,才能有效地促进他们经历科学探究的过程,并在这个过程中促进他们科学核心素养的提升。小学生的学习能力还比较低,教师要善于对他们的探究实验进行有效引导,以此促进他们科学探究实验的高效化。基于此背景,对引导制定实验方案,提高实验设计能力;引导选择实验材料,推进实验探究进程;引导进行实验交流,提高实验分析能力的策略进行了探究,希望能够起到一定的借鉴意义。
        关键词:小学科学 探究实验 引导
        小学生在科学学习的过程中,探究活动是核心所在。探究活动不仅能够使学生体会到探究的乐趣,也能够在探究的过程中树立学习自信,确保正确的思维方式,并就此形成良好的科学素养。在小学科学教材中,编排了大量的实验活动,科学探究实验是其中的主要活动形式。然而教学实践中却存在这样一种现象:表面上看,实验过程热闹非凡,但是一旦提及“为何要这样做”、“具体的实验需要解决哪些问题”时,学生就茫然不知所措。对于这样的实验过程而言,实际上已经远离了科学探究的本质,不能充分体现探究的价值。在《科学课程标准》中,针对小学科学的性质进行了较为准确的描述:一方面是为了培养学生对科学知识的兴趣,提升学生的求知欲;另一方面也是为了引导学生学习相关的科学知识,使他们可以亲历科学活动的过程,掌握科学的思维方法。由此可见,科学教师最主要的职责应当是基于“培养、引领以及帮助”等方式,引导学生自主完成科学探究实验的过程。这既是对学生思维的启发,也能够促使学生自主发现问题,掌握释疑以及解疑的有效方法;还能够在探究的过程中提升学生对问题的探究能力,培养科学品质。
        一、引导制定实验方案,提高实验设计能力
        探究实验具有典型的目的性,需要结合相应的实验计划以及实验步骤完成研究。在开展探究实验之前,学生需要紧扣实验目的完善以下问题:实验过程是为了解决哪些问题?实验过程需要涉及哪些实验材料?具体的实验方法以及实施步骤如何?实验过程中应注意哪些问题?实验有可能会出现怎样的结果?组织学生开展探究实验方案的设计,是开展探究实验的关键前提。
        对于小学科学而言,主要存在两种具有典型性的实验方法,其一为对比实验,其二为单模拟实验,针对这两种不同的实验方式,实验方案的制定必须要区别对待。
        1.引导制定对比性实验方案。对比实验的目的主要是基于比较的方法,充分揭示事物的性质或者展现事物的变化规律,此类实验过程中控制变量是关键所在。开展对比实验之前,需要引导学生分析问题并就此提出不同的假设,然后为学生设计提问:可能与哪些因素相关?如何验证假设是否正确?还应引导学生关注以下问题:展开对比的二者分别是谁?对照组以及实验组分别是谁?两组中,条件存在哪些异同?如何才能突出对比因素?有可能出现怎样的实验结果?可就此推导出的结论为何?在问题循序渐进的引导下,能够帮助学生更准确地把握对比实验的实验要领及正确的实验方法,这样才能真正确保实验过程的可操作性和确保实验结果的准确性。
        例如,在组织学生开展“抵抗弯曲”这一实验时,研究的重点问题在于:横梁的抗弯曲能力和宽度之间的关系。当学生提出假设时,教师可设计提问:“如何对实验过程进行设计,才能够验证假设是否正确?”学生提出应选择对比实验,教师继续提问:“对比实验过程中,我们需要注意哪些问题?”在学生纷纷出示实验研究方案之后展开系统交流,对具体的实验方案进行补充和完善。基于上述引导性的问题,可以使学生将目光聚焦于对比实验过程中的自变量,如纸梁的宽度等;还可引导学生展开全面系统的分析,了解过程中必须要控制的变量,如柱子的宽度以及高度等等,这样才能够使学生在实际探究的过程中展开更深层面的思考:“究竟采用哪些方法才能够改变自变量并有效控制变量”。这样就能够保障对比实验过程的可操作性,保障实验数据的准确性以及结果的可靠性。
        2.引导制定模拟实验方案。模拟实验主要是基于模拟对象的本质特性,通过创建模型的方式完成对对象的解释以及认知。其关键在于选材,应当尽可能地接近事物原型,否则会影响具体的实验结果。所以实验方案的设计和确定,必须要以知识的本质作为导向,使学生可以立足于原生物质的材料特点,选择恰当的实验材料,并由此建立起一一对应的关系,拟定正确的实验方案,这样才能确保模拟实验的科学性。
        例如,在“日食形成”模拟实验教学的重点在于针对日食现象发生的原因引发学生的自主猜测,借助模拟日食过程中天体的构成方式以及运动方式,完成对猜测的验证。实际教学过程中,我首先安排学生描述日食的现象以及典型特征,学生们认为:“太阳被某个物体所遮挡”,“遮挡的物体具有不透明的特质,应该为球形”,“遮挡的物体应当保持着运动状态”,“被遮挡的过程中,所有的天体基本上处于同一条直线”。根据学生的回答,可以设计以下两个问题引导学生做出假设:(1)可能是哪一个天体遮挡住了太阳?(2)如何验证假设的正确与否?除此之外,还应当基于提问引发学生地深入思考:“具体的实验过程需要哪些材料?分别模拟哪些天体?”根据日食的特点,学生们分别选择手电筒、地球仪以及乒乓球,分别代表太阳、地球以及月球。之后仍然以提问的方式,引发学生的实验思考:“如何借助这三个物体模拟动态的天体运动过程?在实验过程中可能会出现哪些现象?”在提问的引导下,学生展开了积极的交流和探讨,提炼出正确结论并结合实验的方式对此进行呈现。在教师提问的引导下,学生开展了模拟操作,使学生能够基于实验材料和科学事实之间建立一一对应的关系,能够透过表象把握对象的本质特征,同时也有助于提升学生的科学探究能力。


        二、引导选择实验材料,推进实验探究进程
        1.引导选择典型性实验材料。实验材料的选择既不需要过于新奇,也不是越丰富越好。教师应立足于学生的视角,针对实验材料进行细致的审视和设计,尽可能地选择贴近学生生活或者具有典型代表性的材料,使学生可以在实际获取材料的过程中深化对事物的认知,并显著提升实验过程的便捷性。
        例如,在教学《溶解》时,我首先引导学生认真观察实验过程,充分了解水的溶解现象。除此之外,还要准确区分哪些物质更易于溶解于水。所以,在准备相关材料时,既要选择具有典型溶解性的物质,例如食盐、高锰酸钾等;也要选择难以轻易溶解于水的物质,例如石块等。这些生活中比较容易获取的物质由学生自主搜集,教师主要为其准备高锰酸钾以及水银等物质。
        2.引导选择操作性实验材料。实验材料的选择还应当考虑到当前学生的认知水平。小学生的动手能力相对薄弱,实验技能也有欠成熟,所以,选择的过程应当与学生的能力、水平相匹配,更要确保合适的实验难度,以避免过于复杂的实验材料或者实施难度较高的实验过程占用宝贵的课堂教学时间。还可以结合实验难度的提升,引导学生自主完成实验操作,自主展开科学探究,以保证实验过程的高效完成,还能够习得相应的知识,完善实验技能。
        例如,在教学《做框架》一课时,具体的实验过程会涉及正方体框架的制作,学生需要在课堂教学之前自主准备大量的竹筷,在现场完成制作。在每一次活动开始之前,教师都需要对具体的捆绑方法做出耐心细致的指导,这样就会耗费过多的课堂教学时间,而且竹筷这种实验材料的选择具有非常典型的局限性,我认为可以就此进行改进,经历多次尝试之后,我选择一种正方体塑料棒,这是教具中的一种,既能够满足实验材料的要求,获取也相对便捷,组装的过程非常简单,即使是加固斜杆难度也不会太大。这样的实验器材既有助于提升实验过程的便捷性,同时也可确保实验效能,即使在短时间内学生也可以完成多次捆扎,既保证了实验数据的准确以及精准地分析,也能够结合捆扎方法的实施对比,展开更深层面的探究。
        三、引导进行实验交流,提高实验分析能力
        在科学教学实践中,所关注的重点不仅仅在于科学概念,还包括科学探究,科学概念的具体形成过程也需要学生基于实践证据来验证,或者结合逻辑进行推理。而教师则需要结合积极有效的引导,促进学生自主完成对实验现象、实验证据以及科学概念之间逻辑关系的建立,这样才能够立足于事实,使学生自主形成科学的概念。所以,在实验结束之后,教师还要引导学生对具体的实验过程、涉及的实验数据等展开全面的整理分析,包括自主交流和探讨,发现能够有效验证假设的确凿证据;还能够做出完整的表述,阐释具体的探究结果以及推理的论证过程;能够基于实验事实以及实验证据有效解答来自其他小组的质疑,由此可全面提升学生的科学推理能力。
        例如,“我们身边的物质”这一课的教学难点在于物质变化过程中是否会生成新物质。1.在学生自主完成“折断粉笔”以及“燃烧火柴”这两个实验之后,提炼出以下三种不同的观点:(1)折断粉笔没有产生新物质,燃烧火柴所产生的新物质为灰烬;(2)折断粉笔产生了新物质粉笔灰,燃烧火柴生成新物质灰烬;(3)折断粉笔产生新物质粉笔灰,燃烧火柴主要生成两种不同的新物质,其一为灰烬,其二为黑色不明物质。虽然实验结果相同,但是学生却生成了完全不同的观点,主要原因在于学生对于新物质的概念把握不准确。了解这一概念之前,学生的前概念是:只要有新东西产生就是新物质。为了纠正学生错误的前概念,我主要组织学生展开交流,并就此引发质疑和分析:“上述所提出的三种物质,粉笔灰、黑色不明物质以及灰烬,都是新物质吗?判断新物质的关键在于物质本身发生了改变,如何证明你的想法和猜测?”2.通过学生的再次实验以及观察、比较之后,学生们发现:(1)如果将粉笔灰收集起来,还可以用于写字,本质上没有发生任何改变。(2)火柴在燃烧之后所形成的灰烬,一定是新物质,因为灰烬和木杆属于两种完全不同的物质。(3)黑色的不明物质也是新物质,将其收集起来之后放置于火旁烤,变成红色之后又变成灰色。最后提炼出如下结论:火柴在实际燃烧的过程中,确实会生成灰烬,如果没有燃烧完全,所形成的是黑色的炭,而炭和灰烬是两种完全不同的物质。
        上述教学实践中,教师利用学生的自主猜想引发学生的交流和质疑,同时也基于这一方式引导学生展开自我反思,反思具体的实验过程以及实验结论,当学生逐渐明晰概念之后,大都会受制于前概念以及个体的认知能力,所以很难确保完全正确的表达。此时,教师充分利用了自主交流引发学生质疑,在恰当的时机给予点拨和帮扶,帮助学生重塑概念。而学生在实践交流的过程中,也对于具体的探究结论展开了进一步的反思,既能够使学生在日后的探究过程中形成良好的互助合作的伙伴关系,也有助于培养学生的科学素养。
        总之,在小学科学教学中,探究实验占据了极为重要的地位,是最主要的活动形式。教师必须要严格遵循《课标》中的教学理念以及学生的认知特点,这样才能更充分地发挥引领者的重要功能,才能够引导学生基于动手操作、自主实践,使学生亲历实验过程,基于实验计划、实验数据以及交流等活动,恰当地引入合适的策略,对学生进行积极引导,培养学生的科学素养,从而提升其科学探究能力。
        参考文献
        [1]王晨光 基于科学素养的小学科学课堂教学策略改进[J].现代中小学教育,2018,(01)。
        [2]赵秋燕 基于微课的“实验探究型”教学模式实施及效果评价——以探究“电磁铁”为例[J].教育与装备研究,2018,(11)。
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: