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训练学生的思维、发展学生的智慧、开发学生的智力,始终是学校的重要教学目标,而初中生的思维还处于经验型的抽象逻辑阶段,他们在理解抽象概念时,仍然需要具体形象材料的支持。在科学教学中,实验直观明显,对激发学生学习兴趣,培养学生的合作意识、创新意识,提高学生的动手能力、观察能力,掌握学习科学的方法等都有不可替代的作用。它既是学科教学的基础内容,更是方法和手段。针对新课改培养目标的要求,实验教学尤其是演示实验在初中科学教学上的地位显得特别重要,它不仅是课堂教学中为学生释疑解惑的重要手段,更是培养学生学科素养、开发学生的智力和创造力的重要途径。
一、增进演示实验的趣味性,激发学生的求知欲
悬念是人们对一个问题还没有得到具体答案时产生的一种焦虑心理,它是学生新知识期盼的兴趣来源。学生有了强烈的悬念,便会主动地去寻求解开悬念的方法。在中学科学教学中,进行合理的悬念设置,可以诱发学生的学习兴趣,促使学生产生强烈的求知欲,培养学生的创新能力。
例如在“浮力”的教学中,我设计了“乒乓球不会浮”的实验。用一个可乐瓶,截去瓶底,倒置后放入一乒乓球,再快速地向瓶内加入水,直到半瓶以上,乒乓却不会浮起来。这与通常见到的乒乓可以浮在水上的现象截然不同,为什么不会浮起来?悬念促使学生产生强烈的要弄清问题的愿望。这时,我向学生讲解浮力产生的真正原因——物体上下压力差,而此时乒乓上方的压强大于下方。
在进行演示实验前或过程中,教师可以根据实验内容或现象,设置一些简单有趣的问题,让学生带着悬念去猜想、去观察。在好奇心的驱使下,学生会更加积极主动地参与课堂实验,融入课堂教学。
二、发挥学科特点,提高演示实验的科学性
(一)提高实验的可见度
实验桌的摆放方位和高度会影响实验的可见度,而实验的可见度又会影响教学的效果,所以要想办法提高演示实验的可见度。具体做法是:(1)调节演示仪器的高度,让仪器下沿的水平高度与第一排学生头顶的高度相平;(2)演示时,为了使两侧的学生也能看清,可以分别面向左侧和右侧各演示一次,也可让另一侧的学生坐到同一侧;(3)实验中的重点现象即实验的精华部分,教师要引导学生观看,必要时得重复几次;(4)用实物投影放大观察对象。
(二)演示实验必须有可信度
教师单独做演示实验,虽然操作快捷,但学生处于旁观地位,缺少参与。若在实验宣布结果时教师自己读数或自己得出结论,学生可能半信半疑,怀疑教师是否作了加工修改。这样,一来缺少了实验的客观性,实验的可信度会大打折扣;二来也会导致课堂气氛呆板,影响教学效果。因此,在教学中,我注重引导学生参与演示实验以改变以上不足。如让几个学生上讲台,完成演示中的几个步骤,再让几个学生上来读数。这样,不但增进了师生间的亲切感,提高了实验的可信度,而且也活跃了课堂气氛,增强了教学效果。
(三)改进实验设备,提高实验的效率
实验设备的改进,要从遇到的实际问题着手,并采用方便取得的实验器材。如研究“燃烧的条件”时,如果按教材中的方法,进行白磷在水下(热水)燃烧的演示实验,往往很难成功,因为在水下气流吹得白磷到处移动,氧气与白磷无法充分接触。在这一实验中,如果把通气的导管改成倒扣的小漏斗罩在白磷上,然后再通氧气,实验就很容易成功。
三、尊重学生的认知规律,注重演示实验的阶梯性
同一个教室内学生的认知水平、智力发展水平等是不同的,这就要求教师必须尊重学生的个别差异,在进行演示实验时,既要注重发掘优秀学生的潜能,又要注重提高全体学生的科学素养。
(一)面向全体学生
要求全体同学能够掌握规范的基本操作,会正确观察、正确读数、客观记录数据、独立处理数据,并通过演示实验掌握相关的基本知识。
例如对于操作,首先要明确仪器的性能——测什么的,要知道其量程多少、零刻度线在哪里、每大格和每小格各表示多少等等,还要知道物理、化学仪器使用时的注意事项。我用学生易记的顺口溜让学生带着趣味去掌握,如:试管的握持记住“三指握两指拳,位在中上部”;托盘天平的使用要“左物右码游码零,潮、腐药品盛放皿,先大后小镊子夹(取砝码时),不够游码来补平”;过滤操作时注意“一贴二靠三轻贴”;用量筒量取液体时要记得“量液体、筒平稳,口挨口、免外流,改滴加、至刻度,读数时、视线平”,在进行电路实验时要学会“画—识—连—查—连—通”的操作过程;等等。诸如此类的实验规范教师必须在实验过程或讲评过程中特别强调,否则基础差的学生可能会出现把实验当魔术、凭兴趣凑热闹的情况。
(二)注重探究的阶梯性
为了使班级中基础中等及中等偏下的学生都能跳一跳摘到果子,可以把演示实验的探究活动分为定性和定量两种。定性探究活动可以说是定量探究活动的“热身”运动,通过它可以激发学生探究的兴趣,培养学生观察和探究的能力;定量实验可以用来证实猜想,让学生从感性的认识上升到理性的探究。
例如在“用蜡烛研究凸透镜成像规律”之前,可先让学生用凸透镜观察周围的景物:用“水滴透镜”观察文字符号,用水杯观察手指,用放大镜观察书本上的图文和窗外的景物。这些活动为学生了解凸透镜成像规律提供了初步的感性认识,学生会发现并告诉老师光线通过透镜可以形成三种像:正立的放大的像;倒立的放大的像;倒立的缩小的像。此时,教师可提出问题:这些像可否用光屏接住?这三种像究竟是在什么条件下形成了各自的性质?让学生带着这些问题先进行实验设计,然后再进行探究,在探究过程中得出实像和虚像的概念,得出凸透镜成像规律。在此基础上,我们还可以进行进一步的探究:当烛焰靠近透镜时,光屏怎么移动才能找到像?是远离透镜还是靠近透镜?在移动过程中像放大了还是缩小了?当物距等于一倍焦距和两倍焦距时,光屏上的像的情况又是如何?最后,让学生思考:透镜的成像规律可否用画光路图的方式来进行解释?这样,学生边讨论边活动,问题的探究由浅入深,容易掌握学习的重点和难点。
(三)培养优秀学生的创新思维
教育既要面向全体,又要为国家培养优秀的人才。为发掘优秀学生的潜能,我在教学中注重培养学生的创新思维。如在“测定大气压强的值”时,我先利用多媒体展示托里拆利实验,引导学生搞清楚用托里拆利实验测大气压强的原理,讨论有关托里拆利实验的几个因素对实验的影响。这些教学内容都是针对全体学生的教学重点和难点,而对优秀学生来说,光掌握这些是不够的。为了能让优秀学生“吃得更好”,我拿出注射器、橡皮筋、重物,一边向学生投以期待、信任的眼神,一边问:是否可用这些器材来测大气压强,替代托里拆利装置?这时一些学生就积极地展开了讨论,几分钟后就有学生提出:“老师,可以用两力平衡原理的计算方式替代液体压强的计算方式。”听他讲完,我叫他在黑板上用示意图演示。其他学生看了后豁然开朗。解决了这一方案后,我继续让学生思考:可否用挂衣钩(吸盘式)、弹簧秤、刻度尺来测?过了一会儿有好几个学生举手,都迫不及待地想要展现自己的方法。和托里拆利实验相比,学生设计的实验虽然误差增大了,但避免了水银对人体的污染,拓宽了学生设计实验的思路,激发了学生的创造性思维,可谓一举多得!
一、增进演示实验的趣味性,激发学生的求知欲
悬念是人们对一个问题还没有得到具体答案时产生的一种焦虑心理,它是学生新知识期盼的兴趣来源。学生有了强烈的悬念,便会主动地去寻求解开悬念的方法。在中学科学教学中,进行合理的悬念设置,可以诱发学生的学习兴趣,促使学生产生强烈的求知欲,培养学生的创新能力。
例如在“浮力”的教学中,我设计了“乒乓球不会浮”的实验。用一个可乐瓶,截去瓶底,倒置后放入一乒乓球,再快速地向瓶内加入水,直到半瓶以上,乒乓却不会浮起来。这与通常见到的乒乓可以浮在水上的现象截然不同,为什么不会浮起来?悬念促使学生产生强烈的要弄清问题的愿望。这时,我向学生讲解浮力产生的真正原因——物体上下压力差,而此时乒乓上方的压强大于下方。
在进行演示实验前或过程中,教师可以根据实验内容或现象,设置一些简单有趣的问题,让学生带着悬念去猜想、去观察。在好奇心的驱使下,学生会更加积极主动地参与课堂实验,融入课堂教学。
二、发挥学科特点,提高演示实验的科学性
(一)提高实验的可见度
实验桌的摆放方位和高度会影响实验的可见度,而实验的可见度又会影响教学的效果,所以要想办法提高演示实验的可见度。具体做法是:(1)调节演示仪器的高度,让仪器下沿的水平高度与第一排学生头顶的高度相平;(2)演示时,为了使两侧的学生也能看清,可以分别面向左侧和右侧各演示一次,也可让另一侧的学生坐到同一侧;(3)实验中的重点现象即实验的精华部分,教师要引导学生观看,必要时得重复几次;(4)用实物投影放大观察对象。
(二)演示实验必须有可信度
教师单独做演示实验,虽然操作快捷,但学生处于旁观地位,缺少参与。若在实验宣布结果时教师自己读数或自己得出结论,学生可能半信半疑,怀疑教师是否作了加工修改。这样,一来缺少了实验的客观性,实验的可信度会大打折扣;二来也会导致课堂气氛呆板,影响教学效果。因此,在教学中,我注重引导学生参与演示实验以改变以上不足。如让几个学生上讲台,完成演示中的几个步骤,再让几个学生上来读数。这样,不但增进了师生间的亲切感,提高了实验的可信度,而且也活跃了课堂气氛,增强了教学效果。
(三)改进实验设备,提高实验的效率
实验设备的改进,要从遇到的实际问题着手,并采用方便取得的实验器材。如研究“燃烧的条件”时,如果按教材中的方法,进行白磷在水下(热水)燃烧的演示实验,往往很难成功,因为在水下气流吹得白磷到处移动,氧气与白磷无法充分接触。在这一实验中,如果把通气的导管改成倒扣的小漏斗罩在白磷上,然后再通氧气,实验就很容易成功。
三、尊重学生的认知规律,注重演示实验的阶梯性
同一个教室内学生的认知水平、智力发展水平等是不同的,这就要求教师必须尊重学生的个别差异,在进行演示实验时,既要注重发掘优秀学生的潜能,又要注重提高全体学生的科学素养。
(一)面向全体学生
要求全体同学能够掌握规范的基本操作,会正确观察、正确读数、客观记录数据、独立处理数据,并通过演示实验掌握相关的基本知识。
例如对于操作,首先要明确仪器的性能——测什么的,要知道其量程多少、零刻度线在哪里、每大格和每小格各表示多少等等,还要知道物理、化学仪器使用时的注意事项。我用学生易记的顺口溜让学生带着趣味去掌握,如:试管的握持记住“三指握两指拳,位在中上部”;托盘天平的使用要“左物右码游码零,潮、腐药品盛放皿,先大后小镊子夹(取砝码时),不够游码来补平”;过滤操作时注意“一贴二靠三轻贴”;用量筒量取液体时要记得“量液体、筒平稳,口挨口、免外流,改滴加、至刻度,读数时、视线平”,在进行电路实验时要学会“画—识—连—查—连—通”的操作过程;等等。诸如此类的实验规范教师必须在实验过程或讲评过程中特别强调,否则基础差的学生可能会出现把实验当魔术、凭兴趣凑热闹的情况。
(二)注重探究的阶梯性
为了使班级中基础中等及中等偏下的学生都能跳一跳摘到果子,可以把演示实验的探究活动分为定性和定量两种。定性探究活动可以说是定量探究活动的“热身”运动,通过它可以激发学生探究的兴趣,培养学生观察和探究的能力;定量实验可以用来证实猜想,让学生从感性的认识上升到理性的探究。
例如在“用蜡烛研究凸透镜成像规律”之前,可先让学生用凸透镜观察周围的景物:用“水滴透镜”观察文字符号,用水杯观察手指,用放大镜观察书本上的图文和窗外的景物。这些活动为学生了解凸透镜成像规律提供了初步的感性认识,学生会发现并告诉老师光线通过透镜可以形成三种像:正立的放大的像;倒立的放大的像;倒立的缩小的像。此时,教师可提出问题:这些像可否用光屏接住?这三种像究竟是在什么条件下形成了各自的性质?让学生带着这些问题先进行实验设计,然后再进行探究,在探究过程中得出实像和虚像的概念,得出凸透镜成像规律。在此基础上,我们还可以进行进一步的探究:当烛焰靠近透镜时,光屏怎么移动才能找到像?是远离透镜还是靠近透镜?在移动过程中像放大了还是缩小了?当物距等于一倍焦距和两倍焦距时,光屏上的像的情况又是如何?最后,让学生思考:透镜的成像规律可否用画光路图的方式来进行解释?这样,学生边讨论边活动,问题的探究由浅入深,容易掌握学习的重点和难点。
(三)培养优秀学生的创新思维
教育既要面向全体,又要为国家培养优秀的人才。为发掘优秀学生的潜能,我在教学中注重培养学生的创新思维。如在“测定大气压强的值”时,我先利用多媒体展示托里拆利实验,引导学生搞清楚用托里拆利实验测大气压强的原理,讨论有关托里拆利实验的几个因素对实验的影响。这些教学内容都是针对全体学生的教学重点和难点,而对优秀学生来说,光掌握这些是不够的。为了能让优秀学生“吃得更好”,我拿出注射器、橡皮筋、重物,一边向学生投以期待、信任的眼神,一边问:是否可用这些器材来测大气压强,替代托里拆利装置?这时一些学生就积极地展开了讨论,几分钟后就有学生提出:“老师,可以用两力平衡原理的计算方式替代液体压强的计算方式。”听他讲完,我叫他在黑板上用示意图演示。其他学生看了后豁然开朗。解决了这一方案后,我继续让学生思考:可否用挂衣钩(吸盘式)、弹簧秤、刻度尺来测?过了一会儿有好几个学生举手,都迫不及待地想要展现自己的方法。和托里拆利实验相比,学生设计的实验虽然误差增大了,但避免了水银对人体的污染,拓宽了学生设计实验的思路,激发了学生的创造性思维,可谓一举多得!