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第一階段:觀察實驗要有序,觀察目的要明確
觀察實驗是科學實驗教學的基本環節之一,在科學實驗教學中堅持觀察的有序性,既可以使學生獲得詳盡準確的實驗事實,為分析實驗提供全面確切的依據,又可以提高學生的觀察能力。要使學生能有序地觀察好科學實驗,首先,要強調學生做好實驗前的預習,做到心中有數,即了解實驗儀器、實驗步驟、每種儀器、藥品與實驗目的內在聯系。其次要明確各類實驗的觀察內容和觀察方法。科學實驗中要觀察的內容不外四種:實驗裝置、試劑、操作和反應現象。
觀察實驗裝置:可遵循從整體到部分,從部分到整體,從外部到內部的原則。從整體到部分就是對實驗裝置先有整體輪廊的了解,這套裝置是由哪幾部分組成的;從部分到整體就是這幾部分是由哪些儀器組成,又是怎樣連接在一起的;從外部到內部就是了解每件儀器的外觀形狀和內部構造。
觀察試劑:觀察試劑指用感官感知所用的藥品,即感知試劑的色、嗅、味、態、溶解性、揮發性、密度、硬度、熔沸點等,其中主要是觀察試劑的色、嗅、態。
觀察實驗操作:實驗操作包括實驗儀器連接順序、氣密性檢查、試劑添加的先后順序和數量、操作步驟。其中試劑添加的先后和數量及操作步驟最為重要,是實驗成敗和安全的關鍵。
觀察實驗現象:觀察實驗現象既是重點,也是難點。
實驗開始時,教師應指導學生學會明確實驗目的,弄清“看什么”而后再觀察。
第二階段:觀察計劃要周密
在確定觀察目的后,就有了一定的觀察任務,這樣能預見被觀察現象的各個方面,避免偶然性和自發性。無論觀察過程是短暫還是長久的,在計劃中都應有目的、有步驟、有重點、有中心,才不至掛一漏萬,顧此失彼。尤其是有些實驗現象稍縱即逝,若無計劃,就會失去觀察機會。因此,教師應指導學生學會既全面、又分清主次地進行觀察。這就是說既要重點觀察主要現象,又不遺漏次要現象,還要迅速發現不易發現或者容易消失的現象。例如,亞鐵鹽溶液和堿溶液反應,生成白色氫氧化亞鐵沉淀,但白色氫氧化亞鐵會很快被氧氣氧化變成淺綠、綠色以至棕色,觀察時要求學生集中注意力,從而迅速捕捉一瞬即逝的生成氫氧化亞鐵白色沉淀現象。
第三階段:結合具體實驗進行觀察能力的訓練
科學實驗應使學生明確科學上對“觀察”的含義,應理解為應用各種感官感知實驗現象,如眼看、鼻聞、耳聽、手摸等,才能全面、正確、深刻地認識物質的性質及其變化的特征。如學生在制備al(oh)3時,如naoh稍過量則得不到應有的白色沉淀。如果改用氨水代替naoh,就可得到al(oh)3白色沉淀。通過實驗觀察,引導學生透過復雜的表面現象,經過分析研究,找到事物的內在本質,才能夠有所發現。這樣學生也就理解為什么制al(oh)3時要采用氨水而不用naoh溶液了。另外還應特別強調實驗的操作程序,這關系到實驗的安全和成敗。例如,氫氣還原氧化銅的實驗,開始時,是先向氧化銅試管里通入氫氣,還是先加熱?停止實驗的時候,是先撤出通氫氣的導氣管,還是先熄滅酒精燈?整個實驗完畢后,使學生明白實驗開始時若先加熱再通氫氣不安全;停止實驗時,如果先取出氫氣導氣管再熄滅酒精燈,還原出的銅可能又被氧化,導致實驗失敗。這樣通過細致的觀察,使學生全面、正確、深刻地認識了物質的性質及其變化的特征。
[關鍵詞] 小學科學 實驗報告 科學素養
在科學教學中,實驗教學不僅可以激發學生學習科學的興趣,幫助學生獲得科學知識和實驗技能,更重要的是可以培養學生的觀察和實驗能力,以及實事求是、嚴謹認真的科學態度,從而提高其科學素養。科學實驗的全過程應包括:明確實驗目的,進行實驗操作,觀察和分析實驗現象及數據,得出實驗結論,并寫出實驗報告的一系列活動。把科學實驗的目的、方法、過程、結論等記錄下來,經過整理,寫成的書面匯報,就叫科學實驗報告。因此科學實驗報告的書寫是在學生經過動手操作、觀察現象、分析思考之后作出的書面報告,完整的記錄了科學實驗的全過程,包括對實驗結果的分析和總結,這是對科學實驗的再認識過程,是實驗教學的重要環節。因此實驗報告的書寫不僅有助于學生理解和掌握實驗的目的、方法和技能,還能通過對實驗現象和結果的分析得出自己的體會和結論,使學生的知識與能力得到升華,同時激發學生的學習興趣,培養學生多觀察、勤思考、善總結的科學素養。
隨著科學課程改革的日益發展,科學實驗也隨之有了較明顯的變化,實驗的種類日見繁多,如由驗證性實驗向探究性實驗和應用性實驗的逐漸過渡,由定性實驗向定量實驗的逐漸轉變,由課內實驗向家庭實驗、研究性實驗的逐步擴大……在新的形勢下科學實驗報告應該如何書寫呢?不同的年級階段要求不同,高年級階段學生要能夠自主設計簡單的實驗報告或撰寫科學小論文,不同的實驗目的和要求不同,在實驗報告的書寫內容上應不必強求一致,該繁則繁,該簡則簡。
一、 科學實驗報告的書寫:
一般情況下化學實驗報告是根據實驗步驟和順序從六方面展開來寫的:
1、實驗名稱:即本次實驗所要達到的目標或目的是什么。使實驗在明確的目的下進行,可避免學生無目的的忙碌。
2、實驗日期和實驗者:注明實驗時間和實驗者名字。這是很重要的實驗資料,便于老師掌握學生的查找時進行核對。
3、實驗器材:寫出主要的儀器和藥品,應分類羅列,不能遺漏。此項書寫可以促使學生去思考儀器的用法和用途,藥品的作用,從而有助于理解實驗的原理和特點。需要注意的是實驗報告中應該有為完成實驗所用試劑的濃度和儀器的規格。
4、實驗步驟:根據具體的實驗目的和原理來設計實驗,寫出主要的操作步驟,這是報告中比較重要的部分。此項可以使學生了解實驗的全過程,明確每一步的目的,理解實驗的設計原理,掌握實驗的核心部分,養成科學的思維方法。在此項中還應寫出實驗的注意事項,以保證實驗的順利進行。
5、實驗現象:正確如實的記錄實驗現象或數據,為表述準確應使用專業術語,盡量避免口語的出現。這是報告的主體部分,對實驗現象進行記錄,應要求學生即使得到的結果不理想,也不能修改,可以通過分析和討論找出原因和解決的辦法,養成實事求是和嚴謹的科學態度。
6、實驗結論:對于所進行的操作和得到的相關現象運用已知的科學知識去分析和解釋,得出結論,這是實驗報告的關鍵所在,有助于學生將感性認識上升到理性認識,進一步理解和掌握科學知識。
二、在實驗報告的書寫過程中,應注意表達的方式方法。
教師應結合科學實驗報告的特點指導學生書寫。科學實驗報告有如下特點:
1、以說明為主。即實驗報告以說明為主,不用像記敘文一樣進行生動細致的描寫,更不用在說明過程中展開聯想或比喻等,要避免主觀感受的出現。
2、必須記實,資料客觀。實驗報告所使用的資料都應是通過實驗所觀察到的現象和所獲得的數據。這些內容應是客觀、真實、確切的,不允許有半點虛假。
3、盡量用圖解輔助。圖解可以增加實驗報告的表達能力,比如實驗裝置有時較復雜,光靠文字無法完全說明,如果使用圖解輔助,加上文字注解,就可以一目了然;圖解有時也可以省略繁瑣的實驗步驟的表達;對于非標準儀器的使用,則必須進行圖解說明,使他人對本實驗所用儀器能有一個感性認識。
4、表達準確簡明。準確,就是按照實驗的客觀實際,選擇合乎科學學科特點的最恰當的詞句,科學地表達意思;簡明,就是在說明問題時語言簡潔明了,避免冗長的句子和啰嗦含糊的表達。教師可以利用書寫表達方面的要求訓練學生的科學語言表達能力,培養學生嚴謹的作風,提高科學素養。
三、科學實驗報告的書寫格式沒有固定的要求,可以根據實驗類型的不同而不同,教師應鼓勵學生根據不同的實驗類型設計不同形式的報告。
1、對于常見的驗證性實驗,由于實驗內容較多且相互間無過多聯系,一般可以采用表格形式。表格可以分成三大塊:實驗步驟、實驗現象、結論。
也可以不采用上述表格形式,只需按照實驗項目的順序,羅列成條,完整表述即可。
2、近年來科學課出現了越來越多的探究性實驗。這種類型的實驗重在綜合運用所學的科學知識與技能去解決一些實驗問題,因此重點在實驗的設計和評價上。實驗內容較為單一,只圍繞一個主題,但實驗各環節聯系緊密。這類科學實驗的書寫格式較為開放,可以采用表格式、羅列式或論文式等。
3、論文式實驗報告要求以論文形式書寫實驗,除適用于以上實驗類型外,更加適用于科學研究性學習的實驗以及一些家庭和課外實驗。這是對學生更高層次的要求,可以為撰寫科學小論文打下一定的基礎。教師對論文式實驗報告應作細致的說明和指導。論文式實驗報告應包括:
① 選擇該項實驗課題的原因,
② 實驗采用的方法,
③ 實驗設計依據的原理,
④ 實驗步驟和實驗記錄,
⑤ 實驗結果及分析,
⑥ 實驗結論,
⑦ 實驗評價和改進,
⑧ 實驗體會,
一、精選實驗內容,激發學生參與熱情
進行科學課堂實驗教學設計時,教師要進行調查,并根據教情學情調查結果選擇科學實驗內容。這樣才能提升實驗針對性,有效激發學生主動參與實驗的熱情。小學科學學習內容大多與學生生活有一定聯系,教師在進行實驗內容選擇時,要重點考慮學生生活經驗基礎,學生對實驗內容熟悉,其參與主動性會大幅度提升,并在具體實驗操作中形成更為廣泛的學習認知。
《我看到了什么》一課,教師進行了這樣的教學設計:看大屏幕上的大樹,你有什么發現呢?學生開始議論,并說出自己的發現。教師引導:從照片觀察中,我們可以發現一些東西,但并不能看得特別細致,不如直接去實地觀察大樹,那樣會有更多的發現。在觀察之前需要思考幾個問題:為什么要親自觀察大樹?觀察要從哪些方面展開呢?怎樣才能觀察到更多內容?然后,教師帶領學生實地觀察大樹。最后,讓學生展示觀察實驗結果。由于教師實驗選擇、引導都比較恰當,實驗效果非常顯著。教師選擇在校園之內展開觀察實驗,具有很強的可操作性。事先帶領學生展開集體討論,利用多媒體展示圖片信息,都為下面的觀察實驗作了堅實鋪墊,確保學生觀察更加有效。
二、優化驗引導,提升課堂學習效率
在引導實驗時,教師要有優化意識,針對不同實驗采取不同引導方法。科學實驗主體是學生,教師可以作一些示范引導,但不可忽視學生的參與互動,真正將實驗交給學生獨立操作。為提升實驗引導的有效性,教師還可以利用多媒體進行模擬實驗操作展示,講清實驗操作要領,幫助學生明確實驗學習目標,掌握實驗操作步驟,了解實驗注意事項,確保實驗操作順利進行。
在進行《觀察水生植物》學習時,教師將裝有水葫蘆和金魚藻的塑料袋分發給各個小組,要求學生將其放入水槽中。為確保金魚藻沉到水底,可以在水槽中放入一些橡皮泥。引導學生觀察水葫蘆和金魚藻在水中的樣子,并用簡圖畫出來。然后將橡皮泥除去,再觀察有什么變化。學生根據教師提示展開實驗操作,很快就給出觀察結果:水葫蘆和金魚藻都能夠浮在水面上。教師讓學生剖開水葫蘆的葉柄,看有什么新發現。學生操作之后給出結果:葉柄中有一些海綿狀氣囊結構。教師設問:是不是所有水生植物都會有這樣的結構呢?學生陷入思考之中。教師實驗引導步驟清晰,學生跟進操作,順利完成實驗目標,逐漸構建學習認知,這說明教師實驗引導是成功的。
三、拓展實驗訓練,塑造綜合科學能力
科學實驗具有復雜性、多樣性,教師要注意對實驗訓練進行延伸。特別是一些觀察性實驗,具有多次性、長期性等特點,教師要發動學生延伸實驗空間,利用多種學習機會展開課外實驗操作,以拓展實驗學習認知范圍。
如《蝸牛》一節,教師設計實驗:觀察蝸牛身體、運動和反應等情況,并飼養蝸牛。學生順利完成前面的實驗操作,對蝸牛的身體特點、運動形式、反應靈敏度都有一定認知,但飼養蝸牛需要一個較長的過程,教師發動學生討論飼養蝸牛的方法和注意事項,學生討論很熱烈。教師提醒:在具體飼養過程中,要作好相關記錄。記錄蝸牛吃食情況、運動情況,特別要關注蝸牛生長情況,總結蝸牛的生活習性特點。教師讓學生課外飼養蝸牛,這是課堂實驗的延伸。因為操作比較簡單,這樣的實驗活動非常適合小學生進行,并在繼續實驗中獲得更多學習認知,以提升學生科學實驗綜合能力。
一、學生記住了科學知識,不等于理解了科學概念
科學知識的形成一定有其內在的邏輯聯系,教師在教學過程中就要幫助學生理解知識的這種“內在邏輯”,特別在“科學事實”轉變為“科學概念”過程中,注重“邏輯”的力量,讓學生領悟科學知識的嚴密性。如:蘇教版四年級下冊《聲音的產生》一課,有位教師在學生觀察彈撥直尺、橡皮筋、敲擊音叉、所發生的現象,直接引導學生得出結論,“聲音是由物體振動產生的”,而對“讓物體停止振動就不會發生聲音”的實驗的必要性省略不究。這樣,就使學生對“聲音是由物體振動產生的”這個概念的理解,缺乏嚴密的邏輯支撐。
二、學生能按步驟進行實驗操作,不等于理解了操作的概念
科學學科不同于其他學科的最大特點是科學結論的得出更注重實驗操作來獲得證據。實驗操作為科學課的一個重點,很多教師非常注意操作步驟的嚴密性,但讓學生理解“為什么要這樣操作”缺乏必要的引導。如:《聲音的傳播》一課,一位教師在引入新課后,在屏幕上出示操作要求:“隔著沙子、水和空氣,聽一聽鋼筆輕輕敲擊桌面的聲音”。然后出示書上的操作步驟,讓學生進行操作,最后讓區分沙、水和空氣傳播聲音的差異。到課的最后,老師總結提問“聲音會在哪些物體中傳播?”結果由學生回答“會在沙子,空氣和水中傳播”。老師追問:“還有那些物體也能傳播聲音,你能歸納一下嗎?”學生回答“好像沒有了”。因為整個過程中,教師沒有讓學生領悟為什么要這樣操作,學生所得結論是個別的、分散的,而未能融入他們原有的知識結構。如果教師在書本第一個實驗后追問,“那么聲音在物質中能傳播嗎?”引導學生理解必須在自然界中的三種物質形態――固態、液態、氣態,分別實驗來獲得證據。然后讓學生自己選擇代表三種形態的物體進行實驗,這樣就不會出現前面學生回答的笑話了。而學生在這樣的大背景下來思考具體的問題的方法,也更能激發學生操作的興趣和對操作目的的理解。
三、學生解決了問題,不等于學生掌握了概念
一、引導學生走向實驗的“正途”
所謂是實驗的“正途”,就是真正為探索而做的實驗。我們的學生,當老師說到要做實驗,可以說是歡天喜地,為什么呢?那就是不用上課,可以“玩”了。所以說,大多數學生做實驗,其實都是為了玩的,實驗一做完,就什么都忘了。因此,一定要引導學生真正進行為探索而做的實驗。21世紀,以研究生命科學為基礎的生物學,是現代自然科學的一門基礎學科,與現代科學、技術有關的一些前沿課題或是研究成果,是生物學實驗在不同研究領域的延伸、交叉和發展。在實驗教學中,不失時機地介紹一些延伸領域和課題或是應用,在學生了解的同時,開闊了學生的視野,激活了學生的思維,激發了學生的探索欲望和創新精神。如結合“物質跨膜運輸的方式”,向學生介紹現代農業的一些知識,像一些蔬菜水果的栽培等。在講到酶的時候,可以向學生介紹酶工程及其在醫藥衛生、工業生產、環境監測、基因工程、細胞工程等領域的應用;結合“酵母菌的呼吸方式”實驗,向學生介紹酒的釀造,醋的制造,以及面包、饅頭的做法,等等。像這樣的例子還有許多,我在這里不再一一列舉出來。還可以在教學過程中,為學生介紹與生物科學實驗方法相關的應用,引導和啟發學生學以致用,將在實驗過程中學到的科學實驗方法付諸實踐,運用到真實的環境中去。如在做完“質壁分離”的實驗后,引導學生思考植物的質壁分離除了可以驗證植物細胞是一個滲透系統外,還可以證明什么?如測細胞液的濃度,測外界溶液的濃度,證明細胞的死活,等等。還有在講“噬菌體侵染細菌”的實驗時,向學生介紹同位素標記法在生物學實驗乃至在整個自然科學研究上的應用。這樣不僅為學生提供必要的感性知識和實踐經驗,讓學生知道生物實驗不僅好玩,更重要的是有用,還能培養學生的科學素養和創新精神,引導學生在實驗中探索生物學的奧秘。
二、教師在實驗過程中為學生留有創造的“余地”
在實驗教學過程中,教師對學生實驗的要求不能僅限于教科書的選擇和操作,也就是不能限制太多,要給學生留有充分的選擇余地和思維空間,必要時,可以讓學生自由地發揮。
1.在實驗材料的選擇上留有“余地”。在傳統的實驗教學中,實驗所需的材料,實驗老師在上課之前都已準備好放在實驗臺上了。為什么不能事先讓學生自行準備呢?其實老師完全可以提前布置學生去準備,這本身就是一個思考的過程。比如,在做“植物細胞的質壁分離與復原”的實驗時,就可以讓每個學生自己準備并帶到實驗室,然后再來比較和判斷誰的更合適。還有,在“細胞的有絲分裂的觀察實驗”中,書上用的是洋蔥根尖細胞,也可以用植物的莖尖或芽尖,還可以選取動物的卵裂期的細胞等。總之,讓學生自己去取材或是自己去選擇實驗材料,找出實驗用的最佳材料,可以使學生多思考實驗材料與實驗原理的關系,實驗材料與生物知識點的聯系,提高學生的思維能力與應試能力。
2.在實驗方法上為學生留有“余地”。在實驗教學中,教師不用拘泥于教材設計的操作步驟,或者不用把每個操作步驟事無巨細地講給學生聽,可以讓學生自己去摸索實驗操作過程,也可以讓學生嘗試自己設計實驗步驟,或者改變教材的操作方法。當然,前提是在學生能夠完成實驗任務,達到實驗目標的基礎上。不能總是讓學生等著老師來講該如何做,這樣,既可以達到實驗的目的和要求,又可以培養學生的實驗設計能力和創新能力。如觀察“溫度對酶或許的影響”實驗,實驗要求在于改變溫度條件觀察酶的催化火性的變化,但在實際操作中,學生既可按教材設計的實驗過程操作,又可自行設計20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃等不同溫度條件的實驗。通過這樣的實驗設計,學生不僅可以觀察到酶的活性受溫度的影響,還可以得出“在一定的溫度范圍內,沒的催化活性隨溫度的升高而增強,若超過最適溫度,酶的催化活性又隨溫度的升高而降低”的結論。而對于有些實驗,如果學生不能自己設計,教師就可以提出一些與教材不同的方法讓學生思考,這也是考題經常出現的實驗改編題。比如,“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”實驗設計中,對實驗結果的檢測上,教材運用的是斐林試劑,對此,可以向學生提問:“能否運用碘液來檢測該實驗結果?為什么?”在“比較過氧化氫酶和Fe離子的催化效率”實驗中,肝臟研磨液與過氧化氫溶液發生劇烈反應,產生大量的氣泡,甚至導致反應液溢出試管口。這時,教師可對學生設置“要使反應速度降低,可采取哪些措施?”等問題,讓學生思考理解實驗設計過程。這樣,除了可以提高學生的實驗能力和創新能力外,還可以提高學生的解題能力。
三、“延長”實驗課,拓展學生思維