实验教学中培养科学探究能力的实践与反思
 
   
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               实验教学中培养科学探究能力的实践与反思

编者按语:本文结合具体的教学实例,就实验教学过程中,培养学生科学探究能力,谈一谈自己的做法与反思。该文是我校水恒亮老师撰写的论文,2010年市中学生物教师优秀教学论文评选中荣获“一等奖”。

关鍵词实验教学  科学探究能力

《新课标》倡导探究性学习,把“倡导探究性学习”作为基本的课程理念提出,因为探究性学习符合科学的本身的特点。从生物课程的三维目标来看,探究将自主地达成知识目标,在探究的过程中学得方法、发展能力,在探究中培养正确的态度、情感与价值观,可谓一箭三雕。而探究性学习的最有效的载体就是进行科学实验探究,英国科学家阿姆特朗曾说过:“实验总是以发现,以探索作为追求目标的,实验在学校里是教授学生去发现的方法”。生物学实验多为探求、尝试、体验过程的探究式实验。在实验教学过程中,若能创设越接近真实的科学探究情景,就越能引导学生主动去探索、实践、发现、体验生物学知识,实验过程中对学生的能力要求就越高,就越能提高学生的科学素养。因此实验中开展探究性教学,是提高学生生物学科学素养的最有效的教学方法。尽管在实验中开展探究性教学费时多,组织难,不易驾驭,但舍此,没有更好的策略和方法。下面结合自己的教学实例,谈一谈在实验教学中,培养科学探究能力的一些做法与反思。

1在实验教学中,培养科学探究能力的实践

1.1创设问题情景,培养学生观察能力和发现问题、提出问题的能力     

疑是学习的开始,趣是持续的动力。为学患无疑,疑则有进。小疑则小进,大疑则大进。根据初中学生纯真、好奇、求知欲强,勇于展现的心理特点,在每堂课的起始阶段,学生对新课内容和教师的教学活动或多或少地怀有好奇心,注意力比较集中,因此课前我认真研究教材,精心设计教学步骤,实验教学中,巧设疑问,以趣激疑,以问设疑,以疑导思,创建情景,引导学生提出问题、思索问题、解决问题,培养学生创新意识。例如在探究种子萌发的条件实验教学中,对于城市学生来说种子的萌发完全陌生,所以我首先我播放农民播种前,如何整地、选种、播种等情景的多媒体课件,引导学生观察录像场景,然后组织学生讨论,让学生提出他们发现的或急于求解的问题,经过学生的讨论,提出了如下问题: 1:播种前农民为什么要整地、选种?2:为什么选择夏天播种温度对种子的萌发有影响吗?3:死的种子会不会萌发?4:光对种子萌发有没有影响?5:种子萌发需要水吗?6:种子萌发需要空气吗?7:种子萌发需要土壤吗?对于后六个问题我将学生分成六组,每组探究一个问题,根据探究的问题自己提出假设并设计实验方案来证明自己的假设。又如:绿色植物通过光合作用制造有机物实验教学中,我展示有蓝色五角星的天竺葵叶片做成的书签。引导学生观察此叶片上的图案?学生兴趣大增,利用学生急于想知道图案是如何弄上去的心理,引导学生提出问题。在这个过程中务必创设民主的气氛,培养学生观察的能力与发现问题、提出问题的能力。这是进行一切科学活动的所必备的最基本的能力。

1.2 精心组织学生设计实验方案,促进学生科学思维的发展,挖掘学生的思维潜力   

如何设计实验来探究假设是否成立?是培养学生科学思维的关键环节,本环节实施的情况直接关系到能否提高学生的科学探究能力,所以本环节需要让学生根据科学探究的基本方法和基本原则(对照实验和单一变量的控制)充分的讨论,设计方案,并解释设计的理由,全班汇报交流,教师需积极参与探讨,引导学生设计合理科学的实验方案,形成共识。例如在探究种子萌发的条件实验教学中, 精心组织学生设计如下大致实验方案:

1号瓶

2号瓶

3号瓶

4号瓶

5号瓶

6号瓶

满足种子萌发全部5项条件

没有完好胚的种子,其他4项条件都与1号瓶相同

缺少水,其他4项条件都与1号瓶相同

缺少空气,其他 4项条件都与1号瓶相同

低温度,其他 4项条件都与1号瓶相同

缺少阳光,其他 4项条件都与1号瓶相同

1.3根据实验方案与实际情况,制订具体的实施步骤,并完成探究全过程,培养学生锲而不舍的探索精神

由于学生的年龄特点和认知水平是有限的,在该过程中需要适当的启发引导学生讨论、修正实验步骤(可参考课本)。在该过程中,遇到困难时需引导学生注意运用发散思维方式提出问题,用聚合式思维方式解决问题。鼓励学生用锲而不舍的探索精神去战胜困难。如:在绿色植物通过光合作用制造有机物实验教学中,我们遇到阴雨连绵的天气,无法用太阳光照叶片,有的学生想到人工辅助光照的方法,那么,人工辅助光照的光源亮度、距离、光照的时间又应如何控制才能达到最佳效果呢?由于这一组实验的变量太多,且其变化呈相关态势,不可能同时对多个变量的作用结果进行研究,因此,必须先确定一个要研究的变量,将其他的变量设为定量,而后根据对实验结果的分析,再确定下一组实验要研究的变量。基于上述思路,将人工辅助光源设为定量,采用220V500W碘钨灯,在额定电压下发光。预先设置给予充分的辅助光照时间,为此,将辅助光照时间定为29.5h(从1100开始光照,至第二天1630分停止光照),这样,就可以对光源与实验叶片的距离这一变量进行探索了。将经过充分暗处理(32h以上)的天竺葵,选合适的叶片,夹上黑纸片,进行人工辅助光照的实验。设置四个距离进行对照组实验,实验结果表明:在上述实验条件下,①与光源距离45cm处的实验叶片其遮光部分被灼伤,因此,叶片不能离光源太近,否则由于黑纸片易吸收热量,导致遮光部分的叶片被灼伤;②与光源距离60cm处的实验叶片,淀粉生成量较少,蓝色浅,效果不理想,因此辅助光源与实验叶片的距离不能大于60cm。③与光源距离50cm处的实验叶片,淀粉生成量较多,蓝色深,实验效果良好。通过系列探究,可知实验叶片距光源50cm左右的距离,连续辅助光照时间6.5h,实验效果既可达到要求,又节约时间与能源。

1.4 观察、真实记录实验现象,培养学生实事求是的科学态度

在探究种子萌发的条件实验教学中,我坚持以学生自主实验为主,教师点拔为辅的原则,唯有这样才能培养学生敏锐的观察能力、严谨的逻辑思维能力和实事求是的科学态度,才能让学生在“学做合一”中体会到由探索科学知识带来的成功的喜悦,从而激发学生的创造欲,让学生成为知识的探索者。引导学生将实验结果真实的填入下表。

 

1号瓶

2号瓶

3号瓶

4号瓶

5号瓶

6号瓶

探究条件

对照

完好的胚

空气

适宜的温度

阳光

实验结果

萌发

不萌发

不萌发

不萌发

不萌发

萌发且幼苗呈现黄色

1.5在归纳总结的基础上,关注延伸探究,激发学生科学探究的欲望与信心

通过探究性实验过程,学生能够学到探究性实验设计的基本方法和基本原则,学会怎样设计对照和控制单一变量,在探究种子萌发的条件实验教学中,归纳出种子的萌发需要完好的胚,适宜的温度,充足的空气和一定的水分的结论,同时进一步引导学生探究某种植物种子萌发的最适宜温度是多少?为什么种子萌发时遮阳会形成黄色的幼苗呢?让学生体验到一个问题的解决往往引发另外的问题出现,科学探究是无止境的,体验到科学探究的无穷乐趣。培养成终生学习的良好习惯。

2教学反思

在全面实施素质教育的今天,“传知识不重要,启智才是良师”,这是教育工作者不断努力的方向,启智的途径、方式和方法多种多样,其中科学探究实验是启发学生智慧的最佳途径。在探究过程中蕴藏着许多启发学生智慧的因素,教师要有发现的眼光,能捕捉住激发学生进行有价值的发现与创新的素材。

2.1在实验教学过程中,教师要有新课程的理念。只有把 “轻过程、重结果、重传授知识” 传统的教学理念转变为 “重过程、重思维、重实践,重能力” 的现代教学理念,才是真正的实施实验教学,提升教与学质量。在实验过程诸多环节中,应贯彻“教与学并举,以学促教”的指导思想,在教学理念上应充分体现学生的主体地位,在教学过程中应提倡自主学习,体验成功,发扬个性,在教学形式上追求生动、活泼和多样,在教学效果上坚持培养创新能力为主的多种能力。

2.2在实验教学中,创设民主的气氛,培养学生敢于提出问题的勇气

实验教学必须坚持民主教学,创建师生平等、民主、和谐的教学氛围,不仅是新课程改革的理念,也是实验教学的前提。在教学过程中要尊重每位学生,允许每位学生根据原有知识与经验来探究各种生物的生命活动现象。如我在做《绿叶在光下制造有机物》实验时,我面带笑容,走下讲台,和学生一起讨论此实验的变量是什么?如何设计对照?怎么检验淀粉?鼓励学生自由展开讨论,鼓励学生敢于发表个人见解,表扬提出与众不同的创意者,表扬敢于发言与辩论者,表扬勇于展示自己设计方案与自评者。这样,打消心理上种种顾虑,使师生成为学习共同体。事实证明,唯有良好的民主氛围,才能真正激发和培养学生的主动性。

2.3 “学起于思,思源于疑”,有了问题才能使学生心理上感到困惑,产生认识冲突,进而拨动其思维之弦。在教学中怎样才能更好地培养学生的问题意识呢?要解决好这个问题,我认为教师需要重视两个转变:一是改变课堂教学的目标观,即要把教师解决学生的问题转变为让学生产生新的疑惑作为课堂教学的终极目标;二是改变问题教学的顺序和方式,即要把教师发现问题、提出问题转变为教师通过创设情境让学生发现问题、提出问题。在问题提出后,要留给学生足够的思考时间,避免立即叫学生起来回答,以取得真正的教学效果。

2.4探究实验的目的不是为了让所有学生得到相同的实验结果,而是使学生在参与探究的过程中获得具体的经验体会,让学生懂得科学探究的方法,使学生能主动的获取生物科学知识,培养学生的开放性思维。因此,我在实验准备阶段让不同小组进行实验准备的条件不一样,就是为了让学生能够针对不同的实验现象进行讨论分析。

2.5体验成功,鼓励创新

初中学生年纪小,好奇心强,而好奇心正是创造性思维的源泉。教师要善于利用学生的好奇心,及时捕捉,予以保护,并使之深化。例如:在本节课上就有学生提出:“为什么要对叶片进行脱色,不脱色行吗?”、“不要酒精脱色,用自来水可以吗?”……此时老师可以不直接回答,而是鼓励他们用实验去验证。对于这些有创意的想法,老师一定要及时予以鼓励和支持。在课堂营造一种敢于创新、敢于怀疑的学习氛围。帮助学生树立尊重权威,但不迷信权威的思想及探索精神和创新意识。在实验探究中,有一个十分关键的地方是对于学生在实验过程中的“失误”,老师一定不要随意地进行否定。要引导学生分析失败的原因,并从另一角度来分析问题,找到他实验中的闪光点。

总之,在整个实验教学过程中,促进学生的知识内化;在交流过程中展示自己的学习成果,从而得到老师和同学的肯定,自然就会产生一种成就感。从而使学习与探究的积极性和主动性大大提高。

             

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