“探究-创新”在小学科学实验教学中的应用李琼

“探究-创新”在小学科学实验教学中的应用马重点 襄阳市襄州区古驿镇黄渠河一小 电话： 13797607609 邮编：441121 电子邮箱：7103madian7103作者简介：马重点 男,40岁,中学一级教师，,现任教于襄州区古驿镇黄渠河一小.学自1995年参加工作以来一直在一线工作。摘要: 小学科学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系，而是“转变”，创设一定条件和氛围，引导、启发学生去模拟，“简化”根据学校情况，简化实验过程，就地取材，充分利用教学资源，“探究”原科学家的实践活动过程，发现新现象，通过联想、判断、推理和综合分析，归纳出物质呈现如此现象的本质和规律，这就是小学科学教学中的“创新”教育。简而言之呢，就是一个“转变-探究-创新”的过程。关键词:转变创设教学情景 简化实验 探究性学习 创新教育小学阶段是学生思维能力与思维品质开始形成的关键阶段，因此小学教学、素质教育中创新意识的建立显得尤为重要。小学的基础知识教学，特别是科学教学，是对前人研究、发现所积累的基础自然科学知识成果的传播再现，不具有首创性。所以，小学科学教学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系，而是“转变”，创设一定条件和氛围，引导、启发学生去模拟、“探究”原科学家的实践活动过程，发现新现象，通过联想、判断、推理和综合分析，归纳出物质呈现如此现象的本质和规律，这就是小学科学实验教学中的“创新”教育。简而言之呢，就是一个“转变-探究-创新”的过程。为此，作为教师我们在教学中必须做到以下几点。 1. 转变，创设情境，利用新教材，激发创新意识 。观念是行动的灵魂，对教师的教学而言，教师具有什么样的教学观念，就有什么样的教学方式。教师教学观念的变化导致教学行为发生变化。 旧教材注重知识传授，过分强调学科本位倾向，强调知识的学术性、系统性和完整性，课程内容繁、难、旧。使得传统的教学方式重结论而轻过程，重学会而轻会学，重知识的积累和认知能力的增加而轻视知识构建和方法的掌握，重视问题的解决而轻视问题的发现。教师只需要将知识进行讲解，实验进行演示甚至讲解，学生也只需记忆、模仿。这种教学方式剥夺了学生思考问题、发现问题的权利，其培养出来的所谓好学生也只不过是些应试高手，他们缺乏创新意识、缺乏自我探索学习的能力。这种方式已无法培养出符合现代社会需要的，具有鲜明个性的，富有创新精神与实践能力的高素质人才。与旧教材相比较，新教材在教学理念、教学内容、教学要求、编排方式等方面都有较大的变化，新大纲教学目标的维度增加，要求更为全面和人文化，突破了学科本位，注重社会、学生发展的需求，教给学生在用科学知识解决生产生活实际问题时应有的观察视野，思考角度和解决问题的策略，提供开放和主动思考的空间，让学生发现和提出问题发表自己的见解，培养学生以辨证的观点认识科学技术与社会的问题。强调学生走进实验室的重要意义，引导学生主动参与探究活动，通过探究活动和合作学习，获取知识，体现实验是获取知识和学习探究科学探究方法的重要手段，关注学生渴望了解科学的情感。从教材表面看，新教材的内容总量减少，难度降低了，但知识面增加了。所以在课程的实际操作中正好相反，对教材进行加工、整理，使之变成学生熟悉的有亲身体验的感兴趣的知识。这就需要教师转变教学观念，由“学生跟着教师走”变“教师围着学生转”，学生通过自主、探究实验现象，讨论形成知识体系。先进的教学观念是通过先进的教学方式体现出来的，同时教学观念的转变也必须是在教学方式的转变过程中得以实现的。为能切实用好科学新教材，实现科学教学的创新，在教学实施过程中应重视探究式学习的培养，应努力做到：2优化教学情景，诱发探究动机为创新做好准备从教育心理学的角度来看，人的活动都是由一定的动机引起的，学生的学习和研究也是如此。在教学情景中，一定要有推动个人去达到认识目的的动机，也就是掌握一定知识与技能的动机。传统的以传授知识为目的的教学方式只能够让学生死板的接受知识，无法使学生产生积极探索的求知欲望，并且还会使学生感到知识灌输的乏味，产生厌学情绪。在科学教学中，教师若能紧密结合教学内容，提出一些学生欲答不能而又迫切想了解的、与生产生活实际密切关联的科学问题，积极创设开放的教学情景，将会诱发学生的探索研究动机，从而调动学生积极地参与探索。在实际教学中，教师要做到（1）.教学设计要有利于促进学主自主构建知识。现代教育技术手段为学生提供丰富生动的学习资源，指导学生自主探究、自主学习，通过小组合作学习为主的学习形式，要求学生收集、整理资料，演示和表达交流、讨论等，充分调动学生学习的欲望和兴趣，创造一种智力和交往环境，让学生通过探索，在主动参与与发现、获取知识的过程中，达到知识与能力的双向建构。在课堂教学中，利用多媒体的生动、直观特点，合理创设情境，激发学生学习的兴趣，帮助学生理解教材内容，加深印象，提高教学效率，拓展思维。（2）.教师要善于从教材中抽取能够引发学生思维的切入点。教学过程中精心设计问题，促进学生动脑，主动探究，能放手让学生在课堂上思考，给时间让学生思考讨论，能开放地接受学生思考的结果。让学生在大量的学习材料（教师给的，同学给的，书本写的等）上筛选自己需要的信息，进行知识内部的整合。（3）.教师要关注学生的感受和学生的参与。现代心理学研究表明，只有使学生参与教与学，使他们体验到自己是学习的主人，才能调动他们的积极性。教师通过学生演示、讨论等环节，给予学生一定的主动权和自主权，为他们提供较多的选择机会，使学生参与教、参与学。这是一种依*学生、为学生设计，力图让学生成为主人的教学方式。它摆脱了传统的课堂教学模式，不是教师一点点地教，学生一点点地学、而是教师作为课堂的组织者、指导者和主持人的角色出现，使学生完全发挥自己的学习潜，同时创设出民主、平等、和谐的学习氛围。教师不仅通过课堂教学传授知识，还要深入班级，和学生座谈讨论，从生活实际入手，引导学生发现生活中的科学现象和问题，确定研究课题.探究性学习的目的，还不只是在于结果。能得出一个颇有价值的结论固然很好，但对于学生学习而言，更重要的是在“探究”的过程中开阔眼界、拓展思路、关注现实、发展个性、培养能力。重视“过程”的亲历和体会，让学生在探索研究的过程中体验创造的艰苦和成功的欢乐，本身就是一种收获。无论探究的结果怎样，过程本身就已经使学生受益颇丰!有这个参与的过程和没有这个过程，绝对是不一样的。 学生在探究的过程中，为了解决问题主动地、如饥似渴地阅读参考书、查找资料、搜集数据信息，获取新知识，甚至废寝忘食地在实验室度过节休息时间，对于学生的探索精神、实践能力是一种很好的锻炼。通过活动还能够使学生获得亲身参与研究探索的积极情感体验，逐步形成一种日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心理倾向；通过研究过程的表述与展示过程，获得锻炼自我能力的机会，使学生更具有现代综合型人才的特质。3. 尊重学生个性，鼓励超越创新，感悟创新苦乐在学生的探究活动中，教师要把学生看成是具有能动性的创造与学习主体，而不是被动接受知识的对象，要尊重每一个学生的个性和人格。对于学生在实践活动中所选择的方法和途径，教师要给予充分的肯定。不要认为学生的方案设计与教师所想象的不同就是不合理的、错误的，不要把学生在尝试中的失败看得一无是处而全盘否定。相反，如果要求学生完全照搬教师，一味的模仿教师，结果只能限制学生的想象力、创造力，达不到研究性学习的目的。因此，要注重发展学生的个性，鼓励学生大胆的超越创新。教师要留给学生广泛的思维空间，不要强求学生完全按照教材、资料或教师预定的方案进行研究和学习，要放手让学生自己选题、自行设计、自主研究、自由创造。用他们自己的语言、自己的理解、自己的感悟，从自己的思维角度去考虑问题。学生在独立设计的研究探索实验实践的过程中，学生经常会遭遇失败，他们会表现出烦躁和不安，失去了对实验的信心。这时教师要适时引导，教会学生正确看待失败，分析失败的原因, 并鼓励他们持之以恒直到最终取得实验成功。以此来训练学生正确面对失败，培养独立思考解决问题的能力，使他们感受科学道路的艰辛，并从失败中总结教训、调整方法，最终取得成功。例如，在学习了旗杆和影子后，学生提出了“滑轮的模拟实验”的研究课题。在这一课题的研究过程中，由于学生知识的局限性，也出现了很多不合理的或错误的想法和设计，走了许多弯路。但是，正是通过一次次的尝试、失败，才使学生能够及时的调整方法、改进方案，最终一步步走向成功。每个学生的情况都是不一样的，作为教师首先要尽量了解每个人的情况，然后根据学生实际情况，创设探索活动的愉悦情境，耐心启发诱导，使他们树立正确的学习目的，形成良好的学习动机。小学学生的直观思维还远远强于理性思维，他们感官上获得的愉悦性能较有效的激起他们学习的积极性，所以要充分挖掘教材中的兴趣因素，充分利用直观教学手段和灵活多变的教学方法来激发学生学习兴趣。教师不能把自己的教学要求强加给学生，而要把它转化为学生内在的学习需要，积极创设愉悦的情境，才能给学生心理上的安全感，才能使学生无顾忌，敢想、敢说、敢为，敢于主动地、大胆地进行探索活动。例如：教学杠杆一课时，首先，让他们用尺子去撬动铅笔盒，由于铅笔盒里东西一般比较多，所以撬起来比较吃力，有的甚至撬不起来，由于是自己身边的东西，而且每个人都参与进去了，他们都觉得很有亲切感，很感兴趣，这时候提出问题：那么有什么办法可以让尺子比较容易地撬起铅笔盒呢？他们都对这个问题很好奇，注意力就在不知不觉中转移到学习上来了。通过不断地反复实践他们发现铅笔和尺子的支点离铅笔盒的远近是关键所在，支点离铅笔盒越近，离手指越远，需要用的力就越小，从而得出了杠杆的作用。在兴趣激发之下得出的结论他们记得特别牢！又如学习热空气一课，出示一个自制的热气球，当点燃中间的酒精棉后，热气球飞起来。看到这种现象后，学生的兴趣顿时高涨，议论纷纷。此时，我不失时机地提问：“你们想到什么问题？”问题一提出，活跃了学生的思维：“热气球为什么会飞？”“是什么力量让它飞起来的？”“它能飞多高？”“怎样才能让它飞的时间更长一点”通过观察、讨论，唤起了学生探索的欲望，激发了学生质疑的兴趣，使学生带着问题进行探索未知的活动。总之，就是要激发学生的学习兴趣和大胆探索的精神，使学生体验成功，增强信心。4.根据学校情况，转化实验过程，就地取材，充分利用教学资源。科学是一门以实验为主的学科，新教材中的有些实验，在一些山老区学校没有条件做，这时教师就要根据学校情况，转化实验，同样达到教课书中实验的目的。例如物体的内能一课中克服摩擦力做功的实验，教科书上是用乙醚，但由于乙醚易挥发，不好保存，很多学校没有，特别山区学校，这时我们就要根据实际情况来转化实验。我们可以这样做，如下：演示实验：克服摩擦做功克服摩擦做功：（如图所示）可以看到U型管中的红墨水左降右升。解释：在摩擦生热的过程中，克服摩擦做了功，使物体的内能增大，温度升高。根据实际情况，优化实验过程，达到演示实验预期的效果。其次，就是要充分利用教学资源。现在大多数学校都有了多媒体。计算机以其丰富的表现力把科学现象、科学过程形象生动地呈现出来，特别是对学生平时无法观察的难以了解的知识更显示出巨大的作用，为学生理解和掌握科学知识提供了充分的认知手段。一般化学反应都进行得较快，无法控制，学生难以看清，难以理解，利用多媒体技术二维或三维动画软件，可模拟化学反应的过程随教学过程同步控制，同时提高可视度。如科学教学中的演示实验和学生分组实验，都是为了给学生提供观察的对象，要求学生有目的地进行细致的观察。但由于实验仪器的刻度很细、很小，演示实验学生很难看清。如利用计算机多媒体技术可大大提高演示实验的可视度，同时可化解抽象思维所形成的思维障碍，如学生对量筒、容量瓶、滴定管、移液管量取液体时读数上错误，造成实验结果的偏差经常混淆，我设计问题一，展示给学生，以引起疑点共鸣。例如：下列实验操作不符合要求，可能会造成实验结果偏低的有（）A、量筒量取液体，读数时俯视B、配制一定物质的量浓度溶液，定容时俯视C、酸滴定未知浓度碱时，酸式滴定管滴定后读数时俯视D、用移液管移取一定量溶液，俯视移取。课堂上我先利用多媒体展示直观图：量筒、容量瓶、滴定管、移液管，再展示放大刻度，模拟眼晴平视、俯视、仰视效果图，最后利用计算机视频进行动态演示，让学生一目了然，既巩固实验操作过程，又避免实物刻度小的不足，同时化解视线与刻度线相交点位置想象难的抽象思维障碍，加深理解、巩固实验操作过程中眼睛俯视读数在不同问题中造成不同实验结果。由此利用多媒体进行实物图实施微观放大、动静结合，化解疑点,突破问题的难点；同时可提高学生注意力，达到促进教学目的，这是符合认识规律的。因为注意是心理活动对一定事物的指向和集中。对于学生来说，注意是感知的基础，是良好学习质量的必要条件。科学是一门以实验实验为主的学科，特别是在小学教育阶段，实验对于学生掌握知识、形成能力具有特别重要的意义。设计性或探索性实验不仅要求学生掌握一定的科学知识和实验技能，还要求他们灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。设计性或探索性实验在激发学生的创新欲望、培养他们的意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规方法所无法比拟的。小学生的探索活动仅仅属于一种在现有知识的基础上对新问题、新知识的发现，一种新思想和新方法的形成；而科学家发现和解决的却常常是人类从来没有发现或未曾解决的新问题、新事物。小学生在研究性学习过程中实际上仅仅是要像科学家从事科学研究那样来进行学习，其本质是对科学研究的模仿或模拟，是“像”而不是“就是”科学研究活动。真正让学生感受、理解知识产生和发展的过程，让学生在自由活动中求发展，在自主探索中求创造。有利于培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及团结协作和社会活动能力。通过这些实验和调查活动，运用化学原理积极展开思维，逐步提高分析问题、解决问题的能力和实践能力。5.教师及时反思，改变实验方法科学是研究各种自然现象的学科，科学现象的教学更是初中教学的一个重要环节，但是由于初小学生知识局限性较大，所以怎样把复杂的科学现象深入浅出地教给学生，并不断提高他们探索科学现象的兴趣与热情，是每位教师都在思考的问题。下面是我教学过程中的一个案例：雨下得有多大这节课重点讲的是雨的形成，我采用了通过老师演示实验，学生进行观察讨论的方法来探究这个问题，虽然也基本达到了预期的效果，但后来听到其他老师的分析，我意识到由于实物投影的局限性，使这个实验出现了一些弊端，一、现象不是非常明显，虽然为了观察方便，我用了染色的酒精，但酒精蒸发后遗留的色迹影响了现象的观察。二、虽然实验时我也找了两个学生参与，但由于参与面太小，降低了学生探究问题的积极性。总结以上教训我在另一个班上课时把演示实验改为学生实验，先让学生根据生活经验假设影响蒸发快慢的因素，再让他们自己动手实验探究，酒精不用染色，即使现象明显、观察清楚，又能提高学生的积极性，培养他们的动手、创造能力和科学精神，学生通过自己的研究和观察，理解得深，掌握得牢，这样做不仅使学生获取了科学知识，而且使学生掌握了获取科学知识的方法。6. 渗透科学方法，全面提高素质 ，增强合作精神。在教学实施过程中，应注意很好地渗透科学方法，发展学生的科学素养。在探索中体会科学探索的一般原则和基本手段。学生会明白：其实，好多事情只要自己动手做一做，都不是所想象的那么困难，科学研究也是如此。当然，学生现有的能力不足 、采用合作、探究性的教学方式，这就要求学生自身应具备一定知识量和一定层次的知识水平、动手操作能力和归纳推理能力。而这些对现在的初小学生而言是不具备的，他们还处在积累这些能力的阶段，上述能力还相当差，加之学生在小学阶段也未接触过探究性学习这种学习方法。学生还未养成科学探究的习惯。这样探究性学习的课堂效率问题就显得更为突出。如“浮力”概念，教师并没有告诉学生浮力，而是先由每组准备的一些实物如小纸船、木块、牙膏盒、，将其投放入装水的容器中观察，说出观察到的现象，有学生说它是浮的，这时易得出浮力概念。这时候当有同学把石头、铁制品、肥皂投入让学生观察后，学生会说是沉的，这时问题出现了，是否所有的浸入水中的物体都受到浮力呢？一个学生的认识弥补了另一个学生的不足。若还有同学把物体投入汽油中，这时问题又出现了，是否物体浸在任意液体中均受到浮力呢？最后教师在组织学生进行实验分析。最后教师对这个概念进一步抽象提升，学生对它的理解已不再困难。 这样，学会了归纳总结、类比推理、数据搜集与整理、最佳方法或最佳途径的选择等科学研究的基本方法；认识到科学研究既会成功，也会遭遇失败，必须做到不骄不躁、沉着冷静，以实事求是的科学精神与严谨的科学态度对待科学研究。总之，在科学课堂教学中要想富有成效的培养学生的实验能力，教师就必须从实际出发，因地制宜，因人而异，改革教法，采取科学手段，不断引导学生合理猜想，促进学生乐于实验，勤于实验，善于实验，从而促进学生探究学习能力全面提升。这种学习方式培养了学生的分析问题和解决问题的能力、社会实践与活动能力以及团结协作的学习和工作能力。在探索的锻炼中，逐步形成学生的科学思想和科学方法，从而改变学生的学习方式，即改变学生在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆、理解的立足于接受知识传输的学习方式，逐步形成一种对知识进行主动探求，并重视实际问题解决的主动积极的学习方式。从而有利于学生终身学习，有利于全面提高受教育者的素质,达到和实现新教材的编写意图。