时间:2023-06-16 16:05:55
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇科学探究的步骤,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
2012年湖南湘潭也出了一道类似的给予材料题,然后用材料中的信息解答问题,并深入研究,考查解决问题、分析问题、得出结论、交流的能力。这些试题都是考查学生获取知识的能力、识图能力和信息处理的能力,这些设计新颖的试题既来源于课本,又高于课本,考生从未见过,但考生只要具有一定的自学能力,就会领会题目的意思。近几年,中考生物科学探究分析题多为探究实验设计与分析题型,这类题目的灵活性和开放性较大,但有不少考生大致明白题目的意思,而无法用简明扼要的文字或图表来正确表达探究过程、结果和结论等,例如:2012年浙江温州卷第32题就是这样,“验证玉米的茎具有背地生长的特性”,同学们都知道这个知识点,但是要设计方案来验证,学生又觉得有难度,很难用简明扼要的文字来正确表达探究步骤,这样的题对于学生来说很有难度。2010年福建龙岩卷的第40题也是这样的类型,内容是“淘米水对植物生长的影响”,这道题从我们平时常见的生活实际入手,感觉很简单,但是考查的是整个探究过程,包括提出问题,设计方案与实施控制变量以及得出结论,学生用自己的语言归纳总结,考查学生能用所学知识解决实际问题的能力,对于学生来说是较难的。
二、对中考生物科学探究复习教学的启示
1.按照新课标中课程内容的要求,确立有关科学探究的能力目标内容解读:教材中涉及的探究活动:(1)光照对鼠妇生活的影响。(2)二氧化碳是光合作用的原料。(3)探究鲫鱼的觅食行为。(4)比较不同果蔬中维生素C的含量。(5)口腔对淀粉的消化作用。(6)探究不同食物的热价。(7)脉搏与运动的关系。(8)酒精对水蚤心率的影响。(9)探究果实发育过程中体积的变化。(10)探究种子萌发的条件。(11)探究根长长的主要部位。(12)探究果蝇的发育过程。(13)探究生男生女的比例。(14)探究制作酸奶需要的条件。(15)探究食品腐败的原因。
2.重视科学探究过程的操作新课程标准针对提到的探究实验,教师应积极提供机会让学生亲自尝试和实践,引导学生参与科学探究活动时不仅应参加科学探究某些方面的活动,还应该让学生有机会参与若干完整的探究活动。因此,要安排一些可行性实验让学生在动手操作过程中感知探究的步骤,例如:(1)让学生在家里发次豆芽,探究种子萌发的条件。(2)测试酸对植物生长的影响。(3)什么样的马铃薯块能够萌发等。在这些实验探究过程中注意引导学生设置对照实验,注意实验过程,实验结论,遇到问题时如何解决等。
3.重视科学探究实验过程的思考在生物科学探究复习时,要教会学生思考整个探究过程,包括实验原理、提问的问题、假设、实验设计、实验实施过程以及结论的得出。首先,要思考并理解实验原理中所包含的知识;其次要思考实验过程中出现的现象(结果),数据,问题并分析解释其原因,思考如果改变实验条件,变量将会出现什么结果(或现象);最后对实验结果(或现象)进行总结分析并反思。对探究过程的思考以培养学生的思维能力,提高学生分析与解决问题的能力。
4.重视科学探究过程的表达在平时的科学探究复习过程中,要针对探究实验设计与分析题型的开放性与灵活性特点,补充一些课外相关资料来拓展学生的知识面和提高他们的阅读理解能力,从而训练学生如何对实验原理、方法步骤和结果与结论进行正确的表达。首先要对做过的探究活动或教材中探究实验的操作过程,方法步骤,结果与结论等用简明、扼要的文字、图像等形式正确表达出来。其次,要让学生通过分析典型的探究例题、练习题来提高他们的表达能力和归纳总结能力,从而进一步提高解决在新情境下实验设计题,分析探究步骤等的能力。
作者:吕艳平 单位:内蒙古呼伦贝尔市鄂温克族自治旗大雁第三中学
【摘 要】探究式学习能够有效调动学生的学习积极性,有效提升其创新能力,本文以提问、假设、求证这三个探究的基本步骤为切入点,探讨探究在初中生物教学中的应用。
关键词 初中生物;探究;创新
探究式学习,就是指在教师的有序引导下,围绕科学的问题展开教学,引导学生以学习主体的身份参与教学,用类似科学研究的方法解决问题,进而达到获取知识的目的。在教学实践中,笔者发现探究性学习能够有效调动学生的学习积极性,帮助他们增加知识积累,促使其形成科学的思维方法。提问、假设、求证是探究的基本步骤,本文笔者便就此展开讨论,简述探究式教学在初中生物中的应用。
一、提问——彰显思维的活跃度
探究源于问题,而问题源于好奇。只有在强烈好奇心的指引下,学生才能深入挖掘内涵,发现问题进而提出问题。实验在初中生物中的应用屡见不鲜,是探究式教学的重要资源,如何利用材料戳中学生的兴趣点是教师首先要攻克的难题。实验材料的选择不仅要与教学主题契合,还要具备趣味性,教师要懂得利用实验素材给学生创造一种愤悱的境地,制造认知冲突,激发学生的思维主动性,引导其发现认知水平无法解决的问题,并且产生想解决问题的强烈愿望,为探究学习奠定良好的情感基础和思维基础。教师要注意的是,由于受知识水平和思维能力的限制,学生所提出的问题多数停留在初级阶段,教师需要敏锐地感知学生的问题,将学生所提出的杂乱、无序的问题进行整合和延伸,升级过后再将问题抛给学生,问题既带有了学生思考的性质,也具备了一定深度。
例如在进行食物中能量的测定的探究中,笔者首先用多媒体演示了花生和豌豆燃烧的实验过程,请学生就此提出疑问。尽管这个实验非常简单,但由于跟学生的日常生活非常贴近,很能引起他们的兴趣,学生的问题很多,如为什么花生比豌豆燃烧快?到底是什么物质造成了这种差别?还有哪些食物可以燃烧?花生燃烧后剩下的东西是什么?1g的花生和豌豆所含有的能量相同吗?笔者根据学生五花八门的问题提炼出了以下三点:1.花生和豌豆中成分的含量主要有什么区别?2.是什么物质造成了花生和豌豆所含有的能量不同?3.怎样测定二者的能量?
二、假设——握好探究的方向盘
假设的提出往往直接揭示了学生对问题的初步认识,也指示着后续的学习方向。假设不等同于简单的猜测,猜测只是思维的无序闪现,而假设则具有科学性,只有通过捕捉细节、收集证据并进行一定的逻辑推理活动才能作出合理假设。
笔者认为,假设一定要遵循两条基本原则。第一,假设要有理有据。所有的假设都是就问题提出的,自然也要为解决问题服务,教师要引导学生抓住问题的主要矛盾,以此为出发点,并结合已有的知识经验,大胆作出假设,切不可天马行空胡乱猜测;第二,假设要具有可验证性。所谓可验证性,简单地来说就是根据假设所得到的探究结果是可以经过重复实验得到的,并且能够证明结论的存在性和可靠性,而不是只能在特定的、唯一的条件和环境中得出,这是假设具备科学性的重要标志。科学假设的提出是学生思维能力的重要体现,教师要进行循序渐进的引导,帮助学生找准角度,抓住问题中的关键点并加以分析,总结归纳自己的想法,并将其升级为假设。
例如在探究影响生物生存的环境因素时,笔者首先引导学生回忆自己在生活中所见过的生物生长现象,提出生物生存影响因素的合理假设。有的学生联想到家中所养的绿色植物总要过一段时间就改变花盆的摆放方向,否则它就会向着窗户的方向倾斜,笔者引导学生思考窗口和客厅内环境的区别,有的学生认为窗口的阳光比较充足,也有的学生认为窗口处的风比较大,由此他们提出了两种假设:1.光可以影响植物的生长,2.风可以影响植物的生长。这两种假设都具有坚实的生活基础,也与本节课要探究的中心密切联系,为后续的学习活动提供了很好的依据。
三、求证——科学实验寻求答案
求证是知识形成最重要的过程,在这个过程中,学生不仅需要调动已有的知识基础,还要灵活运用方法技能,进行恰当的逻辑推理和判断,在脑海中形成清晰的思路,并能够在一定程度上预设探究过程,甚至预测探究结论。
利用实验进行求证是初中生物中应用最为广泛的探究方式,选取实验方法、原理并制定实验步骤则成了探究最重要的步骤。在初中生物教学中,对照实验的应用最为普遍。学生要遵循单一变量的原则并根据需求设计实验组和对照组,在排除无关变量影响的同时,还要尽量增加实验结果的可信性和说服力。为了更好地进行探究学习,笔者还要求学生先将实验所需的材料、步骤罗列出来,并预测结果。这是考验学生思维能力最重要的阶段,实验的设计要服务于探究目的,实验步骤要足够严谨、科学,在鼓励学生按照自己的想法设计实验的同时,教师还要有目的地进行指导,避免学生走入思维误区。
例如在进行光对鼠妇生活的影响的探究活动时,学生首先提出了问题“光会影响鼠妇的生活吗”,随后各个小组做出假设“光会(不会)影响鼠妇生活”,在笔者的指导下,小组成员相互讨论并制定了实验过程,大致如下:
1.实验思路:为鼠妇提供有光和黑暗两种环境,观察现象。
2.实验材料:培养皿,鼠妇和盖板。
3.实验步骤:(1)将培养皿涂成黑色,并用盖板遮挡一半;(2)将鼠妇放在盖板遮住的1/2处;(3)将培养皿放在黑暗处,采用垂直光照射,确保培养皿一半处于黑暗之中,一半处于明亮处,观察鼠妇的反应。
探究式学习是提高学生创新能力最有效的途径。提问、假设、求证是探究最基本的三个步骤,自主提问有效提高了学生的思维活跃程度,科学假设则为探究提供了明确方向,而求证阶段则是学生知识形成最重要的时期,教师要以探究引导教学的发展,提升教学效率,有效培养学生的创新意识。
参考文献
[1]张小艳.探究式教学法在高中生物教学中的实施现状及其对策.教师,2012
[2]王海玮.实验-探究教学模式在生物教学中的运用.中学生物学.2009
一、对实验装置的评估
例1 测未知电阻Rx的阻值:陈伟所在的学习小组,在测定未知电阻Rx的实验中,手边只有一个未知电压的电源、一个阻值已知的定值电阻R0、一只电流表、4个开关、一个待测电阻Rx和若干导线,缺少一块电压表.学习小组研究决定:“只用现有器材,在不拆卸电流表的条件下,设计实验电路图.”经小组成员共同努力,采取巧用开关的办法,设计出了能满足上述要求的实验电路图,如图1.
(1)请你根据这个电路图,写出实验步骤:
①;②
(2)被测电阻的表达式Rx=
(3)你对这个实验电路图的改进建议是:.
解析:(1)①闭合S2、S3,断开S1、S4,读出此时电流表的读数I1;②闭合S1、S4,断开S2、S3,读出此时电流表的读数I2;
(2)Rx=I1R0/I2;
(3)这个实验电路电键太多,使得装置复杂操作容易失误,可以用一个单刀双掷开关来代替(如图2).
点评:本题要求学生对实验电路提出改进意见.在教学中应该让学生通过小组交流或全班交流的方式,讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议.实验器材的选取与装置的设计,既要照顾到实验的需要,又要考虑科学、简单、方便、安全.
二、对实验方案的评估
例2 为了测定木块所受到的滑动摩擦力,两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案,实验装置如图3所示.实验中不计弹簧测力计的重力.
甲方案:在水平实验桌面上将木板用线拉住,通过弹簧测力计沿木板方向水平拉木块,使木块在木板上面滑动.
乙方案:将木板放在水平实验桌面上,用线通过弹簧测力计水平地拉住木块,沿木板方向水平拉木板,使木板在木块下面滑动.
(1)从实验操作方面考虑,应选择[CD#2]方案.简述你选择的理由?
(2)从实验误差方面考虑,应选择方案.简述你选择的理由?
解析:(1)选择乙方案.选择理由:甲方案中,木块运动要求匀速,实际很难控制.因为滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关,而乙方案中这两者都没有变化,测力计的示数仍为摩擦力的大小,所以木板滑动时可以是变速的,实验操作容易进行.
(2)选择乙方案.选择理由:甲方案中,由于弹簧测力计是运动的,不易读准示数.乙方案中弹簧测力计是静止的,容易读准示数.
点评:经常要求学生对探究活动的实验方案的科学性及适用性进行评估,对实验方案评估时,要注意是否应用了控制变量的科学方法,是否便于操作等.
三、对实验结果与实验数据的评估
例3 张明和王芳合作,进行“测定盐水的密度”的实验.实验器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水.
实验步骤:步骤一:用天平测出空烧杯的质量 m1;
步骤二:将盐水倒进烧杯,用天平测出装有盐水的烧杯的总质量 m2;
步骤三:将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,读出盐水的体积V;
步骤四:计算出盐水的密度:ρ=mV=m2-m1V.
他们收拾好实验器材后,一起对实验的过程进行了评估:
张明说:我们的实验原理正确,实验器材使用恰当,操作过程规范,读数准确,计算无误,得出的盐水密度是准确的.
王芳说:在操作过程中,我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上.这样,尽管我们操作规范、读数准确、计算无误,但我们测得的数据还是有了误差,导致计算的结果也有误差.
张明认真思考后,同意了王芳的意见.然后,他们一起继续探讨如何改进实验方案,尽量减小测量的误差.根据张明和王芳对实验过程的评估,请你回答:
(1)王芳这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的[CD#2]步骤产生的,导致了盐水体积读数[CD#2](填“偏大”或“偏小”),从而使得盐水密度的计算结果[CD#2](填“偏大”或“偏小”);
(2)为了减小实验的误差,必须从质量和体积两方面的测量进行控制.根据张明和王芳的分析意见,在不增加实验器材的条件下,提出你的实验设计方案,使实验结果的误差达到最小.实验步骤是[CD#2];
(3)在你的设计方案中,控制误差的思路是.
解析:(1)步骤三,偏小,偏大.
(2)用天平测出空量筒的质量 m1;将盐水倒进量筒,用天平测出装有盐水的量筒的总质量 m2;读出量筒中盐水的体积V;计算出盐水的密度.
(3)直接用量筒装盐水,避免盐水在换杯时的损失.
点评:本题是一道考查学生对实验测量误差大小和产生误差原因的分析、评价及改进能力类考题,平时要培养对探究的行为和收集信息与数据的科学性、可靠性有进行评估的愿望,对所发现的优点进一步发扬,对发现的缺陷设法克服.
四、对实验探究中的科学方法的评估
例4 在观察小球摆动时动能和势能转化的实验中,小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同.于是他产生了猜想,小球来回摆动一次所用的时间 t:①可能跟小球质量 m 有关;②可能跟绳子长度L有关;③可能跟小球移开的距离 s 有关;
为验证自己的猜想,他在竖直的木板上画出方格,用瓶子代替小球,并在瓶内装大米以改变质量,则:
序
号瓶质量
m/g移开距离
s/格悬线长度
L/格来回时间
t/s120312212403122136031221460212215601122166039197603615
(1)除图4所示的器材外还需要、;
(2)在测出不同条件下,瓶子来回摆动一次所用的时间 t 后,得到表中的数据.则:为了研究 t 与L关系,应选择序号为的数据进行分析;
(3)通过分析表中的数据可以得出初步的结论:t 与[CD#2]有关,与[CD#2]有关(均填字母).
(4)实验中发现,瓶子摆动一次所用的时间很难测准,请你帮他想一个更准确的测量方法:[CD#2].
解析:(1)秒表与天平;
(2) 3、6、7;
(3) s、m,L;
(4)测出 n 次(比如30次)摆动的总时间 t总,则小球来回摆动一次所用的时间为
t=t总/n.
1“假探究”现象比较普遍
探究式教学是指教师指导学生像科学家研究科学问题那样,通过主动的探究活动来解决问题、获取知识、掌握方法.主要体现为学生学习的主动性和探究的自主性.而实际的课堂教学中却普遍存在“老师牵着学生鼻子走”的现象.这样的课堂设计一环紧扣一环,而在这些环节中,就是由老师指挥着学生表演,学生只需按老师的指令进行,就一定能顺利得出正确的探究结论,师生皆大欢喜.下面是笔者观摩的一节实验探究课――探究凸透镜成像规律.
老师先让学生复习回忆上节学过的生活中的透镜,然后板书出下列问题,并让学生猜想.
提出问题:(1)当u>2f时,成什么样的像?(2)当2f>u>f时,成什么样的像?(3)当u
在学生七嘴八舌的回答过程中,老师板书“猜想与假设”几个字之后,老师告诉学生:我们使用的凸透镜焦距是10 cm,同学们把光具座上的蜡烛分别放在符合以上距离特点的位置,观察光屏上的成像特点,并记录在表格中.接下来就是学生的动手实验.老师并板书“设计并进行实验”.实验完成后,老师提问学生按照上面问题的顺序分别回答,结果很快便整理得出了这几种凸透镜成像规律,老师并板书在“分析论证、得出结论”环节之后.最后,老师对照着上面的成像规律归纳概括出“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,实像倒立虚像正,物近像远像变大.”并板书在“评估与交流”之后.
虽然这位老师注意到了“提出问题”和“猜想与假设”两个要素,但没有创设一个学生能体验观察的情景,他们怎样猜呢?他们会疑惑:老师为什么要提出这些与距离有关的问题?很显然这两个探究要素是老师强加给学生的.而且学生后面的动手实验也是在老师的统一要求下进行的,丝毫没有探究的意思,只是为了让学生知道这几种情况下的成像特点.从课程标准和教材的编写来看,本实验侧重于发展学生“进行实验与收集证据”和“分析论证”的探究能力,让学生把主要的精力用于收集实验数据,并对其分析和比较,最后据此总结出科学规律.笔者不禁要问:这样看上去近乎完美的探究,是否能真正培养学生的科学探究能力呢?学生是否真正领悟了其中的科学探究方法呢?
为什么会出现这种现象呢?一方面是老师对探究教学的认识不到位,另一个主要原因是老师怕由于探究耽误太多的讲课时间,他们总是事先将授课的方式设计成看似探究的形式,但是又不给学生足够的时间来真正地探究.所以形式上好像是探究,但学生根本就没有真正地按照自己的思路进行探究,只是在老师指挥下表演了一遍探究流程.这样的探究还不如老师好好地讲授,不进行探究也罢,因为形式上的探究既没有培养学生的探究能力,也没有使学生很好地学到相应的知识.
2把《课程标准》中的“探究”要素看作了实验的步骤
从平时的下乡听课过程发现,很多教师在上实验探究课时,在黑板上逐条板书出来七个探究要素的名称,而并没有真正地让学生经历相应的探究过程,好像板书出来这七个探究要素就是一个完整的实验探究了,很显然把探究要素当成实验步骤来看了.甚至有的实验根本就不是探究型实验,老师在上课时依然把这七个探究要素一一板书出来.请看下面的一个教学案例中的板书:
测量平均速度
实验目的:测小车的平均速度
实验原理:v=s/t
实验器材:斜面、小车、刻度尺、秒表.
实验过程:①提出问题;
②设计实验;
③进行实验、收集数据;
④分析实验、评估交流.
很显然,老师把这些探究要素当成了实验过程中的实验步骤了,老师只是板书出来这些要素的名称而已.众所周知,这节内容是一节测量型实验课,通过这节课不仅让学生学会使用刻度尺和停表测量小车的速度,而且要让学生知道平均速度的数值在不同时间内或不同路程上其大小不同,体会利用物理公式间接测定物理量的科学方法.在学生实验前老师应该做好必要的示范和指导,结果老师放羊式的学生实验,学生根本不知道该怎样进行实验,乱操作了很长时间也没有得出实验数据.
科学探究涉及的情况可以说是千变万化的,不可能所有的探究都要按照这七个步骤来完成,如果将科学探究过程分解成一个个的步骤,这就给学生以完成第一个环节,再进行第二个环节直到最后、缺一不可的错觉.而探究要素是不分先后次序的,没有缺一不可的暗示.实质上初中物理中涉及的科学探究也只是侧重于三四个要素进行探究,在不同的实验探究中培养不同的探究能力,整个初中下来就把学生的各种探究能力都培养了.
3“探究式教学”搞成了“提问式教学”
关键词:科学探究;制定计划;设计实验;教学策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2013)2(S)-0028-2
《全日制义务教育物理课程标准》(下文简称《标准》)把发展科学探究能力作为义务教育阶段物理课程的一项重要目标。《标准》在“课程目标”中,对学生的科学探究能力提出了总体要求,又在“科学探究能力目标”中,分别对与提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、表达与交流等七个要素相对应的科学探究能力提出了具体要求。
科学探究要通过具体的操作来获取证据从而验证假设,设计实验与制定探究计划将会把猜想与假设落实到具体操作上。制定探究计划会使探究者明确收集信息的途径和方式,确定所收集信息的范围和要求,了解探究所需的器材和设备以及建立分析数据的方法和思路。探究计划会使探究步骤更加有序,探究过程更加科学。假如没有探究计划,没有实验方案,探究的操作也就失去了依据。探究的计划不当或实验方案不妥,也将直接影响探究结果的可靠性和科学性。在初中物理学习中,解决问题的重要手段是实验,所以制定计划一般就是设计实验方案。在课堂教学中,提高学生设计实验的能力可从以下方面进行:
1 强化设计实验过程的程序
设计实验与制定计划。就是从操作的角度把猜想与假设具体化、程序化。基本程序是:先根据探究的问题或猜想明确探究的目的;再分析该探究要解决哪几个问题,每个问题都各有哪几种解决的办法;接着根据现有条件和探究要求去选择合适的方法;然后,根据被选中的方法确定实验器材;最后,按所选方法的逻辑关系构思出操作步骤。例如,在探究凸透镜的成像规律时,我们就以:“要想知道所成像的性质与物距的关系,你们认为该怎么做?”的问题组织学生讨论。有的说,首先要选一个凸透镜,利用它来成像;有的说,要移动蜡烛的位置,改变物距,看像是否有变化;有的说,要拿一个光屏,用它来承接像,便于观察像的不同;还有的说,最好还有刻度尺,能准确测出每次的物距。老师从学生的讨论、交流中进行梳理、总结:要探究凸透镜所成像的性质和物距的关系,就要解决好两个问题:一是要得到清晰的、便于观察的、不同性质的像,二是要知道它所对应的物距和像距。然后再想解决每个问题的办法,学生经过讨论得到了解决第一个问题的办法是:把一个物体(如点燃的蜡烛)分别放在与凸透镜距离不同的位置上,用光屏在凸透镜的另一侧接收它所成的像;解决第二个问题的办法是利用刻度尺进行测量。有了解决问题的具体办法。同学们就可以确定需要什么器材和构思实验步骤了。接着,老师让学生检查实验桌上的器材并构思出具体实验步骤。本节教学流程如图1所示。
2 把握设计实验方案的要点
每次探究都让学生按下述程序去思考,学生就会感到有规可循,思路明确,设计实验也就不觉得困难了。
1、根据探究的问题或猜想明确实验的目的,知道实验中要研究哪个物理量与哪些因素的关系;
2、明确实验中应显示什么,怎样显示;控制什么,怎样控制;改变什么,怎样改变;
3、根据显示、控制、改变的需要选取实验器材:
4、设计实验步骤;
5、设计记录实验数据或现象所用的表格。
例如:某实验小组研究了影响蒸发快慢的因素后提出了新的猜想:液体蒸发的快慢是否与液体的种类有关?根据猜想知道,本探究的目的是研究蒸发快慢与液体种类的关系,要显示和比较的是液体蒸发的快慢,要改变的是液体的种类。因为蒸发的快慢还与液体的温度、液体的表面积、液体上方的空气流动等因素有关,所以实验中还要控制这些因素不变,不给探究本问题带来其他的影响。思考了这些问题后,可以在两个相同的盘子里分别放入同样多的水和酒精,并排放在家里的餐桌上(使两种物质产生蒸发现象的条件相同),然后观察哪个盘中的液体先蒸发完。或者将两个相同的手帕用水和酒精蘸湿到相同的程度,都摊开并搭放到相同的地方,看哪个手帕先干。
不少探究中,要比较的物理量无法直接测量。这就需要用转换的办法间接显示它们的大小,如:在研究影响动能大小的因素时,用钢球把木块推动的远近来显示钢球动能的大小;在研究电流产生的热量与哪些因素有关时,通过放电热丝的烧瓶内温度计的示数来显示电热的多少;在研究影响压力作用效果的因素时,通过海绵的凹陷程度,来显示压力的作用效果;在研究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关时。用电磁铁吸引铁钉数目的多少来显示其磁性的强弱等。
3 学习选择实验器材
初中阶段的探究问题,大都需要用观察和实验的方法进行。其中以实验探究居多,所以存在着如何选择实验器材的问题。
选择实验器材涉及的方面很广,比如:实验原理、实验器材的性能和操作要求。实验的基本知识等,都会对器材的选择起作用。在选择器材时,考虑的因素也是很多的,例如:怎样实现探究步骤,怎样确保器材的安全,怎样减小实验误差,怎样方便操作等等。对初中学生来说。一开始不能要求过高,但是在制定探究计划时应该让学生领悟选择器材的思路,并尝试着自己去选择所需要的器材。例如,可以让学生在制定探究计划时思考都需要哪些器材,先把所需器材的种类确定下来,再从实验器材的安全性、误差、操作方便与否等方面来考虑器材的选择,形成从不同因素中选择器材的意识,从而逐步提高学生选择实验器材的能力。选择实验器材,应该提倡学生选用生活中常见的器材进行实验,这有利于他们对实验探究产生亲近感以及发展他们在选择实验器材方面所表现的创造力。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准[S].北京:北京师范大学出版社,2012.
[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2004.
一、思过程,指导学生推敲探究步骤
对学生而言,值得探究的内容有很多,针对不同的内容设定的探究活动步骤也不尽相同,这其中关系到探究主题、可操作的程度、可理解的水平等诸多因素。随着探究行为的展开和深入,这些因素都会直接影响既定探究步骤的顺利展开。
在引导推敲活动步骤之初,应说明具体要求,必要的话,还应该给予提示以及案例。例如,在研究“平抛物体的运动”实验中,我们的目的是要让学生通过实验描出平抛运动的轨迹,并求出平抛物体的初速度。因此我们需要指导学生分析探究内容的实质,模拟案例,初拟步骤。然后,再启发学生反思自己所拟的步骤是否有效、精炼、连贯,对所拟的步骤进行再分析、修改。最后引导学生独立思考怎样研究,应该先干什么,后干什么。让学生表达自己的思想,相互提提建议,根据大家的意见修改个人的初步设想,使之趋于合理。
在学生思考的过程中,教师可以面向各层次的学生,给予有针对性的鼓励、督查、提示和帮助。当学生拟定的步骤不合理或不便进行时,教师不要急于否决,可以用提问题引导学生深入细致再思考的办法,引导学生改进拟定的步骤。
二、思方法,指导学生设计探究策略
采用合适的探究方法是实现探究目的的保证和关键。设计探究策略,找出可行办法,是学生进行自主探究最困难的地方,也是教学活动中教师应该格外关注的部分和环节。
例如,在探究“小车速度随时间的变化规律”实验中,需要讨论在本实验中如何描点、连线。下面是师生的交流过程:
[生]:我们可以建立坐标系,以时间t为横轴、速度v为纵轴,把各点在速度一时间坐标系中描出。
[师]:但是我们要注意选择合适的标度!否则做出来的图也会差别很大。我们能用折线连吗?
[生]:不能用折线连,速度的实际变化应该是比较平滑的,所以,要用一条平滑的曲线来反应这些点,这样曲线反映的规律才会与实际情况更接近。
[生]:出现了有一个点明显偏离绝大部分点所在的直线,那该怎么办呢?
[师]:这个问题很有代表性,请大家讨论交流。
[生]:既然这个点明显偏离,我们可以认为是测量误差过大、测量中出现偏差所造成的。可以将这个点视为无效点。
[师]:很好,但是我们不能把这个点擦去,而要在坐标纸上,保留我们的第一手资料。
在这个问题解决之后,我们就可以放心地让学生进行实验,描点连线了。由此,我们应该从具体的探究目的出发,就独立设计方法、运用方法,引导学生自主确定采取的探究形式和操作方法,解决实验中的实际问题。
三、思材料,指导学生活用探究素材
目前,高中物理教学一大不足就是教学内容缺乏鲜活的时代气息,造成学生对物理产生难学之感。而生活中的素材,能够让学生体会到物理就在身边。因而选择、活用探究素材,并应用于教学实际,是教学的一种趋势。从理论上讲,适用某一探究活动的材料越多越齐,越能让活动获得有效结论。而选择合适的材料更是关系到探究成败的关键,意识到这一点,教师应该提醒学生想一想:针对研究的问题,哪些材料最适用、最贴切。
例如,在学习“摩擦力”时,学生常对静摩擦力的方向判断不清楚,因此,我们就应该帮助学生寻找灵活的材料,让学生能够清晰了解静摩擦力的方向。经过筛选,我们找到了日常生活中常用的毛刷。我们可以取一块塑料毛刷放于粗糙平面上,用手沿水平方向轻推塑料毛刷上表面(毛刷不移动),观察刷毛弯曲的方向,然后再将一块毛刷置于桌面上,另取一个粗糙木块放在其上,沿水平方向轻推上木块(两块未发生相对运动),再观察刷毛弯曲的方向。根据刷毛弯曲进行分析,学生很容易确定静摩擦力的方向。
关键词:科学探究; 德育; 情感发展
中图分类号:G641 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2016)02-066-001
科学课堂不但要注重对典型的科学探究活动展开充分的探究,还要辅以德育教育,让学生在科学探索的过程中接受潜移默化的德育熏陶。我们要加强实验后的总结性教学,帮助学生梳理概念、澄清观点,然后在大科学家等的事例激励下成长。实现教科书中已设计的拓展性活动,或资料库中的拓展性活动,和大科学家交朋友,接受德育熏陶。这些德育内容的潜移默化对学生的身心和情感发展是十分有意义的。
一、在实验设计时渗透德育元素
如在第一课《种子发芽实验》中,学生们开始关注种子发芽的条件。学生已有种植凤仙花的经验,对植物生长的基本条件也有所了解,但对于种子的发芽条件进行过研究的学生并不多。所以,教师要引导学生认真听取别人的发言,比较自己与别人的不同之处,找到自己计划的缺陷,想一想,科学家是怎么研究的,我们也要像科学家一样探究豆芽生命的秘密。学生在研究的过程中同时要记录种子的发芽情况,通过文字记录他们的发现,引导学生向科学家一样通过细致的记录发现豆芽生命的秘密。这时实验的设计在教师的指导下,学生很有趣味地开展起来,然后根据设计的实验进行实验,保证了对比实验的成功。探究中,教师渗透了科学家研究的方式、方法,让他们带着小小科学家的头脑进行科学研究,有助于学生的情感培养。
二、在实验步骤中加入德育教育
如《阳光下的影子》观察阳光下影子的变化。为了确保活动有效进行,教师要让所有的学生都投入到观测活动中。让学生看视频,看看古人是怎么研究阳光下的影子,然后发明日晷的故事,对学生进行德育教育。通过古人的日晷故事,让学生的情感进入观测的情景之中,感受古代科学家的伟大,从而得到情感的升华。整个实验从观察――分组实验――记录数据――整理数据――得出结论,实验的组织很重要,确保了实验结论的获得,让实验中学生少走弯路,少浪费宝贵的课堂教学时间。实验前的准备很重要,实验步骤处处要求学生想一想科学家是怎么设计实验探究的,然后让学生和自己的设计比对,得出最佳的设计方案。
如《声音是怎样产生的》,教师引入课题,由于学生早已看到教室前方准备好的乐器,影响了揭示课题的神秘性(鼓、锣较大,带进教室只能摆放在黑板一角,学生一进教室就看到了);再次上课改为用课件播放乐器声音,然后让学生猜一猜,这样效果更好一些了。还可以用乐器,采用口琴、玩具小钢琴,这样物品较小,便于收藏,不易曝光而被学生早早了解,这也不失为一个好方法。给我的启示是以后上课更要关注实验布置的步骤,往往有时候就是要教师掌握教学节奏,太早暴露下一部才需要的实验器材,会分散了学生的注意力。然后,引入现代的声呐概念,让学生感受科技的力量,感受科技在逐渐改变我们的生活,从而爱科学,学科学,情感和科学共振。
三、在实验应用里接受德育熏陶
如《坚硬的岩石会改变模样吗》的模拟实验,一方面是让学生验证自己的推测,探索和解释岩石受到破坏的原因,另一方面也让学生理解到水、风、气温、生物等各种因素都会对岩石产生破坏作用,这种破坏作用叫做风化。风化过程比较缓慢,可以采用多媒体演示《坚硬的岩石会改变模样吗》的模拟实验。能使抽象的概念具体化,静态的知识形象化,无序的内容系统化,使枯燥的理论不再枯燥,也有利于学生对知识的获取、记忆,使学生生动活泼健康的成长。在以上教学的基础上,教科书要求学生能用简单的流程图或文字、图画表示这个过程。流程图是一种整理信息的工具,它能有效地概括出某一过程的各个阶段,或某一程序的各个步骤,帮助学生理解某组事件发生过程中的顺序、步骤。要求学生学习画流程图,一方面是通过这种方式巩固所学的概念,另一方面是培养学生整理信息的能力,这也是科学探究的能力之一。通过学习科学家归纳、整理的方式――流程图,感受科学家的严谨精神,从而对科学探究不感到神秘莫测,更好的接受科学思想和科学精神。
关键词:高中生物;实验;教材
中图分类号:G633.91文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)05-0340-01
当前,广西高中部使用的生物教材有多个版本,高一年级(2012年入学,进入课改)大多数地区使用人民教育出版社的新课程高中生物必修本,少数地区使用江苏教育出版社的新课程高中生物必修本,而现在的高二年级(未进行课改)则使用人民教育出版社的旧教材高中生物必修本。笔者通过比较这三个版本的教材,发现与旧教材相比,新教材在实验部分有了较大的改变,更强调了理论与实践的结合,要求强化学生实际操作能力、创新精神的培养[1]。不但要求学生掌握的基本实验技能,并且涉及了设计实验的方法。
本文以有关酶的实验为例,对人教版新旧教材在实验方面对学生的要求做简要的比较。旧教材的实验只有一类:都是观察和验证实验[2];新教材探究性实验可分为两类:一类是提供方法步骤的实验;另一类是不提供方法步骤让学生自行设计实验[3]。在酶这一节书中,新旧版本教材都将实验分了两个部分实验,第一个实验是探究酶的催化效率,第二个实验是探究酶的专一性;本文主要分析酶的专一性实验。
1.探究酶的专一性的实验的比较
1.1课文结构上的不同。旧版教材在实验部分结构都一样,统一的格式:实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、结论、讨论。这是旧版教材中实验的结构,实验的目的是证明前面学习的知识点是正确的,是为了验证某个结论。而新版教材在实验的标题上标出"探究"二字,课文结构也是探究性实验的一般步骤:提出问题、作出假设、材料用具、设计实验、进行实验、分析结果、结论和应用、表达和交流、进一步探究。模拟了科学家的科学研究过程,这样的过程有助于学生了解科学研究过程,还可以培养学生的科研能力。后面的表达交流部分不仅可以培养学生的表达能力,还能让学生通过交流对实验结果有进一步的认识,在交流中能因为不同的思想碰撞出红花,引发深入思考;此后再进一步的探究,更能开拓学生的思维。
对比之下,新课改更强调对学生的素质教育,在发挥学生的主体作用的前提下,强调学生的能力和创新意识的培养。素质教育的关键是能力的培养,而能力是在实践中形成和发展的。旧版的高中《生物》教材中,实验都以验证、观察实验为主,忽视了对学生创新思维的培养。认真落实实验的教学是培养学生能力,树立科学素养的一个重要措施。生物学实验不应该只是一个验证生物学结论的过程,而更应该是一个探索、尝试、体验的过程。新版教材的实验更能体现这个理念。
1.2新版教材不呈现实验步骤,要求学生设计实验。旧教材实验都是一个模式,观察、验证。新教不仅有验证实验,还有探究实验,探究实验的关键在于设计好实验。新教材把验证性实验变为探索实验,让学生利用"头脑风暴法"去思考、改变、分析实验,能充分发挥学生的自主探索和合作学习的能力,更能体现素质教育的目的,能让学生从做中学,从做中思,从思中发展。培养学生的设计能力,根据要求设计出的完整实验,学生来说并非易事。所以,对教师的要求也非常高,教师积极加以启发和引导,激发学生兴趣,加强学生实验设计能力的培养。取得教学相长、师生平等互动的教学效果。
江苏版的教材里,这两个实验可以合并成一个,是一个验证性实验,同样是列出了实验步骤,但是实验材料用酵母菌溶液代替猪肝研磨液,这个给我们的提示是,我们可以选择更适合、更易获取的实验材料。
新教材中对实验的要求是:在态度上,要求学生养成实事求是的科学态度,初步具有勇于探索,不断创新的科学精神和合作精神;在实验能力上,要求学生能够正确使用显微镜等常用工具和仪器,掌握采集和处理实验材料等操作技能;学会科学观察的方法,能够记录,整理观察结果并得出结论;初步学会生物实验方法,能够提出问题,作出假设,设计实施,分析和解释实验中产生的现象和数据并得出合理的结论。
2.教师如何转变教学策略
在新的课程标准要求下,教师在教学策略就要相应的做出改变,生物实验中为培养学生的科学探究能力教师的准备。
2.1针对学生的基础,精心设计、充分引导。生物实验,要完成对学生的基本实验技能的培训。首先教师应根据教材上的要求或日常生活实际所遇到的问题加以整理,使他们明确要探究的目标。探索与实际生活联系紧密的问题,学生兴趣浓厚,积极预习。其次教师要精心备课,使学生产生认识上的困难或困惑,从而激发学生进行创造性的探索。
2.2培养学生科学探究能力所采取的教学策略和学习模式。生物实验中的探究学习的方法是采用问题、探究、合作的学习形式,即提出实验课题――讨论、设计、选择实验方案――实验探究――讨论、评估――完成实验报告。提出开放性问题,明确下一次的实验目标,从而达到进一步培养学生科学探究能力的目标。
新课改更强调对学生的素质教育,在发挥学生的主体作用的前提下,强调学生的能力和创新意识的培养[3]。素质教育的关键是能力的培养,而能力是在实践中形成和发展的。认真落实实验的教学,是培养学生能力,树立科学素养的一个重要措施。生物学实验不应该只是一个验证生物学结论的过程,而更应该是一个探索、尝试、体验的过程,使用新教材后,教师应该尽快转变观念,做到在实验教学中渗透情感教育。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]人民教育出版社生物室编著.全日制普通高中生物(必修)生物第一册,人民教育出版社,2003年6月第1版:46-47
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学科学的形成和发展都离不开实验。学生通过实验,可以探究自己还未认识的世界,帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,掌握实验技能,激发学生学习化学的兴趣,拓宽自己的知识面,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,学会科学研究的方法。因此,在化学教学中化学实验以其生动的魅力和丰富的内涵在培养学生各种能力方面发挥其独特的功能和作用。
一、营造和谐氛围,激发学生的求知欲
营造一种氛围,一种鼓励学生敢于质疑、敢于挑战权威的文化氛围是探究式学习的首要任务。作为一名教师,创造这样一种气氛,我们首先要创建民主意识的教育,并且把这种民主意识传递到每一个学生的心中。在教学过程中,要愉快地听取学生的意见,坦然面对学生的质疑,实事求是,认真地承认自己的教学失误与不足,虚心地接受学生的批评,正视并及时改正自己的过错,赢得学生的欢迎。第二,我们必须培养和发展教师的人格魅力。能够理性地看待自己的教学不足或问题,坚持以事实说话,用自己崇高的人格魅力和良好的师德教风去影响学生的成长。此时,教师再唤起学生的问题意识、参与意识和合作意识,从而掌握化学探究方法。引导学生以探究的方式进行化学学习,从已有的生活经验出发,通过质疑、探究、讨论的方式亲身体验化学、理解化学。
二、充分利用教材资源,培养学生的创新意识
创设良好的问题情境,激发学生求知欲。化学实验的情境创设功能就在于使化学学习活动贴近生活实际和社会实际。让学生在具体情境中发现问题,诱发学生的求知欲,激发学生思考和实验情趣。如在学习《氧气的制作》一节时,先给学生演示氧气的性质实验,如带火星的木条重新燃烧,引发学生注意力,调动学生参与化学实验的积极性,从而激发求知欲。创设良好的问题情境,还要活跃课堂气氛、和谐师生关系。要善于运用直观演示实验、多媒体动画和趣味实验等手段,激发学生探究问题的欲望。如在实验教学中,拓宽实验思路,因材施教,使化学实验更具有趣味性、探索性,以满足学生的心理特点,培养学生的创新意识。
变验证性实验为探究性实验激发学生的求知欲。要想把新课程的目标落到实处,教师就应在具体教学环节上时时提醒自己;真正关注学生,想他们所想,给他们所需;给学生思考的时间和空间,引导学生去完成知识的建构过程,为学生走近科学提供一种独特的形式,即通过亲身的观察、操作和体验,去感受和领悟科学的理念,因此要加强实验的探究性而不是简单的验证。所以在完成某个实验前,学生根据实验目的,明确实验原理,精心构思,设计实验步骤(可按教材设计步骤,也可按自己的思路设计出可行性步骤);根据实验步骤,选择仪器和药品;做完实验后,如实记录现象、数据;根据实验记录,进行分析、推理,得出结论,写实验心得。这样,实施起来会比以前的分组实验多花一些时间,但有记忆长久、理解深刻、知识建构自然等优点。
三、精心编制探究性习题,培养学生探究性思维能力
编制好学生习题,训练学生的思维能力,对培养学生的探究能力是相当关键的。选择好的探究性习题,对于培养学生探究性思维能力可以说具有十分重要的作用,因为实验方面的探究性学习会占据大量的时间,而且会受到一些客观条件的限制,而习题只需要利用大脑的思维,避开实验条件,利用已有的实验探究知识和能力,在大脑里形成探究步骤,在大脑里比较分析各种可能情况的利与弊,从而得到正确的结论。
总之,在化学教学中,教师要更新教育教学观念,深刻领会《新课程标准》的深刻内涵,深入挖掘实验教学的操作要领和规则,充实化学实验的装备,将实验知识、实验方法与实验操作有机地结合起来,做好实验知识和实验规程的培训,激发学生探索的欲望,引导学生主动实验、仔细观察、认真做好实验记录,学会在教学过程中积极思维,不断提高探究能力。
关键词:深层解读 认真铺垫 分析经典 主动探究
在高考命题别强调实验与探究能力的考查。高考复习中怎样实现对学生实验与探究能力的培养呢?笔者根据现行高中学校的教学实际和多年高三教学经验,总结为以下几个步骤:
一、铺垫实验的基础知识
实验的基础知识是学生学习实验和进行实验操作以及实验方案设计和分析评价的必要的知识铺垫。没有这些基础知识和基本技能的把握就谈不上实验。我在复习时发现不少高三同学对什么是实验、何为实验原理、原理怎么确定,实验设计的原则有哪些、一个典型的实验方案的有哪些内容构成、常用实验方法有哪些、实验设计的一般步骤是什么等基础知识是一知半解,甚至根本就不了解。我们在复习时一定将以下基础知识学生及时加以铺垫。
1.实验的概念:在人为操纵和控制条件下,通过观测研究对象的变化,来验证或探索生物学事实或生物学规律的一种手段。
2.实验中的变量:自变量(实验变量)与因变量(反应变量)无关变量(控制变量)与干扰变量(额外变量)
3.实验原理:(1)保证实验正常进行的理论基础。(2)实验结果能够说明实验结论的理论基础
4.实验设计的原则:如:(1)科学性原则(①实验原理的科学性②实验材料选择的科学性③实验方法的科学性④实验结果的科学性)(2)单一变量原则(3)对照性原则(①空白对照②自身对照③条件对照④相互对照)(4)控制与平衡控制原则(①单组实验法②等组实验法③轮组实验法)(5)平行重复原则
5.生物实验方案内容如:(1)实验课题(2)实验目的(3)实验原理(4)实验材料和用具(5)实验方法和步骤(6)实验结果和结论和讨论
6.实验常用方法如:①显微观察法②观察性状法③同位素示踪法④加法创意法⑤减法创意法⑥化学分析法⑦杂交实验法⑧模拟实验法⑨调查分析法。
二、观看考纲要求课本实验录像
特别需要指出的是由于各地的教学条件发展不平衡,有相当一部分高一、高二不能把必修课本上的实验让学生如数完成,甚至有的学校从未让学生做过实验。实验内容全靠老师讲解。高三再学生补做实验已不现实。此时让学生观看让观看名校教师实验实录不失是一个最好的办法。在学生观观看实验实录是教师指导学生思考以下几个方面:1.每个实验分别用了哪些材料和仪器?2.每种仪器是怎样使用的?3.实验用到什么试剂,每种试剂如何使用?3.实验的每一步怎样规范操作?4.实验用到什么实验方法?5.实验现象是什么?6.实验结果是怎样观测的?等。
三、用实验基础知识分析评价课本上的实验
对课本实验指导学生按照以下几个步骤分析评价第一步:分析每一个实验的实验目的是什么?实验的原理有哪些?它们分别是在哪一步体现的?实验材料是什么,取材的标准是什么?该实验采用了什么实验方法?采用了什么对照方式?实验的步骤为什么这样写?步骤能否做相应的调整?每一步用到了什么仪器?实验的结果是什么?它是怎样观测的?是用什么方式呈现的?该实验方法和结论能应用到其它领域吗?实验方案严密和完善吗?能否换用其它的材料和方法证明此结论等对实验进行细致入微和剖析和研究。第二步:对实验以不同的标准进行归类。如:①以实验目划分:观察类、提取鉴定类、验证类、探究类、实习和研究性课题类。②以实验水平划分:离子分子水平的实验、细胞水平的实验、个体水平的实验、群体水平的实验、生态水平的实验。还可以实验方法归类③以用到的实验方法和原理分:采用颜色反应的实验、采用原子示踪法的实验、采用模拟方法的实验,采用调查法的实验等。
四、分析研究设计课本上的经典实验
经典实验是科学家精心思考、巧妙设计、反复实践,经后人多次证明是正确的和最具代表性的实验。它不仅本身蕴含着众多的生物学知识,还蕴含着众多科学家的科学思维方法和艰难的科学探究历程。因此,高考试题常把经典实验作为试题的源泉。如:酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、生长素的极性运输、动物激素调节的实验、肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌的实验、孟德尔豌豆杂交实验、摩尔根的果蝇实验、细胞质遗传的判定实验等。
五、设计相关实验,训练学生“独立完成”能力
例如:课本上有植物的向学性实验设计方案,我们不妨要求学生设计向水性实验、植物根向地性的实验等。让学生应用课本实验的方式和方法,训练“独立完成”能力。
六、寻找课本上的生物事实和生物学原理等设计实验加以证明,训练“第二层次”能力
课本上有些生物学事实和生物规律并没有现成的实验方案进行证明,而这些内容往往是高考实验题的命题点。
七、设计未知领域的探究问题,培养“第三层次”的能力
如:社会热点的探索,生物学新领域的研究等。理论联系实际,用生物学知识解决实际问题,培养学生探究能力,养成主动探究的良好习惯。全面提高学生的科学素养。
八、分析历年高考实验题、把握高考实验题的命题脉搏,总结解题方法、训练答题技巧和答题的规范化
1重现探究过程,加深学生对科学探究方法的理解
初中物理中体现“控制变量法”的探究实验比较多,如“探究影响滑动摩擦力大小的因素”,“探究压力作用的效果”,“探究影响液体内部压强大小的因素”,“探究影响浮力大小的因素”,“探究动能、重力势能的大小与哪些因素有关”,“探究影响导体电阻大小的因素”,“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”,“探究影响电流做功多少的因素”,“探究影响电流热效应的因素”等等,我们可以归类进行复习,选其中的一个进实验室重新做一遍,体验探究的过程,加深学生对这种科学探究方法的理解,提高复习的实效。
如让学生再次做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验:学生首先要明确实验目的,然后按照科学探究的步骤展开,即本次实验提出什么样的问题,怎样进行猜想和假设,如何设计实验(需要测量哪些物理量,要用到哪些仪器,实验的步骤是什么?),数据记录,然后进行分析和比较,最后归纳写出结论。让学生讨论为什么要使木块做匀速直线运动,书写实验结论时要注意要点(控制变量)。
2重现物理规律,加强学生对重要规律的掌握
当然也有些实验是不适宜让学生重新再做的,就可以利用播放多媒体课件的方法把一些实验过程及规律重现出来,如“平面镜成像规律”,“凸透镜成像规律”,“二力平衡的条件”,“阿基米德原理”,“杠杆平衡条件”等等。
这些实验可以让学生边回忆边复述实验中的要点与注意点,教师作适当的补充与分析,既节省复习时间又提高实效。例如在“凸透镜成像规律”复习中,该内容是重点又是难点,在进行复习时可以先让学生回忆成像规律,然后再利用课件来演示凸透镜成像的规律,重温“一倍焦距分虚实二倍焦距分大小”“物近像远像变大”等记忆口诀,并投影出问题让学生讨论:烛焰的中心、凸透镜的中心及光屏的中心是在同一高度还是同一直线;蜡烛烧短后,像如何移动;若用物体遮住凸透镜的上半部分,像有何变化;如何用凸透镜成像规律估测凸透镜的焦距等,学生通过讨论来解答达到复习巩固的目的。而在处理有关凸透镜的习题时,有时应把具体的数据化为规律或把规律化为具体数据,帮助学生理解成像规律的具体运用。
3变式重现电学实验,教会学生利用电表判断故障的方法
电学中的一些探究实验,复习时就不能是简单的重现,而是变式重现即适当地变换一下条件或器材,或变换下观察的角度,让学生学会变式思考。
如在复习“测量小灯泡的功率”实验时,先让学生回忆实验原理、实验步骤及实验时的注意点,然后在实验时故意反接电表的正负接线柱;闭合开关前,变阻器置最小值;或拔掉小灯泡;电压表接着滑动变阻器两端等;让学生观察电流表电压表的示数变化情况,寻找原因,学会利用电表判断故障的方法,做到既动手又动脑,培养学生的探索精神和实验分析能力。还可与探究欧姆定律,伏安法测电阻等实验对比复习,在比较中获得事半功倍的效果。
作者:尤芳红 单位:苏州市常熟市白茆中学
而新课标则倡导探究性学习,将发展学生的科学探究能力和增强学生的生物学实验的基本技能,列入了新课标的具体目标。尤其是对发展学生的科学探究能力,《新课程标准》中提出了11项具体要求,其中的许多方面只有通过实验探究才能实现。因此,我们有理由相信,在新课改后的新高考中,探究性实验试题的比例将会大增。
对于探究性实验习题,当中有很多科学问题或者结论都是我们课本中没有出现过的,同时问题的灵活性很大。例如,实验中要探究的问题可能是正确的,也有可能是错误的。所以,很多学生碰到这类试题,都有过棘手的感觉。其实这种试题的规律性很强,只要大家掌握了这类习题的一些基本做题方法,探究性实验试题反而会成为大家考试中最容易拿分的题型。
探究实验设计的一般方法:
第一步:认真阅读题干,了解题目要求,主要是判断实验类型,因为除了探究实验以外,还有可能是验证实验;即弄清楚本实验要求我们做什么。
第二步:准确的把握实验的目的,即为什么要做这个实验,并找出自变量。
第三步:提出实验假设:即在未做题之前,对实验目的中提出的问题,作出一种可以用即将进行的实验来检测的猜测性回答。
第四步:确定实验的原理。实验原理通常根据实验的目的和题目所给的材料进行分析处理,确定实验变量的检测方案,再根据我们所学过的知识联系起来确定实验的原理,这些知识可能是生物学知识,也可能是物理、化学或其他学科的知识。
第五步:设置对照实验,选择合理的实验对照方法。
第六步:选定或分析实验对象、器材、药品;即用什么对象做实验能够验证或探究本实验所提出的问题,需要用到哪些仪器、设备、药品等,在选择实验实验对象、仪器、药品时,都要遵循可行性,简便性原则。一般情况下,题中给出的实验材料都有用途。
第七步:构想实验思路:针对实验目的,认真领悟实验原理,结合题目所提供的实验对象、器材、药品,设想该怎样设计实验过程,才能达到实验目的,在脑海中构想一个大致框架。
第八步:设计实验步骤:设计实验步骤时最好能理顺实验思路,设计步骤时一定要注意遵循实验设计的四个基本原则(对照原则、单一变量原则、等量原则、科学性原则)。实验步骤基本模式是:(1)将相关的实验材料、用具或相应的实验对象等随机平均分组,并编号(目的是为了防止偶然误差);(2)施加实验变量,控制无关变量而设置对照(注意:单一因素不同;其他因素相同且条件要适宜);(3)进一步相同处理(如条件适宜相同环境);(4)检测因变量、观察、统计、比较。如果实验现象是隐蔽的,必须找出具体的检测方法,以显现实验结果,便于观察,之后找出具体的观察和记录对象,观察、记录、统计、比较实验数据和现象;(5)有些实验可能需要反复操作本实验。目的是防止偶然误差。
这里需要说明的是,上述五个步骤的顺序并不是一成不变的。例如,第二步和第三步的顺序是可以颠倒的,即先做共性处理,再做变量处理,而有的实验中第一步分组编号和第三步共性处理则合并为一步。当然,不同的对照实验,还会有其特定的实验步骤,这就要根据特定实验的具体实际来设计。
第九步:预测实验结果:即在实验未做之前,根据实验原理分析,这个实验最后会是什么结果,这里需要注意的是,如果是验证性实验,只有一种结果(根据实验原理推导出来的与实验假设相一致的结果),而新高考中主要考查的探究性实验则要根据比较抽象的原理,要考虑到各种可能的结果(一般会有2—4种不同的结果)
第十步:解释或分析实验结果:即解释出现这种结果的原因,实际上就是寻找实验原理与实验结果之间的关系。
第十一步:写出实验结论:即回答实验目的中所提出的问题。探究性实验回答的基本模式:如果(若)可能出现什么样的实验现象,则(说明)相对应的实验结论。有多种可能(一般有3种,即肯定假设,否定假设,与假设无关)
当然,不同类型的探究性实验试题,考察的角度可以有所不同,而并不一定需要将上述所有步骤都作为考察对象,从第二步到第十一步均可以作为考察对象,但是,解答这些不同类型的探究性实验设计题的思维过程是相同的。