初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及實(shí)施策略

初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及實(shí)施策略

　　論文摘 要: 科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)趨勢(shì)呈現(xiàn)出注重實(shí)驗(yàn)與理論的有機(jī)結(jié)合,以探究型實(shí)踐活動(dòng)為主,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力。然而,在現(xiàn)實(shí)的課程教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),導(dǎo)致學(xué)生重結(jié)果、輕過程,實(shí)驗(yàn)動(dòng)手率低,實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效率不高。在新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)采取與之相對(duì)應(yīng)的實(shí)施對(duì)策,以符合新課標(biāo)的要求。 

隨著基礎(chǔ)改革的逐步深入與推廣,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要目標(biāo)是構(gòu)建“以學(xué)生發(fā)展為本”,創(chuàng)設(shè)有利于引導(dǎo)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的課程實(shí)施,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作交流、分析和解決問題的能力�？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育目標(biāo)的基本手段,又是培養(yǎng)學(xué)生操作技能,發(fā)展非智力因素的主要途徑。本文擬從科學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與形式及實(shí)際教學(xué)中的問題兩個(gè)方面,與同行一起探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趨勢(shì)與實(shí)施對(duì)策。
　　一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與形式
不同時(shí)期的科學(xué)課程中實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容與形式是分層次逐漸提高的。它們分別為學(xué)科知識(shí)+基本操作—學(xué)科知識(shí)+基本操作+生活知識(shí)—學(xué)科知識(shí)+基本操作+生活知識(shí)+生產(chǎn)和環(huán)境問題。實(shí)驗(yàn)的主要形式為演示實(shí)驗(yàn)+學(xué)生實(shí)驗(yàn)—演示實(shí)驗(yàn)+邊講邊實(shí)驗(yàn)+學(xué)生實(shí)驗(yàn)+家庭實(shí)驗(yàn)+設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—編號(hào)實(shí)驗(yàn)+科學(xué)探究+實(shí)踐活動(dòng)+家庭實(shí)驗(yàn)+習(xí)題+模塊。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用和功能需要具體的內(nèi)容和形式來體現(xiàn),相應(yīng)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)作用和功能的變化,其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式也呈現(xiàn)出顯著的變化。
1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味化、生活化、綠色化。
不言而喻,科學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味化可進(jìn)一步發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的動(dòng)機(jī)功能,而貼近生活、體現(xiàn)熱點(diǎn)問題(如環(huán)保)的實(shí)驗(yàn)更有利于科學(xué)價(jià)值的體現(xiàn)、環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng),同時(shí)也具有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用�，F(xiàn)行浙教版科學(xué)教材體系中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味化、生活化、綠色化趨勢(shì)已非常明顯,但這些實(shí)驗(yàn)還多分布在選做實(shí)驗(yàn)和家庭實(shí)驗(yàn)等課外實(shí)驗(yàn)中,在新課標(biāo)課程中,這種趨勢(shì)已成為教科書實(shí)驗(yàn)改革的重要方面,這類實(shí)驗(yàn)不僅數(shù)量上明顯增多,而且內(nèi)容深度上顯著加大。
在實(shí)驗(yàn)的趣味化上表現(xiàn)出兩個(gè)顯著的特點(diǎn),一是趣味實(shí)驗(yàn)不僅出現(xiàn)在家庭實(shí)驗(yàn)一類的課外實(shí)驗(yàn)中,而且類似“彩色噴泉”這樣緊密配合學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的趣味課堂實(shí)驗(yàn)也增加了。如“通過氣球體積的變化觀察氣球在水中的沉浮現(xiàn)象”、“用石蕊試液染制的花朵代替試紙二氧化碳與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物”等。這類實(shí)驗(yàn)在完成其呈現(xiàn)原理、概念等使命的同時(shí),用更引人注意的趣味化方式展現(xiàn)其魅力,融學(xué)科教學(xué)目標(biāo)與情感培養(yǎng)目標(biāo)為一體。二是更多地采用了可激發(fā)學(xué)生研究趣味活動(dòng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì),如研究靜摩擦的“筷子提米實(shí)驗(yàn)”。隨著學(xué)生年齡的增長(zhǎng)和知識(shí)的積累,實(shí)驗(yàn)本身的學(xué)科價(jià)值和潛能開發(fā)功能的作用逐步增強(qiáng),這正好與學(xué)生的、生理發(fā)展規(guī)律相符合。
實(shí)驗(yàn)生活化的體現(xiàn),一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多采用來自平時(shí)生活中例子;二是用科學(xué)知識(shí)、技能探討的也大多是身邊的生活或社會(huì)實(shí)際問題。如“溶液酸堿度對(duì)頭發(fā)的影響”、“用塑料瓶,砂石等自制簡(jiǎn)易凈水器”。
實(shí)驗(yàn)的綠色化最初是從師生健康角度關(guān)注實(shí)驗(yàn)環(huán)境的清潔,后來逐步與環(huán)境保護(hù)聯(lián)系起來,不僅教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了綠色化,而且要求學(xué)生就實(shí)驗(yàn)的綠色化進(jìn)行思考、討論,甚至研究、設(shè)計(jì)。不僅視角更大,力度更強(qiáng),而且其教學(xué)功能大大擴(kuò)展。
2.實(shí)驗(yàn)形式的多樣化和探究化。
實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能不僅與其內(nèi)容有關(guān),而且與實(shí)驗(yàn)的形式、呈現(xiàn)方式,甚至與實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中出現(xiàn)的位置均有關(guān)系。如課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)與家庭實(shí)驗(yàn),其功能與作用就不盡相同。又如物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),如果安排在相關(guān)性質(zhì)的介紹之后,這個(gè)實(shí)驗(yàn)就只是在驗(yàn)證事實(shí);如果安排在相關(guān)性質(zhì)介紹之前,并配以相應(yīng)的問題思考,就賦予了這個(gè)實(shí)驗(yàn)一定的探索性、啟發(fā)性;如果先提出問題,并要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)尋找答案,這個(gè)實(shí)驗(yàn)就具有了探究性,而探究程度的高低仍與實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)有關(guān)。
新課標(biāo)教科書提倡盡可能由學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),沒有了演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)之分。在“科學(xué)探究”“實(shí)踐活動(dòng)”和習(xí)題中也安排了不少實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)分布于各章節(jié)之中,這種編排將實(shí)驗(yàn)由原先的附屬于各章節(jié)變成了與各章節(jié)平行的獨(dú)立內(nèi)容,顯著提升了實(shí)驗(yàn)在課程中的地位。新課標(biāo)不僅多用探索性和探究性兩類實(shí)驗(yàn),而且統(tǒng)籌考慮安排,使實(shí)驗(yàn)的探究程度循序漸進(jìn),隨著學(xué)習(xí)的深入和學(xué)生知識(shí)、技能積累的增多而逐步提高,使實(shí)驗(yàn)的探究性上了一個(gè)新的臺(tái)階。
　二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題與實(shí)施對(duì)策
隨著新課標(biāo)的實(shí)施,初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)在課程中的地位、作用有了很大的變化和提高,但是從整體上看,“實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效率不高”、“實(shí)驗(yàn)動(dòng)手率低”、“實(shí)驗(yàn)紙上談兵”、“觀看課件代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)”等情況還普遍存在。同時(shí)教師對(duì)新課程中實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)施也存在著認(rèn)識(shí)不到位、嫌麻煩等問題。究其原因,主要集中在四個(gè)方面:一是教學(xué)時(shí)間緊張,怕實(shí)驗(yàn)時(shí)間控制不好而影響教學(xué)進(jìn)度;二是學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備跟不上;三是教師還不能擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)手段;四是沒有相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。
因此,新課程改革的一線教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的理論講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開的教學(xué)方法,注重實(shí)驗(yàn)與理論的有機(jī)結(jié)合。教材中的多數(shù)實(shí)驗(yàn)屬于開放性、探究型,學(xué)生必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)才能得出結(jié)論,而且結(jié)論可能不唯一。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用“提出問題”“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”“分析與結(jié)論”和“實(shí)際應(yīng)用”等關(guān)鍵詞構(gòu)建“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”這個(gè)欄目的框架。在每個(gè)關(guān)鍵詞所涉及的內(nèi)容中又細(xì)化實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＠��?在“分析與結(jié)論”這個(gè)關(guān)鍵詞中要常常強(qiáng)調(diào)“進(jìn)行描述”“制作圖像”“整理數(shù)據(jù)”“分析數(shù)據(jù)”“辨認(rèn)關(guān)系”“計(jì)算結(jié)果”“比較結(jié)果”“進(jìn)行推測(cè)”“作出解釋”“檢驗(yàn)假設(shè)”等,用具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生在這些方面的技能。
在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師可采取下列方法以供參考。
1.實(shí)驗(yàn)方案微型化。
所謂實(shí)驗(yàn)方案微型化,就是為了保持原教材的結(jié)構(gòu)體系,同時(shí)又體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)化、精煉,安置在相關(guān)的科學(xué)概念、原理、定律等內(nèi)容附近,以欄目“小實(shí)驗(yàn)”的形式出現(xiàn)。雖然實(shí)驗(yàn)方案微型化了,但其教學(xué)功能仍定位在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的基本技能和對(duì)科學(xué)探究的本質(zhì)的理解之上。舉例如下。
實(shí)驗(yàn):聽力測(cè)試
可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)測(cè)試你的聽力。實(shí)驗(yàn)是一角、五角、一元的硬幣。請(qǐng)實(shí)驗(yàn)合作者按照任意順序?qū)⑺鼈儚耐�一高度自由落下。你閉眼仔細(xì)傾聽,能辨別出不同的硬幣發(fā)出的聲音嗎?
描述與推測(cè):描述聲音的差別,分析引起聲音不同的因素是什么?
學(xué)生們通過學(xué)習(xí)聲音的、音調(diào)、響度、音色、分貝等概念、頻率和人的聽覺關(guān)系等內(nèi)容;通過研究獲得證據(jù);通過研究聽覺實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),完成有關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案。
2.實(shí)驗(yàn)過程活動(dòng)化。
將科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與學(xué)生分小組進(jìn)行的探究活動(dòng)、調(diào)查、討論、辨別等有機(jī)結(jié)合,使得實(shí)驗(yàn)過程活動(dòng)化。這樣設(shè)計(jì)中學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以使課程標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)能夠得到貫徹。為了讓學(xué)生感受科學(xué)與技術(shù)的真實(shí)世界,實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)包含:活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、討論、辨論、提出論點(diǎn)和質(zhì)疑等,使它們相互交織在整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中。
活動(dòng)通常分為五個(gè)循環(huán)步驟:請(qǐng)你思考、請(qǐng)你做一做、反思與挑戰(zhàn)、科學(xué)在前進(jìn)、拓展練習(xí)。在循環(huán)步驟二中,一般融入相關(guān)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)或教師的演示實(shí)驗(yàn)。以“家庭用電”為例。
活動(dòng)一:電流的形成(學(xué)生實(shí)驗(yàn):電路的連接)。
活動(dòng)二:電路連接(學(xué)生實(shí)驗(yàn):串聯(lián)與并聯(lián)電路)。
活動(dòng)三:火線與零線的鑒別(演示實(shí)驗(yàn):測(cè)電筆的使用)。
活動(dòng)四:絲(學(xué)生實(shí)驗(yàn):保險(xiǎn)絲的作用)。
3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生活化。

　　新課標(biāo)認(rèn)為,科學(xué)不能脫離,科學(xué)是社會(huì)的一部分。然而科學(xué)實(shí)驗(yàn)本身是非常具有學(xué)科特色的。如何將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和生活世界結(jié)合是體現(xiàn)新課標(biāo)精神的重要問題,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要表現(xiàn)出“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生活化”的特點(diǎn)。
教材中提出了許多與生活密切聯(lián)系、學(xué)生感興趣的、有意義的問題,在這些問題的導(dǎo)引下,學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)證據(jù)的收集、整理過程;學(xué)習(xí)對(duì)科學(xué)證據(jù)的獲得、解釋和評(píng)價(jià)的方法;探討科學(xué)證據(jù)的兩面性,即對(duì)人們生活、健康、等有利和不利的兩個(gè)方面,然后自己主動(dòng)提出問題,并在基于科學(xué)證據(jù)而不是個(gè)人感覺的基礎(chǔ)上作出相關(guān)的、恰當(dāng)?shù)臎Q策。學(xué)生親身參與各種科學(xué)探究活動(dòng)有利于他們逐步理解科學(xué)的力量和局限性,理解科學(xué)是一個(gè)不斷提出問題、收集與整理證據(jù)的過程,而不是掌握一系列現(xiàn)成答案的知識(shí)體系。從這個(gè)意義上來說,教材給予學(xué)生的經(jīng)歷,可以幫助他們獲得如何運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
4.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)行為化。
通過實(shí)驗(yàn)過程中的行為表現(xiàn)來評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)科學(xué)內(nèi)容的理解是否具備各種探究的技能,是實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的重要特點(diǎn)。行為化的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)也是真實(shí)而公平的評(píng)價(jià)的具體表現(xiàn)。
評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)分為四個(gè)方面:袋評(píng)價(jià)、知識(shí)評(píng)價(jià)、行為評(píng)價(jià)和技能評(píng)價(jià)。其中的行為評(píng)價(jià)主要是針對(duì)學(xué)生在“設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“小實(shí)驗(yàn)”中的表現(xiàn)。行為評(píng)價(jià)主要包括以下內(nèi)容。
(1)是否遵守安全規(guī)則:嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)操作過程中的一系列安全規(guī)章制度。
(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握:觀察、交流、預(yù)測(cè)、測(cè)量、解釋數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)、制作圖表、控制變量、歸納、推理、推導(dǎo)公式、構(gòu)建模型、操作性定義等。
(3)對(duì)概念和定理的理解:通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)過程使學(xué)生明確概念、定理建立的依據(jù),掌握其建立的方法,理解概念、定理的內(nèi)涵,理解相關(guān)概念之間的聯(lián)系和區(qū)別。
(4)分析和:在遵循證據(jù)法則和運(yùn)用科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,分析解釋和總結(jié)必須具有上的內(nèi)在一致性,通過批判性思考,合理地接受他人的質(zhì)疑,并進(jìn)行更改。
(5)情景的應(yīng)用:思考、討論與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的問題并發(fā)表觀點(diǎn),評(píng)價(jià)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行生產(chǎn)、生活和對(duì)社會(huì)問題的看法的能力。
教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)分為四個(gè)方面,并給出每個(gè)方面的比重,其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重最大,分別為實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%;知識(shí)評(píng)價(jià)占30%;研究性學(xué)習(xí)成果的展示占20%;參加班級(jí)活動(dòng)占10%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中對(duì)圖表、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等的描述往往比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更重要,學(xué)生參與討論和表現(xiàn)的過程也是教師評(píng)價(jià)學(xué)生的一個(gè)方面。
21世紀(jì)標(biāo)志著人類社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)以信息、智力資源為重要因素的社會(huì)時(shí)代。培養(yǎng)公民的科學(xué)素養(yǎng)主要并不在于增加其知識(shí)和信息的容量,重要的是培養(yǎng)科學(xué)思維的方法,以及獲取知識(shí)和信息,并利用它們發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。正如著名的科學(xué)家愛因斯坦所說:“科學(xué)不只是定理的收集和事實(shí)的羅列,它更是人類智慧伴隨著各種新思想和新概念的創(chuàng)造和結(jié)晶。”
科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)啟示我們應(yīng)該重新認(rèn)識(shí)和挖掘中學(xué)科學(xué)的教學(xué)功能,并且在新課程標(biāo)準(zhǔn)的下,設(shè)計(jì)與課程的三維目標(biāo)和科學(xué)探究?jī)?nèi)容有機(jī)結(jié)合的科學(xué)實(shí)驗(yàn),從而使實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和課程的實(shí)施能夠更好地體現(xiàn)和貫徹新課標(biāo)的精神。

參考文獻(xiàn):
[1]部.教育部課程改革綱要(試行).人民教育,2001,(9).
[2]戢守志(譯者).美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》.科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.1.1,第一版.

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