首页 -> 2008年第11期
在科学课程的活动设计中发展学生的探究能力
作者:汪 甜
[关键词]活动设计 科学探究
(一)探究与科学探究
探究是人类与生俱来的本能,探究的过程是由一个人的好奇心、求知欲和解决问题的热情所驱动。苏霍姆林斯基曾经说过,人的内心有一种根深蒂固的需要——总感到自己是一个发现者、研究者、探索者。在儿童的精神世界中,这种需要特别强烈。
科学探究有着丰富的内涵。在科学课程中,它首先是一种学习方式,提倡用类似于科学家工作的方式学习科学,即用符合儿童探究天性的方式学习科学,遵循着“提出问题、寻找证据、分析与解释、交流与质疑、结论与拓展”这一规律。其次,探究还是科学学习的重要内容。因此,把握科学活动设计的探究性原则既能提供机会让学生参与科学活动,让他们体验到探究的乐趣,鼓励他们的好奇心,帮助学生更深刻地理解科学概念,掌握科学探究的基本技能,又可以使他们理解科学的本质,学会分享与合作。
(二)案例叙评
【案例】“气体的平衡”
1.问题:光合作用和呼吸作用是如何相互联系的?
2.重要技能:控制变量、分析数据。
3.材料:记号笔、吸管、2株伊乐藻、光源、塑料量筒(100ml)、溴百里酚蓝溶液、3个带塞的烧瓶(250ml)。
4.实验步骤:①溴百里酚蓝试剂可以用来检测二氧化碳。首先把100ml溴百里酚蓝溶液倒入一个烧瓶中,并记录它的颜色。(提醒:溴百里酚蓝溶液会使皮肤和衣物染上颜色,注意不要把它打翻或溅到身上。)②然后用吸管轻轻地向溶液中吹气,直到吹入的二氧化碳使溶液变色。这时记录新出现的颜色。(提醒:不要从吸管中吸入溴百里酚蓝溶液。)③把记录表抄在笔记本上。在另外两只烧瓶中各加入100ml溴百里酚蓝,并分别用干净的吸管吹气使它们变色。④现在来检测在日照条件下植物要消耗什么气体。取两株相同大小的伊乐藻,把它们分别放入两只烧瓶中,一个用记号笔标上“L”,表示光照;另一个标上“D”,表示黑暗。剩下的一个瓶子标上“C”,表示对照。三个瓶子都用塞子塞紧。⑤在记录表中“第一天”一栏内记录三种溶液的颜色。⑥按老师的指导,把标有“L”和“C”的烧瓶放在有光的地方,标有“D”的放在黑暗的地方。完成上述步骤以后,把手洗干净。⑦第二天再观察瓶子,并在记录表上记录溶液的颜色。
5.分析与结论:①每个瓶子中溶液的颜色在第一天和第二天是否发生了变化?为什么?②为什么说实验中设立“C”瓶很重要?③预测一下,如果完成步骤7后再向“L”瓶中的溶液吹气会有什么变化,为什么?④应用:为什么这个实验能说明光合作用和呼吸作用是两个相反的过程?为什么这两个反应对于维持适合生物生存的环境都是必要的?
6.进一步的探索:假设把一株伊乐藻和一条小鱼放入一个塞紧的烧瓶中,预测一下瓶中的氧气和二氧化碳水平会怎样变化。为什么?
在这个活动中先不是直接告诉他们溴百里酚蓝溶液用作pH值指示剂时,变色范围6.0~7.6,变化由黄色经绿色到蓝色,而是引导学生向溴百里酚蓝溶液中吹气,观察溶液颜色的变化,让学生通过自己的亲身体验获得直观的体验和感受,进而理解这一原理。这样的设计不仅能避免直接讲授的空洞乏味,而且还能帮助学生们理解,让他们能体会透彻、学有乐趣。
在理解了本次活动所依据的科学原理之后,开始探究“在日照条件下植物要消耗什么气体”,进而揭示光合作用和呼吸作用之间的联系。最后,通过“进一步的探索”中的问题引导学生由“光合作用和呼吸作用之间的气体平衡”联想到整个生态环境中的气体平衡。这个活动在探究“光合作用和呼吸作用之间的联系”的同时,培养了学生的控制变量、分析数据等技能。但是,从另一个方面来说,该活动并没有很好地帮助学生找出并理解光合作用、呼吸作用的区别及联系。因此,笔者在这个活动的基础上,进行了重新设计,希望能解决这一问题,并能培养学生提出问题的能力,发现问题、提出假设、设计实验、进行实验、分析结果的能力,提高学生收集资料,语言表达能力和系统概括能力。
7.具体设计如下:学生分头组织三个实验组,提出假设、筹备实验,设计实验装置,寻找实验材料。在课前一周已分头准备,教师在其中进行辅导。
第一组学生巧用对比实验,改进实验材料,直观地显示出光合作用、呼吸作用条件及场所的不同。
[条件不同]如图:A、B两玻璃瓶里放金鱼藻,少量水,实验前均密闭放置两天。同时A遮光,B瓶不遮光。C为对照装置。演示实验时点燃蜡烛,同时置入A,、B、C三个瓶中,A、C中火即熄灭,B瓶中的火燃烧得更旺。
第二组学生利用老师上课演示过的实验,前后整合,设计一组相互关联的实验。如图:用倒水集气法收集萌发种子(种子浸种二天)呼吸产生的气体,如A装置所示,再用一根带玻璃的橡胶管将收集到的气体通向装有金鱼藻的密闭B装置,C装置为对照装置。(在实验过程中慢慢摇动B、C两装置)
第三组学生通过找资料,对植物的物质转变中,光合作用制造有机物,呼吸作用分解有机物的问题,以现实生活为切人点解释、理解问题。 本活动在弄清光合作用、呼吸作用概念的同时,让原本理论性很强的论证过程具体化、形象化,充分发挥了学生的潜能,培养了学生各方面能力,尤其是通过让学生自主动手设计实验、探究实验,培养学生自主学习的意识、兴趣和能力。活动中采用了互动交流学习,以学生动手为主,教师进行辅导。学生的探究实验课前工作量很大,教师给予安排好。具体的教学也没有拘泥于教材,打破了45分钟传统课堂说教式的被动低效格局,学生能从实验中得到结果,使学生的主体地位和教师的指导作用得到了真正的体现。
(三)总结
综上所述,无论从科学学习本身来看还是从科学探究对人的发展来看,都应强调科学学习的探究性原则。在科学活动设计中体现探究性要求,要遵循以下两点:第一,给学生探究的机会;第二,要让学生能够体验到探究的乐趣和成功的喜悦。后者是引发探究内在动机的良策。
当大多数探究工作都己经为学生做好了以后,学生还有多少事可以做呢?他们只需要不动脑筋地按步骤操作、观察、记录实验,等待他们早就料到的结果出现。他们品尝不到探究问题的冲动、扑朔迷离的困惑、焦急等待的心情和问题解决后的愉悦。因此,活动设计要处理好给予学生支持和替学生做的关系。
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