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成是金败亦是金(市案例一等奖)

发布时间:2014-01-09 12:49:31  

成是金败亦是金

——利用科学实验培养科学精神

[背景]实验是学习科学的重要方法。在新课程科学教科书中一个重要特色就是实验增多。实验不仅激发学生学科学的兴趣,使之学会科学研究方法,更重要的是培养学生的科学精神。实验从教学组织形式上分为演示实验、学生实验、课外实验三种。其中演示实验能直观形象地为学生提供感性认识,是学生形成科学概念、理解科学规律的基础;是学生学习使用仪器、进行实验操作的示范;是培养学生的观察能力、思维能力和科学的思想方法,提高他们发现问题、分析问题和解决问题能力的有效途径。

在教学中,科学老师尽管做好了充分的实验准备,但在课堂上由于各种主客观因素的影响,演示实验时出现失败还是不可避免,而在学生分组实验,课外小实验中,学生出现实验不成功则更为常见。面对失败,科学老师和学生应该怎么做?

[案例]

(浙教版科学第四册第二章第一节《空气》)

讲完空气中有什么成分之后,我继续用我自以为还比较标准的普通话娓娓引出后面的教学内容。 “从生活经验和以往的探究活动中,我们知道了空气中含有氧气、二氧化碳和水蒸气。那么,空气中还有其他气体吗?各种气体的体积分数又是多少呢?这一看似简单的问题,曾经很长一段时间困扰着科学家们。250年以前终于有一位科学家成功地解决了这个问题。250年后的今天,我们同学能否当一次科学家,利用身边简单的仪器,粗略地测定出空气中氧气大约占了多少体积?大家可以讨论一下。”

原来教室内几个低着的头抬起来了,慢慢地教室内发出了“嗡嗡”的讨论声。我很得意于自己的问题设计,把一个验证性实验改变为需要学生设计的探索性实验,把学生们的注意力吸引了过来,把他们的好胜心也激发了起来。通过小组讨论使他们互帮互助,设计出实验方案。经过我的引导,最终形成了用磷燃烧耗尽空气中的氧气再使水倒吸的实验方案。

实践是检验真理的唯一标准,我拿出早已准备好的实验仪器和化学药品。因为实验比较简单,又因为学生观察自己同学做实验比看老师亲自做来的更感兴趣,我简要得交代了实验注意事项,让手举得最高的小王和小穆两位同学上来帮我演示。

小王拿出燃烧匙,由小穆点燃红磷,迅速盖紧瓶子。利用这段时间,我引导学生观察了红磷燃烧的实验现象,并请学生对实验结果进行猜想。等集气瓶充分冷却后,小王小心翼翼地打开导管上的夹子。只见烧杯中的水沿着导管很快被吸进入集气瓶。这时前排的同学伸长了脖子,后排的几个同学不由自主地站了起来。

突然,眼尖的小乐叫起来了:“还不到1/5啊!”果然,水已经停止流动了,但液面连瓶子的十分之一都不到。此时,教室内议论纷纷,向来敢说敢言的小超坐在位置上大声感慨道;“不是实验失败,是实验误差比较大啊!”教室里一阵哄笑。小王和小穆一下子脸红了, 1

眼巴巴地看着我。实验的失败连我也没有预料到,再看着下面哄笑的学生,我思考着如果“收拾烂摊子”。

按进度,本来这时候应该从这个实验获得空气中氧气的体积分数,然后再了解其他各种成分的含量,最后再了解一下空气的用途,这才刚好是一堂完整的课啊。可是现在……思考片刻后,我意识到此时切不可草率收场,更不可“糊弄”学生,因为这时学生可能比平时更专著地看着教师,因此老师更应沉着、冷静,认真帮助学生分析实验失败的原因。我回过神来。

我把目光投向刚刚笑得很大声的几位同学,问到:“到底是我们实验失败了,还是其他的科学家错了?”

“当然是我们失败了”同学们不加思索地回答道。

“难道科学家就不会错?如果是我们失败了,那我们又是哪里做错了呢?”教室内笑声停了。

我继续说到;“难道科学家就没有失败过吗?焦耳四十年测定热功当量,法拉第十年探究电磁感应。人们常说:‘失败乃成功之母。’科学家比一般人更多地受到“慈母”的关怀。实验失败之后又该怎么办呢?”教室里一片寂静。

让学生从科学家身上感染到坚忍不拔,勇于探索的科学精神。同时引导学生大胆质疑,反思实验过程,引导学生分析问题,找到实验成功所需条件,使它们在失败中重新扬起风帆。这时,有的同学限入了沉思,有的开始轻声讨论。

过一会儿,我发现小超红着脸,首先举起了手,我心里暗暗高兴,马上请他发言。 小超:“我猜想可能是刚刚小王把燃烧匙伸得太慢影响了实验结果。在瓶塞盖紧前,瓶内空气已从集气瓶内受热逃走了一部分。这样瓶内的空气就少了一些,自然里面的氧气也就少了一些。”

有几位同学不住得点头称是,我也露出赞许的笑脸,课堂气氛又开始活跃起来。

刚刚“主刀”做实验的小王高高地把手举起来,看来他也有话要说。“我觉得小超提出的意见虽然有道理,但是我觉得无论多快,从燃烧匙点燃伸入到塞紧瓶塞总是需要一段时间吧,所以这个实验失败是不能避免。”

这时,班内的小博士站了起来,有条不紊地说道:“我有个办法。我从课外书中知道白磷比红磷着火点低,会自燃的。我认为本实验如果把红磷换成白磷,让它自燃,也就不用打开瓶塞把燃烧匙拿出来点燃后再伸回去了。这样小王的这个问题自然就可以避免了。”

生1:“我反对。白磷着火点再低,总比室温高吧,它怎么会燃烧起来呢?”

小博士:“会燃烧的,我看过白磷在空中自燃的实验。真不行,还可以放在热水中加热一下,一定能行。”

生2:“我还有办法,可利用凸透镜对光线的会聚作用,在太阳光下使白磷燃烧。”

一石激起千层浪。在失败中蕴含着丰富的机遇,它将是学生进一步活动的起点,失败的不良情绪如果调适得好,将转化为下一步活动的内在动力。

生2:“我觉得应该让集气瓶冷却得更充分一些再放开夹子。”

生3:“我觉得如果我们换一个体积更大一些的集气瓶,这样实验误差会小一些。”

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生4:“我觉得除了这些之外,我认为塞子一定要塞紧,不要让气体在燃烧时从缝隙中逃走了。” 大家七嘴八舌的,兴致高涨。对学生提出的问题即使由于知识、经验不足,是幼稚的,甚至是错误的,也应当保护这种积极性,指出其积极合理的成分,使他看到自己的成绩,增强参与的勇气。如果学生提出的问题很有价值,就应该因势利导,引导学生尝试实验探究等方法学习知识、提高能力。

生5:“老师,我们再做一次吧。”

面对学生们的热情,我顺水推舟。

“刚刚你们讲得都很好。除了你们考虑到的之外,我也想到了一点,补充一下。我们还要考虑一下放进去白磷的量,如果白磷放进去太少了,集气瓶中就会有氧气没有烧完。也会影响实验的结果。所以,放入的白磷应该??”

生:“多一些。”

生:“过量”。学生接过了我的话。

“好的,现在让我们再来做一次。”我宣布。

一双双眼睛更加专注地盯着实验装置,我的心也提到了嗓子眼。只见水沿着导管流进,在1/5处附近,水刚刚好停下了。一阵热烈的掌声、欢呼声同时伴随着下课铃声响起来了。

最后我布置了一个作业:通过这个实验,你可以知道空气有哪些成分?这些成分又有哪些性质?总结得越多越好。

[反思]

新一轮课程改革,明确将科学精神列为科学教育的重要目标。其目的就是要使科学教育超越公式与符号,使学生成为真正具有科学素养的人。这是当前科学教育最缺少,而又是人们最需要的素养。虽然,这堂课的教学任务并没有完成,但这个失败的演示实验使学生离这个目标更近了一步。

(一)培养学生实事求是、严谨细致的科学精神

科学精神的精髓是实事求是。在实验中,除了必须对观察者预先提出一定的目的或任务,按拟定计划仔细地观察外,还要引导学生善于细心捕捉实验过程中出现的异常现象,使之成为培养学生科学素养的契机。实验课中异常实验现象出现的频率还是比较多的,如,硫酸铜晶体中结晶水的含量测定实验结果远远达不到理论值36%;如粗盐溶液过滤后,滤液中可能还有出现浑浊现象,如水火箭发射,出现射程不远的结果等等。这些失败的实验,恰恰给学生提供了亲历性探究的机会,让学生在亲历科学的探究过程中体验到科学的求实规范,领悟求实精神,从而让学生真正体会到科学实验必须“实事求是,严谨细致”。这种经过失败和挫折的课,学生印象更深,收效更大。

演示实验如此,学生实验也应如此。特别是一些定量实验,教师切不可随意批评,而应鼓励学生面对失败现实,仔细分析失败原因,激发学生探究问题的兴趣。这犹如一台戏,主角和配角让学生去演,教师当导演,适当给予指导点拨,而不能越俎代庖。

(二)培养学生坚忍不拔、勇于探索的科学精神

在当前科学教育中似乎流行着一种以科学探究思路为线索的,称之为“顺杆爬”的科学教育模式,即教师根据学生的知识基础和思维水平设计出最简捷、高效的探究路径,而后,学生在教师的启发、诱导下,以“听”“看”“思”为主要活动方式,追随教学设计思路顺藤摸瓜地观察、理解、消 3

化、获得结论。虽然,在这样的教学中,学生也经历了所谓的科学探究,但这种从问题发现到假设提出,再到验证方法、步骤,甚至连表格都设计好的探究并不反映科学探究的真实过程和高度复杂性;在这里没有挫折,无需反复;没有怀疑,无需争论;没有尝试,无需验证。它只是科学探究的形似,而没有神似。

实验课中,由于器材过于粗略或破损、学生操作的失误等等各种主客观原因,都有可能导致实验得不到预期的结果.原本满怀希望的学生难免会灰心丧气,久而久之,就会养成只死记硬背结果,而对实验过程敷衍了事的态度。因此,教师要借此机会,鼓励他们与实验成功的学生对比,再反复尝试。告诉他们焦耳四十年测定热功当量,法拉第十年探究电磁感应,支持这些科学大师们数十年磨一剑的不仅是取决于正确的科学方法,更取决于坚强的毅力和坚定的信念。要使学生懂得科学发现既有其偶然性 也有其必然性,科学的历程从来都不是一帆风顺的,唯有坚忍不拔、勇于探索的科学精神才能使偶然变为必然。

(三)培养敢于怀疑、勇于创新的科学精神

巴甫洛夫曾经说过:“怀疑,是发现的设想,是探索的动力,是创新的前提”。当实验没有取得令人满意的结果时,要鼓励学生大胆质疑,并通过思考探索,尽量寻求解决的方法。老师要让学生懂得:实践出真知。书本虽众皆学之,但并没有穷尽真理,仍有许多领域有待探索,即使那些被证明是真理的知识也有相对性,不能将其绝对化。许多重大发现,往往都是人在未成名时做出的,他们当时也与同学们自己一样,人微言轻。中国需要伽利略,需要爱因斯坦,需要莱特兄弟,还需要许许多多的创新。因此,一定要设法克服学生不敢出头露面、羞怯的心理,鼓励其胆子大一点,再大一点,让其明白“天不怕,地不怕,就怕自己的胆子不够大”的道理,真正做到“敢想、敢说、敢做、敢于标新立异”。在教学中,要设法为学生提供锻炼胆量的机会,鼓励学生质疑问难,阐述自己的见解、互相辩论等。开始可能出现无人出头而冷场的局面,但只要能鼓动一两个学生出头,其他学生也会受到鼓舞而气粗胆壮起来,争着露一手,形成全班学生胆量齐大的势头。

当然,我们不能故意不作充分准备让实验失败,或者不严格要求,等到出了差错再进行补救,而是指一旦实验中发生了失误或失败,就不能轻易放过。科学是一门实验艺术。教师要抓住机会,正确引导,不断挖掘有利于提高学生素质的各方面,注重非智力因素开发,有机地渗透知、情、意、行的教育,培养学生科学精神,为全面推进素质教育迈出扎实的一步。

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