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《科學(3~6年級)課程標準》提出:科學教育要注重培養學生良好的科學素養,使學生逐步領會科學的本質。從這句話使我們每一位科學教師明確的意識到對科學本質的認識已經成為科學教育的重要內容。對科學的本質界定,大家對以下三點已基本形成共識:第
一、科學是一種實證的系統,它可以通過證實的、證偽的方法來得出結果,而且可以重復多次,是可檢驗的。第
二、科學的結論是符合邏輯的,可以通過推理的方法得出結論。第三,科學的結論是有局限性的,隨著時間的發展,其結論也是可改變的。
科學本質反映在我們小學科學課教學中主要體現為以下三個方面:第一個是培養孩子的實證意識;第二個是學生的思考要符合邏輯;第三是培養學生的質疑精神。作為一線的科學教師僅僅有了這樣的理念是明顯不夠的,我們的主陣地是在課堂、在實際的操作層面,我們還必須把這種理念具體化,變成操作性很強的具體指導,讓科學本質教育扎根于實際的課堂中,落實到實際探究活動的指導上,并且細化滲透到探究活動的每一個環節的具體指導上。近來我一直在思考并實踐這一點,把它作為教學研究的重中之重,在反復的思考、實踐、再思考、再實踐中,也積累了一些經驗。
《一杯水能溶解多少食鹽》我曾經施教了十余次,有成功、有失敗,有教訓也有收獲與經驗。對我啟發最大的就是科學課必須體現出濃郁的科學味,我們不能忽略科學探究的任何一個教學環節,應盡可能的讓科學性貫穿科學課的始終,從而讓我們的學生從探究活動中受到一次次科學的洗禮,不斷提高科學素養。下面我結合本課教學的各個環節的再現來闡述我的一些觀點與做法。
本課的設計意在讓學生通過實驗獲得“在一定的溫度下,一定量的水只能溶解一定量的食鹽”的認識,而學生對這個認識的獲得是依靠在教師的引導下經歷一個較為完整的自主探究活動過程。主要包括學生根據發現的問題進行猜想、制定簡單的研究計劃、交流并修正研究計劃、按計劃開展研究活動、收集整理分析數據,最終獲得結論。這個探究性活動涉及了研究問題的確立、變量的選擇與控制、實驗操作的方法與順序、研究方案的制定、評價與修正、數據的整理與分析,也包括了學生對研究過程的反思與相互評價,整個探究過程的每一個環節盡量體現了科學課應具有的“科學性”,在此探究活動中使學生對科學本質的認識得到了很大的提升。
一、提出科學問題-------科學課研究的問題必須具有“科學性”,也就是具體的、明確的可以研究的科學問題
(教師與學生一起做水溶解食鹽的實驗,在一杯水中不斷加食鹽同時不斷攪拌,引導學生認識到食鹽不會無限的溶解下去)
師:對,這位同學講得很好!物質不可能無限地溶解下去,肯定有一個限度。
那么,一杯水能溶解多少食鹽呢?[CN333教學論文網]
師:這個問題我們能進行研究嗎?有什么地方不夠明確?
生:不能,一杯水是指大杯呢還是小杯,是幾毫升呢?……
師:對,水的多少必須確定下來,這樣我們才可以研究。今天由于時間關系,我們的實驗就少用點水,用50毫升。所以我們就把今天研究的問題改為:一杯50毫升的水里能溶解多少食鹽?
分析:我們科學課研究的問題必須具有“科學性”,也就是具體的、明確的可以研究的科學問題。而“一杯水里能溶解多少食鹽?”是個不能具體研究的問題,怎么辦?教師巧妙地從一杯水過渡到50毫升的一杯水,把一個不能直接研究的問題轉化成了一個可以研究的科學問題,科學教學的科學性必須從問題的提出開始就得以體現。
二、科學猜測--------應該是一種科學性的預測,即是學生建立在已有生活經驗和符合基本科學邏輯的一種合理的估計,而不是一種漫無目的的瞎猜
師:你估計50毫升的水能溶解多少克食鹽呢?我們用克作單位來說。
(讓學生看一看50毫升水有多少,再看一看1克、2克、5克一包的食鹽,并用手掂一掂,獲得對量的一些體驗與感受)
師:現在你可以作出估計了嗎?
生:能。
(學生猜測,師板書猜測的數字:有1克、3克、5克、10克、20克、18克、50克、100克等等,顯得漫無目的毫無依據)
師:大家估計的都不一樣,而且差距還很大,那你認為哪些估計肯定是毫無依據沒有道理的,可以排除掉?
(學生小組內積極地討論)
生:我認為50克、100克絕對不可能,這都跟水的數量都一樣甚至超過水的數量了。不大可能吧!
生:我認為1克、3克也不大可能,太少了,我以前泡過鹽水,好象50毫升水不止溶解這么一點!
師:那么你們再來估計一下50毫升水大概能溶解多少克食鹽呢?
生:10克、18克、20克……(在一個較合理的范圍之內)
分析:科學課中的猜測應該是一種科學性的猜測,也就是學生建立在已有生活經驗和符合基本科學邏輯的一種合理的估計(我在這里也采用了“估計”一詞),而不是一種漫無目的的瞎猜。教師應及時調動學生對生活經驗的回憶,并用基本的科學邏輯對估計進行修正,從而讓學生的猜測更具有科學性,也有利于之后研究方案的制定(比如加食鹽順序的確定)。
三、制定研究計劃-------讓學生根據自己的猜測,調動已有的知識與經驗,設計出具體的研究方案;教師應做必要的指導,以保證方案的合理性和可操作性
師:現在我們既有問題,又有了猜測,可以開始實驗研究了嗎?
生:能。
生(停頓了幾秒鐘后):不能,我們還沒有實驗材料呢?
師:材料沒有準備,怎么做都也沒有想好,也就是我們的準備工作還沒有做好。那么我們在研究實施前要做好哪些準備工作呢?小組內討論一下。
(學生分小組討論、匯報)
師:大家都說得很好,根據其他組的匯報,對準備的內容作一些補充,然后把實驗前的一些準備寫在研究計劃上(課件出示研究計劃的框架表和提示語)
提示:
①商量好加鹽的順序;
②討論加鹽的時機;
③想想如何統計最終總共溶解了幾克食鹽。
(學生分組填寫討論并研究計劃)
分析:科學探究與平時的一些偶然發現是不一樣的,它是一種有目的、有計劃、有意識的科學性活動,要使我們課堂中的活動成為真正的科學性探究制定計劃很重要,也就是讓學生“事先想、想好了做”。這里教師讓學生先分組討論交流,調動已有的知識與經驗,然后把“事先想”的內容記錄下來作為后續研究的計劃(我還給予三點提示,讓計劃的制訂更符合學生的已有水平,更具有科學性),這就是“科學性教學”的重要體現。雖然這個過程耗時多,但對學生今后的研究活動意義重大,教師在這方面要舍得花時間。
四、交流修正研究計劃-------精心組織研究計劃的交流研討活動,激發學生進行積極的思維碰撞,展開真正的“科學辯論”,并為后續研究活動掃清障礙,同時培養學生嚴謹的科學邏輯思維,培養學生的質疑精神
(教師讓各研究小組派代表向全班介紹自己小組的研究方案投影展示研究計劃)
師:我們重點來討論一下加鹽的次序問題。
生:1克+1克+1克+5在+5克+2克+……
師:為什么按這樣的順序加鹽?
生:我們不知道50毫升水到底能溶解多少食鹽,先少加點試試看……
生:這樣不好,我們前面不是已經估計過了嗎?50毫升水一般能溶解10~20克食鹽,我認為可以先多加一些,比如先加10克……
生:對,他們這樣太浪費時間了。
師:對!前面的估計也是我們制定研究計劃的一個重要參考,那么你們認為按怎樣的順序加鹽比較科學?
生:5克+5克+5克+2克+1克+1克+……
生:5克+5克+2克+2克+2克+1克+……
生:干脆一下子加足20克,因為我們猜測50毫升水能溶解20克食鹽。
生:不行!萬一不能溶解完怎么辦?到時就無法確定溶解了多少克食鹽了!
師:對!根據你們估計的數值先不要一次性加足,最好是留一點機動的空間。再討論一下你們組的加鹽順序,修正一下你們的研究計劃。
(學生討論并修正計劃)
分析:①“按怎樣的順序加鹽”這一段的討論非常精彩,教師一句“為什么按這樣的順序加鹽?”一石激起千層浪,激發了學生積極的思維,展開了一次真正的“科學辯論”。在辯論中使學生加鹽的順序變得更有目的性與計劃性,也為進一步修正、實施計劃做好了重要的輔墊;并使學生經歷了一次真正的科學探討,讓學生的思維更進一步,培養了學生嚴謹的科學性思維,讓我們的科學課堂更富有科學味。
②用勺子加鹽的方法簡單易行,但誤差太大,在一定程度上影響了實驗的科學性。我們的科學課不應這樣的不科學,要盡可能縮小這種誤差,因此我改用了事先為學生準備好的5克、2克、1克一袋食鹽的方法。不僅做到了精確,還意外地收到了奇效,也就是討論加鹽順序環節的富有科學性的爭論,極大地促進了學生科學思維的發展。因此,我認為科學教師要盡可能讓我們研究的材料、工具等等更具有結構性,更有利于科學探究活動的展開,更有利于發展學生的科學思維。
五、實驗并做好科學記錄--------允許學生根據具體情況對研究方案做適當調整;對實驗中操作不規范的小組加強指導,使實驗探究排除一些干擾,更加嚴密;培養學生養成良好的科學記錄習慣,培養證據意識
師:計劃修訂好后,馬上要做實驗了,請各組按照計劃開始實驗,做實驗時一定要隨時做好記錄。如果實驗過程中覺得剛才的計劃有些不合理的地方,可以根據實際情況及時做出調整,比如加鹽次數與數量等等,清楚了嗎?
(學生開始實驗,并做好實驗記錄,教師巡視指導)
分析:實驗的過程中,根據實驗反饋的具體情況適時對加鹽的數量和次數做出調整,是對研究方案的再修正,從實驗的實際反饋中做出的修正,是最切合實際的,使學生的科學探究更合理,更具有科學性;教師加強巡視指導,對小組實驗中不規范的操作進行指導,如攪拌的方法,何時再次加鹽,如何統計最終的數字等,使實驗探究排除一些干擾,使實驗探究更加嚴密。
六、整理分析數據,得出結論--------應充分尊重每一組的實驗結果,真正把學生的第一手材料作為分析研究的基礎
讓學生自己來分析數據,學習一些科學的統計分析方法,并從分析的過程中反思自己的實驗,培養嚴密的邏輯思維能力;相互質疑、評價,在不斷的質疑過程中把研究推動向前發展。
(教師通過課件中的條形統計圈,全面統計各組的實驗數據。在條形統計圖課件的制作上用藍、紅兩用顏色區分是完成實驗的數據,還是沒完成實驗獲得的數據)
(引導學生分析條形統計圖中的各種數據)
師:從這些數據中,你發現了什么?
生:我發現最多的組溶解了20克,最少的組溶解了15克,沒完成實驗的兩個組只有12克和13克。
生:我發現溶解16~17克的組有7個,溶解15克、19克、20克的各只有1組。
生:老師,第八組的結論有問題,他們的杯子里的鹽還有很多沒溶解完呢!
師:第八組的同學,你們有沒有把沒溶解的食鹽算進去?
生:算進去了,我們的統計有問題,我們估計杯底還有2克鹽,應該減去2克,結果應是18克。
(師在課件上把20克修正為18克)
生:我們剛才統計的結果是15克,但我們現在認為我們的實驗還沒完成,我們想如果有時間的話,應該還會繼續溶解。
師:那么你們組應該算‘沒完成的實驗’,同意嗎?
生:同意。
師:那我來改一改統計圖的顏色,改為‘沒完成的實驗’。
師:那么,根據實驗的數據與剛才對數據的分析,你們認為50毫升水能溶解多少食鹽?(分組討論)
生:應該是17克,因為這兩種結果出現的最多有4組。
生:應該是17.5克,因為完成的組都在16~19之間,取個中間數就是17.5克。
生:我看應該把完成的組的結果加一加,求個平均數……
分析:①要使我們的科學課上得更具有科學性,應充分尊重學生的每一個實驗結果,充分重視每一位學生的意見,真正把學生的第一手材料作為分析研究的基礎。本課課件中的統計圖的設計充分體現了這一點,不僅把所有組的結論全都統計進去,而且還用藍、紅兩種顏色反映出‘完成實驗’與‘沒完成實驗’兩種情況,充分的尊重學生,尊重他們的研究,這就是科學性教學的體現。
②讓學生自己來分析數據,不僅能學會一些科學的統計分析方法,而且從分析的過程中反思自己的實驗,并相互質疑、評價。反思是一種重要的科學思想,探究結束后,通過觀察各組數據的差異,看看自己的研究中有什么問題,有什么值得改正,有什么忽略了,這將有助于學生更加周密的考慮自己的研究計劃,更加規范的進行操作,有助于培養學生嚴謹的科學態度。互相的評價也有助于學生質疑精神的培養,在不斷的質疑過程中把研究推動向前發展。
七、拓展延伸再提出科學問題-------讓學生帶著問題進課堂,還要讓他們帶著更多的科學問題出課堂,使科學探究活動得以不斷的延續。新晨
師:在研究過程中你還有什么發現?你還產生了哪些想法?
生:我發現杯中的水位上升了。
生:我發現越到后來,食鹽越難溶解進去,溶解需要的時間越來越長。
生:我還發現杯中水的顏色由清變渾,后來又變清了。
生:我想如果用的是熱水,鹽會不會溶解得多一些?
生:我想溶解進去的鹽可以用什么方法讓它再分離出來?
(學生私下里已開始唧唧喳喳的議論起來)
師:選擇一個你感興趣的問題,回去進行研究好嗎?
分析:讓學生帶著問題進課堂,更要讓他們帶著其他的更多的問題出課堂,這樣科學探究才得以不斷的延續,讓我們的科學活動延伸到學生的生活中去,變成他們生活中重要的一部分。這也是科學課教學的意義與價值所在,做到了這一步,也使我們的科學課更好的體現出科學的本質教育。
科學課要讓學生逐步領悟科學的本質,要讓課堂的角角落落都散發出濃郁的科學味,前提是教師要在認識上向前邁進一步,對教育、對科學、對學生等都要有一個新的認識;關鍵是在課堂、在實際的操作層面,我們必須把這種理念具體化,變成操作性很強的具體指導,讓科學本質教育扎根于實際的課堂中,并且細化到探究活動的每一個環節的具體指導上。這樣我們才能真正跨出這科學教育中至關重要的一步,而這一步的落實,需要我們教師不僅要對科學課有一個整體的把握,還要精心設計課堂教學,把“科學本質”教育細化滲透到探究活動的每一個環節的具體指導上,腳踏實地開展科學新課程改革。