運(yùn)用實(shí)驗(yàn)包開展“做中學(xué)”科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探索

胡建芬 黃偉宏

摘要針對(duì)當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教育中,課堂上實(shí)驗(yàn)大部分以講或看老師做為主,家庭小實(shí)驗(yàn)幾乎成了教材的一個(gè)擺設(shè),大部分學(xué)生依然缺少親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)。為讓學(xué)生真正動(dòng)手做,本課題抓住器材保障和活動(dòng)設(shè)計(jì)這兩個(gè)核心環(huán)節(jié),用一年多的時(shí)間,開發(fā)了“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包:可以方便建成適合小學(xué)、初中學(xué)生的家庭“微型實(shí)驗(yàn)室”;編著了《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》一書,引導(dǎo)學(xué)生有效運(yùn)用實(shí)驗(yàn)包做各種各樣的實(shí)驗(yàn),并在部分中小學(xué)校進(jìn)行了初步的應(yīng)用,已經(jīng)受到了實(shí)驗(yàn)學(xué)生和家長(zhǎng)的歡迎,學(xué)習(xí)興趣的增加和動(dòng)手能力的提高,對(duì)中小學(xué)科學(xué)教育質(zhì)量的提高具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞實(shí)驗(yàn)包 微型實(shí)驗(yàn)室 建立 使用 做中學(xué)

中圖分類號(hào):G633.98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

綜觀國外科學(xué)教育的研究與改革,強(qiáng)調(diào)以親自動(dòng)手的方式來進(jìn)行科學(xué)探究是一個(gè)極其重要的發(fā)展方向和趨勢(shì),在美國、法國、英國、加拿大等許多國家,都把科學(xué)探究作為基礎(chǔ)教育科學(xué)課程目標(biāo)和內(nèi)容體系的最關(guān)鍵和最基本的要素。在科學(xué)課程的教學(xué)中大力倡導(dǎo)實(shí)踐式和主動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式,這也是“做中學(xué)”的基本思想。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

“做中學(xué)”的方式應(yīng)該是多種多樣的,而觀察和實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)《科學(xué)》的基礎(chǔ),也是“做中學(xué)”的重要學(xué)習(xí)方式之一。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)展開科學(xué)教育過程,是各國中學(xué)理科教學(xué)改革的一個(gè)共同特征。目前,在我國的中小學(xué)新課標(biāo)科學(xué)教材中,實(shí)驗(yàn)的比重已大大增加,很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也更多地體現(xiàn)了生活化、簡(jiǎn)單化、微型化的教學(xué)思想。然而,現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是怎樣呢?根據(jù)我們對(duì)城區(qū)兩所最好的學(xué)校四、五年級(jí)共90名小學(xué)生和初一年級(jí)的100名中學(xué)生的問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì):

顯而易見,中小學(xué)生幾乎都喜歡要?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)的科學(xué)課,喜歡科學(xué)實(shí)驗(yàn),絕大多數(shù)的中小學(xué)生希望有一個(gè)自己的實(shí)驗(yàn)室,家里也能做實(shí)驗(yàn)。然而,目前的中小學(xué)科學(xué)教育中,學(xué)習(xí)方式主要是聽老師講或看老師做為實(shí)驗(yàn)為主,科學(xué)作業(yè)以做練習(xí)為主,家庭小實(shí)驗(yàn)幾乎成了教材的一個(gè)擺設(shè),大部分學(xué)生依然缺少親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)。究其原因,主要是沒有條件和時(shí)間不夠,缺少器材、缺少引導(dǎo),也沒有很多的時(shí)間做實(shí)驗(yàn)。

通過網(wǎng)上檢索與文獻(xiàn)資料查閱,我們知道目前雖然也有個(gè)別科研單位研發(fā)提供的學(xué)生家庭實(shí)驗(yàn)室(器材),確實(shí)能為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)提供良好的器材保障,但它的主要作用是完成新課標(biāo)中的多個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),以及部分課本中的演示實(shí)驗(yàn),且價(jià)格較高,要建立一個(gè)小學(xué)或初中科學(xué)的學(xué)生家庭實(shí)驗(yàn)室,需要上千元,較難普及,而且學(xué)生自己進(jìn)行課本以外的拓展實(shí)驗(yàn)難度較大。

1.2 探索方向

我們的課題以調(diào)研為基礎(chǔ),針對(duì)目前沒有條件和時(shí)間不夠,探索具有普適性的實(shí)驗(yàn)器材和較高時(shí)效性的微型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為突破點(diǎn),開發(fā)實(shí)驗(yàn)包為核心,然后圍繞實(shí)驗(yàn)包作拓展的應(yīng)用研究,包括文字、網(wǎng)站與學(xué)校實(shí)驗(yàn)。既為中小學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦提供良好的物質(zhì)保障,同時(shí)又進(jìn)行優(yōu)化的活動(dòng)設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生有效進(jìn)行更多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn),開展 “中小學(xué)科學(xué)教育‘做中學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究”。

2 研究過程

研究流程如圖:

2.1 研發(fā)實(shí)驗(yàn)工具包,建立微型實(shí)驗(yàn)室

以往所謂的微型實(shí)驗(yàn)室,是在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生可以在家中、在學(xué)校收集一些實(shí)驗(yàn)材料,如鐵釘、螺母、飲料瓶等生活中的物品,利用家庭里的冰箱、桿秤、體溫表等,再配備(自制、購買或借用)一些最基本的測(cè)量?jī)x表和裝置,如電流表、溫度計(jì)等,就組成了一個(gè)廣義的微型實(shí)驗(yàn)室。然而,根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和生活實(shí)際,學(xué)生家里很難在實(shí)驗(yàn)需要時(shí)找到大部分實(shí)驗(yàn)器材、材料,很多器材、材料普通商店難以買到,甚至還需要批量購買。經(jīng)常購買不但不方便,而且不夠?qū)嶋H,效果不好。

本課題中的“家庭微型實(shí)驗(yàn)室”是指狹義的實(shí)驗(yàn)室,其功能定位類似于學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室,或者說是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的某種濃縮,形式為集成的、小巧便攜的實(shí)驗(yàn)包。具體地說,就是把一些實(shí)驗(yàn)常用的儀器、材料(除有毒、有腐蝕性作用等以外),能準(zhǔn)備的都裝齊備好,集中放在一個(gè)專用的工具包內(nèi),學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只要打開實(shí)驗(yàn)工具包,就能開始做實(shí)驗(yàn)。這個(gè)工具包是輕小的,方便攜帶的。無論在家里還是課堂上都可以使用。

為此,我們自主研發(fā)了中小學(xué)生手提式實(shí)驗(yàn)工具包——“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包。

2.1.1 “動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包的構(gòu)成

(1)器材。實(shí)驗(yàn)包內(nèi)包含的器材物品有電磁器具、光學(xué)器具、計(jì)量器具、生化用品、容器及塞子、生活用品、試劑、文具、紙板印刷品、雜物等,并專門設(shè)計(jì)了泡沫箱,以便于儲(chǔ)藏和攜帶;(2)安全手冊(cè)。有針對(duì)某些試劑、物品、實(shí)驗(yàn)的重要的基本安全事項(xiàng);還有是安全的一般問題、化學(xué)實(shí)驗(yàn)須知等,其它還有關(guān)于垃圾清除和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的清洗……

2.1.2 “動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包的特點(diǎn)

(1)安全可靠。首先是實(shí)驗(yàn)器材的選擇和藥品的配備充分考慮小孩子的安全因素。其次,配上了安全手冊(cè)。對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的危害進(jìn)行了闡述,并提醒注意,提出預(yù)防措施。并且這些提示和說明還將會(huì)再次出現(xiàn)在書中關(guān)于實(shí)驗(yàn)的描述中;(2)便捷高效。包內(nèi)實(shí)驗(yàn)器材的選擇精心考慮各種器材之間的配套性,以盡可能方便、快捷地使用。如:潛望鏡、望遠(yuǎn)鏡等外觀模型設(shè)計(jì)中,不但尺寸和其相應(yīng)的鏡片配套,而且都在合適的位置留好了插鏡片的標(biāo)記,只需幾分鐘即可以做成。這樣不但明白了怎么做,而且保證人人都能做成功,學(xué)生既有成功的體驗(yàn),又有充足的時(shí)間進(jìn)行探索學(xué)習(xí),充分體現(xiàn)了便捷高效;(3)實(shí)用經(jīng)濟(jì)。從兩方面考慮。首先是選材考慮價(jià)廉物美,能達(dá)到預(yù)期效果就行。其次是選擇器材時(shí)盡量一物多用,發(fā)揮其多功能用途。

2.1.3 “動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包的功能

(1)可建成小學(xué)、初中的家庭實(shí)驗(yàn)室。與現(xiàn)行中小學(xué)科學(xué)教材配套,可以基本完成小學(xué)科學(xué)課堂內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)(除需用到有毒、有腐蝕作用或存在安全隱患實(shí)驗(yàn)以外),以及初中科學(xué)(物理、化學(xué)、生物等)課堂內(nèi)外的許多實(shí)驗(yàn);(2)可制作完成《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》一書中的20多種自制科學(xué)小玩具、100多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)游戲;(3)為課堂內(nèi)外的數(shù)千個(gè)小實(shí)驗(yàn)提供了器材。

2.2 創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)平臺(tái),有效應(yīng)用“微型實(shí)驗(yàn)室”

2.2.1 編寫輔助教材,提供引導(dǎo)平臺(tái)

孩子在動(dòng)手玩中學(xué)科學(xué),需要進(jìn)行有效的引導(dǎo),優(yōu)化活動(dòng)內(nèi)容,提高探究的實(shí)效。為此,我們編著了實(shí)驗(yàn)包使用的輔導(dǎo)教材——《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》一書。書中共有兩百多幅彩色照片和許多卡通畫,近四萬字,內(nèi)容涵蓋了聲與光 、力與運(yùn)動(dòng)、冷與熱、電和磁、生物、化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。

書中小實(shí)驗(yàn)的介紹主要分為三部分:(1)準(zhǔn)備好:說明實(shí)驗(yàn)需要的器材和來源(來自實(shí)驗(yàn)包、家用兩種);(2)動(dòng)手做:即為實(shí)驗(yàn)步驟,其中包括了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述。(3)為什么這部分是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果的解釋。有些小實(shí)驗(yàn)還有第四部分小知識(shí):主要是知識(shí)的拓展應(yīng)用。

《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》書的主要特點(diǎn)是:(1)適用人群廣。由于書的編寫立足于孩子,采用圖文結(jié)合的方式,對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的闡述定位于科普常識(shí)的介紹,以適合孩子、家長(zhǎng)等更廣泛的群體,有利于家長(zhǎng)的參與和科學(xué)知識(shí)的普及。(2)趣味性強(qiáng)。書中所選小實(shí)驗(yàn)以日常生活中常見、常用的事物為著眼點(diǎn),以孩子的興趣為出發(fā)點(diǎn),讓孩子感到科學(xué)無處不在,科學(xué)有用又有趣;(3)時(shí)效性好。書中所選小實(shí)驗(yàn)不但現(xiàn)象明顯,而且絕大部分可以在短時(shí)間內(nèi)完成,保證實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性好;(4)科技含量高。書中所選的很多小實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明科學(xué)大道理。如:《簡(jiǎn)易“暖房”》小實(shí)驗(yàn)?zāi)茏尯⒆右仓喇?dāng)前世界熱門話題——溫室效應(yīng);《走彎路的光》小實(shí)驗(yàn)則能說明前沿科技——光導(dǎo)纖維原理以及外科手術(shù)中內(nèi)窺鏡的作用;而《三色陀螺》《分解顏色》《會(huì)變魔術(shù)的圓盤》則能分別揭開色光的三原色——電視機(jī)彩色顯像、顏料的三原色——彩色打印機(jī)、視覺暫留效應(yīng)——電影的神秘面紗;《模擬“肺”》實(shí)驗(yàn)則能讓學(xué)生輕松明白因看不見而難以理解的肺的工作原理等等,真可謂輕松小實(shí)驗(yàn),探索大世界。

2.2.2 利用多種方式,搭建交流平臺(tái)

在實(shí)踐過程中,我們嘗試運(yùn)用了多種課外交流的方式,提供了經(jīng)驗(yàn)交流、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的平臺(tái),優(yōu)化活動(dòng)過程以及實(shí)驗(yàn)方案更新和提供進(jìn)一步豐富的空間,也是老師、家長(zhǎng)、同學(xué)了解實(shí)驗(yàn)的一個(gè)窗口。

(1)師生面對(duì)面交流。實(shí)驗(yàn)后,學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象,所產(chǎn)生的問題、疑惑,以及自己如何解決問題的過程,利用課余時(shí)間,靈活機(jī)動(dòng)地進(jìn)行師生面對(duì)面的交流。其存在的弊端:由于交流時(shí)間的隨意性太大,影響教師的日常工作。(2)電子郵件。將學(xué)生需要交流的內(nèi)容以郵件形式發(fā)給教師,老師利用晚上時(shí)間閱讀回復(fù),回復(fù)內(nèi)容主要包括:鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作過程的正確性評(píng)價(jià)、解決問題的方法指導(dǎo)等等。這樣的交流,參與的學(xué)生是比較滿意的,而最大的困難是:教師的工作量太大;此外,學(xué)生的參與面不夠廣,對(duì)部分學(xué)生來說,做了以后再寫下來,顯得負(fù)擔(dān)較重。(3)創(chuàng)建QQ群——科學(xué)天地,作為交流的平臺(tái),讓它成為孩子們的第二課堂。由同學(xué)推薦讓工作能力和凝聚力強(qiáng)的同學(xué)為群管理員,創(chuàng)建QQ群,在規(guī)定的時(shí)間大家共同探討、交流,將課外實(shí)驗(yàn)的所見所思呈現(xiàn)在這個(gè)特殊的“課堂”中。(4)建立“動(dòng)手學(xué)”網(wǎng)站。我們?cè)谝蛱鼐W(wǎng)上專門注冊(cè)建立了“動(dòng)手學(xué)”網(wǎng)站,旨在交流實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的體會(huì)、收獲,展示學(xué)生的創(chuàng)意性成果,實(shí)驗(yàn)過程遇到困難時(shí)還可以及時(shí)地得到指導(dǎo)和幫助,隨時(shí)補(bǔ)充新的實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案等等。也可以通過它宣傳“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)理念,推廣應(yīng)用“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包開展科學(xué)教育的“做中學(xué)”實(shí)驗(yàn)。

2.3 開辟多條途徑,探索實(shí)施策略

“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包目前在國內(nèi)屬于領(lǐng)先,因此它的推廣使用需要專業(yè)人士的引領(lǐng)和廣泛的宣傳。首先在部分中小學(xué)校中建立實(shí)驗(yàn)基地,嘗試“做中學(xué)”的實(shí)施策略,主要通過以下途徑方式分別組織開展活動(dòng)。

(1)課堂教學(xué)結(jié)合做?？梢允钦n前預(yù)習(xí)先行做、課中實(shí)驗(yàn)隨堂做、課后鞏固補(bǔ)充做,起到鋪墊積累、有效理解、強(qiáng)化鞏固的輔助作用,提高教學(xué)的有效性。(2)興趣小組引著做。由學(xué)生自愿報(bào)名,分別在快樂驛站、小社團(tuán)等課外興趣小組中組織開展活動(dòng)。這個(gè)時(shí)間內(nèi),有學(xué)校專職的科學(xué)老師作為指導(dǎo)老師,可以與書本知識(shí)內(nèi)容相掛鉤,一周內(nèi)相關(guān)知識(shí)涉及到的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究;或可以進(jìn)行課外拓展,對(duì)教材進(jìn)行進(jìn)一步挖掘和提升;還可以由學(xué)生自主選擇,一起實(shí)驗(yàn)。(3)家里學(xué)生自主做。學(xué)生把實(shí)驗(yàn)包放在家里,在課外時(shí)間自己做、或與父母一起做、或與同學(xué)一起做,學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)的時(shí)間、學(xué)習(xí)的進(jìn)度、學(xué)習(xí)的伙伴都由學(xué)生自己選擇,可以充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、自主性,滿足學(xué)生的個(gè)性化需求,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。(4)實(shí)踐基地專題做。針對(duì)教學(xué)實(shí)際情況,在某一特定的時(shí)間進(jìn)行專題實(shí)踐學(xué)習(xí),采用實(shí)驗(yàn)與習(xí)題相輔相成的教學(xué)方式,可以用實(shí)驗(yàn)理解、啟示習(xí)題作業(yè),也可以進(jìn)行趣味性、實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)或自行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等等。

目前這主要是指周六的專題實(shí)踐時(shí)間。比起雙休日在各類補(bǔ)習(xí)學(xué)校聽課做練習(xí),學(xué)生當(dāng)然是喜歡做實(shí)驗(yàn)。這個(gè)時(shí)間學(xué)生的興趣是最高了,因?yàn)槭请p休日,學(xué)生相對(duì)空閑,沒有在學(xué)校里在時(shí)間方面受太多的限制,同時(shí),指導(dǎo)老師準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的習(xí)題。這種實(shí)驗(yàn)與習(xí)題相輔相成的學(xué)習(xí)方法行之有效,大受學(xué)生們的歡迎。

3 成效分析

我們對(duì)家庭“微型實(shí)驗(yàn)室”和《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》一書(以下簡(jiǎn)稱《精選》)的使用情況進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查對(duì)象為實(shí)驗(yàn)學(xué)校參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生,分別是: 2008年5月份開始實(shí)驗(yàn)的七年級(jí)學(xué)生182人,小學(xué)為2008年9月開始實(shí)驗(yàn)的四、五年級(jí)學(xué)生98人。調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下:

調(diào)查結(jié)果顯示:《趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)精選》一書以及用“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包建立家庭“微型實(shí)驗(yàn)室”受到了參加實(shí)驗(yàn)中小學(xué)生的高度喜愛;絕大部分家長(zhǎng)對(duì)“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包也是相當(dāng)滿意的,尤其小學(xué)滿意度為96%。中小學(xué)生都認(rèn)為方便實(shí)驗(yàn)、增加實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),增加了學(xué)習(xí)的興趣、提高了動(dòng)手能力。對(duì)科學(xué)教師進(jìn)行訪談時(shí),則反映實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備起來方便、降低了工作強(qiáng)度,實(shí)驗(yàn)開設(shè)率大幅提高。

可以說,用“動(dòng)手學(xué)”實(shí)驗(yàn)包引導(dǎo)孩子做趣味科學(xué)小實(shí)驗(yàn)游戲,是一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)大眾型、普及型的活動(dòng),它對(duì)提高公民的科學(xué)素養(yǎng)是能夠起到積極有效的作用的,同時(shí)活動(dòng)設(shè)計(jì)緊扣科學(xué)課程目標(biāo),既增加了學(xué)生課余自由探究的機(jī)會(huì),使學(xué)生業(yè)余生活得到拓展和延伸,同時(shí)還大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)手做的機(jī)會(huì),對(duì)中小學(xué)科學(xué)教育質(zhì)量的提高具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]解中秀.“學(xué)生實(shí)驗(yàn)包”——突破常規(guī)教學(xué)時(shí)空的嘗試.電力高等教育,1996(1).