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    學習實驗設計 發(fā)展探究能力

    2019-09-20 05:10:37張震京
    北京教育·普教版 2019年8期
    關鍵詞:水輪公平條件

    張震京

    對比實驗是最能反映科學方法的活動,也是認識上的高層次活動。而對比實驗的設計是第一步,也是對比實驗最關鍵的一步,因為設計的對錯將直接影響對比實驗的科學性。

    有效引導,完善對比實驗設計

    在教學過程中,教師應進行及時有效的引導,幫助學生在自主探索過程中真正提高科學探究能力和科學素養(yǎng),同時獲得科學精神、科學思想的熏陶。

    1.啟發(fā)性引導

    對比實驗就是通過控制變量,運用比較的方法來揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一種實驗方法。要讓學生理解這種關系,必須要對學生進行有效的引導。

    對學生的引導可以通過以下幾個一般性的問題進行:研究某一個因素,用什么方法改變這個因素?推測還有哪些變量也可能會影響某一現(xiàn)象的產(chǎn)生?這些變量要怎么樣才會產(chǎn)生影響?不能改變的條件還有哪些(盡可能詳細地列舉)?用什么方法使每個控制變量在對照組和實驗組中保持一致?例如,《流動的水》一課中,要做“怎樣使小水輪轉(zhuǎn)動起來,怎樣使小水輪轉(zhuǎn)動得更快”的實驗。在確定了研究問題并作出假設后,我們可以通過如下問題幫助學生完善設計操作方案:研究水流量大小是否影響小水輪轉(zhuǎn)動的快慢,用什么方法改變水流量大?。磕男l件會影響小水輪轉(zhuǎn)動的快慢?怎么才能保證擊打小水輪的位置一樣呢?

    2.開拓性引導

    在設計實驗時,學生的思考往往不夠全面,所以,教師要進行開拓性引導。例如,在《加快溶解》中,研究“怎樣才能讓水中的方糖溶解得更快”的問題時,學生很容易會想到攪拌和熱水,但其它的就想不到了。這時,教師可以這樣引導:還有哪些條件也會影響公平呢,大家討論一下?學生經(jīng)過討論又提出水量等因素。教師進一步引導:方糖的大小會影響其在水中溶解的快慢嗎?這樣的開拓性引導,可以幫助學生不斷完善對比實驗的設計。

    多措并舉,形成“公平實驗”意識?

    對比實驗的過程需要對其它變量保持恒定,才能使結(jié)論真實有效。而保持變量恒定的前提是要做到“公平”,即公平地控制變量。只有學生在過程中能意識到并做到“公平”,才能確保結(jié)果科學、準確,實現(xiàn)有效教學。因此,對比實驗也稱“公平實驗”。

    1.控制材料,讓材料保障“公平”

    在對比試驗中,材料的結(jié)構(gòu)性需要嚴謹,充分保障實驗“公平”。如在《擺》一課中,采用工業(yè)用縫紉線做擺線,可以防止繩子的伸縮影響擺長,防止繩子過粗增大摩擦力和阻力,有效控制各種影響因素;在擺錘的挑選上,用“沉浮實驗盒”中兩個大小一樣的小吊桶,在吊桶里裝上塑料和金屬兩種不同重量的塊,可以有效解決擺錘本身影響擺長實際的問題。

    2.示范操作,讓演示引領“公平”

    有一些變量,如影響擺的快慢的起始力、角度大小等因素,學生較難公平地操作,教師應正確示范。通過示范操作,學生認識了擺和擺的組成部分后,教師在鐵架臺上現(xiàn)場演示做一個擺。教師邊做擺邊演示怎樣控制擺長(用夾子夾住線的長短)和擺錘輕重(更換吊桶內(nèi)的鋁塊或塑料塊)。擺做好后,教師演示時要強調(diào)用手輕輕夾住擺錘,擺線和支柱桿要平行,自然松手,不要用力,擺動幅度不要太大……每一個動作都蘊含確保實驗公平的種種因素,這樣可以有效控制一些變量。

    3.體現(xiàn)層次,讓指導調(diào)控“公平”

    教師對學生的指導可分扶(教師指導為主)、半扶半放、放(學生自主探究為主)三種層次。對比實驗的課堂往往是由幾個相似活動組成的,因此,教師的指導應體現(xiàn)層次性,推動學生思維向著縱伸發(fā)展。比如,在學生初次接觸的對比實驗《怎樣加快溶解》中,做第一個實驗時,教師引導學生探討“怎樣比公平”,使學生感受對比實驗的特點,并由教師親自填寫設計,鞏固學生本次實驗的要求。第二個實驗,教師和學生一起探討,但可以讓學生自己填寫設計;做第三個實驗時,可以讓學生相互探討,自己填寫設計。

    感悟特點,發(fā)展主動探究能力

    對比實驗必須遵循的一個原則是:只允許正在比較的這個變量不同,其它所有變量必須相同。如果學生掌握了對比實驗的這個特點,就能發(fā)揮學生主動性進行自主探究,大大地提高課堂效率、發(fā)展學生的思維能力。

    1.教師引領學生,發(fā)現(xiàn)特點

    教師在與學生探討的過程中,可以提這樣的問題:(1)什么條件相同?為什么要求相同?(2)什么條件不同?為什么不同?有兩個條件不同行不行?(3)對比實驗有幾個條件不同?哪些條件要相同?通過思考這些問題,學生會自然而然體會到對比實驗的特點。

    2.總結(jié)對比實驗,體會特點

    當學生做完了一個對比實驗后,已經(jīng)對對比實驗有了一定的了解,如果這時再總結(jié)一下,效果就更好。教師可以提這樣的問題:你覺得對比實驗有什么特點?

    當學生經(jīng)歷了幾個對比實驗后,教師在恰當?shù)臅r機提出:所有這些對比實驗有什么共同特點?這些對比實驗控制的條件為什么不同,為什么要這樣做?經(jīng)過這樣一個過程,學生對對比實驗就有了一個基礎而本質(zhì)的認識,有利于之后靈活地進行對比實驗的設計。

    3.借助表格,直觀感受特點

    表格具有直觀的特點,借助表格能夠使學生更感性地認識對比實驗的特點。表格可以清楚地縱觀科學探究的全過程,實驗的相同條件、不同條件清晰可見。比如,實驗的“不同條件”欄中只有一項,對應實驗“不同條件”只有一項,“相同條件”欄有五項,對應實驗“相同條件”就有五項。學生經(jīng)過這樣的多次練習,能夠直觀地建立起對比實驗的特點。

    在培養(yǎng)學生對比實驗設計能力的過程中,要特別注重發(fā)揮學生的主動性,注重方法的內(nèi)化,真正使對比實驗成為學生科學探究路上的利器。

    編輯 _ 李剛剛

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