儀器在科學課探究學習中的應用

■李亞利

儀器在科學課探究學習中的應用

■李亞利

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.26.133

科學教育應該以探究性理念為指導，充分利用教學儀器，讓科學實驗，尤其是學生自主的探究性實驗，在整個科學教學中融會貫通，使之具有無可替代的重要作用。

新課程積極倡導探究性教學，而科學是一門以實驗為基礎的自然科學，如果把整個科學比作是一座摩天大廈，那么科學實驗就是通向這摩天大廈的一級級階梯。無論是引導學生探索科學規律，還是引導學生學習科學概念，都離不開科學實驗儀器。

本文著重從探究式學習方法上闡述新課程理念下實驗教學的一些新構想，以期能與同行交流，共同促進科學實驗教學的實施。

充分利用儀器進行探究性實驗

一、探究性設計實驗

探究性設計實驗是指，所設計的實驗包含的科學規律往往隱藏在較深的層次，需要學生去挖掘；實驗的條件和結果之間通常存在著較大的距離，需要學生去跨越；解決問題的方法與途徑不十分明確，需要學生通過嘗試，提出假設，并驗證假設來尋找。

儀器是實驗的物質條件。例如，教科版六年級上冊的“杠桿實驗”，如果學生只停留在了解如何省力這一層次，那學生通過改變杠桿一端重物重量，進行多次測量，會輕松掌握杠桿確實省力了，那費力杠桿、平衡杠桿就無從下手，教師必須引導學生在重點與力點、支點與力點的距離處著手深入，才能更進一步揭開杠桿的所有秘密。

二、趣味性設計實驗

趣味性設計實驗是指，探究性實驗的設計要充分考慮學生的心理特點和認知水平，實驗設計要求生動、有趣，能使學生在進行實驗探究時，自始至終保持很高的興趣。例如，在《磁鐵》一課的教學中，提供有趣的實驗儀器和材料，將磁鐵南北極粘上可愛的卡通圖片，利用“找朋友”、“摔跤比賽”的游戲進行教學，讓學生在玩中、游戲中探究出磁鐵的性質，探索出磁鐵南北極的奧秘所在。

三、理論聯系實際設計實驗

理論聯系實際設計實驗是，在探究性科學實驗的設計中，不僅要有觀察、測量的過程，而且需要建立科學模型，對實驗的現象和結果用根據科學模型得出的表達式進行解釋，從而培養學生運用理論解決實際問題的能力。例如，在《電路的連接》實驗中，學生設計自己喜愛的房間，將電路設計好，對房中需用到的電器、照明、線路進行模擬裝配，這樣，學生將理論與實際相結合，學以致用，然后對自己和伙伴的設計進行評價、點撥。

四、簡易性設計實驗

簡易性設計實驗是指，實驗的設計要盡可能采用身邊的材料，所使用的儀器要簡單，設計的方案要與日常生活實際相聯系，實驗的原理要在小學科學范圍之內。有很多實驗學生在家就可以完成，這樣的實驗材料容易找到，能夠增強學習的趣味性。

利用儀器優化探究性實驗教學的手段

一、儀器可以解決探究中的問題

探究是從問題開始的，發現和提出問題是學習的開端。問題情境的設置，就是促使學生在原有知識與掌握的新知識之間發生激烈沖突，激化學生意識中的矛盾。教師在教學中要善于創設問題情境，使學生在閱讀、觀察、調查中對自然現象、生活現象或實驗現象產生好奇，發現或提出一些有探究價值的問題，讓學生在獲得知識的過程中得到體驗。基于這樣的理念，在探究“拱形的力量”的實驗中，筆者在進行拱形能承受多少個墊圈實驗時，學生觀察到墊圈數量增多，拱橋中央慢慢下塌，拱腳逐漸向兩邊外移，此時，教師趁機引導，“那么大家看到這一現象，你能提出什么問題需要解決？”

猜想與假設是學生運用已有科學實驗和實踐經驗，對問題的可能答案進行猜測，嘗試性地提出自己的見解和想法。這一環節有利于調動學生參與學習的積極性和主動性，有利于促進學生思維能力、創造能力的發展。

二、儀器可以體現出實驗的科學性

學生探究實驗學習的積極性、主動性，來自一個充滿疑問和問題的情境。利用儀器優化科學性，也就是在教材內容和學生求知心理之間制造一種“不協調”時，注重實驗研究，創設問題情境，使學生明確探究目標，確定思維方向，同時產生強烈的探究欲望、創造思維動力。

三、儀器可以引導學生自主探究

探究性實驗教學既是探究實驗學習的重要內容，也是促進學生自主學習的有效途徑。在實驗教學過程中讓學生自主探究，教師要有意識地給學生創設一些問題，問題要以能夠引起學生的興趣，能夠引起學生的求知欲望為準，學生針對需要解決的問題進行觀察、思考，運用已掌握的科學知識和實驗的方法、手段等來解決問題，在解決問題的過程中進一步提出新問題。教師要根據問題的要求和相關條件，創造相關的實驗情景，有意識地引導學生來確定解決問題的實驗程序，最終得出準確合理的結論，達到教學目標。

為學生提供可選擇性的實驗儀器和器材，讓學生自主進行實驗方案設計，找到與自己相符合的實驗計劃，并動手操作來驗證。這樣的設計比單純的從理論介紹的角度更能讓學生接受，關鍵是讓學生親身參與探索實踐活動，并獲得對新知識的積極的情感體驗，學生的動手能力，分析、判斷、論證的能力得到進一步的培養。

充分利用教學儀器，進行實驗操作證實，在實驗中獲取事實與證據，科學記錄實驗現象及數據。

探究式學習在實驗教學中應注重的問題

實驗教學離不開優良的教學儀器，科學知識的探索需要教學儀器來點播，能否讓教學儀器發揮更大的作用，需要廣大教師主動研究、積極探索。

一、注重模擬實驗教學，加強能力培養

對科學實驗教學，教師應掌握好教材中哪些地方學生感到抽象、容易混淆、難以解決，并結合教學實際，研究解決的方法，努力開發一些直觀的演示。例如，火山的噴發用圖片、文字對學生進行講解，學生能接受，但往往不能深入理解噴發原因，如果在教學中，增加可觀性的模擬實驗，這樣不僅培養學生對科學的學習興趣，更多地拓寬學生視野，豐富他們的想象，而且能有效地提高了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。

二、在模擬實驗中注重學生的參與

演示實驗是教師利用課堂時間為學生演示，在操作的同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種科學實驗教學方式。

傳統的課堂教學，演示實驗通常教師演示，學生看，但是很多實驗學生根本看不清。這就不同程度地限制和阻礙了學生智能和潛能的發展，直接影響了學生實驗心理素質的提高。因此，在演示實驗中，應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納總結，還可以讓學生積極參與到實驗操作中，讓他們充分了解實驗的內容，這樣多次重復，加深印象，鞏固記憶。例如，在“地震”一節的教學中，筆者在實驗教學中邊做邊講實驗，每兩位學生發一套實驗器材（小木棍、毛巾），在實驗中，讓學生首先觀察毛巾褶皺變化，再感受折斷木棍時，振動使手產生的感覺，把直觀的材料作為培養學生知覺、觀察力的材料，引導學生仔細、準確地進行觀察，然后引導學生討論、研究、對比、總結出地震產生的原因，最后讓學生用科學的語言描述，并解釋所觀察到的現象，從而順理成章地完成教學任務。可見，演示實驗在教師指導下讓學生參與，不僅有顯示學生實驗技能的機會，又能得到科學方法的訓練及能力的培養，加深理解和掌握科學概念和規律，同時可領略科學的思想，培養科學態度和科學方法。

總之，探究性實驗教學符合學生的認知特點，尊重學生學習的認知規律，學生對客觀現實的認識來自于對外界嘗試探索性的活動，而學生用自己的學習方式探究新知，對他們來說是最好的方法；教師再進行“因勢利導”的教學，這樣更符合學生的認知特點和規律。探究性實驗教學符合學生的心理特點，他們對周圍的事物充滿好奇，求知欲望強烈，具有一定的創造和探究的能力。探究性實驗教學本身可以滿足學生的這種心理需要，能激發學生學習的興趣、動機以及求知欲。探究性實驗教學有利于培養學生的創新意識和實踐能力。探究性實驗教學提倡學生自由探究、自由創造，為學生提供更多的活動機會以及表現與發展的機會，鼓勵學生自由奔放和新穎的想象，使學生的創造潛能得到充分的挖掘。探究實驗教學性能促進學生主體性的發展，學生只有在努力探究新知、解決問題的過程中，其學習的自主性、主動性、創造性才能得到充分發揮，學生的主體性才能得到充分發展。

河北省秦皇島市青龍縣朱杖子鄉臥龍池小學）