小教具彰顯大智慧—利用“電子起電機及靜電實驗裝置”開展探究性學習

侯 巍

北京市石景山區實驗小學 北京 100043

小教具彰顯大智慧—利用“電子起電機及靜電實驗裝置”開展探究性學習

侯 巍

北京市石景山區實驗小學 北京 100043

《科學課程標準》中提出：科學學習要以探究為核心。所謂探究，就是從問題開始，在教師的指導和幫助下，讓學生經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程，學習科學知識和技能，體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法，領悟科學思想和精神，全面提高科學素養。在科學探究過程中，重在探索的過程，而非結果；重在收集證據，而非繁雜的計算；重在對結果的評價，而不迷信結果。探究既是小學生科學學習要達到的目的，又是小學生科學學習的主要方式，讓學生親身經歷以探究為主的學習活動是學習科學的主要途徑；同時又能滿足學生成為發現者、研究者、探索者的內心愿望。在科學課中，教師要結合學生實際，把握探究內容及目標，組織引領學生參與有意義的科學探究活動，親歷過程，自主充分地開展活動，這樣既使學生學會知識與技能，又培養學生智能、情感態度與價值觀，同時又可促進學生科學素養形成之目的。

眾所周知：科學課是一門以自然界的事物、現象、規律為探究對象的基礎學科，實驗是教學過程中不可缺少的重要環節，恰當地運用實驗教具，既能培養學生的動手操作能力，又有利于他們分析、思維等能力的提高，更容易給學生提供探究創新的機會。但是，在以往的教學實際中，由于教具學具數量有限，分組實驗器材難以獲得，學生只能眼巴巴地看著教師做實驗，自己卻“伸手莫及”“望物興嘆”，從而導致了“動手能力差”“無法將所學知識遷移到實際生活中”等一系列問題的產生。另外，隨著教學改革的不斷深入，教學內容也在不斷變化。傳統的實驗教具也已跟不上教材變化的需要，很多在教材中已不適用，急需補充新的教學儀器與實驗器材，這是當代教學改革的需要，也是發展教育的需要，更是學生開展探究性學習的需要。在這樣的前提背景下，北京日月星云科技發展有限公司自主研發的“電子起電機及靜電實驗裝置”，為師生對靜電進行探究性研究提供了一套良好的實驗儀器。這樣一套小小的實驗裝置卻集合了“火花放電、靜電危害實驗、避雷針實驗、電場力實驗、電子輝光放電實驗、靜電除塵、靜電植絨等22項實驗功能于一身，真正體現了“麻雀雖小，五臟俱全”的特點。由于這套實驗裝置具有真實性、直觀性、安全性，簡單并且易于操作，因此為學生開展探究性學習提供了豐富的感性材料。學生在實驗探究過程中實現了：眼、耳、手、腦的綜合運用，最大限度地為學生建立科學概念、培養探究技能搭建了腳手架，從而更好地提高了課堂的實效性。那么這套“小教具”是如何在探究性學習中彰顯“大智慧”的呢？

一、巧用教具，創設自主探究的情境

情境創設的目的是根據小學生的身心特點，認知規律，幫助他們建立一個利于學習的心理環境和認知環境。使他們在良好的心理環境和認知環境中產生對科學學習的需要，激發起科學探究的熱情，調動起參與學習的興趣。創設學習情境是為了更有效地引導學生學習科學、研究科學，是為學生的科學學習服務的。而不是為了創造情境而創造情境，創設情境一定是圍繞著教學目標，緊貼教學內容，遵循兒童的心理發展和認知規律。心理學研究表明，恰當的問題情境能喚醒學生的學習熱情，促使學生主動參與。以首師大版《科學》四年級上冊第8課《正電和負電》的課后閱讀部分教學為例：書中的閱讀資料為“靜電在我們的日常生活中無處不在。人們利用靜電發明了許多靜電工藝技術，給人類的生活帶來了巨大的變化，例如靜電除塵、靜電噴漆……”。學生日常對于靜電的了解多為負面，比如在干燥的季節，晚上整理衣物時，黑暗中常聽到噼噼啪啪的聲響，而且伴有藍光；早上梳頭時，頭發經常會飄起來，越梳越亂；拉門把手、開水龍頭時都會觸電等。對于靜電的科學利用卻知之甚少。殊不知，科學家們正是把靜電可以吸引輕小物體這一小作用應用于各種工業領域及我們的日常生活中，發明了如靜電除塵、靜電植絨、靜電復印、靜電噴漆等，靜電紡絲在醫藥方面也發揮了不小的作用。多年來，由于靜電實驗教具的局限性，參觀相關工廠的不現實性，我們總是回避這些相關知識。這次，靜電實驗裝置，就解決了以前不好講清楚的靜電知識，尤其是靜電應用的有關內容。借助這些教具，能夠鞏固并加深學生形成“靜電能吸引輕小物體”的性質，了解到靜電不僅會給我們帶來麻煩，也會為人類做出貢獻（如靜電除塵等）。教學時教師先用實驗裝置創設一個大量煙霧從煙囪中冒出的實驗情境，然后提出問題：你們有什么好辦法將較小的煙塵顆粒除去？在學生苦苦思索卻不知如何解決的時候，教師提出：有位好朋友可以很輕松地幫我們解決這個問題，它就是“靜電”。當教師打開電子起電機的開關，濃濃的煙塵很快被實驗裝置產生的靜電吸附掉時，同學們興奮地鼓起掌來，沒想到小小靜電竟有如此神奇的作用，此時他們的心靈受到了震撼，強烈的探究欲望一下子被調動了起來，隨之而來在頭腦中產生了疑問：靜電究竟是怎樣除塵的？接下來，教師讓學生帶著疑問進行分組實驗，并指導學生仔細觀察接通靜電前后煙塵有什么變化，從而推斷出：由于靜電具有吸引輕小物體的特性，煙塵很小，所以能將煙塵吸在電極板及煙囪壁上，達到消煙除塵的目的。在此，靜電實驗裝置演示的實驗把學生引入到情境中來，形成了認知沖突，激起他們探求知識的欲望，促使他們主動開展探究，讓學生明白了利用靜電的性質可以幫助我們除塵，為我們的天更藍、空氣更清潔做出貢獻，從而促使他們自覺地樹立環保意識。

二、活用教具，營造和諧的探究氛圍

自主探究是教學活動的核心。要想真正讓學生自主地參與學習并獲得不同程度的發展，就必須營造一種自由的、輕松的、開放的探究氛圍，促使學生去探究、去發現、去“再創造”。因此在課堂教學中我們要轉變角色，不以權威者、監督者的角色出現在學生面前，教師應充分發揚教學民主，始終作為學生的組織者、合作者和促進者，與學生一起探索、一起研究，同時我們要充分發揮語言、表情的積極作用，用微笑、贊許、熱情、鼓勵等與學生交流，在教學過程中充分解放學生的頭腦、嘴巴和雙手，引導學生敢想，敢說，敢做，為學生提供一個自我思考、自我探索、自我創造和自我實現的自由活動空間。例如：本人在教學《正電和負電》的拓展內容——靜電植絨一課時，先出示一幅靜電植絨作品，當精美的作品展現在學生面前時不禁引起學生的嘖嘖稱贊。隨后讓學生猜想作品是如何制作的，并充分表達自己的想法，學生的有些想法很不切實際，但教師并不隨意指責評價。接下來鼓勵學生按自己的想法制作植絨畫并把作品與教師的進行比較，自己發現問題—所植的絨不夠致密、均勻。然后出示靜電實驗裝置，揭示問題：靜電具有吸引輕小物體的特性，因此可以用來植絨。最后指導學生分組實驗靜電植絨，當學生親自動手制作出一幅幅漂亮的植絨作品時，笑容洋溢在每個孩子的臉上。本課教學中，由于恰當合理地選擇了教具，學生作為課堂教學的主體不僅獲得了充分的探究時間與空間，同時也收獲了探究后的成功感和滿足感，這也為他們今后的樂于探究奠定了基礎。

三、善用教具，促進探究內容的生活性

科學教學應該朝著“生活化、活動化、自主化、情感化”的方向發展，教學必須真正貼近自然、貼近經驗、貼近生活，充滿生命的活力。科學探究內容的生活性是保證科學探究有效性的基礎。內容的生活性體現在探究活動是否在學生的認知基礎上而開展的，是否結合了學生生活實際，學生是否樂于參加。誠然，學生只要去參與、經歷就會有收獲，但是不切合學生身心發展規律，不結合學生生活實際的探究內容是無法真正讓學生理解而提高學生的科學素養的。我們的科學教材中安排了許多科學探究活動，有些探究主題活動的開展對于不同地區、不同層次的學生是需要教師進行調整的。《雷電的秘密》是首師大版《科學》第三冊《電與生活》單元中《正電與負電》一課的閱讀拓展內容，雖為閱讀內容，但因為雷電現象貼近兒童生活實際，經常發生在孩子們身邊，真正是來自生活，需要孩子了解的問題。我們知道，兒童的科學學習更多的是學習身邊的科學，這樣才能使他們把所學的科學知識應用到生活中去，使他們的生活變得更加美好。因此，在教學這一課時，把探究內容進行拓展和深入，基于學生對靜電放電現象的了解，利用電子起電機完成模擬雷電實驗，從而認識雷電成因，并分析出避雷針之所以能夠避雷的原理。進而得出結論，電子起電機不僅為學生研究身邊的科學提供了素材，還有利于學生形成用科學提高生活質量的意識—知道如何安全避雷。它把學生感興趣、自然界中卻無法近距離觀測、接觸的雷電現象非常清晰地呈現在學生面前，極大地滿足了學生的好奇心和求知欲。當學生觀察到教師用手握住電子起電機迸發出一道道藍色電火花而安然無恙時，都情不自禁地發出一聲聲驚呼。這組教具能夠使學生在既安全又不受條件限制的環境下探究實驗，為學生分析理解雷電的成因搭建了必要的腳手架。在課時上計劃安排了2課時，第1課時的主要內容是：由生活中的靜電放電現象與靜電發生器模擬雷電放電實驗和自然界中的雷電現象進行類比，通過建立聯系，歸納出自然界中的雷電也是一種靜電放電現象，認識雷電的成因。第2課時的主要內容是：面對雷電災害，分組設計避雷的方案（在雷雨天氣應躲在什么地方？怎樣做危險？能否躲在樹下，能否打著金屬把雨傘在曠野中行走？為什么不行，如何避免），分組領任務研究，然后充分交流，要求表述時有理有據。在學生分析不出原因的情況下，通過教師指導學生使用電子起電機分組實驗，了解避雷針工作原理（把大規模的放電轉化為小規模的放電）再讓學生解釋完善自己的設計方案，建議課下繼續研究。建立學生的安全意識，樹立用學到的科學知識提高生活質量的意識。課上、課下充分利用教具實驗驗證，同時給學生提供課下學具開放使用的時間。

小學科學是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙教育，單一使用傳授式教育是很難達到這個目標的。小學生的一個顯著特點是好動、好奇心強，對周圍新奇的事物和現象興趣濃烈，是天生的探究家。只要我們在教學中從他們的生活實際出發，選擇他們熟悉的、容易親近的、喜歡的、能動手做的、有興趣參與的現象和事物，精心設計教學過程，適時、適度地運用教具，就能讓小教具彰顯大智慧，讓學生在探究活動中不斷領悟到科學學習的真諦。

侯巍，本科，小教一級。