“保護土壤”教學設計與反思

山東省郯城縣泉源鄉清泉小學(276100) 宋存峰

1 教學分析

“保護土壤”一課,重點在于用自制教具來演示水土流失狀況,通過親自動手操作,觀察現象分析數據,從而了解土壤流失的根本原因及其對環境造成的危害,激發學生對科學探究的興趣,培養學生的生態保護意識。

“保護土壤”自制教具的使用,使學生能夠直觀地看到水土流失的成因,縮短了實驗的時間,在短時間內還原了水土流失的整個過程。

課堂教學遵循了提出問題、猜想假設、制定方案、實施探究、展示交流、拓展創新六大環節。在教學中,抓住了分析數據這一重要環節,進行分析探討,找出數據之間的內在聯系,從而歸納總結出事物發展的必然規律。

2 教學目標

(1)能夠自制教具,進行觀察實驗,初步感知水土流失的現象。

(2)通過對實驗數據的收集、整理、分析,歸納總結,得出結論,讓學生懂得數據是科學實驗的關鍵因素,是總結得出結論的重要依據。

(3)讓學生知道對比實驗的實質是只有一個變量,才能確保結論的可靠性、正確性、完整性、唯一性。

3 教學準備

自制三位一體水土流失對比演示儀1臺、燒杯若干個、有關課件和視頻。

4 教學過程

4.1 播放水土流失嚴重地區的視頻

“同學們,你們喜歡到戶外青山綠水的馬陵山游玩嗎?你見過暴風雨來臨時,山坡流水的情景嗎?此時水流是清澈的還是渾濁的?你們想知道這是為什么嗎?這就是我們今天要一起研究探討的問題。”

為了更好地研究這個問題,教師在課余時間制作了一個簡易的水土流失對比演示儀,是大自然水土流失現象的一個縮影,從這個微觀的實驗,可以看到宏觀世界水土流失的變化。

4.2 認識演示儀,了解實驗功能

這是一個能夠演示水土流失對比實驗的教具,它由三部分構成：土壤坡度自控裝置、降雨噴頭升降裝置、自動給水裝置,如圖1所示。

圖1 水土流失對比演示儀

4.2.1 土壤坡度自控裝置

(1)指導學生觀察,土壤坡度可自由調控在10°～30°之間。

(2)根據實驗要求,可調至需要的角度。

4.2.2 降雨噴頭升降裝置

(1)利用書包拉桿伸縮功能,高度可在40～80cm之間調節。

(2)降雨噴頭可在同一高度,亦可在不同高度。

4.2.3 自動給水裝置

(1)由兩個自動噴壺組成。

(2)用手把可控制雨量強弱。

這三部分都是可變量,排列組合后可演繹出多種對比實驗,邊演示邊講解。在大屏幕上放大這三部分,以便學生更好地了解教具功能。

設計意圖：在實驗前,讓學生充分了解演示儀的各種功能,以便正確地操作,演繹出多種對比實驗。

5 提出問題

教師提問：“通過對教具的了解,你想利用教具來研究哪些問題?”學生提出以下問題。

(1)土壤坡度10°,降雨噴頭高40cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(2)土壤坡度在15°,降雨噴頭高50cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(3)土壤坡度選擇20°,降雨噴頭高60cm,雨量大小一致,水土流失程度?

(4)土壤坡度在25°,降雨噴頭高70cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤水土流失程度?

(5)土壤坡度在30°,降雨噴頭高80cm,雨量大小一致,有植被的和無植被的土壤,水土流失程度?

在以上問題中,由學生篩選出具有代表的問題進行研究,將(1)(2)(3)(5)作為研究的問題。

設計意圖：發現問題往往比解決問題更重要,更能激發學生的求知欲和探究興趣。問題是研究的出發點,沒有疑問就沒有解決問題的沖動和渴望,所以問題是孕育思想的搖籃。

6 猜想假設

教師：“通過認真觀察,學生們提出了許多有研究價值的問題,你們能預測一下結果嗎?”學生回答：“在雨量相同時,土壤坡度逐漸增大,噴頭不斷增高的情況下,水土流失程度也不斷加深,無植被土壤要比有植被的土壤水土流失嚴重。”

設計意圖：大膽的猜想等于成功的一半,正如哥德巴赫猜想,激起無數人為之奮斗,所以猜想的力量是無窮的偉大的,讓學生產生對科學的憧憬。

7 制定方案

引導學生,實驗前要制訂周密的計劃,才能確保實驗有的放矢。學生分組實驗時,在教師的指導下制定方案,可從以下幾個方面著手。

(1)選擇土壤的坡度,降雨噴頭的高度,在有植被和無植被的情況下,進行對比實驗。

(2)對比實驗中有可變條件和不變條件,不變條件可以是多個,但可變條件只有一個。

(3)找準對比實驗的可變條件和不同條件,是實驗成敗的關鍵,才能確保對比實驗的正確性、準確性、可靠性。

(4)降雨量、降雨高度、土壤成份、坡度大小、容器大小是相同條件,土壤有植被和無植被是不同條件,這是做對比實驗的關鍵。

利用數學知識,把觀察到的現象、數據,用示意圖、表格、曲線圖展現出來。各組匯報實驗方案,比較哪些方案具有可行性、嚴謹性、科學性。

設計意圖：放手讓學生設計實驗方案,只有放手,才能拓展學生的思維；只有放手,才能培養學生的合作能力,體現科學課的開放原則和生本理念。在以往的教學過程中,由教師設計實驗,學生按部就班地去做實驗,較好地達到了教學目的,但是沒能激發學生內在的潛能和創新意識,束縛了學生的思維。

8 實施探究

(1)學生分組依次實驗,其中一組進行實驗,另外幾組研討方案,實驗完畢的小組分析實驗現象、數據。

(2)分工合作,操作員、記錄員、匯報員,每個人各負其責,互相協作。

(3)各小組按照方案認真操作,完成實驗項目。

(4)小組實驗邊操作、邊觀察、邊記錄、邊思考,做到手腦并用。

(5)把觀察到的實驗現象、數據,填入實驗報告單(見表1),搜集證據,以便研討。

表1 實驗報告單

9 引導學生觀察

在兩組實驗中,哪些條件是相同的,哪些條件是不同的,進行對比實驗,結果有哪些差異?

設計意圖：實施探究是實驗的中心環節,學生只有親自實驗,才能培養動手能力、實驗觀察能力、整理分析數據能力、科技創新能力、小組合作精神。

10 展示交流

10.1 各組實驗情況

(1)從有植被的土壤中流出的水清澈且泥沙較少,從無植被土壤中流出的水混濁且泥沙較多。用示意圖呈現各組實驗現象,具體如圖2所示。

(2)你們是通過哪些方法得出的結論?

圖2 燒杯中的泥沙

學生回答,用眼睛觀察水的顏色,用手摸一摸燒杯底部泥沙,把水倒掉看剩下的泥沙有多少。

10.2 實驗結論

從有植被的土壤中流出的水較清且無泥沙,從無植被的土壤中流出的水較渾濁,還有一些泥沙。

10.3 實驗結果綜合對比分析

實驗結果綜合對比分析情況見表2。

表2 實驗結果綜合對比分析

啟發學生,從表中的數據你能發現什么?

數據表明：①有植被的土壤,水土流失程度較輕。無植被的土壤,水土流失程度較嚴重；②有植被的土壤,坡度大小和噴頭高度與水土流失程度關系不大；③無植被土壤的坡度增大和噴頭高度不斷上升,流水渾濁程度也在不斷加深,水土流失含沙量也在不斷增高。

小結：學習了這一課,你們有哪些收獲?

學生回答,通過不同的形式研究發現,在大自然中,有植被的土壤,水土流失較輕；無植被的土壤,坡度越大水土流失越嚴重。

設計意圖：用示意圖、表格、曲線圖,能更好地分析數據,挖掘出數據所蘊含的科學思想。增強學生的數據意識,將各小組數據匯總成表格,便于分析總結規律。利用不同表現形式,把事物的變化規律展現出來,只有這樣,實驗現象才變得更形象,清晰可見,更顯性化。

數據呈現圖,是各組數據總匯而形成數據信息平臺,從而發現事物本身蘊藏的深層次的含義,數據對實驗教學起到至關重要的作用。

放手讓學生表達與交流,把表達權交給學生,根據實驗的情況進行觀察、分析、討論、綜合,得出結論。雖然得到的結論不夠完整嚴謹,但是這些結論是從實踐中得來,是直接經驗,學生有獲得感和成就感。

11 教學反思

本課教學是以自制教具演示來探討的,運用自制教具不僅豐富了課程資源,也彌補了教學儀器的不足,并能化抽象為直觀,增強了教學效果,活躍了課堂氣氛。

11.1 以新穎的自制教具為載體,演繹精彩

實驗所用材料越簡單,學生越熟悉,就越能引起學生的濃厚興趣,這就是自制教具的魅力。自制教具是利用生活中常見的材料,甚至是廢品制作的,成本極低,尤其對農村學生來說,在儀器不足的情況下,顯得更為可貴。自制教具的制作,促使教師深挖教材,有利于創新能力的提高。

11.2 列表、示意圖展示事物發展變化,數據、曲線圖呈現事物發展變化的規律

在對比實驗中,關鍵是要確保整個實驗過程中只有一個變量,其他條件要相同,只有這樣才能保證實驗的準確性、可靠性、唯一性。

在對比實驗中,數據分析顯得十分重要,用數據說話,是科學實驗的重要方法之一。數據能夠客觀地體現水土流失的特性,是最有說服力的證據,特別是匯總各小組實驗后的數據。全班數據呈現的過程,是有效數據生成的過程,也是規律的生成過程。

在實驗中要仔細觀察、測量、記錄,統計、匯表,搜集第一手資料,學生只有掌握了準確、真實、有效的數據,才能決定教學的走向,思維發展的趨勢。要培養學生注重數據,尊重數據的科學態度。要有序整理,提高數據分析效率,隨著變量(土壤坡度、噴頭高度)的變化,應變量(渾濁物和含沙量)也在相應變化。

采用列表排序的方法進行數據整理,橫向縱向數據比較,提高數據的科研價值。列表法、曲線圖、示意圖更有助于學生觀察數據,從中發現規律,便于提高學生分析處理數據的能力,數據分析是對比實驗的核心。

11.3 彌補不足,力爭完美呈現

有人說,教學永遠是一門遺憾的藝術,就像失去雙臂的維納斯,是缺失的美。在實驗過程中,也存在著許多不足,往往對其實驗的結果比較重視,對探究的過程流于形式,也就是重結果,輕過程,輕數據。

小組討論,由于課堂時間有限,學生很難深入地進行實驗探討,看似熱熱鬧鬧的實驗,實質只是表面文章,有形無實。對實驗現象得出的數據,認識思考不足,缺少深層次的分析探究。學生缺乏數據論證意識,實驗得出的數據,對其重視不足,沒有充分利用數據去發現問題,沒有意識到數據的意義和價值,這是實驗教學的短板。只有不斷地彌補不足,才能使教學不斷地升華。