仪器在科学课探究学习中的应用

■李亚利

仪器在科学课探究学习中的应用

■李亚利

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

科学教育应该以探究性理念为指导，充分利用教学仪器，让科学实验，尤其是学生自主的探究性实验，在整个科学教学中融会贯通，使之具有无可替代的重要作用。

新课程积极倡导探究性教学，而科学是一门以实验为基础的自然科学，如果把整个科学比作是一座摩天大厦，那么科学实验就是通向这摩天大厦的一级级阶梯。无论是引导学生探索科学规律，还是引导学生学习科学概念，都离不开科学实验仪器。

本文着重从探究式学习方法上阐述新课程理念下实验教学的一些新构想，以期能与同行交流，共同促进科学实验教学的实施。

充分利用仪器进行探究性实验

一、探究性设计实验

探究性设计实验是指，所设计的实验包含的科学规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果之间通常存在着较大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法与途径不十分明确，需要学生通过尝试，提出假设，并验证假设来寻找。

仪器是实验的物质条件。例如，教科版六年级上册的“杠杆实验”，如果学生只停留在了解如何省力这一层次，那学生通过改变杠杆一端重物重量，进行多次测量，会轻松掌握杠杆确实省力了，那费力杠杆、平衡杠杆就无从下手，教师必须引导学生在重点与力点、支点与力点的距离处着手深入，才能更进一步揭开杠杆的所有秘密。

二、趣味性设计实验

趣味性设计实验是指，探究性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探究时，自始至终保持很高的兴趣。例如，在《磁铁》一课的教学中，提供有趣的实验仪器和材料，将磁铁南北极粘上可爱的卡通图片，利用“找朋友”、“摔跤比赛”的游戏进行教学，让学生在玩中、游戏中探究出磁铁的性质，探索出磁铁南北极的奥秘所在。

三、理论联系实际设计实验

理论联系实际设计实验是，在探究性科学实验的设计中，不仅要有观察、测量的过程，而且需要建立科学模型，对实验的现象和结果用根据科学模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力。例如，在《电路的连接》实验中，学生设计自己喜爱的房间，将电路设计好，对房中需用到的电器、照明、线路进行模拟装配，这样，学生将理论与实际相结合，学以致用，然后对自己和伙伴的设计进行评价、点拨。

四、简易性设计实验

简易性设计实验是指，实验的设计要尽可能采用身边的材料，所使用的仪器要简单，设计的方案要与日常生活实际相联系，实验的原理要在小学科学范围之内。有很多实验学生在家就可以完成，这样的实验材料容易找到，能够增强学习的趣味性。

利用仪器优化探究性实验教学的手段

一、仪器可以解决探究中的问题

探究是从问题开始的，发现和提出问题是学习的开端。问题情境的设置，就是促使学生在原有知识与掌握的新知识之间发生激烈冲突，激化学生意识中的矛盾。教师在教学中要善于创设问题情境，使学生在阅读、观察、调查中对自然现象、生活现象或实验现象产生好奇，发现或提出一些有探究价值的问题，让学生在获得知识的过程中得到体验。基于这样的理念，在探究“拱形的力量”的实验中，笔者在进行拱形能承受多少个垫圈实验时，学生观察到垫圈数量增多，拱桥中央慢慢下塌，拱脚逐渐向两边外移，此时，教师趁机引导，“那么大家看到这一现象，你能提出什么问题需要解决？”

猜想与假设是学生运用已有科学实验和实践经验，对问题的可能答案进行猜测，尝试性地提出自己的见解和想法。这一环节有利于调动学生参与学习的积极性和主动性，有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。

二、仪器可以体现出实验的科学性

学生探究实验学习的积极性、主动性，来自一个充满疑问和问题的情境。利用仪器优化科学性，也就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”时，注重实验研究，创设问题情境，使学生明确探究目标，确定思维方向，同时产生强烈的探究欲望、创造思维动力。

三、仪器可以引导学生自主探究

探究性实验教学既是探究实验学习的重要内容，也是促进学生自主学习的有效途径。在实验教学过程中让学生自主探究，教师要有意识地给学生创设一些问题，问题要以能够引起学生的兴趣，能够引起学生的求知欲望为准，学生针对需要解决的问题进行观察、思考，运用已掌握的科学知识和实验的方法、手段等来解决问题，在解决问题的过程中进一步提出新问题。教师要根据问题的要求和相关条件，创造相关的实验情景，有意识地引导学生来确定解决问题的实验程序，最终得出准确合理的结论，达到教学目标。

为学生提供可选择性的实验仪器和器材，让学生自主进行实验方案设计，找到与自己相符合的实验计划，并动手操作来验证。这样的设计比单纯的从理论介绍的角度更能让学生接受，关键是让学生亲身参与探索实践活动，并获得对新知识的积极的情感体验，学生的动手能力，分析、判断、论证的能力得到进一步的培养。

充分利用教学仪器，进行实验操作证实，在实验中获取事实与证据，科学记录实验现象及数据。

探究式学习在实验教学中应注重的问题

实验教学离不开优良的教学仪器，科学知识的探索需要教学仪器来点播，能否让教学仪器发挥更大的作用，需要广大教师主动研究、积极探索。

一、注重模拟实验教学，加强能力培养

对科学实验教学，教师应掌握好教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、难以解决，并结合教学实际，研究解决的方法，努力开发一些直观的演示。例如，火山的喷发用图片、文字对学生进行讲解，学生能接受，但往往不能深入理解喷发原因，如果在教学中，增加可观性的模拟实验，这样不仅培养学生对科学的学习兴趣，更多地拓宽学生视野，丰富他们的想象，而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。

二、在模拟实验中注重学生的参与

演示实验是教师利用课堂时间为学生演示，在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种科学实验教学方式。

传统的课堂教学，演示实验通常教师演示，学生看，但是很多实验学生根本看不清。这就不同程度地限制和阻碍了学生智能和潜能的发展，直接影响了学生实验心理素质的提高。因此，在演示实验中，应积极引导学生观察、猜想、分析、归纳总结，还可以让学生积极参与到实验操作中，让他们充分了解实验的内容，这样多次重复，加深印象，巩固记忆。例如，在“地震”一节的教学中，笔者在实验教学中边做边讲实验，每两位学生发一套实验器材（小木棍、毛巾），在实验中，让学生首先观察毛巾褶皱变化，再感受折断木棍时，振动使手产生的感觉，把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料，引导学生仔细、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出地震产生的原因，最后让学生用科学的语言描述，并解释所观察到的现象，从而顺理成章地完成教学任务。可见，演示实验在教师指导下让学生参与，不仅有显示学生实验技能的机会，又能得到科学方法的训练及能力的培养，加深理解和掌握科学概念和规律，同时可领略科学的思想，培养科学态度和科学方法。

总之，探究性实验教学符合学生的认知特点，尊重学生学习的认知规律，学生对客观现实的认识来自于对外界尝试探索性的活动，而学生用自己的学习方式探究新知，对他们来说是最好的方法；教师再进行“因势利导”的教学，这样更符合学生的认知特点和规律。探究性实验教学符合学生的心理特点，他们对周围的事物充满好奇，求知欲望强烈，具有一定的创造和探究的能力。探究性实验教学本身可以满足学生的这种心理需要，能激发学生学习的兴趣、动机以及求知欲。探究性实验教学有利于培养学生的创新意识和实践能力。探究性实验教学提倡学生自由探究、自由创造，为学生提供更多的活动机会以及表现与发展的机会，鼓励学生自由奔放和新颖的想象，使学生的创造潜能得到充分的挖掘。探究实验教学性能促进学生主体性的发展，学生只有在努力探究新知、解决问题的过程中，其学习的自主性、主动性、创造性才能得到充分发挥，学生的主体性才能得到充分发展。

河北省秦皇岛市青龙县朱杖子乡卧龙池小学）