“保护土壤”教学设计与反思

山东省郯城县泉源乡清泉小学(276100) 宋存峰

1 教学分析

“保护土壤”一课,重点在于用自制教具来演示水土流失状况,通过亲自动手操作,观察现象分析数据,从而了解土壤流失的根本原因及其对环境造成的危害,激发学生对科学探究的兴趣,培养学生的生态保护意识。

“保护土壤”自制教具的使用,使学生能够直观地看到水土流失的成因,缩短了实验的时间,在短时间内还原了水土流失的整个过程。

课堂教学遵循了提出问题、猜想假设、制定方案、实施探究、展示交流、拓展创新六大环节。在教学中,抓住了分析数据这一重要环节,进行分析探讨,找出数据之间的内在联系,从而归纳总结出事物发展的必然规律。

2 教学目标

(1)能够自制教具,进行观察实验,初步感知水土流失的现象。

(2)通过对实验数据的收集、整理、分析,归纳总结,得出结论,让学生懂得数据是科学实验的关键因素,是总结得出结论的重要依据。

(3)让学生知道对比实验的实质是只有一个变量,才能确保结论的可靠性、正确性、完整性、唯一性。

3 教学准备

自制三位一体水土流失对比演示仪1台、烧杯若干个、有关课件和视频。

4 教学过程

4.1 播放水土流失严重地区的视频

“同学们,你们喜欢到户外青山绿水的马陵山游玩吗?你见过暴风雨来临时,山坡流水的情景吗?此时水流是清澈的还是浑浊的?你们想知道这是为什么吗?这就是我们今天要一起研究探讨的问题。”

为了更好地研究这个问题,教师在课余时间制作了一个简易的水土流失对比演示仪,是大自然水土流失现象的一个缩影,从这个微观的实验,可以看到宏观世界水土流失的变化。

4.2 认识演示仪,了解实验功能

这是一个能够演示水土流失对比实验的教具,它由三部分构成：土壤坡度自控装置、降雨喷头升降装置、自动给水装置,如图1所示。

图1 水土流失对比演示仪

4.2.1 土壤坡度自控装置

(1)指导学生观察,土壤坡度可自由调控在10°～30°之间。

(2)根据实验要求,可调至需要的角度。

4.2.2 降雨喷头升降装置

(1)利用书包拉杆伸缩功能,高度可在40～80cm之间调节。

(2)降雨喷头可在同一高度,亦可在不同高度。

4.2.3 自动给水装置

(1)由两个自动喷壶组成。

(2)用手把可控制雨量强弱。

这三部分都是可变量,排列组合后可演绎出多种对比实验,边演示边讲解。在大屏幕上放大这三部分,以便学生更好地了解教具功能。

设计意图：在实验前,让学生充分了解演示仪的各种功能,以便正确地操作,演绎出多种对比实验。

5 提出问题

教师提问：“通过对教具的了解,你想利用教具来研究哪些问题?”学生提出以下问题。

(1)土壤坡度10°,降雨喷头高40cm,雨量大小一致,有植被的和无植被的土壤水土流失程度?

(2)土壤坡度在15°,降雨喷头高50cm,雨量大小一致,有植被的和无植被的土壤水土流失程度?

(3)土壤坡度选择20°,降雨喷头高60cm,雨量大小一致,水土流失程度?

(4)土壤坡度在25°,降雨喷头高70cm,雨量大小一致,有植被的和无植被的土壤水土流失程度?

(5)土壤坡度在30°,降雨喷头高80cm,雨量大小一致,有植被的和无植被的土壤,水土流失程度?

在以上问题中,由学生筛选出具有代表的问题进行研究,将(1)(2)(3)(5)作为研究的问题。

设计意图：发现问题往往比解决问题更重要,更能激发学生的求知欲和探究兴趣。问题是研究的出发点,没有疑问就没有解决问题的冲动和渴望,所以问题是孕育思想的摇篮。

6 猜想假设

教师：“通过认真观察,学生们提出了许多有研究价值的问题,你们能预测一下结果吗?”学生回答：“在雨量相同时,土壤坡度逐渐增大,喷头不断增高的情况下,水土流失程度也不断加深,无植被土壤要比有植被的土壤水土流失严重。”

设计意图：大胆的猜想等于成功的一半,正如哥德巴赫猜想,激起无数人为之奋斗,所以猜想的力量是无穷的伟大的,让学生产生对科学的憧憬。

7 制定方案

引导学生,实验前要制订周密的计划,才能确保实验有的放矢。学生分组实验时,在教师的指导下制定方案,可从以下几个方面着手。

(1)选择土壤的坡度,降雨喷头的高度,在有植被和无植被的情况下,进行对比实验。

(2)对比实验中有可变条件和不变条件,不变条件可以是多个,但可变条件只有一个。

(3)找准对比实验的可变条件和不同条件,是实验成败的关键,才能确保对比实验的正确性、准确性、可靠性。

(4)降雨量、降雨高度、土壤成份、坡度大小、容器大小是相同条件,土壤有植被和无植被是不同条件,这是做对比实验的关键。

利用数学知识,把观察到的现象、数据,用示意图、表格、曲线图展现出来。各组汇报实验方案,比较哪些方案具有可行性、严谨性、科学性。

设计意图：放手让学生设计实验方案,只有放手,才能拓展学生的思维；只有放手,才能培养学生的合作能力,体现科学课的开放原则和生本理念。在以往的教学过程中,由教师设计实验,学生按部就班地去做实验,较好地达到了教学目的,但是没能激发学生内在的潜能和创新意识,束缚了学生的思维。

8 实施探究

(1)学生分组依次实验,其中一组进行实验,另外几组研讨方案,实验完毕的小组分析实验现象、数据。

(2)分工合作,操作员、记录员、汇报员,每个人各负其责,互相协作。

(3)各小组按照方案认真操作,完成实验项目。

(4)小组实验边操作、边观察、边记录、边思考,做到手脑并用。

(5)把观察到的实验现象、数据,填入实验报告单(见表1),搜集证据,以便研讨。

表1 实验报告单

9 引导学生观察

在两组实验中,哪些条件是相同的,哪些条件是不同的,进行对比实验,结果有哪些差异?

设计意图：实施探究是实验的中心环节,学生只有亲自实验,才能培养动手能力、实验观察能力、整理分析数据能力、科技创新能力、小组合作精神。

10 展示交流

10.1 各组实验情况

(1)从有植被的土壤中流出的水清澈且泥沙较少,从无植被土壤中流出的水混浊且泥沙较多。用示意图呈现各组实验现象,具体如图2所示。

(2)你们是通过哪些方法得出的结论?

图2 烧杯中的泥沙

学生回答,用眼睛观察水的颜色,用手摸一摸烧杯底部泥沙,把水倒掉看剩下的泥沙有多少。

10.2 实验结论

从有植被的土壤中流出的水较清且无泥沙,从无植被的土壤中流出的水较浑浊,还有一些泥沙。

10.3 实验结果综合对比分析

实验结果综合对比分析情况见表2。

表2 实验结果综合对比分析

启发学生,从表中的数据你能发现什么?

数据表明：①有植被的土壤,水土流失程度较轻。无植被的土壤,水土流失程度较严重；②有植被的土壤,坡度大小和喷头高度与水土流失程度关系不大；③无植被土壤的坡度增大和喷头高度不断上升,流水浑浊程度也在不断加深,水土流失含沙量也在不断增高。

小结：学习了这一课,你们有哪些收获?

学生回答,通过不同的形式研究发现,在大自然中,有植被的土壤,水土流失较轻；无植被的土壤,坡度越大水土流失越严重。

设计意图：用示意图、表格、曲线图,能更好地分析数据,挖掘出数据所蕴含的科学思想。增强学生的数据意识,将各小组数据汇总成表格,便于分析总结规律。利用不同表现形式,把事物的变化规律展现出来,只有这样,实验现象才变得更形象,清晰可见,更显性化。

数据呈现图,是各组数据总汇而形成数据信息平台,从而发现事物本身蕴藏的深层次的含义,数据对实验教学起到至关重要的作用。

放手让学生表达与交流,把表达权交给学生,根据实验的情况进行观察、分析、讨论、综合,得出结论。虽然得到的结论不够完整严谨,但是这些结论是从实践中得来,是直接经验,学生有获得感和成就感。

11 教学反思

本课教学是以自制教具演示来探讨的,运用自制教具不仅丰富了课程资源,也弥补了教学仪器的不足,并能化抽象为直观,增强了教学效果,活跃了课堂气氛。

11.1 以新颖的自制教具为载体,演绎精彩

实验所用材料越简单,学生越熟悉,就越能引起学生的浓厚兴趣,这就是自制教具的魅力。自制教具是利用生活中常见的材料,甚至是废品制作的,成本极低,尤其对农村学生来说,在仪器不足的情况下,显得更为可贵。自制教具的制作,促使教师深挖教材,有利于创新能力的提高。

11.2 列表、示意图展示事物发展变化,数据、曲线图呈现事物发展变化的规律

在对比实验中,关键是要确保整个实验过程中只有一个变量,其他条件要相同,只有这样才能保证实验的准确性、可靠性、唯一性。

在对比实验中,数据分析显得十分重要,用数据说话,是科学实验的重要方法之一。数据能够客观地体现水土流失的特性,是最有说服力的证据,特别是汇总各小组实验后的数据。全班数据呈现的过程,是有效数据生成的过程,也是规律的生成过程。

在实验中要仔细观察、测量、记录,统计、汇表,搜集第一手资料,学生只有掌握了准确、真实、有效的数据,才能决定教学的走向,思维发展的趋势。要培养学生注重数据,尊重数据的科学态度。要有序整理,提高数据分析效率,随着变量(土壤坡度、喷头高度)的变化,应变量(浑浊物和含沙量)也在相应变化。

采用列表排序的方法进行数据整理,横向纵向数据比较,提高数据的科研价值。列表法、曲线图、示意图更有助于学生观察数据,从中发现规律,便于提高学生分析处理数据的能力,数据分析是对比实验的核心。

11.3 弥补不足,力争完美呈现

有人说,教学永远是一门遗憾的艺术,就像失去双臂的维纳斯,是缺失的美。在实验过程中,也存在着许多不足,往往对其实验的结果比较重视,对探究的过程流于形式,也就是重结果,轻过程,轻数据。

小组讨论,由于课堂时间有限,学生很难深入地进行实验探讨,看似热热闹闹的实验,实质只是表面文章,有形无实。对实验现象得出的数据,认识思考不足,缺少深层次的分析探究。学生缺乏数据论证意识,实验得出的数据,对其重视不足,没有充分利用数据去发现问题,没有意识到数据的意义和价值,这是实验教学的短板。只有不断地弥补不足,才能使教学不断地升华。