時間:2023-06-16 16:05:55
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇科學探究的步驟,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
2012年湖南湘潭也出了一道類似的給予材料題,然后用材料中的信息解答問題,并深入研究,考查解決問題、分析問題、得出結論、交流的能力。這些試題都是考查學生獲取知識的能力、識圖能力和信息處理的能力,這些設計新穎的試題既來源于課本,又高于課本,考生從未見過,但考生只要具有一定的自學能力,就會領會題目的意思。近幾年,中考生物科學探究分析題多為探究實驗設計與分析題型,這類題目的靈活性和開放性較大,但有不少考生大致明白題目的意思,而無法用簡明扼要的文字或圖表來正確表達探究過程、結果和結論等,例如:2012年浙江溫州卷第32題就是這樣,“驗證玉米的莖具有背地生長的特性”,同學們都知道這個知識點,但是要設計方案來驗證,學生又覺得有難度,很難用簡明扼要的文字來正確表達探究步驟,這樣的題對于學生來說很有難度。2010年福建龍巖卷的第40題也是這樣的類型,內容是“淘米水對植物生長的影響”,這道題從我們平時常見的生活實際入手,感覺很簡單,但是考查的是整個探究過程,包括提出問題,設計方案與實施控制變量以及得出結論,學生用自己的語言歸納總結,考查學生能用所學知識解決實際問題的能力,對于學生來說是較難的。
二、對中考生物科學探究復習教學的啟示
1.按照新課標中課程內容的要求,確立有關科學探究的能力目標內容解讀:教材中涉及的探究活動:(1)光照對鼠婦生活的影響。(2)二氧化碳是光合作用的原料。(3)探究鯽魚的覓食行為。(4)比較不同果蔬中維生素C的含量。(5)口腔對淀粉的消化作用。(6)探究不同食物的熱價。(7)脈搏與運動的關系。(8)酒精對水蚤心率的影響。(9)探究果實發育過程中體積的變化。(10)探究種子萌發的條件。(11)探究根長長的主要部位。(12)探究果蠅的發育過程。(13)探究生男生女的比例。(14)探究制作酸奶需要的條件。(15)探究食品腐敗的原因。
2.重視科學探究過程的操作新課程標準針對提到的探究實驗,教師應積極提供機會讓學生親自嘗試和實踐,引導學生參與科學探究活動時不僅應參加科學探究某些方面的活動,還應該讓學生有機會參與若干完整的探究活動。因此,要安排一些可行性實驗讓學生在動手操作過程中感知探究的步驟,例如:(1)讓學生在家里發次豆芽,探究種子萌發的條件。(2)測試酸對植物生長的影響。(3)什么樣的馬鈴薯塊能夠萌發等。在這些實驗探究過程中注意引導學生設置對照實驗,注意實驗過程,實驗結論,遇到問題時如何解決等。
3.重視科學探究實驗過程的思考在生物科學探究復習時,要教會學生思考整個探究過程,包括實驗原理、提問的問題、假設、實驗設計、實驗實施過程以及結論的得出。首先,要思考并理解實驗原理中所包含的知識;其次要思考實驗過程中出現的現象(結果),數據,問題并分析解釋其原因,思考如果改變實驗條件,變量將會出現什么結果(或現象);最后對實驗結果(或現象)進行總結分析并反思。對探究過程的思考以培養學生的思維能力,提高學生分析與解決問題的能力。
4.重視科學探究過程的表達在平時的科學探究復習過程中,要針對探究實驗設計與分析題型的開放性與靈活性特點,補充一些課外相關資料來拓展學生的知識面和提高他們的閱讀理解能力,從而訓練學生如何對實驗原理、方法步驟和結果與結論進行正確的表達。首先要對做過的探究活動或教材中探究實驗的操作過程,方法步驟,結果與結論等用簡明、扼要的文字、圖像等形式正確表達出來。其次,要讓學生通過分析典型的探究例題、練習題來提高他們的表達能力和歸納總結能力,從而進一步提高解決在新情境下實驗設計題,分析探究步驟等的能力。
作者:呂艷平 單位:內蒙古呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗大雁第三中學
【摘 要】探究式學習能夠有效調動學生的學習積極性,有效提升其創新能力,本文以提問、假設、求證這三個探究的基本步驟為切入點,探討探究在初中生物教學中的應用。
關鍵詞 初中生物;探究;創新
探究式學習,就是指在教師的有序引導下,圍繞科學的問題展開教學,引導學生以學習主體的身份參與教學,用類似科學研究的方法解決問題,進而達到獲取知識的目的。在教學實踐中,筆者發現探究性學習能夠有效調動學生的學習積極性,幫助他們增加知識積累,促使其形成科學的思維方法。提問、假設、求證是探究的基本步驟,本文筆者便就此展開討論,簡述探究式教學在初中生物中的應用。
一、提問——彰顯思維的活躍度
探究源于問題,而問題源于好奇。只有在強烈好奇心的指引下,學生才能深入挖掘內涵,發現問題進而提出問題。實驗在初中生物中的應用屢見不鮮,是探究式教學的重要資源,如何利用材料戳中學生的興趣點是教師首先要攻克的難題。實驗材料的選擇不僅要與教學主題契合,還要具備趣味性,教師要懂得利用實驗素材給學生創造一種憤悱的境地,制造認知沖突,激發學生的思維主動性,引導其發現認知水平無法解決的問題,并且產生想解決問題的強烈愿望,為探究學習奠定良好的情感基礎和思維基礎。教師要注意的是,由于受知識水平和思維能力的限制,學生所提出的問題多數停留在初級階段,教師需要敏銳地感知學生的問題,將學生所提出的雜亂、無序的問題進行整合和延伸,升級過后再將問題拋給學生,問題既帶有了學生思考的性質,也具備了一定深度。
例如在進行食物中能量的測定的探究中,筆者首先用多媒體演示了花生和豌豆燃燒的實驗過程,請學生就此提出疑問。盡管這個實驗非常簡單,但由于跟學生的日常生活非常貼近,很能引起他們的興趣,學生的問題很多,如為什么花生比豌豆燃燒快?到底是什么物質造成了這種差別?還有哪些食物可以燃燒?花生燃燒后剩下的東西是什么?1g的花生和豌豆所含有的能量相同嗎?筆者根據學生五花八門的問題提煉出了以下三點:1.花生和豌豆中成分的含量主要有什么區別?2.是什么物質造成了花生和豌豆所含有的能量不同?3.怎樣測定二者的能量?
二、假設——握好探究的方向盤
假設的提出往往直接揭示了學生對問題的初步認識,也指示著后續的學習方向。假設不等同于簡單的猜測,猜測只是思維的無序閃現,而假設則具有科學性,只有通過捕捉細節、收集證據并進行一定的邏輯推理活動才能作出合理假設。
筆者認為,假設一定要遵循兩條基本原則。第一,假設要有理有據。所有的假設都是就問題提出的,自然也要為解決問題服務,教師要引導學生抓住問題的主要矛盾,以此為出發點,并結合已有的知識經驗,大膽作出假設,切不可天馬行空胡亂猜測;第二,假設要具有可驗證性。所謂可驗證性,簡單地來說就是根據假設所得到的探究結果是可以經過重復實驗得到的,并且能夠證明結論的存在性和可靠性,而不是只能在特定的、唯一的條件和環境中得出,這是假設具備科學性的重要標志。科學假設的提出是學生思維能力的重要體現,教師要進行循序漸進的引導,幫助學生找準角度,抓住問題中的關鍵點并加以分析,總結歸納自己的想法,并將其升級為假設。
例如在探究影響生物生存的環境因素時,筆者首先引導學生回憶自己在生活中所見過的生物生長現象,提出生物生存影響因素的合理假設。有的學生聯想到家中所養的綠色植物總要過一段時間就改變花盆的擺放方向,否則它就會向著窗戶的方向傾斜,筆者引導學生思考窗口和客廳內環境的區別,有的學生認為窗口的陽光比較充足,也有的學生認為窗口處的風比較大,由此他們提出了兩種假設:1.光可以影響植物的生長,2.風可以影響植物的生長。這兩種假設都具有堅實的生活基礎,也與本節課要探究的中心密切聯系,為后續的學習活動提供了很好的依據。
三、求證——科學實驗尋求答案
求證是知識形成最重要的過程,在這個過程中,學生不僅需要調動已有的知識基礎,還要靈活運用方法技能,進行恰當的邏輯推理和判斷,在腦海中形成清晰的思路,并能夠在一定程度上預設探究過程,甚至預測探究結論。
利用實驗進行求證是初中生物中應用最為廣泛的探究方式,選取實驗方法、原理并制定實驗步驟則成了探究最重要的步驟。在初中生物教學中,對照實驗的應用最為普遍。學生要遵循單一變量的原則并根據需求設計實驗組和對照組,在排除無關變量影響的同時,還要盡量增加實驗結果的可信性和說服力。為了更好地進行探究學習,筆者還要求學生先將實驗所需的材料、步驟羅列出來,并預測結果。這是考驗學生思維能力最重要的階段,實驗的設計要服務于探究目的,實驗步驟要足夠嚴謹、科學,在鼓勵學生按照自己的想法設計實驗的同時,教師還要有目的地進行指導,避免學生走入思維誤區。
例如在進行光對鼠婦生活的影響的探究活動時,學生首先提出了問題“光會影響鼠婦的生活嗎”,隨后各個小組做出假設“光會(不會)影響鼠婦生活”,在筆者的指導下,小組成員相互討論并制定了實驗過程,大致如下:
1.實驗思路:為鼠婦提供有光和黑暗兩種環境,觀察現象。
2.實驗材料:培養皿,鼠婦和蓋板。
3.實驗步驟:(1)將培養皿涂成黑色,并用蓋板遮擋一半;(2)將鼠婦放在蓋板遮住的1/2處;(3)將培養皿放在黑暗處,采用垂直光照射,確保培養皿一半處于黑暗之中,一半處于明亮處,觀察鼠婦的反應。
探究式學習是提高學生創新能力最有效的途徑。提問、假設、求證是探究最基本的三個步驟,自主提問有效提高了學生的思維活躍程度,科學假設則為探究提供了明確方向,而求證階段則是學生知識形成最重要的時期,教師要以探究引導教學的發展,提升教學效率,有效培養學生的創新意識。
參考文獻
[1]張小艷.探究式教學法在高中生物教學中的實施現狀及其對策.教師,2012
[2]王海瑋.實驗-探究教學模式在生物教學中的運用.中學生物學.2009
一、對實驗裝置的評估
例1 測未知電阻Rx的阻值:陳偉所在的學習小組,在測定未知電阻Rx的實驗中,手邊只有一個未知電壓的電源、一個阻值已知的定值電阻R0、一只電流表、4個開關、一個待測電阻Rx和若干導線,缺少一塊電壓表.學習小組研究決定:“只用現有器材,在不拆卸電流表的條件下,設計實驗電路圖.”經小組成員共同努力,采取巧用開關的辦法,設計出了能滿足上述要求的實驗電路圖,如圖1.
(1)請你根據這個電路圖,寫出實驗步驟:
①;②
(2)被測電阻的表達式Rx=
(3)你對這個實驗電路圖的改進建議是:.
解析:(1)①閉合S2、S3,斷開S1、S4,讀出此時電流表的讀數I1;②閉合S1、S4,斷開S2、S3,讀出此時電流表的讀數I2;
(2)Rx=I1R0/I2;
(3)這個實驗電路電鍵太多,使得裝置復雜操作容易失誤,可以用一個單刀雙擲開關來代替(如圖2).
點評:本題要求學生對實驗電路提出改進意見.在教學中應該讓學生通過小組交流或全班交流的方式,討論科學探究中所存在的問題、獲得的發現和改進建議.實驗器材的選取與裝置的設計,既要照顧到實驗的需要,又要考慮科學、簡單、方便、安全.
二、對實驗方案的評估
例2 為了測定木塊所受到的滑動摩擦力,兩個實驗小組分別設計了甲、乙兩種實驗方案,實驗裝置如圖3所示.實驗中不計彈簧測力計的重力.
甲方案:在水平實驗桌面上將木板用線拉住,通過彈簧測力計沿木板方向水平拉木塊,使木塊在木板上面滑動.
乙方案:將木板放在水平實驗桌面上,用線通過彈簧測力計水平地拉住木塊,沿木板方向水平拉木板,使木板在木塊下面滑動.
(1)從實驗操作方面考慮,應選擇[CD#2]方案.簡述你選擇的理由?
(2)從實驗誤差方面考慮,應選擇方案.簡述你選擇的理由?
解析:(1)選擇乙方案.選擇理由:甲方案中,木塊運動要求勻速,實際很難控制.因為滑動摩擦力只與壓力和接觸面的粗糙程度有關,而乙方案中這兩者都沒有變化,測力計的示數仍為摩擦力的大小,所以木板滑動時可以是變速的,實驗操作容易進行.
(2)選擇乙方案.選擇理由:甲方案中,由于彈簧測力計是運動的,不易讀準示數.乙方案中彈簧測力計是靜止的,容易讀準示數.
點評:經常要求學生對探究活動的實驗方案的科學性及適用性進行評估,對實驗方案評估時,要注意是否應用了控制變量的科學方法,是否便于操作等.
三、對實驗結果與實驗數據的評估
例3 張明和王芳合作,進行“測定鹽水的密度”的實驗.實驗器材:天平(含砝碼)、量筒、燒杯、鹽水.
實驗步驟:步驟一:用天平測出空燒杯的質量 m1;
步驟二:將鹽水倒進燒杯,用天平測出裝有鹽水的燒杯的總質量 m2;
步驟三:將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中,讀出鹽水的體積V;
步驟四:計算出鹽水的密度:ρ=mV=m2-m1V.
他們收拾好實驗器材后,一起對實驗的過程進行了評估:
張明說:我們的實驗原理正確,實驗器材使用恰當,操作過程規范,讀數準確,計算無誤,得出的鹽水密度是準確的.
王芳說:在操作過程中,我發現有一點兒鹽水沾在燒杯內壁上.這樣,盡管我們操作規范、讀數準確、計算無誤,但我們測得的數據還是有了誤差,導致計算的結果也有誤差.
張明認真思考后,同意了王芳的意見.然后,他們一起繼續探討如何改進實驗方案,盡量減小測量的誤差.根據張明和王芳對實驗過程的評估,請你回答:
(1)王芳這里所指的“測量誤差”是在上述實驗步驟的[CD#2]步驟產生的,導致了鹽水體積讀數[CD#2](填“偏大”或“偏小”),從而使得鹽水密度的計算結果[CD#2](填“偏大”或“偏小”);
(2)為了減小實驗的誤差,必須從質量和體積兩方面的測量進行控制.根據張明和王芳的分析意見,在不增加實驗器材的條件下,提出你的實驗設計方案,使實驗結果的誤差達到最小.實驗步驟是[CD#2];
(3)在你的設計方案中,控制誤差的思路是.
解析:(1)步驟三,偏小,偏大.
(2)用天平測出空量筒的質量 m1;將鹽水倒進量筒,用天平測出裝有鹽水的量筒的總質量 m2;讀出量筒中鹽水的體積V;計算出鹽水的密度.
(3)直接用量筒裝鹽水,避免鹽水在換杯時的損失.
點評:本題是一道考查學生對實驗測量誤差大小和產生誤差原因的分析、評價及改進能力類考題,平時要培養對探究的行為和收集信息與數據的科學性、可靠性有進行評估的愿望,對所發現的優點進一步發揚,對發現的缺陷設法克服.
四、對實驗探究中的科學方法的評估
例4 在觀察小球擺動時動能和勢能轉化的實驗中,小濤發現小球每擺一個來回的時間似乎都相同.于是他產生了猜想,小球來回擺動一次所用的時間 t:①可能跟小球質量 m 有關;②可能跟繩子長度L有關;③可能跟小球移開的距離 s 有關;
為驗證自己的猜想,他在豎直的木板上畫出方格,用瓶子代替小球,并在瓶內裝大米以改變質量,則:
序
號瓶質量
m/g移開距離
s/格懸線長度
L/格來回時間
t/s120312212403122136031221460212215601122166039197603615
(1)除圖4所示的器材外還需要、;
(2)在測出不同條件下,瓶子來回擺動一次所用的時間 t 后,得到表中的數據.則:為了研究 t 與L關系,應選擇序號為的數據進行分析;
(3)通過分析表中的數據可以得出初步的結論:t 與[CD#2]有關,與[CD#2]有關(均填字母).
(4)實驗中發現,瓶子擺動一次所用的時間很難測準,請你幫他想一個更準確的測量方法:[CD#2].
解析:(1)秒表與天平;
(2) 3、6、7;
(3) s、m,L;
(4)測出 n 次(比如30次)擺動的總時間 t總,則小球來回擺動一次所用的時間為
t=t總/n.
1“假探究”現象比較普遍
探究式教學是指教師指導學生像科學家研究科學問題那樣,通過主動的探究活動來解決問題、獲取知識、掌握方法.主要體現為學生學習的主動性和探究的自主性.而實際的課堂教學中卻普遍存在“老師牽著學生鼻子走”的現象.這樣的課堂設計一環緊扣一環,而在這些環節中,就是由老師指揮著學生表演,學生只需按老師的指令進行,就一定能順利得出正確的探究結論,師生皆大歡喜.下面是筆者觀摩的一節實驗探究課――探究凸透鏡成像規律.
老師先讓學生復習回憶上節學過的生活中的透鏡,然后板書出下列問題,并讓學生猜想.
提出問題:(1)當u>2f時,成什么樣的像?(2)當2f>u>f時,成什么樣的像?(3)當u
在學生七嘴八舌的回答過程中,老師板書“猜想與假設”幾個字之后,老師告訴學生:我們使用的凸透鏡焦距是10 cm,同學們把光具座上的蠟燭分別放在符合以上距離特點的位置,觀察光屏上的成像特點,并記錄在表格中.接下來就是學生的動手實驗.老師并板書“設計并進行實驗”.實驗完成后,老師提問學生按照上面問題的順序分別回答,結果很快便整理得出了這幾種凸透鏡成像規律,老師并板書在“分析論證、得出結論”環節之后.最后,老師對照著上面的成像規律歸納概括出“一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小,實像倒立虛像正,物近像遠像變大.”并板書在“評估與交流”之后.
雖然這位老師注意到了“提出問題”和“猜想與假設”兩個要素,但沒有創設一個學生能體驗觀察的情景,他們怎樣猜呢?他們會疑惑:老師為什么要提出這些與距離有關的問題?很顯然這兩個探究要素是老師強加給學生的.而且學生后面的動手實驗也是在老師的統一要求下進行的,絲毫沒有探究的意思,只是為了讓學生知道這幾種情況下的成像特點.從課程標準和教材的編寫來看,本實驗側重于發展學生“進行實驗與收集證據”和“分析論證”的探究能力,讓學生把主要的精力用于收集實驗數據,并對其分析和比較,最后據此總結出科學規律.筆者不禁要問:這樣看上去近乎完美的探究,是否能真正培養學生的科學探究能力呢?學生是否真正領悟了其中的科學探究方法呢?
為什么會出現這種現象呢?一方面是老師對探究教學的認識不到位,另一個主要原因是老師怕由于探究耽誤太多的講課時間,他們總是事先將授課的方式設計成看似探究的形式,但是又不給學生足夠的時間來真正地探究.所以形式上好像是探究,但學生根本就沒有真正地按照自己的思路進行探究,只是在老師指揮下表演了一遍探究流程.這樣的探究還不如老師好好地講授,不進行探究也罷,因為形式上的探究既沒有培養學生的探究能力,也沒有使學生很好地學到相應的知識.
2把《課程標準》中的“探究”要素看作了實驗的步驟
從平時的下鄉聽課過程發現,很多教師在上實驗探究課時,在黑板上逐條板書出來七個探究要素的名稱,而并沒有真正地讓學生經歷相應的探究過程,好像板書出來這七個探究要素就是一個完整的實驗探究了,很顯然把探究要素當成實驗步驟來看了.甚至有的實驗根本就不是探究型實驗,老師在上課時依然把這七個探究要素一一板書出來.請看下面的一個教學案例中的板書:
測量平均速度
實驗目的:測小車的平均速度
實驗原理:v=s/t
實驗器材:斜面、小車、刻度尺、秒表.
實驗過程:①提出問題;
②設計實驗;
③進行實驗、收集數據;
④分析實驗、評估交流.
很顯然,老師把這些探究要素當成了實驗過程中的實驗步驟了,老師只是板書出來這些要素的名稱而已.眾所周知,這節內容是一節測量型實驗課,通過這節課不僅讓學生學會使用刻度尺和停表測量小車的速度,而且要讓學生知道平均速度的數值在不同時間內或不同路程上其大小不同,體會利用物理公式間接測定物理量的科學方法.在學生實驗前老師應該做好必要的示范和指導,結果老師放羊式的學生實驗,學生根本不知道該怎樣進行實驗,亂操作了很長時間也沒有得出實驗數據.
科學探究涉及的情況可以說是千變萬化的,不可能所有的探究都要按照這七個步驟來完成,如果將科學探究過程分解成一個個的步驟,這就給學生以完成第一個環節,再進行第二個環節直到最后、缺一不可的錯覺.而探究要素是不分先后次序的,沒有缺一不可的暗示.實質上初中物理中涉及的科學探究也只是側重于三四個要素進行探究,在不同的實驗探究中培養不同的探究能力,整個初中下來就把學生的各種探究能力都培養了.
3“探究式教學”搞成了“提問式教學”
關鍵詞:科學探究;制定計劃;設計實驗;教學策略
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2013)2(S)-0028-2
《全日制義務教育物理課程標準》(下文簡稱《標準》)把發展科學探究能力作為義務教育階段物理課程的一項重要目標。《標準》在“課程目標”中,對學生的科學探究能力提出了總體要求,又在“科學探究能力目標”中,分別對與提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、表達與交流等七個要素相對應的科學探究能力提出了具體要求。
科學探究要通過具體的操作來獲取證據從而驗證假設,設計實驗與制定探究計劃將會把猜想與假設落實到具體操作上。制定探究計劃會使探究者明確收集信息的途徑和方式,確定所收集信息的范圍和要求,了解探究所需的器材和設備以及建立分析數據的方法和思路。探究計劃會使探究步驟更加有序,探究過程更加科學。假如沒有探究計劃,沒有實驗方案,探究的操作也就失去了依據。探究的計劃不當或實驗方案不妥,也將直接影響探究結果的可靠性和科學性。在初中物理學習中,解決問題的重要手段是實驗,所以制定計劃一般就是設計實驗方案。在課堂教學中,提高學生設計實驗的能力可從以下方面進行:
1 強化設計實驗過程的程序
設計實驗與制定計劃。就是從操作的角度把猜想與假設具體化、程序化。基本程序是:先根據探究的問題或猜想明確探究的目的;再分析該探究要解決哪幾個問題,每個問題都各有哪幾種解決的辦法;接著根據現有條件和探究要求去選擇合適的方法;然后,根據被選中的方法確定實驗器材;最后,按所選方法的邏輯關系構思出操作步驟。例如,在探究凸透鏡的成像規律時,我們就以:“要想知道所成像的性質與物距的關系,你們認為該怎么做?”的問題組織學生討論。有的說,首先要選一個凸透鏡,利用它來成像;有的說,要移動蠟燭的位置,改變物距,看像是否有變化;有的說,要拿一個光屏,用它來承接像,便于觀察像的不同;還有的說,最好還有刻度尺,能準確測出每次的物距。老師從學生的討論、交流中進行梳理、總結:要探究凸透鏡所成像的性質和物距的關系,就要解決好兩個問題:一是要得到清晰的、便于觀察的、不同性質的像,二是要知道它所對應的物距和像距。然后再想解決每個問題的辦法,學生經過討論得到了解決第一個問題的辦法是:把一個物體(如點燃的蠟燭)分別放在與凸透鏡距離不同的位置上,用光屏在凸透鏡的另一側接收它所成的像;解決第二個問題的辦法是利用刻度尺進行測量。有了解決問題的具體辦法。同學們就可以確定需要什么器材和構思實驗步驟了。接著,老師讓學生檢查實驗桌上的器材并構思出具體實驗步驟。本節教學流程如圖1所示。
2 把握設計實驗方案的要點
每次探究都讓學生按下述程序去思考,學生就會感到有規可循,思路明確,設計實驗也就不覺得困難了。
1、根據探究的問題或猜想明確實驗的目的,知道實驗中要研究哪個物理量與哪些因素的關系;
2、明確實驗中應顯示什么,怎樣顯示;控制什么,怎樣控制;改變什么,怎樣改變;
3、根據顯示、控制、改變的需要選取實驗器材:
4、設計實驗步驟;
5、設計記錄實驗數據或現象所用的表格。
例如:某實驗小組研究了影響蒸發快慢的因素后提出了新的猜想:液體蒸發的快慢是否與液體的種類有關?根據猜想知道,本探究的目的是研究蒸發快慢與液體種類的關系,要顯示和比較的是液體蒸發的快慢,要改變的是液體的種類。因為蒸發的快慢還與液體的溫度、液體的表面積、液體上方的空氣流動等因素有關,所以實驗中還要控制這些因素不變,不給探究本問題帶來其他的影響。思考了這些問題后,可以在兩個相同的盤子里分別放入同樣多的水和酒精,并排放在家里的餐桌上(使兩種物質產生蒸發現象的條件相同),然后觀察哪個盤中的液體先蒸發完。或者將兩個相同的手帕用水和酒精蘸濕到相同的程度,都攤開并搭放到相同的地方,看哪個手帕先干。
不少探究中,要比較的物理量無法直接測量。這就需要用轉換的辦法間接顯示它們的大小,如:在研究影響動能大小的因素時,用鋼球把木塊推動的遠近來顯示鋼球動能的大小;在研究電流產生的熱量與哪些因素有關時,通過放電熱絲的燒瓶內溫度計的示數來顯示電熱的多少;在研究影響壓力作用效果的因素時,通過海綿的凹陷程度,來顯示壓力的作用效果;在研究電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關時。用電磁鐵吸引鐵釘數目的多少來顯示其磁性的強弱等。
3 學習選擇實驗器材
初中階段的探究問題,大都需要用觀察和實驗的方法進行。其中以實驗探究居多,所以存在著如何選擇實驗器材的問題。
選擇實驗器材涉及的方面很廣,比如:實驗原理、實驗器材的性能和操作要求。實驗的基本知識等,都會對器材的選擇起作用。在選擇器材時,考慮的因素也是很多的,例如:怎樣實現探究步驟,怎樣確保器材的安全,怎樣減小實驗誤差,怎樣方便操作等等。對初中學生來說。一開始不能要求過高,但是在制定探究計劃時應該讓學生領悟選擇器材的思路,并嘗試著自己去選擇所需要的器材。例如,可以讓學生在制定探究計劃時思考都需要哪些器材,先把所需器材的種類確定下來,再從實驗器材的安全性、誤差、操作方便與否等方面來考慮器材的選擇,形成從不同因素中選擇器材的意識,從而逐步提高學生選擇實驗器材的能力。選擇實驗器材,應該提倡學生選用生活中常見的器材進行實驗,這有利于他們對實驗探究產生親近感以及發展他們在選擇實驗器材方面所表現的創造力。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.全日制義務教育物理課程標準[S].北京:北京師范大學出版社,2012.
[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2004.
一、思過程,指導學生推敲探究步驟
對學生而言,值得探究的內容有很多,針對不同的內容設定的探究活動步驟也不盡相同,這其中關系到探究主題、可操作的程度、可理解的水平等諸多因素。隨著探究行為的展開和深入,這些因素都會直接影響既定探究步驟的順利展開。
在引導推敲活動步驟之初,應說明具體要求,必要的話,還應該給予提示以及案例。例如,在研究“平拋物體的運動”實驗中,我們的目的是要讓學生通過實驗描出平拋運動的軌跡,并求出平拋物體的初速度。因此我們需要指導學生分析探究內容的實質,模擬案例,初擬步驟。然后,再啟發學生反思自己所擬的步驟是否有效、精煉、連貫,對所擬的步驟進行再分析、修改。最后引導學生獨立思考怎樣研究,應該先干什么,后干什么。讓學生表達自己的思想,相互提提建議,根據大家的意見修改個人的初步設想,使之趨于合理。
在學生思考的過程中,教師可以面向各層次的學生,給予有針對性的鼓勵、督查、提示和幫助。當學生擬定的步驟不合理或不便進行時,教師不要急于否決,可以用提問題引導學生深入細致再思考的辦法,引導學生改進擬定的步驟。
二、思方法,指導學生設計探究策略
采用合適的探究方法是實現探究目的的保證和關鍵。設計探究策略,找出可行辦法,是學生進行自主探究最困難的地方,也是教學活動中教師應該格外關注的部分和環節。
例如,在探究“小車速度隨時間的變化規律”實驗中,需要討論在本實驗中如何描點、連線。下面是師生的交流過程:
[生]:我們可以建立坐標系,以時間t為橫軸、速度v為縱軸,把各點在速度一時間坐標系中描出。
[師]:但是我們要注意選擇合適的標度!否則做出來的圖也會差別很大。我們能用折線連嗎?
[生]:不能用折線連,速度的實際變化應該是比較平滑的,所以,要用一條平滑的曲線來反應這些點,這樣曲線反映的規律才會與實際情況更接近。
[生]:出現了有一個點明顯偏離絕大部分點所在的直線,那該怎么辦呢?
[師]:這個問題很有代表性,請大家討論交流。
[生]:既然這個點明顯偏離,我們可以認為是測量誤差過大、測量中出現偏差所造成的。可以將這個點視為無效點。
[師]:很好,但是我們不能把這個點擦去,而要在坐標紙上,保留我們的第一手資料。
在這個問題解決之后,我們就可以放心地讓學生進行實驗,描點連線了。由此,我們應該從具體的探究目的出發,就獨立設計方法、運用方法,引導學生自主確定采取的探究形式和操作方法,解決實驗中的實際問題。
三、思材料,指導學生活用探究素材
目前,高中物理教學一大不足就是教學內容缺乏鮮活的時代氣息,造成學生對物理產生難學之感。而生活中的素材,能夠讓學生體會到物理就在身邊。因而選擇、活用探究素材,并應用于教學實際,是教學的一種趨勢。從理論上講,適用某一探究活動的材料越多越齊,越能讓活動獲得有效結論。而選擇合適的材料更是關系到探究成敗的關鍵,意識到這一點,教師應該提醒學生想一想:針對研究的問題,哪些材料最適用、最貼切。
例如,在學習“摩擦力”時,學生常對靜摩擦力的方向判斷不清楚,因此,我們就應該幫助學生尋找靈活的材料,讓學生能夠清晰了解靜摩擦力的方向。經過篩選,我們找到了日常生活中常用的毛刷。我們可以取一塊塑料毛刷放于粗糙平面上,用手沿水平方向輕推塑料毛刷上表面(毛刷不移動),觀察刷毛彎曲的方向,然后再將一塊毛刷置于桌面上,另取一個粗糙木塊放在其上,沿水平方向輕推上木塊(兩塊未發生相對運動),再觀察刷毛彎曲的方向。根據刷毛彎曲進行分析,學生很容易確定靜摩擦力的方向。
關鍵詞:科學探究; 德育; 情感發展
中圖分類號:G641 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2016)02-066-001
科學課堂不但要注重對典型的科學探究活動展開充分的探究,還要輔以德育教育,讓學生在科學探索的過程中接受潛移默化的德育熏陶。我們要加強實驗后的總結性教學,幫助學生梳理概念、澄清觀點,然后在大科學家等的事例激勵下成長。實現教科書中已設計的拓展性活動,或資料庫中的拓展性活動,和大科學家交朋友,接受德育熏陶。這些德育內容的潛移默化對學生的身心和情感發展是十分有意義的。
一、在實驗設計時滲透德育元素
如在第一課《種子發芽實驗》中,學生們開始關注種子發芽的條件。學生已有種植鳳仙花的經驗,對植物生長的基本條件也有所了解,但對于種子的發芽條件進行過研究的學生并不多。所以,教師要引導學生認真聽取別人的發言,比較自己與別人的不同之處,找到自己計劃的缺陷,想一想,科學家是怎么研究的,我們也要像科學家一樣探究豆芽生命的秘密。學生在研究的過程中同時要記錄種子的發芽情況,通過文字記錄他們的發現,引導學生向科學家一樣通過細致的記錄發現豆芽生命的秘密。這時實驗的設計在教師的指導下,學生很有趣味地開展起來,然后根據設計的實驗進行實驗,保證了對比實驗的成功。探究中,教師滲透了科學家研究的方式、方法,讓他們帶著小小科學家的頭腦進行科學研究,有助于學生的情感培養。
二、在實驗步驟中加入德育教育
如《陽光下的影子》觀察陽光下影子的變化。為了確保活動有效進行,教師要讓所有的學生都投入到觀測活動中。讓學生看視頻,看看古人是怎么研究陽光下的影子,然后發明日晷的故事,對學生進行德育教育。通過古人的日晷故事,讓學生的情感進入觀測的情景之中,感受古代科學家的偉大,從而得到情感的升華。整個實驗從觀察――分組實驗――記錄數據――整理數據――得出結論,實驗的組織很重要,確保了實驗結論的獲得,讓實驗中學生少走彎路,少浪費寶貴的課堂教學時間。實驗前的準備很重要,實驗步驟處處要求學生想一想科學家是怎么設計實驗探究的,然后讓學生和自己的設計比對,得出最佳的設計方案。
如《聲音是怎樣產生的》,教師引入課題,由于學生早已看到教室前方準備好的樂器,影響了揭示課題的神秘性(鼓、鑼較大,帶進教室只能擺放在黑板一角,學生一進教室就看到了);再次上課改為用課件播放樂器聲音,然后讓學生猜一猜,這樣效果更好一些了。還可以用樂器,采用口琴、玩具小鋼琴,這樣物品較小,便于收藏,不易曝光而被學生早早了解,這也不失為一個好方法。給我的啟示是以后上課更要關注實驗布置的步驟,往往有時候就是要教師掌握教學節奏,太早暴露下一部才需要的實驗器材,會分散了學生的注意力。然后,引入現代的聲吶概念,讓學生感受科技的力量,感受科技在逐漸改變我們的生活,從而愛科學,學科學,情感和科學共振。
三、在實驗應用里接受德育熏陶
如《堅硬的巖石會改變模樣嗎》的模擬實驗,一方面是讓學生驗證自己的推測,探索和解釋巖石受到破壞的原因,另一方面也讓學生理解到水、風、氣溫、生物等各種因素都會對巖石產生破壞作用,這種破壞作用叫做風化。風化過程比較緩慢,可以采用多媒體演示《堅硬的巖石會改變模樣嗎》的模擬實驗。能使抽象的概念具體化,靜態的知識形象化,無序的內容系統化,使枯燥的理論不再枯燥,也有利于學生對知識的獲取、記憶,使學生生動活潑健康的成長。在以上教學的基礎上,教科書要求學生能用簡單的流程圖或文字、圖畫表示這個過程。流程圖是一種整理信息的工具,它能有效地概括出某一過程的各個階段,或某一程序的各個步驟,幫助學生理解某組事件發生過程中的順序、步驟。要求學生學習畫流程圖,一方面是通過這種方式鞏固所學的概念,另一方面是培養學生整理信息的能力,這也是科學探究的能力之一。通過學習科學家歸納、整理的方式――流程圖,感受科學家的嚴謹精神,從而對科學探究不感到神秘莫測,更好的接受科學思想和科學精神。
關鍵詞:高中生物;實驗;教材
中圖分類號:G633.91文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2015)05-0340-01
當前,廣西高中部使用的生物教材有多個版本,高一年級(2012年入學,進入課改)大多數地區使用人民教育出版社的新課程高中生物必修本,少數地區使用江蘇教育出版社的新課程高中生物必修本,而現在的高二年級(未進行課改)則使用人民教育出版社的舊教材高中生物必修本。筆者通過比較這三個版本的教材,發現與舊教材相比,新教材在實驗部分有了較大的改變,更強調了理論與實踐的結合,要求強化學生實際操作能力、創新精神的培養[1]。不但要求學生掌握的基本實驗技能,并且涉及了設計實驗的方法。
本文以有關酶的實驗為例,對人教版新舊教材在實驗方面對學生的要求做簡要的比較。舊教材的實驗只有一類:都是觀察和驗證實驗[2];新教材探究性實驗可分為兩類:一類是提供方法步驟的實驗;另一類是不提供方法步驟讓學生自行設計實驗[3]。在酶這一節書中,新舊版本教材都將實驗分了兩個部分實驗,第一個實驗是探究酶的催化效率,第二個實驗是探究酶的專一性;本文主要分析酶的專一性實驗。
1.探究酶的專一性的實驗的比較
1.1課文結構上的不同。舊版教材在實驗部分結構都一樣,統一的格式:實驗原理、目的要求、材料用具、方法步驟、結論、討論。這是舊版教材中實驗的結構,實驗的目的是證明前面學習的知識點是正確的,是為了驗證某個結論。而新版教材在實驗的標題上標出"探究"二字,課文結構也是探究性實驗的一般步驟:提出問題、作出假設、材料用具、設計實驗、進行實驗、分析結果、結論和應用、表達和交流、進一步探究。模擬了科學家的科學研究過程,這樣的過程有助于學生了解科學研究過程,還可以培養學生的科研能力。后面的表達交流部分不僅可以培養學生的表達能力,還能讓學生通過交流對實驗結果有進一步的認識,在交流中能因為不同的思想碰撞出紅花,引發深入思考;此后再進一步的探究,更能開拓學生的思維。
對比之下,新課改更強調對學生的素質教育,在發揮學生的主體作用的前提下,強調學生的能力和創新意識的培養。素質教育的關鍵是能力的培養,而能力是在實踐中形成和發展的。舊版的高中《生物》教材中,實驗都以驗證、觀察實驗為主,忽視了對學生創新思維的培養。認真落實實驗的教學是培養學生能力,樹立科學素養的一個重要措施。生物學實驗不應該只是一個驗證生物學結論的過程,而更應該是一個探索、嘗試、體驗的過程。新版教材的實驗更能體現這個理念。
1.2新版教材不呈現實驗步驟,要求學生設計實驗。舊教材實驗都是一個模式,觀察、驗證。新教不僅有驗證實驗,還有探究實驗,探究實驗的關鍵在于設計好實驗。新教材把驗證性實驗變為探索實驗,讓學生利用"頭腦風暴法"去思考、改變、分析實驗,能充分發揮學生的自主探索和合作學習的能力,更能體現素質教育的目的,能讓學生從做中學,從做中思,從思中發展。培養學生的設計能力,根據要求設計出的完整實驗,學生來說并非易事。所以,對教師的要求也非常高,教師積極加以啟發和引導,激發學生興趣,加強學生實驗設計能力的培養。取得教學相長、師生平等互動的教學效果。
江蘇版的教材里,這兩個實驗可以合并成一個,是一個驗證性實驗,同樣是列出了實驗步驟,但是實驗材料用酵母菌溶液代替豬肝研磨液,這個給我們的提示是,我們可以選擇更適合、更易獲取的實驗材料。
新教材中對實驗的要求是:在態度上,要求學生養成實事求是的科學態度,初步具有勇于探索,不斷創新的科學精神和合作精神;在實驗能力上,要求學生能夠正確使用顯微鏡等常用工具和儀器,掌握采集和處理實驗材料等操作技能;學會科學觀察的方法,能夠記錄,整理觀察結果并得出結論;初步學會生物實驗方法,能夠提出問題,作出假設,設計實施,分析和解釋實驗中產生的現象和數據并得出合理的結論。
2.教師如何轉變教學策略
在新的課程標準要求下,教師在教學策略就要相應的做出改變,生物實驗中為培養學生的科學探究能力教師的準備。
2.1針對學生的基礎,精心設計、充分引導。生物實驗,要完成對學生的基本實驗技能的培訓。首先教師應根據教材上的要求或日常生活實際所遇到的問題加以整理,使他們明確要探究的目標。探索與實際生活聯系緊密的問題,學生興趣濃厚,積極預習。其次教師要精心備課,使學生產生認識上的困難或困惑,從而激發學生進行創造性的探索。
2.2培養學生科學探究能力所采取的教學策略和學習模式。生物實驗中的探究學習的方法是采用問題、探究、合作的學習形式,即提出實驗課題――討論、設計、選擇實驗方案――實驗探究――討論、評估――完成實驗報告。提出開放性問題,明確下一次的實驗目標,從而達到進一步培養學生科學探究能力的目標。
新課改更強調對學生的素質教育,在發揮學生的主體作用的前提下,強調學生的能力和創新意識的培養[3]。素質教育的關鍵是能力的培養,而能力是在實踐中形成和發展的。認真落實實驗的教學,是培養學生能力,樹立科學素養的一個重要措施。生物學實驗不應該只是一個驗證生物學結論的過程,而更應該是一個探索、嘗試、體驗的過程,使用新教材后,教師應該盡快轉變觀念,做到在實驗教學中滲透情感教育。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]人民教育出版社生物室編著.全日制普通高中生物(必修)生物第一冊,人民教育出版社,2003年6月第1版:46-47
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學科學的形成和發展都離不開實驗。學生通過實驗,可以探究自己還未認識的世界,幫助學生形成化學概念,理解和鞏固化學知識,掌握實驗技能,激發學生學習化學的興趣,拓寬自己的知識面,培養學生觀察現象、分析問題、解決問題的能力,學會科學研究的方法。因此,在化學教學中化學實驗以其生動的魅力和豐富的內涵在培養學生各種能力方面發揮其獨特的功能和作用。
一、營造和諧氛圍,激發學生的求知欲
營造一種氛圍,一種鼓勵學生敢于質疑、敢于挑戰權威的文化氛圍是探究式學習的首要任務。作為一名教師,創造這樣一種氣氛,我們首先要創建民主意識的教育,并且把這種民主意識傳遞到每一個學生的心中。在教學過程中,要愉快地聽取學生的意見,坦然面對學生的質疑,實事求是,認真地承認自己的教學失誤與不足,虛心地接受學生的批評,正視并及時改正自己的過錯,贏得學生的歡迎。第二,我們必須培養和發展教師的人格魅力。能夠理性地看待自己的教學不足或問題,堅持以事實說話,用自己崇高的人格魅力和良好的師德教風去影響學生的成長。此時,教師再喚起學生的問題意識、參與意識和合作意識,從而掌握化學探究方法。引導學生以探究的方式進行化學學習,從已有的生活經驗出發,通過質疑、探究、討論的方式親身體驗化學、理解化學。
二、充分利用教材資源,培養學生的創新意識
創設良好的問題情境,激發學生求知欲。化學實驗的情境創設功能就在于使化學學習活動貼近生活實際和社會實際。讓學生在具體情境中發現問題,誘發學生的求知欲,激發學生思考和實驗情趣。如在學習《氧氣的制作》一節時,先給學生演示氧氣的性質實驗,如帶火星的木條重新燃燒,引發學生注意力,調動學生參與化學實驗的積極性,從而激發求知欲。創設良好的問題情境,還要活躍課堂氣氛、和諧師生關系。要善于運用直觀演示實驗、多媒體動畫和趣味實驗等手段,激發學生探究問題的欲望。如在實驗教學中,拓寬實驗思路,因材施教,使化學實驗更具有趣味性、探索性,以滿足學生的心理特點,培養學生的創新意識。
變驗證性實驗為探究性實驗激發學生的求知欲。要想把新課程的目標落到實處,教師就應在具體教學環節上時時提醒自己;真正關注學生,想他們所想,給他們所需;給學生思考的時間和空間,引導學生去完成知識的建構過程,為學生走近科學提供一種獨特的形式,即通過親身的觀察、操作和體驗,去感受和領悟科學的理念,因此要加強實驗的探究性而不是簡單的驗證。所以在完成某個實驗前,學生根據實驗目的,明確實驗原理,精心構思,設計實驗步驟(可按教材設計步驟,也可按自己的思路設計出可行性步驟);根據實驗步驟,選擇儀器和藥品;做完實驗后,如實記錄現象、數據;根據實驗記錄,進行分析、推理,得出結論,寫實驗心得。這樣,實施起來會比以前的分組實驗多花一些時間,但有記憶長久、理解深刻、知識建構自然等優點。
三、精心編制探究性習題,培養學生探究性思維能力
編制好學生習題,訓練學生的思維能力,對培養學生的探究能力是相當關鍵的。選擇好的探究性習題,對于培養學生探究性思維能力可以說具有十分重要的作用,因為實驗方面的探究性學習會占據大量的時間,而且會受到一些客觀條件的限制,而習題只需要利用大腦的思維,避開實驗條件,利用已有的實驗探究知識和能力,在大腦里形成探究步驟,在大腦里比較分析各種可能情況的利與弊,從而得到正確的結論。
總之,在化學教學中,教師要更新教育教學觀念,深刻領會《新課程標準》的深刻內涵,深入挖掘實驗教學的操作要領和規則,充實化學實驗的裝備,將實驗知識、實驗方法與實驗操作有機地結合起來,做好實驗知識和實驗規程的培訓,激發學生探索的欲望,引導學生主動實驗、仔細觀察、認真做好實驗記錄,學會在教學過程中積極思維,不斷提高探究能力。
關鍵詞:深層解讀 認真鋪墊 分析經典 主動探究
在高考命題別強調實驗與探究能力的考查。高考復習中怎樣實現對學生實驗與探究能力的培養呢?筆者根據現行高中學校的教學實際和多年高三教學經驗,總結為以下幾個步驟:
一、鋪墊實驗的基礎知識
實驗的基礎知識是學生學習實驗和進行實驗操作以及實驗方案設計和分析評價的必要的知識鋪墊。沒有這些基礎知識和基本技能的把握就談不上實驗。我在復習時發現不少高三同學對什么是實驗、何為實驗原理、原理怎么確定,實驗設計的原則有哪些、一個典型的實驗方案的有哪些內容構成、常用實驗方法有哪些、實驗設計的一般步驟是什么等基礎知識是一知半解,甚至根本就不了解。我們在復習時一定將以下基礎知識學生及時加以鋪墊。
1.實驗的概念:在人為操縱和控制條件下,通過觀測研究對象的變化,來驗證或探索生物學事實或生物學規律的一種手段。
2.實驗中的變量:自變量(實驗變量)與因變量(反應變量)無關變量(控制變量)與干擾變量(額外變量)
3.實驗原理:(1)保證實驗正常進行的理論基礎。(2)實驗結果能夠說明實驗結論的理論基礎
4.實驗設計的原則:如:(1)科學性原則(①實驗原理的科學性②實驗材料選擇的科學性③實驗方法的科學性④實驗結果的科學性)(2)單一變量原則(3)對照性原則(①空白對照②自身對照③條件對照④相互對照)(4)控制與平衡控制原則(①單組實驗法②等組實驗法③輪組實驗法)(5)平行重復原則
5.生物實驗方案內容如:(1)實驗課題(2)實驗目的(3)實驗原理(4)實驗材料和用具(5)實驗方法和步驟(6)實驗結果和結論和討論
6.實驗常用方法如:①顯微觀察法②觀察性狀法③同位素示蹤法④加法創意法⑤減法創意法⑥化學分析法⑦雜交實驗法⑧模擬實驗法⑨調查分析法。
二、觀看考綱要求課本實驗錄像
特別需要指出的是由于各地的教學條件發展不平衡,有相當一部分高一、高二不能把必修課本上的實驗讓學生如數完成,甚至有的學校從未讓學生做過實驗。實驗內容全靠老師講解。高三再學生補做實驗已不現實。此時讓學生觀看讓觀看名校教師實驗實錄不失是一個最好的辦法。在學生觀觀看實驗實錄是教師指導學生思考以下幾個方面:1.每個實驗分別用了哪些材料和儀器?2.每種儀器是怎樣使用的?3.實驗用到什么試劑,每種試劑如何使用?3.實驗的每一步怎樣規范操作?4.實驗用到什么實驗方法?5.實驗現象是什么?6.實驗結果是怎樣觀測的?等。
三、用實驗基礎知識分析評價課本上的實驗
對課本實驗指導學生按照以下幾個步驟分析評價第一步:分析每一個實驗的實驗目的是什么?實驗的原理有哪些?它們分別是在哪一步體現的?實驗材料是什么,取材的標準是什么?該實驗采用了什么實驗方法?采用了什么對照方式?實驗的步驟為什么這樣寫?步驟能否做相應的調整?每一步用到了什么儀器?實驗的結果是什么?它是怎樣觀測的?是用什么方式呈現的?該實驗方法和結論能應用到其它領域嗎?實驗方案嚴密和完善嗎?能否換用其它的材料和方法證明此結論等對實驗進行細致入微和剖析和研究。第二步:對實驗以不同的標準進行歸類。如:①以實驗目劃分:觀察類、提取鑒定類、驗證類、探究類、實習和研究性課題類。②以實驗水平劃分:離子分子水平的實驗、細胞水平的實驗、個體水平的實驗、群體水平的實驗、生態水平的實驗。還可以實驗方法歸類③以用到的實驗方法和原理分:采用顏色反應的實驗、采用原子示蹤法的實驗、采用模擬方法的實驗,采用調查法的實驗等。
四、分析研究設計課本上的經典實驗
經典實驗是科學家精心思考、巧妙設計、反復實踐,經后人多次證明是正確的和最具代表性的實驗。它不僅本身蘊含著眾多的生物學知識,還蘊含著眾多科學家的科學思維方法和艱難的科學探究歷程。因此,高考試題常把經典實驗作為試題的源泉。如:酶的發現、光合作用的發現、生長素的發現、生長素的極性運輸、動物激素調節的實驗、肺炎雙球菌轉化實驗、噬菌體侵染細菌的實驗、孟德爾豌豆雜交實驗、摩爾根的果蠅實驗、細胞質遺傳的判定實驗等。
五、設計相關實驗,訓練學生“獨立完成”能力
例如:課本上有植物的向學性實驗設計方案,我們不妨要求學生設計向水性實驗、植物根向地性的實驗等。讓學生應用課本實驗的方式和方法,訓練“獨立完成”能力。
六、尋找課本上的生物事實和生物學原理等設計實驗加以證明,訓練“第二層次”能力
課本上有些生物學事實和生物規律并沒有現成的實驗方案進行證明,而這些內容往往是高考實驗題的命題點。
七、設計未知領域的探究問題,培養“第三層次”的能力
如:社會熱點的探索,生物學新領域的研究等。理論聯系實際,用生物學知識解決實際問題,培養學生探究能力,養成主動探究的良好習慣。全面提高學生的科學素養。
八、分析歷年高考實驗題、把握高考實驗題的命題脈搏,總結解題方法、訓練答題技巧和答題的規范化
1重現探究過程,加深學生對科學探究方法的理解
初中物理中體現“控制變量法”的探究實驗比較多,如“探究影響滑動摩擦力大小的因素”,“探究壓力作用的效果”,“探究影響液體內部壓強大小的因素”,“探究影響浮力大小的因素”,“探究動能、重力勢能的大小與哪些因素有關”,“探究影響導體電阻大小的因素”,“探究通過導體的電流與電壓、電阻的關系”,“探究影響電流做功多少的因素”,“探究影響電流熱效應的因素”等等,我們可以歸類進行復習,選其中的一個進實驗室重新做一遍,體驗探究的過程,加深學生對這種科學探究方法的理解,提高復習的實效。
如讓學生再次做“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗:學生首先要明確實驗目的,然后按照科學探究的步驟展開,即本次實驗提出什么樣的問題,怎樣進行猜想和假設,如何設計實驗(需要測量哪些物理量,要用到哪些儀器,實驗的步驟是什么?),數據記錄,然后進行分析和比較,最后歸納寫出結論。讓學生討論為什么要使木塊做勻速直線運動,書寫實驗結論時要注意要點(控制變量)。
2重現物理規律,加強學生對重要規律的掌握
當然也有些實驗是不適宜讓學生重新再做的,就可以利用播放多媒體課件的方法把一些實驗過程及規律重現出來,如“平面鏡成像規律”,“凸透鏡成像規律”,“二力平衡的條件”,“阿基米德原理”,“杠桿平衡條件”等等。
這些實驗可以讓學生邊回憶邊復述實驗中的要點與注意點,教師作適當的補充與分析,既節省復習時間又提高實效。例如在“凸透鏡成像規律”復習中,該內容是重點又是難點,在進行復習時可以先讓學生回憶成像規律,然后再利用課件來演示凸透鏡成像的規律,重溫“一倍焦距分虛實二倍焦距分大小”“物近像遠像變大”等記憶口訣,并投影出問題讓學生討論:燭焰的中心、凸透鏡的中心及光屏的中心是在同一高度還是同一直線;蠟燭燒短后,像如何移動;若用物體遮住凸透鏡的上半部分,像有何變化;如何用凸透鏡成像規律估測凸透鏡的焦距等,學生通過討論來解答達到復習鞏固的目的。而在處理有關凸透鏡的習題時,有時應把具體的數據化為規律或把規律化為具體數據,幫助學生理解成像規律的具體運用。
3變式重現電學實驗,教會學生利用電表判斷故障的方法
電學中的一些探究實驗,復習時就不能是簡單的重現,而是變式重現即適當地變換一下條件或器材,或變換下觀察的角度,讓學生學會變式思考。
如在復習“測量小燈泡的功率”實驗時,先讓學生回憶實驗原理、實驗步驟及實驗時的注意點,然后在實驗時故意反接電表的正負接線柱;閉合開關前,變阻器置最小值;或拔掉小燈泡;電壓表接著滑動變阻器兩端等;讓學生觀察電流表電壓表的示數變化情況,尋找原因,學會利用電表判斷故障的方法,做到既動手又動腦,培養學生的探索精神和實驗分析能力。還可與探究歐姆定律,伏安法測電阻等實驗對比復習,在比較中獲得事半功倍的效果。
作者:尤芳紅 單位:蘇州市常熟市白茆中學
而新課標則倡導探究性學習,將發展學生的科學探究能力和增強學生的生物學實驗的基本技能,列入了新課標的具體目標。尤其是對發展學生的科學探究能力,《新課程標準》中提出了11項具體要求,其中的許多方面只有通過實驗探究才能實現。因此,我們有理由相信,在新課改后的新高考中,探究性實驗試題的比例將會大增。
對于探究性實驗習題,當中有很多科學問題或者結論都是我們課本中沒有出現過的,同時問題的靈活性很大。例如,實驗中要探究的問題可能是正確的,也有可能是錯誤的。所以,很多學生碰到這類試題,都有過棘手的感覺。其實這種試題的規律性很強,只要大家掌握了這類習題的一些基本做題方法,探究性實驗試題反而會成為大家考試中最容易拿分的題型。
探究實驗設計的一般方法:
第一步:認真閱讀題干,了解題目要求,主要是判斷實驗類型,因為除了探究實驗以外,還有可能是驗證實驗;即弄清楚本實驗要求我們做什么。
第二步:準確的把握實驗的目的,即為什么要做這個實驗,并找出自變量。
第三步:提出實驗假設:即在未做題之前,對實驗目的中提出的問題,作出一種可以用即將進行的實驗來檢測的猜測性回答。
第四步:確定實驗的原理。實驗原理通常根據實驗的目的和題目所給的材料進行分析處理,確定實驗變量的檢測方案,再根據我們所學過的知識聯系起來確定實驗的原理,這些知識可能是生物學知識,也可能是物理、化學或其他學科的知識。
第五步:設置對照實驗,選擇合理的實驗對照方法。
第六步:選定或分析實驗對象、器材、藥品;即用什么對象做實驗能夠驗證或探究本實驗所提出的問題,需要用到哪些儀器、設備、藥品等,在選擇實驗實驗對象、儀器、藥品時,都要遵循可行性,簡便性原則。一般情況下,題中給出的實驗材料都有用途。
第七步:構想實驗思路:針對實驗目的,認真領悟實驗原理,結合題目所提供的實驗對象、器材、藥品,設想該怎樣設計實驗過程,才能達到實驗目的,在腦海中構想一個大致框架。
第八步:設計實驗步驟:設計實驗步驟時最好能理順實驗思路,設計步驟時一定要注意遵循實驗設計的四個基本原則(對照原則、單一變量原則、等量原則、科學性原則)。實驗步驟基本模式是:(1)將相關的實驗材料、用具或相應的實驗對象等隨機平均分組,并編號(目的是為了防止偶然誤差);(2)施加實驗變量,控制無關變量而設置對照(注意:單一因素不同;其他因素相同且條件要適宜);(3)進一步相同處理(如條件適宜相同環境);(4)檢測因變量、觀察、統計、比較。如果實驗現象是隱蔽的,必須找出具體的檢測方法,以顯現實驗結果,便于觀察,之后找出具體的觀察和記錄對象,觀察、記錄、統計、比較實驗數據和現象;(5)有些實驗可能需要反復操作本實驗。目的是防止偶然誤差。
這里需要說明的是,上述五個步驟的順序并不是一成不變的。例如,第二步和第三步的順序是可以顛倒的,即先做共性處理,再做變量處理,而有的實驗中第一步分組編號和第三步共性處理則合并為一步。當然,不同的對照實驗,還會有其特定的實驗步驟,這就要根據特定實驗的具體實際來設計。
第九步:預測實驗結果:即在實驗未做之前,根據實驗原理分析,這個實驗最后會是什么結果,這里需要注意的是,如果是驗證性實驗,只有一種結果(根據實驗原理推導出來的與實驗假設相一致的結果),而新高考中主要考查的探究性實驗則要根據比較抽象的原理,要考慮到各種可能的結果(一般會有2—4種不同的結果)
第十步:解釋或分析實驗結果:即解釋出現這種結果的原因,實際上就是尋找實驗原理與實驗結果之間的關系。
第十一步:寫出實驗結論:即回答實驗目的中所提出的問題。探究性實驗回答的基本模式:如果(若)可能出現什么樣的實驗現象,則(說明)相對應的實驗結論。有多種可能(一般有3種,即肯定假設,否定假設,與假設無關)
當然,不同類型的探究性實驗試題,考察的角度可以有所不同,而并不一定需要將上述所有步驟都作為考察對象,從第二步到第十一步均可以作為考察對象,但是,解答這些不同類型的探究性實驗設計題的思維過程是相同的。