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论文摘要:科学知识社会学的研究揭示出,科学实验中存在着一个修辞学的层面。文章通过对科学实验修辞的理论依据、制约境遇、操作规则、劝导力量等内容的探讨,论述了科学实验中的修辞问题。
自从20世纪70年代中期拉图尔、伍尔加开始运用人类学的田野调查方法对美国salk研究所进行观察研究以来,科学实验就成为了科学知识社会学(ssk)的重要研究内容。他们从对实验室的详细考察中获取丰富的资料,描述了实验室内部的分工及操作的流程,描述了科学知识在实验室内被建构出来的过程,进而提出了实验室“事实”的社会建构、科学实验运行的决策负荷、知识生产过程的情境制约、知识生产过程的市场定位等许多非常新颖而深刻的理论观点。通过ssk对科学实验过程、笔录和论文的分析,对实验室成员手稿、通信、谈话等的研究,可以发现,在科学实验对科学知识的建构过程中,还存在着一个不为人注意的修辞学层面,科学家运用劝导和说服性的文学技巧来获得科学实验的成功是一个共性的问题。文章拟就这一问题进行简要探讨。
一、科学实验修辞的理论依据
科学实验是科学家根据其研究目标,利用一定的仪器、设备,对自然现象加以控制、模拟,排除干扰,突出主导因素,在有利的条件下进行科学研究的一种方法,其目的一是为了探索和发现新的现象和规律,二是为了对理论成果的正确与否进行检验。人们一般认为,科学实验是一种纯粹理性和中立的实践活动,其中不掺杂任何非科学的成分。但事实上,由于种种原因,科学实验经常会出现从别的领域中借鉴理论和方法成果的现象,其中,科学实验与修辞学的结合就是一个非常明显的例证。之所以说在科学实验中也存在修辞学的操作空间,是由以下几点决定的:
第一,科学实验的主观性特征。科学实验虽然是一种理性活动,但就其要人为地控制和改变科学研究对象以获取感性材料的过程而言,它并不完全等同于科学抽象、综合分析等理性思维活动,而是也具有感性活动的特征,它要借助于仪器设备把抽象的理性活动物化为感性形态参与的认识活动。如果保持绝对的客观性和中立性,科学实验就不能改变自然现象的基本形态和运动的原有进程,这样客观对象的许多特征和属性就无法显示出来为人们所认知。所以,科学实验必须干预研究对象,在变革自然的过程中接受来自自然的各种信息。科学实验可以简化和纯化研究对象,让所要的结果以典型、纯粹的形式表现出来;它可以强化和激化研究对象,造成自然界中无法直接控制而在生产过程中又难以实现的条件;它可以加速和延缓自然条件下研究对象演进的过程,以模拟的方式再现和重演时过境迁的自然现象。所以,科学实验受到实验者主体思想的支配,科学实验中渗透着实验者理论的指导,对科学实验结果的解释具有较大的主观性和相对性,所有的这一切,都体现了实验者主观性和能动性的一面,有助于做出在常规条件下难以达到的科学发现和技术发明。而且,实验者本人所具有的世界图景、科学信念、理论框架、符号语言对其实验的影响也是不言而喻的,独立于包括修辞学在内的各种理论之外的中立性实验是不存在的。
第二,科学实验的社会性特征。科学实验并不完全是一项个人化的事业,而是科学共同体的集体成果,科学实验的过程、作用和结果必须结合其赖以生存的社会环境来加以认识。科学社会学家拉图尔曾经用“行动者一网络”( actor -network)理论来概括科学实验的这种社会性特征,他认为,科学实验实际上是一个互动的网络结构,这一网络首先指生产科学知识的实验室,实验室中的实验者、实验仪器、实验材料、实验环境形成一个相互关联、不可分割的整体,构成了科学实验的基础语境。其次,“行动者一网络”指实验室与其之外的社会的关联,科学家与政府、企业、出版商、公众等共同编织成自然一社会之网亦即科学实验的社会语境。再次,“行动者一网络”也指上述两个层面之间的双向互动,实验室通过科学建构塑造社会,社会以其特有方式资助和支持实验室。在他们看来,科学实验实际上构成了一种特殊的社会实践,在这种实践中,谁是科学的权威,谁的方法和判断应当得到尊重,谁的证据应当视为可信的,都与科学家的社会地位和属性联系在一起,对科学实验进行修辞学的改造就是要维护自己所服务的意识形态、权利和地位。
第三,科学实验的审美性特征。随着科学研究的发展,对真理的探索和对审美的追求日益呈现出内在统一的趋势,正由于科学和美学之间的这种内在统一性,在科学研究的过程中逐渐形成了一系列的审美原则和特征。“科学中的审美判断是植根于主观和社会的因素之中的。科学家习得的审美标准的意义是社会过程中的一部分”。科学实验作为科学研究活动的一部分,当然也要求具有审美性的特征,这主要表现在四个方面:首先是对称性,在科学实验中,如果对实验的诸种成分如概念、公设、变量等施加一个变换而不会对实验本身及结果产生变革性的影响。其次是模型性,科学实验总是通过各种形式实行模型化原则,建立对象系统的简化模型来研究真实的对象系统。再次是形象化,要求一个实验是可形象化的,就是要求一个实验是可用图像表现的,可以用图像或虚构的形式来解释自然现象。最后是简单性,科学家要遵循“思维经济原则”,他们往往是选择那些容易进行的而且带有更大适用性的实验,而不是最有理论意义的实验。事实上,科学实验的审美性特征不仅为科学实验的修辞学提供了探索方向,提出了进行科学实验修辞评价和选择的参照标准,也为科学实验的建构提供了方法论的准则。
第四,科学实验的偶然性特征。在实验室中,科学家所做出的各种选择并不是理性推理的必然结果,要想找到几个参数来描述科学实验选择的深层原因是不可能的,这些选择只能是因地而异、偶然发生的事件(locally situated occasion)。科学实验研究在一定程度上是机会主义的,科学实验的仪器设备、图书资料等资源决定了实验的主题选择、问题分析、过程结构等,科学家对实验的某一方面的更改,有时就是因为可供利用的实验资源这样一些非决定性的、非主导性的、偶然性的缘故。“实验室内的许多决定都来自并没有事先计划到的选择和地方背景的标准,而不是来自遵循一系列理性程序。科学家会使用放在身边的设备,而不是去建造一个或是购买一个新的。他们之所以决定采用某些测量是因为它们容易,而不是因为它们在理论上最有意义。’
二、科学实验修辞的制约境遇
当代科学社会学家卡林·诺尔一塞蒂纳是对实验室进行系统的社会学研究的杰出代表,她坚持一种建构主义的观点,注重对行动之中的科学的描述,力图考察科学家在广泛的社会文化背景中是如何建构知识的。她在其著名的《制造知识—建构主义与科学的与境性》一书中认为:“对实验室的研究已经表明,科学对象不仅技术性地在实验室中被创造出来,而且符号性、政治性地被建构。”闭也就是说,科学的发现不是理性研究的结果,而是偶然事件的产物,即个别实验仪器设备的使用、个别材料的偶然使用,以及实验室中科学家之间,有时是实验室内科学家与实验室外科学家相互磋商和协调的产物,售科学实验中充满了修辞的因素。在塞蒂纳看来,实验室是实施实验或者知识过程得以发生的物质环境的寓所,它构成了科学实验修辞最直接的制约境遇。科学实验室可以从两个角度来进行界定,一方面,实验室可以称为“知识作坊," ( workshop),它指一种为了知识的制造而拥有各种实验设备和仪器的地方;另一方面,实验室又可以被称为“事实工厂”(fact factory),它不仅产生创新性的知识,而且要在选择的基础上创造出新的科学对象和科学事实。科学实验所使用的仪器是按照实验原理的要求构造的,实验使用的材料是依据实验者的目标预先准备好的,就连实验室的物理环境也是精心设计的,只有通过这一切,才能达到科学家所预先设想的目标,产生出新的科学事实来。在实验室中,我们看不到描述主义所称的“自然”,相反,“自然”是被排除在外的。“由于科学研究的产品是特殊的人在特定时间、特定场合建构的,这些产品包含着研究者特定的兴趣和局部的而非普遍有效的解释;换言之,科学家是在有条件限制的情况下进行研究的。这样,实验室中的选择不仅依赖于所研究的内容,也依赖于具体的研究环境。
具体而言,在对科学事实和知识进行建构的过程中,实验者主要受到了以下几方面因素的影响:一是选择决定。科学家在进行某种实验和解释,对科学事实建构时,是渗透着选择和决定的因素的,这包括测试手段选择、物理环境选择、实验时间选择等等。例如一位操作结构测量数据程序的科学家,他的任务是选择一种函数,这一函数已经被转化成在两种形式的统计曲线之中取其一的选择。他最终选择了后者,因为后者解释和表述起来更为容易一些,这一点是符合修辞学的简单性原则的。科学实验的选择性,同样包括了实验工具、样品等实验条件的选择,而这些选择则是在选择决定标准(decision criterion)的基础上进行的,选择某些标准就意味着选择与其相适应的描述工具和方法。这些选择决定标准必然包括简单性、可比性、精确性等准则,也是修辞学所追求的目标。二是商谈协调。实验室中的选择不是与个体的决定相关联,而是社会商谈(negotiation)的结果,实验室中科学家的实际推理活动也是在大量商谈基础之上进行的。这里的商谈,不仅是科学家之间的磋商,而且还包括与科学家之外的有关人员磋商;不仅是书面的建议,而且包括直接的面对面的接触。其中尤为重要的是,科学家特别是同一实验室内的科学家必须相互交流自己的观点,彼此了解他人的想法,直到形成关于实验的一致意见。科学家接受一种实验解释而不是其他解释的程度,是社会互动或社会磋商过程的结果,亦即成员们交换观点且相互之间试图进行说服、劝说和施加影响,在这一过程中,这些观点可以得到修改、摒弃或加强。科学知识是通过磋商过程而确立起来的,即在社会互动过程中通过对文化资源的解释而确立的。那么,通过科学磋商所确立的结论就不是对自然界的确定性解释。相反,它们是处于特定文化和社会背景中的具体的行为者群体所认为适当的主张。三是话语互动。科学家的实验也是参与者之间书面话语交流的产物,“科学的交流基础构成了科学家的活动,这种活动是被其他人的论点所定向和维持的话语互动(discursive interaction)的一种形式。这种社会和符号的基础在具体的实验室商谈中变得最为明显,这种商谈标志着对科学研究成果的高度选择性的建构和解构,并且导致了对知识连续的重新建构”。困关于科学实验的互动性话语背后往往隐藏着一种相同的修辞模式,它们都不使用共同科学框架中的正式的科学论证,而是采用非正式的交流方式并试图列举事实以支持那些与他们相一致的结论,以便加强自己的观点和批驳对手。四是前在成果。科学家所读的是其他人的实验成果或研究计划,他们拥有的是以前科学研究已经确立的知识体系,他们从测量中所获得的是在特定的交流境遇中才有意义的图表。科学家在实验室中建构的,是一种穿插于同他人话语互动的研究领域之中的结果,这些话语的具体成形可在该领域的权威性著作中找到,但它也是通过实验室中人们的注释和符号性处理所构成的。五是利益资源。科学实验活动的完成,不仅是科学家之间的合作,而且包括更广泛的社会关系。科学家的实验工作不仅与其同事和其他科学家有关,而且与经纪人、工商界、出版社、政府管理者等有关,由于这些原因,科学实验的主题、内容和程序都可以进行修改。通过这些措施,科学家希求获得职位、项目和经费等方面的利益和资源,而这一切对科学家的自身发展和科学实验的维持来讲是不可缺少的。上述这几个方面的内容可以说构成了科学实验修辞的制约境遇,科学家必须在特定的境遇之中,通过恰当的修辞论辩方式,来说服他人相信自己的实验以及解释是更为优越的。
三、科学实验修辞的操作规则
按照科学知识社会学者的看法,科学活动的过程不仅包括传统所认为的发现的境遇和辩护的境遇,而且包括接受的境遇。也就是说,科学家不仅要以个体或集体的形式发挥其创造性思维来做出科学发现,而且要对其科学理论进行逻辑性的证实和社会性的评价。而科学实验就是能在这三个境遇中都发挥作用的有效方法,科学实验不仅是科学理论的先导,而且也是检验科学理论的标准,一个科学理论的模型由于其预言与实验结果非常接近而得到证实。开展科学研究、经验证实和测度评价都是科学实验的重要内容,但是,从修辞学的角度讲,科学实验的主要任务,还是要在上述五项境遇制约的基础上,消除各种可能的障碍,控制选择的平衡,使得对一种实验的选择比另一种实验更有吸引力,并且增加或降低有关其他可选择变量的重要性。用齐曼的话来讲,科学的目标就是在最大可能的领域上达到理性意见的一致,但是,“观察的意见一致可能性和意见一致性,在科学中不能认为是理所当然的。必须有意地通过巧妙的实验、高明的技巧和所有批评论争的资源去寻求”。
在《制造知识》一书中,塞蒂纳曾经概括了作为科学推理典型特征的五种解释方法规则,在科学修辞学看来,它们同样可以成为科学实验修辞操作的准则。第一,“无限怀疑”的规则,这要求科学家要对已有的科学结论和实验结果保持怀疑的态度,不轻信和盲从任何权威性的甚至是判决性的实验,根据不同的实验和社会语境选择特定的物质、成分和仪器,选择实验测试的时间和取样的数量,选择实验的方法论,例如构成的简单性与复杂性、严格的可比性与间接的可比性等等,努力追求最简洁、最完美的实验。第二,“一无所知”的规则,这要求科学家用现象学加括号的方法将自己已有的知识暂时搁置在一旁,从较远的间距和全新的角度来获得、审视、保存和传播一种对已有科学实验成果的理解,将检验和判定理论的权力完全交付给科学实验,避免“观察所渗透的理论”可能对科学实验产生的影响。第三,“参照标准”的规则,这要求科学家在科学实验中使用带有自己偏好的各种仪器设备、物理环境、实验实践、测量手段、数据符号等条件时,要根据科学实验所要求的成本、简单性、可行性、精确性、有效性等标准来进行选择,尽量使这些条件为科学共同体所集体公认,以保证自己的实验结果和报告能够为同行所接受。第四,“普遍适用”的规则,这要求科学家所操作的科学实验可以由不同的实验者在不同的时空中进行且得到相同的结果。“科学合理性被认为是由重复性来保证的,理由是科学共识建立在经验事实的基础上,经验事实来自实验,而实验又是可以由任何科学共同体中能胜任的成员来重复进行的。第五,“开诚布公”的规则,这要求科学家必须就其科学实验的过程、内容和结果进行交谈和公布,因为对科学实验的理解,不可能仅仅通过观察而获得。要想获悉隐藏在实验室背后的基本原理,必须阅读实验报告,倾听科学家之间的问答和交流。对科学家来说,事物的原始意义包含在他们的实验室推理之中,而对其他科学家和公众来讲,关于科学实验的交谈是获取信息的主要来源。
科学实验中的修辞不仅体现在科学实验的操作过程中,而且发生于科学实验的结果陈述中。科学知识社会学家通过研究科学史上的许多著作发现,在实验室内实际从事科学研究的方式,和将它写出来发表的方式这两者之间有着实质性的不同。一方面,科学论文结构对科学实验的修辞性偏离。与实验室活动中大量产生的变动不居的推理相比,科学论文所呈现的是通过词句、段落、篇章等结构而表现出来的遵循一定规范的高度理性的流动。科学论文对实验程序的颠倒,不是表达不当的结果,而是论文结构的修辞策略的一部分,正是通过这样的修辞操作,科学论文才具有了可以使人信服的逻辑性和条理性。另一方面,科学论文内容对科学实验的修辞性偏离。在清晰明确的表面之下,被科学论文所隐藏的实验内容,可能比它所告诉人们的东西还多。科学论文不仅有意“遗忘”了实验室内的实际内容,而且在很大程度上运用了未被读者注意到的修辞策略。与实验室的相关工作相对比,科学论文所提供的一般都是经过选择后的剩余( residual)描述,它所提到的每一种实验材料和研究方法,以及所引用的每一个数字,都表明是技术上合理选择的结果。这都说明,科学实验不仅是在预先制造好的工具和材料下进行,而且包含着决定和商谈的链条,它要由特殊的实验者在特定的时间和场合进行知识的建构,其结果必然包含着研究者特定的兴趣和局部的而非普遍有效的解释。所以,科学实验的结果是个性化的,和具体的境遇有关,在现代实验室中,更往往与超科学的社会领域之间有着密切的关系。所以,对科学实验进行修辞操作,其目的不是描述外部自然,而是技术性地制造出合理的、能为更多人接受的实验结果。这里的合理性,可以这样来进行界定:它要使科学实验可以在修辞层面上进行比较和选择,它要使科学观察和科学解释之间达到一种“好的符合”,它要实现科学实验在操作时间场合上的恰当性、在实验程序上的正确性和实验结果上的可预测性,它要在对先前成功方法进行寻求和借鉴的基础上,达到一种行动选择的自由和实验结果的自觉分析,它要满足科学实验赖以存在的利益要求,为自己的选择提供有理由的依据。从这一点看,科学实验的修辞操作归根结底还是为了促进科学知识的更好传播与交流。
四、科学实验修辞的劝导力
科学修辞学家eman mcmullin曾经指出:“科学中劝导发挥作用的三个地方在于:劝导他人相信自己的范式或理论;介绍新人到某个共同体中;实验给出共同体赖以立足的可信结论。一般来说,科学实验最主要的作用一是证明或者反驳假说,二是提出新的理论。实验之所以能有这样的作用,是因为它能够简化、纯化乃至强化科学研究过程,可以通过建立对象系统的简化模型来研究真实的研究系统,从而较为容易和便利地发现本质规律,建构科学理论。实验是理论背后的驱动力,是确证性的首要源泉,考察理论是否正确和确立的关键就在于考虑理论背后的实验,在实验的确证面前,一切异议都将变得软弱无力,因而,科学家通过实验这一论证手段来捍卫自己的科学理论和解释是非常合理的。一般来讲,所有人都将给予实验证据以充分的赞同,在实验面前,臆想的猜测和假说没有任何地位,与实验不一致的异议也不能被人接受,“实验室的主要任务就是要消除可能性,控制选择的平衡致使一种选择比其他的选择更具有吸引力,并且增加或降低有关其他选择变量的重要性”。正是由于这一原因,科学史上的科学家都重视对实验的运用。牛顿就高度偏爱和频繁使用实验方法,他不仅制作过日唇、水钟、透镜、棱镜和望远镜等多种力学和光学仪器,而且利用它们进行了大量的科学实验观测并取得了重大科学发现,通过实验帮助自己的理论获得了说服力,成功地抵御了来自他人的否定。在某种程度上,牛顿把实验当作一种修辞论辩手段来使用,实验在这里发挥了传统上被赋予修辞学的职能:在传统的修辞学中,修辞者通过省略的三段论来证明反对者观点的不充足性,或者提出驳斥其逻辑前提的意见,而在牛顿这里,他提出了实验的科学研究纲领,要求通过实验来完成对科学理论的建构和探讨,通过实验来防止任何对其理论的反驳意见。所以,实验这种传统认为与修辞学毫不相干的方法,在建构、表述和论证牛顿科学理论的过程中,事实上发挥了修辞学所具有的“找到最好的劝导方式”的功能。可以看出,实验也是一种能够给出共同体赖以立足的可信结论的劝导工具,一种能够使科学家和一般受众信服的论证方式,从而也具有修辞学的意义,牛顿的实验方法也就具有修辞劝导的特征:“牛顿把实验证据作为判定科学理论的标准以及科学解释的规范和充足原因,也是修辞性的。这些都是说服劝导的手段,都是改变思想观念的工作。”
在实际教学教学过程中,要保证实验的严谨性,但是在保证其严谨性的同时,也要让教学深入学生的内心,将所设立的实验可以在一定程度上让学生可以接受,所谓建立在学生能够接受的范围,也就是说将实验的难度降低一些,因为较高难度的实验会在学生动手操作的过程中,大大的增加了实验失败的几率,将实验难度降低能够让学生在实际操作的过程中更加能够懂得实验的原理与方法,同时也能加深学生对知识点的印象,因此更好将知识掌握。这样不但在选择实验的时候要学生可以接受,也可以保证实验的严谨性。比如说,在小学五年级加热冷水这节课,一般的老师都会利用密封透明塑料袋进行实验,这也是学校为实验准备的材料,但是这种塑料袋极容易在操作的过程中漏水,也不方便学生操作,在一定程度上也是给实验加大了难度,因此,在这节课中,老师可以在课前准备一些气球,在气球装水后在口处打结,这种简单的改变不仅简化了实验,同时也更方便学生操作,加大了实验的成功率。因此可以说,简化实验过程,降低实验难度能够将科学性与严谨性显现出来。
2利用多媒体技术进行辅助教学
随着科技的不断发展,计算机多媒体技术也被引进了学校当中,多媒体技术辅助教学能够让课堂更生动,学生能够直观的通过声音与图像来感受科学,在这一点上,能够让学生的科学实验更具科学性。与此同时,让教学与多媒体教学相连,在一定程度上,也保证了其严谨性,比如说,在一些科学知识的教学中,老师完全可以在课前准备教学课件,利用多媒体辅助教学来向学生展示科学现象。例如,在讲到声音形成与传播时,传统教学模式虽说也能将实验表达,但是会影响学生对实验过程的“吸收”,但是利用多媒体技术老师可以用真实的图像与声音向学生演示声音的传播,这样更能让学生对知识点牢固掌握,使实验更加具有严谨性。“兴趣是最好的老师”,学生对知识的态度完全取决于学生的学习兴趣,利用多媒体技术就能从根本上激发学生的学习兴趣,同时也能活跃课堂,增加老师与学生之间的交流,使实验更具科学性与严谨性,在一定程度上也能锻炼学生的想象力与创新能力,培养学生好的学习习惯,更加利于学生今后的发展。因此,利用多媒体技术辅助教学同样具有科学性与严谨性。
3改变传统教学模式
在小学科学实验的课堂上,老师一定要突破传统的教学方法,传统的老师在上面讲,学生在下面听已经不能满足现阶段学生的需要,这种教学模式不仅会让学生对学习失去兴趣,甚至还会产生厌学的状况,造成得不偿失的严重后果,这种情况也就影响着小学科学实验的科学性与严谨性,因为学生如果对学习失去兴趣,何谈实验的科学性与严谨性?因此,如何改变传统的教学模式也就成为了现阶段教育部门及学校老师的工作重点,目的也在于提高小学科学实验的科学性与严谨性,在科学实验过程中,老师要多为学生创造更多实践的机会,也就是说,多为学生准备实验材料,保证学生们都能够亲自动手进行实验,在学生实验过程中出现问题时,老师要及时的指正并指导学生进行实验,老师也要向学生多提出问题,比如说,在实验的过程中,老师要问学生。为什么会产生这种现象、出现了什么变化等等诸如此类的问题,让学生能够在实验过程中轻松的将知识掌握,在实验结束后要让学生将实验所得的数据记录,讨论学生之间的实验数据为什么出现不同,并针对产生的不同数据进行分析,让学生彻底了解实验的方法与原理,这样教学模式能够增加课堂气氛,让学生在一个轻松愉快的课堂中学习,同时,也提高了科学实验的科学性与严谨性。
4结语
一、初中科学实验教学中情境的创设
创设科学实验情境是为了增强科学实验的趣味性和生动性,以利于科学实验的教学。科学实验的情境越生动,越能更好地吸引学生对科学实验的兴趣,让学生产生进行科学探究的愿望。
1.利用教材实验资源创设情境
教材上有丰富的实验内容,教师可以此为依据,创设问题情境,以增强学生探究问题的兴趣。例如在教学“热胀冷缩”这一原理时,教师可把温控演示仪带到课堂上给学生演示。开始时,温控演示仪上的绿灯亮起,但当教师把铁片用酒精灯加热到一定程度时,温度升高,绿灯灭,警示的红灯亮起,同时还有报警的铃声响起,学生就会一下子对此产生兴趣。这时,教师再把酒精灯移走,于是绿灯就会再亮。学生看到这些现象,在脑海里一定会产生很多疑问。就这样,学生对物体热胀冷缩的研究越发感兴趣。
2.通过拓展实验内容创设情境
拓展实验一般包括实验方案的评价、实验的设计、实验的改进等多方面内容。在教学时,教师可根据拓展实验的相关知识创设科学实验情境,这对学生创新思维的培养具有重要意义。例如,在教学有关“压强”的知识时,用拇指顶住一根铅笔平的那一头,用中指顶住这根铅笔尖的那一头,尽管使用的力一样,但顶住尖的那头的中指会感到更加疼痛,这说明尖的那头压强更大,这就为“压强”知识的建构提供了素材,从而激发学生的学习兴趣,让学生投入到新知识的学习中。
二、有效利用教材知识进行科学实验教学
科学实验教学的开展要依靠课堂,在课堂教学中,教师可有计划、有目的地指导学生学习和认识自然,培养学生的科学素养。科学实验的教学方法注重发挥学生的学习主体作用,使学生在学习和探索的过程中成为真正的学习主体。所以,教师要把验证性的实验变成探究性的实验。例如,让学生测量自己的步行速度。除了可按照课本上的方法,也可启发学生用一次性输液器消毒后制成滴水计时器测量自己的步行速度。具体而言,让学生手持滴水计时器不摆动,然后在步行时注意不让水滴滴偏。这样,不仅可测算学生步行的速度,还可检验学生步行时是否在做匀速直线运动。这样的小实验具有很强的知识性和趣味性,贴近现实生活,有利于学生巩固所学知识,使学生掌握基本的实验技能,培养学生的创造能力和动手能力。
三、加强并重视科学实验教学中学生的参与能力
1.增加学生的实验机会
以往课堂上进行科学实验时,教师总是把实验的现象、原理、步骤、要领及结果讲清后,才让学生动手做实验。这样一来,学生事先知道了实验结果,再进行实验就没有任何悬念可言,于是学生便失去做实验的兴趣。
其实,让学生进行科学实验旨在让学生通过实验思考实验现象,加深对知识的理解。因此,在实验课上,教师可把操作步骤跟学生讲清楚,但不要把现象和原理告诉学生,而要通过一步步的实验操作,让学生自己观察和发现,以加深学生对所学知识的理解。例如在置换反应里,通过加温氢气可让生了锈的铜更明亮,把已被氧化的铜变成没有氧化之前的状态,这是为什么?对此,教师就可通过引导,让学生思考,以加深他们对置换反应的认识。
2.增强学生的动手能力
在科学实验课上,教师要给学生动手的机会,锻炼学生的动手能力,让学生加深科学实验操作流程的印象,奠定他们实验操作的基础。因此,教师要让学生亲自体验和操作,以便他们更好地掌握课本知识和实验步骤。
四、在科学实验教学中培养学生的创新精神
1.动脑设计,动手实践
在科学实验教学中,教师要启发学生进行实验设计,然后要求学生动手做实验,得出实验的结果。例如让学生做一个只要用100克砝码就可拉动200克物体的轮滑组,然后总结实验原理。就这样,在科学实验教学中,学生的创新思维获得培养。另外,教师有责任鼓励学生运用所学知识解决生活中的问题。只有学以致用,才能更好地激发学生进行科学实验的热情。
2.探究提问,开放实验
当学生遇到疑问时,可把问题带到科学实验课堂上,由教师带领学生一起动手做实验,从而解决疑问。在这个过程中,教师只起引导作用,一切放手让学生去做,教师最后可进行补充。另外,如果在课堂实验中遇到疑问,不要立刻告诉学生答案,而要鼓励学生查资料,自主解决疑问。还有,在科学实验教学中,教师应有意识地培养学生节俭的精神和环保的意识。据此,教师可让学生利用生活中的廉价器具和废弃材料,做成简易的实验装置,从而解决实验室中药品短缺的问题。例如:鸡蛋壳可代替碳酸钙,废弃的小玻璃瓶可做为实验容器。
五、在科学实验教学中激发学生的求知欲
初中生面对科学实验往往很兴奋。当教师演示实验时会聚精会神,认真观察。所以,教师在演示实验时可不失时机地设置教学悬念,激发学生的求知欲,引导学生进行思考,让学生以更大的热情投入知识的学习中。例如在教学“大气的压强”这一内容时,将一个剥了皮的鸡蛋放到一个广口瓶上,然后问学生:“不把鸡蛋弄碎,鸡蛋怎样才能完好地被广口瓶‘吞’下去?”学生的回答五花八门,甚至有的学生认为根本不可能。这时,教师把点燃的酒精棉放进瓶子里,再放上鸡蛋,瓶子就把鸡蛋“吞”了下去。这一现象会让学生觉得不可思议,就这样学生的求知欲被激发了。
在科学实验教学中,教师的演示实验可起到营造学习环境的效果,而教师的问题情境设置,能有效引起学生想知道结果的好奇心,从而激发学生的求知欲。只有这样,学生在接下来的学习中才能认真思考,并对所学知识牢记和掌握。
六、在科学实验教学中传授学习方法
作者:陈拓
〔关键词〕科学教学;实验;目的;操作过程;观察任务;结果;场所;材料
〔中图分类号〕G623.6〔文献标识码〕A
〔文章编号〕1004―0463(2014)16―00119―01
一、明确实验科目的基本要素
1.明确实验目的。做实验前,只有给学生提出做该实验的目的是什么,任务是什么,才能使他们注意力集中到所要做的事情上,才能使他们更加深入细致地去观察、操作。因此,明确实验目的对于学生上好实验课是至关重要的,它能让学生明白该实验是为了研究什么而设置的。
2.明确实验操作过程。学生往往是在好奇心的驱使下盲目操作,做了这一步不知下一步该做什么,或者颠倒操作过程,少做或漏做,导致实验失败。所以在实验前就要明确操作过程,让学生不仅知道自己该做什么,还知道该怎么做,这是实验成功的保障。
3.明确观察任务。只有让学生明确了实验前的观察任务,才能在实验过程中取得良好效果。教师要引导学生运用眼、耳、口、鼻、手等多种感觉器官去观察和感知实验过程中物质所呈现的形态、特征,以及声、光、色、味、温度等变化情况,并时刻提醒学生注意观察和感知每一个细小的变化。
4.明确实验结果。从观察现象到分析比较以及最后得出实验结论,是一个具体思维到抽象思维的过程,是从感性认识到理性认识的过程。只有经历了这个过程,学生才能真正理解并掌握所学知识。
二、通过各种方法拓宽实验空间
1.因地制宜开辟实验场所。小学科学实验课的场所不应局限于学校的实验室,教师应该根据教学的实际情况,把实验搬出实验室,搬到田间地头,搬到学生自己的家里。
如,在教学《观察植物根的生长》一课时,就可以让学生在家里自己做实验,看看种子萌发先长什么,再长什么,植物根的生长速度怎么样,并想想根有哪些作用、种子是怎样变成幼苗的、植物茎的作用是什么等。学生通过亲自选材、种植,并把植物每天的生长情况都记录下来,不仅了解了植物的生长过程,获得了植物生长变化的数据,还提高了学习科学知识的兴趣,激发了学习的积极性。
2.就地选择实验材料。农村学校周围有丰富的动植物资源,教师要根据实验科目的需要,就地取材,以充分调动学生做实验的积极性。
如,教学《沉浮与什么因素有关》一节时,实验材料需要土豆、西红柿、苹果、梨等新鲜蔬菜和水果,教师可以安排学生从自己家里带。
三、让学生充分体验科学实验的乐趣
1.寓欢乐于学习实践中。教学时,教师要充分利用实验室的资源,组织学生开展一些生动有趣的科学实验,让学生尽情地实验,痛快地玩耍,进而取得事半功倍的效果。如,在《观察蚯蚓的身体》《水在什么温度时结冰》《声音是怎样产生的》《点亮小灯泡》等这些具有小制作、小实验性质的实验课时,就应该给学生充分的时间鼓励其做实验。
2.让学生在大自然中获取知识。农村学校的周围有丰富的动植物资源,能为学生科学学习提供很好的学习资源;农村学生的家庭周围一般比较开阔,能为养殖动物、种植植物提供合适的场所;农村的空气清新、天空清朗,能为学生观察天文和气象学习提供很好的条件;农村学校的周围一般是山川、田野或河流,教师可以非常方便地取到一些土壤材料,可随时带领学生到野外观察各种动植物、地貌等。让学生们在蓝天白云下、青山绿水间学到自然、地理、生物方面的科学知识。
四、激发学生自主探究的兴趣
关键词:小学科学 中年级实验 探究
什么是有效的实验探究呢?它是指学生通过实验探究活动获得具体的进步或发展,就其发展内涵而言,指的是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三者(三维目标)的协调发展。通俗地说,实验探究的有效性是通过实验探究活动,使学生在活动中有收获、有提高、有进步。其具体表现在以下几个方面:科学实验探究的一般过程是:提出问题―形成假设―设计实验―制订计划―小组合作―实验探究―形成结论―汇报交流。学生在实验探究过程中,通过提出假设、设计实验,能锻炼和培养分析能力和想像能力;在实验操作过程中,能培养学生动手、观察记忆能力;同时教师还应设计各类开放性学习情境,让学生在实践活动中敢于提出自己的见解,敢于依据客观事实得出结论,敢于接受不同的意见修正自己的观点,敢于动手发明小创造,能养成探究性学习的习惯,直至形成一种内在的素质。中年级学生正出于一个转型期,俗称“三猢狲”。一方面他们充满激情和热情,另一方面,他们的情感又极易受外界影响,易冲动。在实际教学中学生探究实验的效率并没有想象中那么高,这就直接影响了教学目标的的达成。
一、学生探究实验教学中发现的主要问题
1.科学实验中时间分配的比例问题
一般教师在实验课上提出问题后,给学生留一定的时间来讨论,但是往往时间到了,学生仍然在讨论,给出的答案一般跟实验无关,这样教师就要再给学生留时间,并要求学生自主选材,快速实验,然后得出结论。
科学课探究活动贯穿于整个教学过程,小学生的注意力不集中,在探究中会转移注意力。导致实验时间难以控制,因此科学探究活动既要安排好时间又要保证科学实验探究的有效性。
2.对探究实验的兴趣浓厚,但实验目的性不明确,缺少切实可行的计划
2.1把“玩”看作科学实验的兴趣体现
学生在小学阶段“玩”的兴趣占据主导地位,实验教学为他们提供了玩的机会,丰富多彩的实验更深深吸引了学生,因而大部分学生对科学课的实验活动非常感兴趣,实验成为他们对科学兴趣的源泉。
但是在实际教学中,学生对于实验常常停留在“玩”的层面,在经历真正意义的探究时兴趣就消磨殆尽了,有时课堂上看似热闹,人人都在动手,但是最后竟还不清楚开展实验要解决的问题是什么,实验玩的开心玩的高兴但是收获却甚少。
2.2把“乱”看作是科学实验的本质特征
现在小学的班额大,再加上小学自我控制能力较差,活动空间又那么小,开展探究活动往往会出现乱的场面,致使在较短的时间内组织学生开展探究时非常费劲的。
当教师根据教材拿出学习模型时,学生对学习模型非常感兴趣。学生实验时只顾好玩,不听教师指导,教师往往显得力不从心,课堂纪律乱,使探究活动流于形式,学生做完试验后扔一无所获。
3.分组不协调,组员不合作,缺乏积极性。
学生探究活动往往以小组合作的形式进行,但由于学生认知上的差异、性格上的不同和探究能力上的高低等原因,真正参与科学探究的学生只占少数,小组活动中,个别学生承担全部探究任务,成了小组探究活动的主角,其它学生成了观众的现象不在少数。有调查发现,大部分小组都反映了合作中分工不协调、学生不听从安排、学生无视探究活动等现象,这样就使实验探究效果打了折扣。
二、构建实验探究有效性的策略
1.提供充足的探究时间
我们课堂只有40分钟,时间是学生进行科学探究的保证,没有充足的时间,学生的科学探究就会流于形式,走马观花,更不要说有效了。教师要控制自己的讲解,减少无谓的演示,留出足够的时间安排学生进行探究活动。不仅能力强的学生要有时间探究,探究能力相对较弱的学生,也要有足够的时间进行活动。所以,教师必须把学生在探究过程中需要动脑的地方所花的时间考虑进去,充分保证学生的探究时间才能提高科学探究实验的有效性。
2.加强实验目的性的认识,提高实验探究针对性
教师必须先认真研读科学教学大纲,了解各册教材中的实验安排的目的,在具体操作的过程中,要先对学生进行实验目的性的教育,根据学生心理特点在做实验,实验中可能会出现什么结果,怎样才能让实验更准确,怎样才能让我们看得更加清楚等等。使学生懂得做科学实验很有趣但却是一件非常严肃的事,不能有半点马虎,我们的实验活动是有目的的有计划的,是一项严谨的科学研究活动。
3.小组成员分工合作,充分调动探究活动的积极性
在探究实验教学中,应该改变过去那种固定小组,统一实验方案,统一实验材料等学习方式,合作小组基本由兴趣相同的学生自愿组成,研究方案的制订、研究途径与手段的选择,也都由小组学生按自己的意愿去完成。由于学生之间存在知识、习惯、能力等方面的差异,因此应合理搭配,使实验能力强的学生得到更大的进步,同时也使实验能力相对弱的同学,得到及时的辅导和帮助,获得锻炼和提高,充分发挥实验小组对实验教学的作用,增强了学生之间的沟通交往和信息交流。
4.强调实验过程的评价,培养学生主动探究的习惯
关键词:学生为本;初中;科学实验教学;策略
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)08-121-01
初中新课程改革标准中科学实验教学突出了生活和科学之间的紧密关系,强调了科学在生活中的显著作用,更加侧重学生实际动手操作能力的培养。当前的教学模式也从原先的教师为主导,逐渐向学生为主体的地位转变,学生地位的重要性日益突出,教师在科学实验教学过程中,既要突出学生主体性地位,还要提升学生的科学素养,是需要认真研究的课题。
一、初中科学实验突出“以学生为本”的重要性
“以生为本”是一种新的课堂教学模式,传统的“填鸭式教学模式”强调教师的主导地位,一堂课下来是一个人在讲,学生掌握知识的效果不尽人意。虽然课后,教师采用题海战术,提升学生的考试成绩,但学生的实践技能却比较低,这不能从根本上提升学生的能力,不利于学生今后的学习。教学是一个认知的过程,科学实验教学也是一个认知过程,学生主体地位得到发挥,才能够进一步调动广大学生学习的积极性与主动性,并让学生能够开展科学实验,教师只是重视对学生实验方法方面的辅导,更加注重学习的本质,达到培养学生发现并解决问题的能力,让学生最终能够掌握实验教学中的基础知识,并能达到熟练运用的效果,进而提升学生的科学素养。因此,在初中科学实验教学中应该强调“以学生为本”,从学生的角度出发,提升学生的科学素养。
二、初中科学实验突出“以学生为本”的具体实施策略
1、教师创建实验探索平台
探究学习强调学生能够通过探究与实践,提升学生的探究与创新意识,目的是有效促进学生综合素养能力的开展。然而,传统的教学模式对学生影响往往比较深,虽然学生在整个学习的过程中希望多和别人进行讨论与交流,然而由于缺少必备的学习方法,思维一般只是停留在表面。在学生学习过程中,遇到某些问题之后,其只是从表面出发,不能够再回归到问题中抓住问题的本质,对相关问题的分析也显得不周全,不能够深入细致的分析。从这一情况出发,教师要对学生进行恰当的引导和启发,为学生创建实验探索的平台。例如,在“力和运动”中有关“牛顿第一定律”时,学生在观测到小车在水平面上经过的距离有所不同,这时教师就需要根据实验的过程,对学生进行适当的点拨,让学生观察到三块木板上的不同点,之后再让学生观测现象和原先已经学过的知识有机结合起来,对其进行完整的分析思考,进而帮助学生创建系统完整的认知系统。在教师的引导下,学生会逐渐从原先的思维角度发生转变,思维意识被充分激活,进而发展成为学习的主体。此外,教师还应该注意培养学生的团队精神与合作意识,在团队中提升学生的实践技能。新课改大力倡导的学习方式是合作学习。从当前的社会实际出发,社会竞争日趋激烈,只是靠一个人的能力很难在竞争中占有优势,难以取得成功,团队的力量是无穷的。初中生自我控制能力比较差,这时期的初中生还存有逆反心理,同学之间的相互扶助对团队建设非常有利,所以,构建学习型小组,能让学生之间彼此互相帮助,一同探讨与进步。特别是对初中学科这门课来讲,其特别对初中科学这门重视实践为主的课程来说,更应该积极安排小组之间分工合作,团结合作,在小组学习的同时,也能让同学体验到团队的力量。例如《水的浮力》关于“影响浮力大小的因素”这一知识点时,可以将学生分成不同的小组,让各个小组内的同学借助已有的实验器材,进行实验,各小组内的同学对实验现象与数据各抒己见,然后再一起进行讨论,最后得出答案。
2、引导学生在实验过程中积极思考、多展开实践操作
开展探索是认识世界的客观世界的重要条件,是科学实验不断进步的动力。大量的实践经验说明,当前的中学生正处在信息化飞速发展的时代,其知识面不仅宽,还具备相关的生活经验,学生在教师的指导下,通过探索与尝试,进而提升学生乐于实践,勤于思考的能力。让学生通过参与到科学实验中,切实体会科学实验的过程,了解科学知识,提升学生对科学实验的积极性,并提升学生的观察与实践能力。教师在经过精心准备之后,科学实验现象往往非常明显,这对学生把握好知识能提供帮助,但是也应该注意实验的中心是确保学生保持适度的注意力,让学生细心观察并亲自参加到实践中,更能直观了解并掌握好知识。例如在探讨土壤种类方面的知识时,沙土、土壤以及泥土之间的实际关系是比较抽象的,让学生从对比方式入手,边实验边开展思考,并对实验的器材、实验的流程、实验的具体要求等进行整理与记录等,学生通过思考领悟到三者关系之间的关系,研究三种土质的不同之处。这样的教学才能变成科学实验,科学实验中的知识是学生在实验中才发现的,这让学生更容易理解,并进一步培养学生的探索能力。并且还要让学生在实际生活中,对观察到的实验现象,加以思考与实践。再如在探讨“声音产生”方面的知识时,教师在创建特定的问题情境后,学生提出关于声音产生的问题之后,教师让学生根据桌上的实验器材,来设计整个实验并开展探索。有的学生也能够鼓槌敲打鼓面,让泡沫球在鼓面上跳起来;有的学生将一把直尺固定在桌面边缘,然后用手指压住尺子另外一端,并随即将尺子划开等,让学生多展开实践性操作,进而获得更多理性层面的认识。
3、培养学生的实验探究能力,鼓励学生创新
初中科学实验教材在设定方面绝大多数是验证性实验,也就是通过实验的方式来对概念与定律的成立情况。这一传统的实验方式将学生放在被动的地位,这势必会缺乏一定的挑战性,对学生创新能力的培养来讲是非常不够的。教师要将科学实验教材内的演示性实验转变成探究性实验。大力开展探究性实验,让学生在教师的指导下,学生主动参与到实验中,在实验的过程中找到相关问题的答案,积极引导学生对新知的探索。与此同时,也利于充分发挥学生的实际动手能力训练与创新能力的培养。比如,教材内谈到关于对导体电阻影响的因素试验,教材内是将镍铬合金丝来作为实验的导体,可以根据实际情况改用铅笔芯。这样做的目的是将演示实验变为探究性试验,并解决了实验器材不足的问题,取材的灵活性,也加强了学生对实验的可信度。教师为了让学生更好的开展探究性实验,积极鼓励学生创新,教师还要注意以下两个方面:一方面,寻求新的研究方法。教师提出对电阻因素影响的因素问题之后,便提示学生从车流通过道路的现象进行类比。学生在经过思考之后,学会运用“控制变量法”的科学实验方法,这样就能让学生感悟研究方法。另一方面,确定实验步骤。教师在可以提出如何研究导体的横截面积对电阻产生的影响,学生在思考之后,提出了“小刀削笔芯”等方法,让学生既可以学会简单的方法,也提升了学生的创新能力。
总之,应充分认清初中科学实验突出“以学生为本”的重要性,然后采取创建实验探索平台,引导学生在实验过程中积极思考、多展开实践操作,培养学生的实验探究能力,鼓励学生创新等方式,提升初中科学实验教学水平,提升广大学生的科学素养。
参考文献
[1] 丁荣森. 以学生为主体的初中科学实验教学实践探索[J] 学生之友(初中版),2011 04.
【关键词】探究的乐趣 动手操作 拓展实验时空 亲临乐境
《科学》课作为小学课程计划的重要组成部分,具有其它学科不能替代的重要的育人功能。而实验则是完成教学任务非常有效的途径,也是学生模仿科学家进行探究的重要方式,也是对学生启蒙教育的重要学科。科学课也是中学物理、化学、生物等课的基础。因而小学阶段的科学课教学好坏,在一定程度上影响了小学生今后的学习生活。学习科学课的过程,要从观察现象,动手实验出发,经过形象思维和抽象思维形成概念、规律,然后再回到实践中去进行检验和运用,是“实践—认识—再实践—再认识”的过程。小学生通过动手做实验可以激发爱科学的兴趣,有效地开发学生智力,提高学生科学素质,培养他们对科学实验的探究欲望。怎样才能更好地上好小学科学实验课呢?根据小学生生理、心理特点和小学目前基础条件相对较差的特点,我认为开展小学科学实验活动,应采取以下策略:
一、确定实验科目的基本要求
(1)事先告知实验目的
做实验前,只有给学生提出做该实验的目的是什么,任务是什么,才能使他们注意力集中到所要做的事上,才能使他们深入细致地去观察去做。因此,确定实验的目的对于学生上好实验课是至关重要的,它能让学生明白该实验是为了研究什么而设置的。
(2)理解实验操作过程
每个学生理解能力不一样,实验的成功与否,主要取决于学生对实验中的重点、难点操作的把握程度,以及对实验现象的分析,总结。做实验每个学生都喜欢,但由于小学生尤其是低年级的学生,观察事物时常是杂乱无章的,缺乏系统性和目的性,观察时受兴趣和情绪的影响很大,有时常常偏离观察的主要目标。他们往往是在好奇心的驱使下盲目乱动,做了这一步不知下一步该做什么,颠倒操作过程,少做漏做,导致实验失败,所以在实验前就要理解操作过程。如教学《简单的电路》这课时,我们先让学生自由讨论,尝试用一个灯泡、一个小灯座、2根导线、1个电池盒和1节电池要怎样连接起来才能组成电路。设计操作过程,然后汇报,其余学生讨论补充。还可以把影响实验的关键步骤和注意点先写在黑板上,作为实验的操作规程或注意事项,从而避免实验的盲目性。
(3)布置实验观察任务
只有让学生明确了实验前的观察任务,才能在实验过程中取得良好效果。教师要提醒学生动用一切感觉器官去全面观察和感知。运用眼、耳、口、鼻、手等感觉器官去观察和感知实验过程中形态、特征和声、光、色、味、温度等变化情况,时刻提醒学生注意观察和感知每一个微小的地方,每一个细小的变化。以《观察植物的种子》为例,课前要收集各种植物的种子,仔细观察它们的外形有什么不同,不同的植物种子,它们的形状、大小、颜色各不相同。如:黄豆和豌豆极其相似,但细看会发现:豌豆形状较黄豆圆一些。
(4)推测实验结果的运用
从现象到分析比较、得出实验结论,是一个以具体到抽象的思维过程,是思维从感性到理性的质的飞跃,只有完成了这个飞跃,才算真正得到了知识。如《磁铁》单元,首先让学生明白地球上具有一种特殊的力,和电一样,磁也是人看不到也感觉不到的,可是它的影响力却处处可见。当我们看到磁铁能把带铁的东西吸起来,我们就知道磁铁有吸引铁的性质,所以我们就把磁铁的这种特性叫做磁性。磁性有强弱,磁铁上磁力最强的部分叫磁极,磁铁有两个磁极,我们把磁铁用细线悬挂起来,等到它静止时,磁极分别指向南方和北方,我们把指北的磁极叫北极,指南的磁极叫南极。然后提示:古代的指南针就是根据磁铁的这一特性发明的。磁铁很容易被制造,用途也相当广泛。那么通过学习谁还想到了磁铁的其他用途呢?比如,我们大部分学生都用过的画写板笔头部分最易掉下来,掉下来的两只笔头如果把它们笔尖对笔尖,拿在手里一个朝上,一个朝下也不会掉到地上是什么原因呢?通过推测实验结果,学生知道了是因为笔尖部分的磁铁互相吸引。教师通过提问引导学生推测实验结果,增强了学生对现实生活中科学技术知识的理解,有助于培养学生的思维能力,为学生学习运用科学原理奠定了坚实基础。
二、想方设法拓展实验时空
(1)因地制宜开拓实验场地
小学科学实践课的实验场所不局限于学校的实验室,实验教师应该根据学校实际情况,把实验场所搬出实验室、搬到田间地头、搬到学生自己的家里、搬到商店、搬到社区、搬到儿童娱乐场所等。如在教学《我们周围的材料》一课的时候,就可以让学生在逛街的时候注意一下服装店做衣服的材料、超市包装商品的材料、娱乐场所活动器材材料、家居装修材料等。学生通过自己亲自选材,亲自观察,并把每次的亲历亲为过程都记录下来,从而了解了材料的名称和使用方法等,通过这些活动,可使学生获得学习相关材料的真实性和有力数据。
(2)“本山取土”选取实验原材料
学校周围有丰富的课程资源,根据实验科目的需要,教师可以充分调动学生的积极性“本山取土”进行实验原材料的选择。如我在做《拓印树皮》时,实验材料需要纸、笔和树木,于是我就安排学生上课时去学校内的美化树身上获取实验素材,同时还安排学生观察树上的蚂蚁、蜗牛、蜘蛛等小动物的活动情况。
三、让学生亲临科学实验的乐境
科学实验兴趣的培养,一是要让学生亲身经历典型活动:如《空中跳动的乒乓球》实验,首先让学生思考:吹风机朝上方,对着乒乓球吹风,你认为乒乓球会被吹走吗?学生各抒己见。然后我让他们看实验演示:我用一只手握住吹风机,另一只手将球放在吹风机的上方。开动冷风和热风分别吹动乒乓球。结果乒乓球,没有被吹走,而是浮在空中跳动。最后说明:无论开动冷风和热风吹风机朝上对着乒乓球吹,由于力的平衡作用,上方的乒乓球不会被吹走,而是浮在空中跳动。学生发现实验这么有趣,学习兴趣自然会逐日加深。
二是要在活动中充分发挥学生的主体作用,发挥他们的主动性和能动性。科学实验应该让学生充分参与,提高学生学习的兴趣。实验教师既要充分利用实验室的器材,又要充分发挥环境在小学科学教学方面的优势。
(1)寓安全和玩乐于学习实践中
要充分利用实验室的资源开展一些生动有趣的科学实验。如在《观察金鱼的身体》、《声音是怎样产生的》、《水和食用油的比较》、《设计制作一个雨量器》等这些具有小制作、小实验性质的实验课时,就应该给学生充分的时间进行实验,在无危险时,尽情地实验,痛快地玩耍,学中玩,玩中学,取得事半功倍的效果。
(2)让学生在生存环境中积累知识
我们的学生生活的环境,既有实验的劣势——实验器材不足,也有实验的优势——天然教学资源。学校的周围有丰富的资源,能为学生科学学习提供很好的学习资源。农村学生的家庭周围一般比较开阔,能为养殖动物、种植植物提供合适的场所;农村的空气清新、天空清朗,能为学生观察天文和气象学习提供很好的条件;农村学校的周围一般是山川、田野或河流,教师可以非常方便地取到一些土壤材料,可随时带领学生到野外观察各种动植物、地貌等。让学生们在蓝天白云下、青山绿水间学到自然、地理、生物方面的科学知识。城市学生的家庭周围也有一些运用科学知识和科学原理的课程资源,如:手机、电话能为学生学习声音的传播等提供条件;礼品店能为学生科学小制作激发创意;游乐场可让学生观察和体验到科学原理的真实应用和科学就在身边的真理等等。
四、尽心尽力造就学生自主探究能力
做实验的目的是让学生通过实验进行探究,从而获得科学知识。科学教材中实验部分大多为探究性实验,以促进学生科学探究能力的形成。在实验中应鼓励、引导学生大胆探究。如在上《纸在水中是沉还是浮》这一课,在桌子上放一盆水,出示多只小纸船,分别放到盆子里,学生开始自主探究活动后会陆续发现:纸船起先都飘浮在水面上。但过上一段时间后,纸吸足了水后,因为皱纹纸的吸水性强,它吸得水越多就越重,很快会沉到水底。其他的依次也沉入水底。得出的结论是:不同的纸吸水速度是不同的,谁吸水吸得快,谁就沉得快。又如在教如《斜面》一课,首先教师通过情境的创设,让学生提出自己的问题,然后确定研究的问题是:斜面有什么作用?学生设计出对比实验,把竖直提起的物体用的力与沿斜面拉起物体用的力进行比较,证明用斜面省力。实验中学生还发现虽然每一小组物体的重量相同,斜面的坡度不同,省力的多少不同。学生对此提出了不同的假设:有的学生提出,利用斜面提重物省力多少和与提升的高度有关系;有的学生提出,与斜面的长度有关系;有的学生说,与斜面的坡度大小有关系。同学们根据假设确定不同的实验目的和方法。通过实验学生认识到斜面的坡度越小越省力。既激起了学生的兴趣,又培养了学生的创新精神和实践能力。
五、多媒体对实验的辅助作用。
多媒体技术在科学课堂中的运用丰富了教学资源,改进了教学模式。它使课堂教学从过去单一、封闭的形式变成了融入声音、图形、动画等多媒体动态的、开放的教学模式。这种教学模式更能感染和吸引学生,更能激发学生的学习兴趣和求知欲望,让学生在创设的教学情景中轻松学习,从而提高教学效率。比如我在教学花的构造一课时,利用了多媒体投影的放大作用,在实物投影仪上进行操作,孩子们清晰地看到了我的操作过程,甚至看到了放大20倍的胚珠。这对孩子们的独立操作帮助很大,既提高了实验效率,还使学生增加了探究的欲望与乐趣。
总之,小学科学实验课教学是一种积累,需要教师的引导,需要学生的合作,更需要师生的合作。只要实验老师创新实验教学方法,把解决实验教学难点和调动学生积极性、创造性相结合,实验课教学就能够取得很好的成效,同时也能让学生真正体会到实验课探究的乐趣。
参考文献:
【关键词】初中科学实验 实验能力 实验操作 探究教学
初中科学如果能采用直观的实验教学,不仅可以向学生展示科学仪器和科学物质的多样性,还可以让学生正确掌握操作步骤和装置的简单美观性,更重要的是可以让学生观察到实验现象,从而加深记忆。如何培养初中生的科学实验能力,是初中科学实验教学研究的一个重要课题。下面谈一谈自己在科学实验教学中如何培养初中学生的科学实验能力的一些具体的做法。
一、充分准备好第一节科学课,进行科学实验的启蒙教育
在上初中科学课中,我并不是先急于上课本绪言,首先通过演示自己先准备的几组有趣的实验。例如“烧不坏的手帕”“口吹牛奶”,把学生领进科学的大门,使学生感受到科学实验的神奇魅力,然后因势利导把学生的思维引进预先好的教学轨道,培养学生的观察、分析能力。观察时不仅仅是用眼看,还包括人的耳听、手摸、鼻嗅等。
二、进行规范的实验操作训练,培养学生科学实验的基本能力
规范的实验操作是指让学生根据实验所要求的仪器或具体的基本操作进行实验练习的方法。通过练习,使学生掌握基本操作要领,基本动作,要求规范、准确、熟练。
首先讲解所用到的仪器名称、用途、操作要领及注意事项,然后我演示操作过程,边演示边讲解,待学生掌握要领后,再示范连贯动作,最后让学生自己动手去做实验。在训练过程中,我逐人检查指导,对不规范动作加以纠正。同时,为了调动学生的积极性,我采用抽签进行比赛测试的方法。对学生的操作,当场评比,表扬做得好的,指出做的不足的地方。对同学们都比较容易出错的地方,再集中讲解,确保下次不再犯同样的错误。
三、通过分析具体的实验,让学生对以后类似的实验达到触类旁通
根据初中科学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1. 主要有关制取气态物质的实验,如实验室制取O2、CO2等。
2. 证明基本理论和定律的实验,如“测定空气中氧气含量”“验证H2O的组成”等。
3. 有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验,如 “验证质量守恒定律”。
4. 有关操作方面的实验,如“溶液的稀释”“粗盐的提纯”等。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作步骤等方面总有规律可循。因此我在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。如通过讲解并且做实验室用过氧化氢溶液来制取O2的实验时,我们引导学生总结出固体和液体、常温下反应时的实验原理、仪器和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。这样为我们以后学习实验室制取CO2的实验做好准备。
在实验原理和基础知识方面,让学生掌握:①药品的选择;②实验装置的选择;③需要弄清反应条件。
在实验能力方面,让学生掌握:①所用各种仪器的性能和使用方法;②有关物质的气体物质的制取操作方法及注意事项。
四、引导学生主动参与到实践中来提高他们实验能力
毫无疑问,培养学生探索求知的积极态度和能力是提高学生素质的一个重要手段。科学实验也是学生科学学习中能动的实践活动形式,学生通过实验探究认识物质,掌握科学基本原理和基本能力,初步学会科学研究的实验方法,发展科学探究的能力,体验科学家探究的过程和方法,获得科学探究的乐趣和成功喜悦,在实验教学过程中,教师应创造条件让学生通过主动参与而获得知识和能力。在完成O2和CO2的制取实验并归纳、总结出实验室制取气体的方法和装置的基础上,结合课程进度,我让学生自己设计如何在实验室制取H2气体。这时,我指定两名操作能力较强的同学上台演示,其他学生当评判。
把一些演示实验和学生验证性实验改为探索性实验是我引导学生主动参与实验活动,提高实验能力的又一做法。如在《酸、碱、盐》总复习时,由于学生本身对酸、碱和盐这块的知识就觉得比较难懂,我采用由实验引出,即在教师的引导下,学生分组边操作、边观察、边分析、边归纳、边小结。培养学生运用科学的方法,由个别酸、碱、盐的性质及反应规律归纳出各类物质的通性及反应规律。然后在规律的指导下,具体解决个别物质的性质、制作及转化问题。这样,一方面提高了学生观察、操作、思维的能力;另一方面也使科学的研究方法在不知不觉中渗透到学生的大脑中。
科学实验进入学生的生活,打破了学生认识过程中的思维定势,发展了学生的创新思维,可以激发学生的学习兴趣和参与意识,培养他们学习的主动性。实践证明了,我们许多伟大的发现归功于创新,归功于创造,智慧的火花常常产生于某种灵感——灵机——动机,教师应克服平时呆板的教学模式,还学生以思维的空间,多多鼓励具有创新意识的学生,这样可以大大地避免出现所谓的“高分低能”的现象。这样培养出来的学生才是新世纪所需的人才。
总之,提高学生科学实验能力不是一朝一夕的,而应在教学中培养学生多动手、勤归纳、善总结,才会取得更好的课堂教学效果,提高初中科学的教学质量。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部制订. 全日制义务教育科学课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2001.
[2]中学课程标准研制组编写. 全日制义务教育科学课程标准(实验稿)解读.武汉:湖北教育出版社,2002.
论文摘要:新课程理念下的初中科学实验的内容和功能都发生了重大的变化,科学实验对全面提高学生的科学素养尤其是创新精神和创新能力有着重要的作用。本文着重阐述了新课程科学实验教学的教育价值,并提出了一些切实可行的实验教学方法,以期能起到抛砖引玉的作用。
一、变演示实验为学生实验
在以往的教学中教师扮演的是一种家长的角色,知识传播者的角色。对演示实验的教学也是如此,教师在台上做,学生在台下看。而现代的教学观把学生的创新能力的培养放在首位,教师的主要作用是教学的设计者、组织者和帮助者及品德的示范者。所以,笔者认为演示实验不是老师的专利,变教师演示实验为学生演示实验,即教师指导下的学生演示实验。这有利于学生积极参与课堂活动,充分体现了以学生为主体的教学理念。因为学生实验的主要特点是实验的操作者主要是学生,这是不同于教师演示实验的一个显著特点。根据这一特点,教师要切实提高对实验教学作用的认识,要积极创造实验条件,做好实验前的各项资料积累。在实验过程中处理好教师主导作用和学生主体作用的关系,既要调动好学生积极动手实验的主动性,又要做好引导和指导工作。如在“影响溶解快慢的因素”一节中,笔者先在讲台上摆放好颗粒大小不同的食盐、烧杯、冷水、热水、玻璃棒,同时提问:溶解快慢究竟与哪些因素有关呢?学生开始议论,有的说与温度有关,有的说与是否搅拌有关,也有的说与形状大小有关,笔者就让各种想法的学生都上来一名,亲手实验,去验证他们的猜想。这样学生的积极性就会很高,体验到猜想被确认的快乐。
二、变验证性实验为探究性实验
验证性实验是教师在课堂上先讲授知识,后组织学生实验,让学生用实验结论来验证已经学过的基本原理和基础知识。探究性实验是教师在实验前不告诉学生实验将会出现什么现象,实验结论是什么,而是让学生带着疑问,自己动手进行观察实验,在实验过程中去探究、发现、获得新知。探究性实验正如前苏联教育家赞可夫所要求的“让学生自己去寻找问题的正确答案。”在发现问题、探究问题、解决问题的过程中,从中获得知识、发展技能,培养学生的综合能力。
探究性实验教学符合“实践—认识—再实践—再认识”的认知规律。学生是在亲自动手实验过程中获取知识的,因此大大提高了对知识的理解程度和巩固率。这种实验教学方法能很好地培养学生的思维能力、分析综合能力和解决实际问题能力。对培养学生实事求是的科学研究态度、训练科学探究的基本方法等方面都有很大的作用。这种实验教学还为学生创设了一种情境,能使学生进入积极的动脑、动手状态,从而激起学生学习的内在动机,提高学生对现象的观察、问题的探究、概念的形成,使知识的理解、结论的检测、思维的发展融为一体,非常有利于学生掌握科学的逻辑思维方法和提高解决问题的能力。要提高学生分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的地探索活动。根据教育心理学的观点,课堂教学的目的不在于教师完成某种过程,而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化,并增强他们的学习动机。
三、变单一性实验为开放性实验
在某些条件下,变换角度看问题有时就会有所发现和创新。达·芬奇说过:“即使是同一只鸡蛋,只要变换一个角度去看它,形状便立即不同了。”变单一性实验设计为开放性实验设计可以培养学生多角度思考问题的能力,从而培养学生思维敏锐性,提高发散思维能力。
四、处理好新课程科学实验教学的几个关系
1.动手操作和多媒体模拟的关系
随着多媒体技术在教学中的不断运用,模拟实验的运用越来越广泛,虽然模拟实验有其本身的优势,实验过程清晰,细节变化明显,但在教学中切不可用动画实验来代替动手实验。教学中媒体的运用取决于实验内容和当时的条件,能达到教学目的的前提下,多媒体不宜过多,不要盲目追求。科学是一门以实验为基础的学科,学生需要接触实物才能增强感性认识,在教学中,动手操作与多媒体辅助教学适当结合,扬长避短、各取所长,才能收到良好的教学效果。如在“指南针为什么能指方向”一节中,有“磁极间相互作用的规律”“磁化”等很多的动画模拟实验,这些实验都是可以让学生直接动手操作的。一般来讲,能动手操作的实验,就不要用媒体代替,而是尽量让学生自己动手做。
2.实验结果与实验过程的关系
教师在教学中应注重实验过程的探索和展示,而不应过于计较实验的结果。在平时的教学中存在如下情形:有相当一部分教师把实验教学看成是理论课的补充,实验教学仅被看做是一种辅教学,在知识和能力培养目标中,侧重知识目标,在思维能力和动手能力的培养中,侧重思维能力的培养。由此造成目前的实验教学状况——重实验结果,轻实验过程;重知识巩固,轻能力培养。在实验教学上,教师不惜花费大量时间、精力去维持纪律,要求学生正襟危坐,不让动手就不动手,让你怎么做就怎么做。正是这种束缚扼杀了学生的尝试欲望,使得学生们服从意识有余、创新思维不足。
实验功能的体现,不仅仅在于获得所谓的“正确”实验结果,还有学生亲身经历的探索实验过程,只有这样,学生才能对什么是科学,什么是科学实验有较为深刻的理解,才能在这样的过程中受到科学过程和科学方法的训练,形成科学的态度、情感和价值观。总之,不重视过程的实验等于把生动活泼的科学实验现象变成了静止的某个预期的“结论”,引不起学生的积极思维,没有发现时的快乐,感受不到科学的魅力。
参考文献:
[1]《科学(7~9年级)课程标准》.