捕捉实验“意外”,促进课堂生成

摘 要: 科学的教学离不开实验,学生在实验中感受科学、学习科学。但是,我们都有这种经历,就是在课堂中不可避免地会出现“意外”的实验,这些都是教师预想之外动态产生的教学资源,对于这种转瞬即逝的非常宝贵的教学资源,教师若能加以科学的开发与利用,其效果往往就会与成功的实验相同,甚至有时是成功的实验所达不到的。通过两年的实践研究,本文作者首先对实验课“意外”出现的原因进行了分析,在分析原因的基础上,从几个亲身经历和观摩的案例出发,以实际案例重点探索了如何捕捉实验意外,促进课堂有效生成的策略,意在打破固有的模式,使课堂中的实验“意外”为我所用,体现价值,使科学课堂教学更富有内涵和实效性。

关键词: 实验意外 有效生成 实践研究

一、问题的提出

实验是科学探究的重要手段。然而,科学探究之路并非总是一帆风顺,正如马克思所说:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”虽然科学课堂上的探究过程看似简单,但是“艰难险阻”也难以避免。于是,为了引导学生,我们对课堂上的实验制定了详细的实验方案,但还是会有许多出人意料的事情发生。面对这些意外,有些教师手足无措,有些教师听之任之,有些教师则以最简单的方式将正确的结果“告诉”学生,这些做法我觉得都是不足取的。

《科学新课程标准》指出:“培养学生科学素养的重点不在于科学知识体系的传授,而在于通过引导学生亲身经历科学探究的过程,激发对科学的兴趣,形成科学的态度和科学探究能力。”这种“亲身经历”不仅包含“意中”,还包含“意外”。课堂上实验的“意外”本是非常重要的生成性课程资源。正如著名教育家叶澜所说:“课堂应是向未知方向挺进的旅程,随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景,而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程。”就因为教师不敢面对而白白浪费,所以课堂失去了许多真情实意,学生也因之失去了获得更大收获的可能。面对“意外”,我们究竟应该怎么做才能化被动为主动,让课堂“因祸得福”呢?

无庸质疑,捕捉这种意外,合理取舍,提高课堂四十分钟的效率,选择有效的信息及时转化为新的课堂教学资源,调整预设的教学环节,进行生成性教学,构建动态的课堂,必将成为我们教育工作者当前的一个重要任务,使得科学教学在更和谐的氛围中更有效地进行。

二、实践研究的实施过程

(一)对实验产生“意外”原因的分析。

科学课上出现的有些实验现象是教师较难掌控的,而且受到不定因素影响又较多。诸如外界的环境因素变化、人为因素差异的影响,这些最终都会在实验中出现意料不到情况,导致难以得出正确的实验结论,从而使实验总结陷入困境。究其原因,主要有以下三类。

1.教师对实验准备不足。

随着时代的发展,学校对科学课的重视已经有了一定程度的提高。但是,某些任课老师对实验重要性不重视,认为实验可有可无,做实验还不如记实验。故而,即使是在上科学实验之前教师也只是草草备课。上课时,则把科学实验草率一做,有的甚至照本宣科连实验都免去不做。如《探究感应电流的大小与哪些因素有关》(科学八年级下册)的实验中,有些教师在研究中发现导线来回切割速度越大,电流表的指针偏转角度越小,从而得到“导线的切割速度越大,感应电流越小”这样一个错误结论。如果这时教师以学校电流表不准确为由加以搪塞,硬生生地把学生的实验结论,结果只能让学生不服、纳闷、迷惑。相反,如果教师静下心来从能量的角度加以分析,学生就会明白导线的切割速度越大感应电流应该越大。这时教师引导学生再实验再观察,不难发现原来是电流表指针显示电流需要一段时间的延后。那么,我们再将两次导线的切割间隙延长点,就观察到电流表指针摆动幅度增大,就会得到“切割速度越大,产生的感应电流越大”的正确结论。

2.教师缺乏做实验的严谨性和科学性。

科学实验的确定,必须是科学的,必须符合科学教育的规律。在整个实验中,教师都要严格遵守科学实验的科学性和严谨性。教师对于科学实验的严谨性和科学性非常重要,这种态度关系到实验的成败,甚至关系到师生的生命安全。科学实验步骤一般可分实验准备阶段、实验实施阶段、实验评价阶段。无论在哪一个环节出错,都会导致实验失败,正可谓“一着出错,满盘皆输”。如我在一节公开课上看到的某位教师用“稀盐酸和石灰石制取二氧化碳”的实验,便是在实验准备阶段缺乏科学实验严谨性和科学性,从而导致直接实验失败的一个典型例子。在这个实验中,教科书上有清楚的演示图片,图片中存储二氧化碳的容器是一个杯口完整的集气瓶,它的杯口能够和其上的玻璃片很好地贴合,防止气体外泄。而该教师则没有遵循实验的要求,在实验中采用烧杯来代替玻璃杯。而烧杯的杯口无法和玻璃片贴合,导致二氧化碳大量外泄,最终致使实验失败。这个实验归根到底是该教师在实验准备阶段的疏忽,而在实验实实施阶段由于没有遵守实验规则而引起的实验失败。这种例子很多,例如在熄灭酒精灯时直接用嘴巴吹灭,在使用玻璃棒进行搅拌时与烧杯壁相碰,在制取氢气时不进行验纯实验。这些小小的疏忽,可能造成大大的麻烦。

3.部分农村学校的实验设备落后。

农村学校的资金短缺,仪器和药品不更新,导致仪器破损或药品变质,实验设备无法跟上实验要求。例如胶头滴管、橡皮管老化,蒸馏水不纯,导线连接点断开,试剂变质,教师所需演示实验的器材不足,演示实验器材的多次轮番使用导致的药品污染,药品放置混乱,等等。如我一次在做《碱的个性》实验时,其中有一个活动题是要求在氯化铁中加入氢氧化钙,观察有什么变化。但是在上课做实验时却没有出现预期的效果,几乎看不出任何变化。我重做了一次,实验还不成功。由于课堂时间比较紧张,我只能向学生说明实验不成功。下课之后,我用排除法重做了几次实验,把酚酞试液涂滴入氢氧化钙溶液中,没有变色,终于找到了问题的症结,氢氧化钙已不显碱性。

(二)应对实验“意外”的几个方法。

实验意外的生成具有突发性、偶然性、不定性。所以,当产生意外时,教师可采用以下几个方法。

1.精“选”。

面对这些措不及防的意外事件,教师要随机把握时机,摸索意外事件的根源。这些意外事件可能与你的设计相悖,或者看似风马牛不相及。教师先不要立即打断学生的思维,应该聆听学生的初衷,然后确定是否与本节内容吻合,再选择去留。

2.问“抛”。

在开放而又真实的科学实验课堂里,学生的一些提问常常突如其来,有时会打断教师思路,甚至会使教师无言以对。遇到这种情况,教师应先估计问题的难易,如果在学生的能力之内,可以大胆地将问题再抛给学生,趁机摸一摸学生的底,让学生在自主研究探索的过程中自己解决、面对问题。教师也可乘机理清自己的思路,看看学生的这一提问是否还有挖掘的可能,这样才可以让学生有更深刻地认识与理解。

3.力“堵”。

学生固然是课堂活跃的基石,课堂所绽放出来的精彩是学生成功的重要成分,但不可忽略的是教师或学生的一个个意外并不都是课堂的精品,更多的是一些稚嫩浅显,甚至是搞坏课堂教学的赝品,直接影响课堂的教学效率。作为教师,在判定其不在有课堂价值的时候,应当机立断将之阻塞,不可拘泥于尊重学生的生成,而任由其发展,使教学走向歧途。

4.慎“疏”。

师之道:传道、授业、解惑。对于已经判断有实用价值的意外实验,教师应努力将实验的本质引导到课本上,与本堂课程的思路相吻合,使之成为教学的一个突破口、一个亮点,激起学生的探索热情、学习的激情,将课堂搞活。

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5.置“搁”。

既然是意外,就不是教师可以控制出现的先后顺序的,很多时候,都不能完全顺应师生共同衍生出来的教学流程。这使得有些实验的意外可能超前了,立刻穿去自然不合逻辑,否则课堂将流落成一块瓜皮,滑到哪里算哪里。此刻,教师应和善抚慰,先往后搁一搁,让学生耐心等待,待时机成熟再作探讨,保护起学生好学、好问的热情。

6.伸“延”。

偶时,师之不遇,切不可强装圣哲,囫囵吞枣,将之所授,此只能害人伤己,耽误育人。教师应放下架子,坦然面对学生,告之学生“知之为知之,不知为不知”的道理。教师应将意外实验的解释后延,或课后上网查阅资料,或与其他教师共同探讨,或待学生再长大些,让事实于之相授,这绝不会影响师生情感。

(三)捕捉实验“意外”,促进课堂有效生成。

下面,我就从教学实验的亲身经历和观摩的案例出发,从实际情况谈谈如何调控实验的“意外”,促进课堂的有效生成。

1.以“意外”激发学生兴趣。

俄国教育学家乌申斯基说:“没有丝毫兴趣的强制本身,将会扼杀学生探求真理的欲望。”而这些实验的意外也往往能瞬间吸引学生的眼球,在课堂上快速地进入学习状态,激发学生持久学习科学的兴趣,所以我们在教学中要紧紧抓住这一点。下面是某教师上《温度的测量》(七上)有关温度计的制作原理的教学过程。

案例一:七年级上的《温度的测量》中温度计的制作原理

器材:吸管、娃哈哈果奶饮料瓶、烧杯、热水。

师:温度计的制作原理是什么?

生:液体的热胀冷缩。

师:液体的热胀冷缩是怎样一个过程?你们想用实验来感受一下吗?

生:想!

师:请利用桌上的器材,自己动手做一个仪器来感受一下热胀冷缩。

学生动手做实验。

①先把吸管插入饮料瓶中(插入吸管后,由于毛细现象,吸管里出现了一小截液柱)。

②学生把果奶浸入热水。

学生:一会儿,大声说道:“下降了,下降了!”

教师非常着急(浸入热水后吸管的液柱怎么不升反而下降呢?和预设产生的结果相反了)

教师让大家继续观察。

生:大声说道:“上升了,上升了!”(出现转折)

师:请大家想一想为什么饮料先下降后上升?

学生产生极大地兴趣,讨论,但得不出好的解释。

教师引导学生得出结论:原来,当果奶刚浸入热水时,外层的塑料瓶首先受热胀大而增加瓶的容积,所以液柱下降;过一会儿,瓶内的果奶受热膨胀,液柱才上升。

通过对这意外问题的讨论,学生在产生兴趣的同时对物体的热胀冷缩的认识更加深刻了,不但没影响教学效果,而且在对实验产生浓厚兴趣的同时又得到了意外的收获。

2.正确引导意外事件,培养学生探索精神。。

许多科学创造发明是从意外情况中获得灵感的,我们在实验中,要像科学家那样,仔细地留意意外情况。教师研究意外情况,适时更改或增加教学内容,是培养学生科学兴趣、引发好奇心、引起问题、引发思考的生动有效的途径。如一位优秀教师在上《指南针为什么指南》一课中,为了让学生体验神奇的磁现象,设计了如下的教学过程:

案例二:八年级下的《指南针为什么指南》中的认识神奇的磁现象

当时,学生已经认识了磁铁有南北两极,探究中还发现了同名磁极相斥、异名磁极相吸的现象。

(师拿出一根没标明磁极的磁铁)问:用今天的知识你能帮助老师判断这块磁铁的磁极吗?

生:能!

师:谁来判断一下?

课代表自告奋勇地上来。

教师把手中的磁铁递给他,但是放手太快了,他没有拿住,磁铁掉在地上,断了。说来也凑巧,刚好从红白的中间断开。

生:老师,你的磁铁南北极分家了,一块只有南极,一块只有北极,哈哈……(其他学生也哄堂大笑起来)

教师(举起两块磁铁)磁铁断了以后,真的是南北分家吗?

学生有的点头,有摇头,有迷茫。

教师见学生的意见不统一,问:何不用实验来证明呢?

全班学生思考后,课代表提出了用指南针来判断的方法。

部分学生还是不相信,提出要用别的方法实验。学生讨论,得出方法:用线系在断磁铁的中间,等它静止后,果然又指南北了。

生:磁铁有点像蚯蚓,断了头长头,断了尾能长尾!

生:如果把磁铁再连接在一起,南极会变吗?

教师演示:小心地将断开处接近。

学生睁大眼睛看着,高兴地叫起来:老师,它们又吸在一起了!

教师再用指南针判别南北极。

这是个典型的实验意外,教师在教学设计时根本就没有预料到这样事情的发生,但凭借教学机智捕捉到这个“意外”,找到了开启学生创造性思维的“金钥匙”,及时进行课堂调控,掀起了课堂教学高潮。

3.巧设意外事件,创造课堂生成性资源。

演示实验一般是教师做,学生观察,有些教师在实验前精心准备,确保实验的万无一失,这是教师教学细致严谨的好习惯,无可非议。但如果每次的实验都是一帆风顺的话,课堂中就缺少了跌宕起伏的经历,学生实验的兴趣就会衰退,慢慢地学生就会沦落为纯粹的观察者、旁观者,而忘了自己也是实验的参观者。如果偶而来次“意外”,则能起到激发学生的有意注意,使学生增强感受力,促进思维活动,加强理解和记忆。如《氧气的制取和性质研究》(八年级下),该实验中有这样一个要求:在实验结束前应先将导管移出水面,然后撤去酒精灯。学生动手实验,常有先撤去酒精灯,由于撤酒精灯和移导管相隔时间很短,水也不会马上倒流入试管,所以学生就不会太重视这个操作规则。为此,我在演示时,故意先撤了酒精灯而不移导管,结果水慢慢流入试管,“啪”的一声,试管破裂,学生惊愕。我趁机提问:“是什么原因造成试管破裂的?如何操作才正确?”学生均能答出。我通过这个“失败”,增加了学生的记忆,达到了教学目的。再如《电生磁》(科学八年级下),如果在演示奥斯特实验中,来个通电后小磁铁不转动,学生就会陷入深思,难道书上错了,我就问:“是书上错了,还是其他原因?”学生议论纷纷作出各种猜测:“可能是小磁铁的问题,它没有磁性?可能是小磁针放置的位置问题?可能是电流太小的缘故?”我再来一次成功的奥斯特实验,讲解奥斯特实验的要求。这样做学生对奥斯特实验的理解和记忆比成功的奥斯特实验效果要好得多。可见,演示实验失败并非都是坏事,只要教师利用好这些“失败”,引导学生分析问题,鼓励学生参与解决问题,最后在全班同学合作中使实验获得成功,使实验的效果更好。在分析问题,解决问题的过程中,教师应让学生感受到科学本来就是不断尝试失败,在失败中不断获得教训,这样一个曲折的探究过程。

4.利用实验意外,引导学生由“经验”上升到“体验”。

在科学的课堂中,由于学生对已有的知识有定性的思维的判断力和课前的预习,这些使得教师在做演示实验时,有些学生已经知道了实验的结论,所以有些学生是带着已知的答案来看老师做实验的。如果出现实验的意外,必然对其已形成的结论产生巨大的冲击。此时如果教师在出现意外时适当地加以引导,必然使学生由“经验”上升到“体验”。如我在上八年级上《大气压》一课中的覆杯实验中,设计了如下的教学过程。

案例三:八年级上《大气压》一课中的覆杯实验

师:大气压究竟是否真的存在呢?老师给大家表演一个小魔术,请你注意观察。

师:老师把杯倒过来,拿开手,请你预测一下,纸片会怎么样?

生:掉下来。

师:请你猜测一下,老师把杯子装满水,盖上纸片再倒过来,纸片将会怎样?

生1:掉下来。

生2:不会掉下来。

演示时由于红片太薄,导致漏气,第一次纸片掉落。

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学生哄堂大笑。

师:为什么纸片掉落?

生1:水没灌满,漏气。

生2:水太重了。

生3:漏气了导致杯内压强太大。

教师表扬学生,灌满水再做,成功。

师:老师把杯口朝向同学、自己和其它方向,你猜纸片会不会掉下来。

生1:会。

生2:不会。

师:你有什么疑问吗?

生:纸片为什么没有掉下来?

师:是啊,纸片为什么没有掉下来呢?哪个同学能帮助她解答吗?

生:因为杯子内是真空。

师:可杯子内有水啊,水可是有重力的。

生:因为大气压托住了纸片。

师:对,在纸片的下方除了空气并没有其它物质,说明是大气压向上托住了纸片。

师:可是为什么当我把杯口朝向侧面,纸片也没掉下来呢?

生:因为侧面也有大气压。

师:对,可见大气压强也是向各个方向都有的。在前面我们学到哪种物质也有这样的性质?

生:液体。

师:是的,液体的内部向各个方向都有压强。

我在教学过程中让学生认知失调,使学生保持高涨的求知心态。多年的教学实践,让我认识到唤起学生学习需求感的因素有很多:课程内容的科学性,知识应用的广泛性,教师语言的形象生动性,等等。但此处我让学生从熟悉的生活现象中有新的发现,而且这发现是以认识事物发展变化和学生认识上已知与未知间的矛盾为契机的,这就再次激起学生对大气压强的好奇,使学生在整节课中始终处在想学、愿学的心态之中。

(四)捕捉实验“意外”教学应注意的几个问题。

1.要有一定的科学素养。

实施捕捉实验“意外”的教学是通过教师引导,师生共同讨论,在实验中发现新的问题。因此,这对师生的要求都比较高,首先学生要有一定的知识基础、思维能力和实验操作技能。其次教师要精心设计教程善于引导,并具有一定的教学机智,否则会延误时间或探索失败,影响教学进度。

2.要动态设计教学环节。

进行捕捉实验“意外”的教学时,一般在课内完成或者在较短的时间内完成。为了能在课堂上进行有效的探索活动,教师要对实验方案尽可能进行充分的预测,精心设计探索过程的每个环节,全程参与、巡视、指导实验过程,以便了解学生实验探索中的典型,为展示点评做好谁备。

3.“意外”的教学要适时适度。

学生个体间的多元差异,为课堂预设提供了更大的空间。认识了解学生的多元差异,揣摩学生个性特质,捕捉个体情感体验、个体认知结构、生活经历积累等差异设计问题,让学生自由地、充分地、全面地调动自己心中的语言储备,调动自己心中的生活积累,捕捉实验“意外”的教学目的,培养学生优秀的思维品质,帮助学生在学习过程中认识、理解、掌握科学的基本概念和规律。教师捕捉实验“意外”的教学要适时适度。教师应该对学生“意想不到”的提问和回答给予积极的反馈和点拨,去粗取精,使某些有益的“意外事件”不因为教师的不敏感而丢失。

三、对实践效果的初步分析

教师平时在上课时应适当地捕捉实验“意外”,和学生一起在实验中讨论“意外”,对此我深有所获。

(一)有助于突破教材的重点、难点。

在实验的“意外”的设计捕捉中,教材的重点、不易解答的难点都是我们捕捉的重点对象。它的形成很大一部分是建立在学生认识模糊,似懂非懂的基础上。它使得学生对原有知识能产生争议,在辩论途中让学生充分证实自己的观点,加深对自己观点的认识。最后,教师应给予指向性的引导,统一认识,突破这些重点、难点。

(二)学生的合作和竞争意识得到加强。

通过优势互补,建立学习共同体,强化教师主导作用的有效发挥,在共同参与中达到相互依赖、相互合作、共同负责、协同发展的目的。意外生成的不定性,促使学生在学习过程中必须相互辩驳、相互竞争、优势互补,达到深化知识,共同提高的目的,如此可让学生的合作意识和竞争意识得到充分的体现。

(三)学生上课的兴趣提高。

为了了解学生是否喜欢上这样的课,我对班中45位学生作了问卷调查,结果如下:

由以上表格可以明显看出,学生对上这样的课兴趣大大增强。

四、结语

“科学是实践性很强的课程,应着重培养学生的科学实践能力,而培养这种能力的主要途径也应该是科学实践”。自主、合作、探究的学习方式特别强调问题在学生学习活动中的重要作用。对偶然的“意外”,教师要勇敢地面对和正确地引导,这能让学生获得远远大于一帆风顺的实验收获:意志将更加坚强,思维将更加严密,体验将更加丰富,对知识的掌握也将更加牢固。从这种意义上说,课堂因“意外”而精彩。

捕捉课堂中实验的“意外”,内涵丰富深邃,捕之不竭。捕捉课堂中实验的“意外”是一门很深的学问,需要我们在实践教学中更努力捕捉、开发,在教学实践中更深入地探究、延展。

参考文献:

[1]科学(7―9年级)课程标准.

[2]给教师的建议.

[3]杨士军.从中考实验操作考试中反思科学实验教学.

[4]陈永远.动态生成:让课堂焕发生命活力.

[5]刘天华.关注教学动态生成,激发课堂生命活力.

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