实验工具生成科学实验论文

一、“关注实验工具生成”的实施途径

“关注实验工具生成”是在建构主义的教学背景下和新课标的要求下提出的，它强调教师不直接向学生提供实验工具，而是通过困难情境的创设，激发学生的探究热情；同时通过困难问题的“抛锚”，引导学生进行发现和探索，学生在实验工具的“再发明”过程中完成了相关知识和技能的建构（图1）。

二、“关注实验工具生成”，改变教师的实验教学理念

在传统教学中，科学实验是科学课程的组成部分，这使得实验教学始终处于从属地位，实验教学得不到有效开展。新课改以来，“以学为中心”的教学理念已经深入人心，但受到知识本位教育主义的影响，“以学为中心”的教学理念并没有得到有效落实，在实验教学中尤为突出。很多教师对于实验教学的目的并不明确，他们认为实验教学的目的仅仅在于结论的得出，形成了一种以逻辑为起点，以知识技能为本，以教师课堂和教师为中心的错误教学观。这样的实验教学观忽视了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维目标之间的有机融合，忽视了学生探究和思维发展的需求。“关注实验工具生成”则要求教师在课堂教学中引导学生自主设计、改造实验工具。它强调的是实验工具的生成过程，这就需要教师在备课过程中认真研究实验工具的组成部分，深刻解读实验工具各个部件的作用和意义，深入思考实验工具各个部件生成的先后顺序，让教师真正做到将“问题”作为教学的起点，深入贯彻新课标提倡的“合作、自主、探究”的学习方式，逐渐形成实验教学不仅仅是让学生掌握知识，收获技能，还在于培养学生的创新意识和思维能力，提升学生的科学情感的理念。

三、“关注实验工具生成”，提升学生的科学素养

1.发展学生创新思维。学生的思维能力包括逻辑思维能力和创新思维能力。据统计显示，中国现阶段大学生创新思维能力远低于发达国家，并且差距有逐年拉大的趋势，其症结在于中国现行阶段的教育理念。畸形的教育理念严重制约着学生的思维发展平衡，导致高分低能的学生屡见不鲜。随着新课程改革的推进和深化，实验教学的地位和重要性也越来越明显，但如何利用实验教学培养学生创新思维的问题仍然有待解决。例如，在“体温计”一节的教学中，教师往往先让学生比较温度计和体温计的不同，在同中求异，找到体温计的独特构造，继而引导学生思考，揭示这些特点所起的作用并学会使用方法。这样的做法虽然也培养了学生的逻辑思维能力，但这种以实验结果为起点，运用逆向逻辑能力推断科学本质的教学模式严重违背学生认知发展的规律，更不利于学生创新思维能力的形成。提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心理念，而借助科学课程培养一批具有非凡创造力和创新精神的人才也是时展的必然要求。创新精神源于问题和对问题的思考，在教学中不妨让学生尝试着将温度计改良为体温计，学生发现温度计测量体温的不足和缺陷，有针对性地进行思考和改良，建构体温计。学生在问题和解决问题的过程中形成了用创造性眼光看待世界的思维特点。2.融合科学研究方法。教学实践告诉我们，科学知识是“显性”的，可以通过教学目标加以明确，而科学方法是“隐形”的，隐藏在科学知识的背后，在教学中如果没有科学知识作为有效依托，就会造成科学方法的“游离”，学生仅仅为了方法而学习方法，也就很难完成科学方法的内化和迁移。因此，在实验教学中必然需要寻找实验方法的有效载体。实验工具的制作过程融合了各种科学方法，如液体压强计中，渗透了两种科学方法：转化法和放大法。我们无法直接用仪器测量液体压强的大小，就将液体压强的大小转化成橡皮膜的凹陷程度，即转化法；橡皮膜的凹陷程度变化程度并不明显，我们就通过U形玻璃管将现象放大，即放大法。在实际教学中，教师通过引入测量水体压强困境的情境，充分挖掘学生认知结构中已有的生活经验，将它们转化成科学方法，完成实验工具的构建，从而将“隐形”的实验方法“显性”化，实现了科学实验的有效教学。3.提升学生科学情感。人类对于实际的探索得益于科技的进步和发展。其实，实验工具并不是一蹴而就的，而是通过多次改良才逐渐成熟，中间可能就会涉及到科学发展史。例如，1665年，英国科学家胡克发明了显微镜，在此后的几百年时间里，很多科学家为显微镜发展做出了巨大的贡献，这才使得显微镜的技术得以飞速发展。在实际教学过程中，许多教师直接引入显微镜，介绍显微镜的结构特点和用途，忽视实验教学的情感教育功能，导致课堂乏味可陈。如果教师将如何改良显微镜作为课堂教学的主线，让学生在改良胡克的显微镜的课堂教学中亲历亲为，一方面可以增强学生的自我效能感。另一方面，也将科学发展的过程浓缩到课堂教学中，让学生懂得科学发展并非一蹴而就，而是一代又一代科学人前赴后继、努力拼搏的结果。在落实知识性目标的同时，也向学生渗透科学研究需要坚韧不拔的科学品质，引导他们正确看待学习过程中的困难，增强其信心和勇气。

四、“关注实验工具生成”教学模式的反思

1.实验工具的选择范围。并不是所有的科学实验工具都需要通过建构。试管、烧杯、量筒等实验工具，学生已经掌握其原理和用途，就不必在课堂中进行探究和改进，如果勉强为之，就会造成课堂的沉冗和时间的浪费。因此，建构的对象必须满足以下两个条件。（1）实验工具的生成必须和本节课的实验教学有关，如电流表和电压表，仅用于测量数据，就不适宜进行构建。（2）实验工具的建构必须要在学生能力范围之内，如显微镜两个镜头的成像原理是学生所未知的。盲目重视实验工具生成，难度太大，反而影响课堂教学效率。2.在实际教学中需要充分发挥教师的主导作用。实验工具生成难度较大，学生的设计往往会偏离预设的方向，教师在备课时需要充分考虑到各种特性，针对这些现象进行有针对性的引导和评价，但是教师也不能越俎代庖，在设计困难的环节中直接告知方案。这种教学模式对教师提出了很高的要求，属于课题性研究的范畴，究竟如何发挥教师的主导作用，仍需进一步探讨和研究。

作者：占晨达 单位：浙江省衢州市实验学校新湖校区