本站原创实验探究教学是科学教学的主旋律.新课程提倡自主学习、探究学习和合作学习,这三种方式即有区别又有内在联系.其中探究学习关注的是学习的手段途径,科学探究原是科学家们研究自然界的科学规律时所进行的科学活动.要实现这些良好的教学愿望,需要有切实可行的教学载体.在教学实践中,本人对优化实验探究教学的途径进行了探索.
一、充分利用教材,优化实验设计
实践证明,教师的教学创新特别是实验创新是激发学生思维创新的动力.充分利用教材,对教材进行二次开发,优化实验设计体现了教学创新,收到良好的教学效果.比如,验证性的实验在验证科学猜想具有重要的地位,如果千篇一律地应用验证性实验就不利于培养学生的创新能力.
物质的特性中“密度”一节,教材提供了演示实验,我们可将“密度的测定”的演示实验变为学生探究实验教学：上课时,教师首先给学生设置情景问题：“两个相同的烧杯分别装入相同体积的水和酒精比较,哪一杯质量大?”要求学生设计实验方案,通过小组合作方式提出自己的实验方案并进行交流,形成科学合理的方案后再让学生把两种待测液体取等体积同时放入已调节好的天平上,让学生观察天平是否平衡?结果天平向盛水的一边倾斜,为什么?然后让学生共同讨论,提出各种猜想.比如相同体积的不同物质,其质量是否相等?相同体积的同种物质,其质量是否相等?等接下来,把学生分成4个大组,若干小组,第一组测若干杯体积不同的水的质量与体积,第二、三、四组分别测若干个体积不同的铁块、铜块、铝块的质量与体积,要求各小组先设计实验方案、设计表格,然后选取实验材料做实验,收集证据,整理后填在表格中,分别计算出水、铁、铜、铝四种物质的质量与体积之比值；再通过同学之间的交流与合作,讨论并归纳出：不同物质的质量与体积的比值是不相等的,相同物质的质量与体积之比值是相近的或相等的.最后师生总结指出：物质的质量与体积之间的比值是恒定的,它反映了物质的一种特性.从而顺势提出“密度”的概念.这样,整节课在教师的指导下,通过学生自己去摸索、寻求,让事实说话,不仅帮助学生理解密度概念本质,更重要的是培养了他们的探究思维方法.
二、巧用变式,激发实验探究兴趣
改变教材中实验设计的某些环节,使之呈现为一种“变式”,以便激发学生的实验兴趣,激活学生的思路,以完善学生的实验能力.利用实验创设问题情景,开展探究性教学,教师平时用得比较多的是通过实验设置悬念,引入新课.还可以利用在实验中,创设问题情景,巧用变式,激发学生的探究动机.
教学“液体的压强”这一节内容时,在利用底部和侧壁扎有橡皮膜的玻璃管研究了液体对容器底部和侧壁有压强后,对于液体内部的压强教师往往是按照课本,介绍液体压强计后,用压强计去研究液体内部的压强.这样做固然可以顺利完成教学任务,学生也不难接受.但这种教法往往会给学生产生一个错觉,以为液体内部压强只能用液体压强计来测量,束缚了学生的思维,而且对液体压强计的引出及使用原理的简单介绍也不很自然.其实在这里,教师忽视了让学生进行探究的良好的时机.假如在研究这个问题时,教师有意识地创造这样的问题情景：“液体对容器底部和侧壁有压强,那么,液体内部是否也有压强呢?如果有的话,怎样来观察呢?”这样一问,学生很容易想到“把底部扎有橡皮膜的玻璃管插入液体中去试验”.根据学生提出的方法去测试液体内部的压强后,发现橡皮膜有变化但不明显,此时,教师趁机激发学生去思考,寻找更好的器材.这时教师出示“液体压强计”便水到渠成.这样设计更重要的是从“扎有橡皮膜的玻璃管”到“液体压强计”是学生经过探究后的一个自主发现.
通过变式,我们可以优化许多实验,又如：“用电流表测电流”的实验就可改为“研究串并联电路中各部分电流之关系”.照传统的教学方法,一般是教师先演示一遍后,学生再分组做实验；或者是教师一边讲解,学生一边实验.这样虽可以降低实验的难度；但学生对所用的实验器材是在“照方抓药”,学生所进行的实验步骤只是简单机械的重复；失去了宝贵的教育价值.这样的实验教学存在严重的弊端：对学生个体来说,既限制了学生的思维能力的发展,又严重扼杀了学生的创新能力,违背了全面发展的素质教育观.而对学生群体来说,则是加速了学生的两极分化,使学生受教育的机会不均等,部分学生根本没有主动参与的机会,不可能去发现问题、发展能力,极大压抑了他们的创新潜能.本节实验课变模拟实验为自行设计实验,让学生人人设计电路图,启迪学生思维活动,找出测量各点电流的思路.在此基础上,启发学生看教师提供的实验器材中为什么比课本提供的实验器材多两个电流表?学生可以自主地选择一个、两个甚至三个电流表,来设计电路,进行实验.这一自主活动为学生创新能力的开发创造了一个宽松环境,每个人都在主动参与、积极探索.不注重把结论给学生,而注重培养学生的探索创新能力,给学生广阔的空间去操作去探究,让学生去经历去感受.学生自行设计、实验的过程远远超过了教材的范畴.
三、设计综合开放性实验,培养学生的发散思维
自然界是综合开放的,对于同一现象或同一探究主题,只限有某一门学科知识往往难以解决.自然界问题的综合性开放性决定了科学教学的综合性和开放性.
尽管有些教师简单地认为初中科学是物理、化学、生物等多种学科的合科教材,但我们不能囿于学科局限,需要打破学科隔阂.在实验探究教学中,引导学生综合学科知识,设计综合实验,开放性实验,有利于培养学生的综合分析能力,培养学生的发散思维及探究、创新能力.为此,我们设计一些实验课题,让学生寻找多种解决方法以尝试.如“辨别食盐水和纯净水的”实验作为探究课题,要求学生据所学的知识,寻找多种实验途径辨认,结果学生设计出五花八门的实验,①有从物理测密度法,密度大的为食盐水；②根据浮沉条件,设计鸡蛋的浮沉来判别；③用化学方法,加入AgNO3溶液产生AgCl沉淀来辨认食盐水；④用蔬菜、萝卜的细胞吸水、失水实验,会使蔬菜“瘪了”的为食盐水；⑤用舌头品尝,咸味的为食盐水；⑥利用熔点不同来区别,放入冰箱,难冷冻的为食盐水；⑦加热蒸发,蒸发后留下“白霜”的为食盐水等等.这些办法都有科学依据,在师生交流过程中,比较总结每种方法的优缺点,寻找最佳方案.象这样通过多学科的知识联系,多种实验方案的设计,能让学生的创新思维的多向性得到充分发挥,综合能力不断提高.
总之,探究是一种多侧面,多形式的活动.初中科学的探究学习可以通过各种教学形式,特别是实验探究教学,调动学生的学习热情发挥其主体性,不断地启发学生思考,通过自己的努力去解决一个个问题,翻越一个个知识高峰,在探究学习中形成良好的科学观、人生观和价值观,全面提高学生的科学素养和完善的人格.