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让学生体验演示实验的过程演示实验探究性教学初探嘉善四中 彭月霞新课标明确提出我国的教育目标是提高每一个学生的科学素养，即要求培养的学生具有科学应用能力，科学调查能力，科学交流能力，科学自我教育能力和科学创造能力。特别注重培养提出问题、建立假设、设计研究方案、处理数据及事实材料、根据数据和事实材料推出结论、检验和评价以及交流研究成果等技能，以及初步的分析、比较、分类、综合、归纳、演绎等思维能力和运用所学知识解决简单实际问题的能力。科学是以实验为基础的一门学科，实验在科学教学中处于重要的地位。教材中演示实验就有二百多个，演示实验不仅是一种为学生提供感性认识的直观教学手段，而且是提高学生学习兴趣，使学生掌握科学知识的一种非常重要而有效的途径和方法。但在传统的教学实践中，演示实验普遍存在着着下列问题：(1)教师做，学生看。（2）学生观察目的性不明确。经常接受那些只有强烈刺激作用的现象，产生那种比较自然的、轻松的、不易疲劳“无意注意”（即陶醉于看“热闹”中）。（3）不善于完整地全面地进行观察，总是以局部代替整体。（4）观察笼统模糊，容易见到明显的主体，而忽视较为隐蔽的本质特征。演示实验探究性教学其目的在于改变注入式“教师讲，学生听”的演示实验教学，尽最大可能让学生主动参与、动手操作，体验演示实验过程，变“课堂”为“学堂”，变被动为主动，积极探索各种自然现象，研究事物的发展变化规律，得出科学结论。一、实验探究性教学概念的界定根据探究性教学思想的形成和发展的基本观点，科学实验的教学目的以及探究性实验的功能，对演示实验探究性教学作如下界定：所谓演示实验探究性教学是针对传统注入式演示实验教学而言的，它是以科学教材中演示实验为基础，在教师有目的、有计划的精心组织及引导下，让学生体验实验的过程，认识实验反映的自然本质，从而形成正确的概念，建立正确的自然知识。它旨在发挥学生在实验教学中的主体和中心地位，让学生亲历对未知结论的探索过程，激发学生的思维，培养学生的创新意识；初步形成科学态度，训练科学方法，提高学生分析、解决问题的能力。二、演示实验探究性教学的流程结合演示实验探究性教学的五大类型，找出其共同点，演示实验探究性教学可按下列程序进行操作：具体做法：1、创设情境，营造探究氛围。教师利用生活生产中的问题、小故事、实验、科学史等手段，营造出一种氛围，使学生“回归”到课本中得出结论以前的那种状态，让学生面临着当年科学家相同的问题，激起学生探究的欲望，鼓励他们人人争当探索者，使学生的心理状态由“被动接受型”转换为“主动探究型”，进而发现问题、提出问题、猜想假设。2、预先查阅文献资料、收集观察材料、准备实验器材。由于是课内进行的探究。学生不可能再去查阅文献资料和借实验器材，故教师可事先让学生查阅文献资料、收集观察材料、准备实验器材，或将经过处理的文献资料和多余的器材呈现给学生，这种呈现顺序是可以杂乱的，一些材料甚至可以与需要探究的课题无关。让学生自己去收集、整合。如何超过障碍，取得成功？于是学生思维激活，想法多样，师生一起经过分析、讨论、争议、归纳，形成多种实验方案，并设计出具体的操作步骤。3、进行实验探究，让学生体验过程，仔细观察，对实验现象进行去伪存真，由表及里的分析，对实验结果进行处理，经归纳总结，得出科学结论，形成完善的认知结构。如果探究的结果是否定的，则教师引导学生进行新的“科学猜想”验证。4、师生归纳总结出实验的结论，规律原理，教师再出示新的问题，让学生运用获得的新知识解决问题，以实现知识的迁移，理解掌握探究方法，将成功体验转化为学生的科学素养。当然上面的操作步骤并不是一成不变，而是，视每节课和学生的实际情况，在实际操作中既可以是全过程的探究，也可以是某一部分内容甚至是某一环节的探究。三、演示实验探究性教学的常见类型及设计思路科学中的演示实验根据实验目的、研究方法及实验对思维和技能的要求，大致可以分为以下五个类型：1、验证型演示实验探究性教学的设计思路验证型演示实验是在对研究对象有了一定的了解后，得出某种假设或理，为了验证为这种理论正确与否而安排的实验。如：马德堡半球实验、质量守恒定律等。示例：马德堡半球实验情景：(幻灯片) 1654年，德国马德堡市市长奥托.格里克在马德堡市公开表演了一个著名的实验。他将两个直径为30多厘米的空心半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后让马向相反的方向拉两个半球。直到两边的马各增加到8匹时，才把半球拉开。（1）提出问题：大气真的有压强吗？是很大吗？（2）建立假设：根据有关经验和实验事实，确实存在大气压。（让学生思考，提出假设）（3）实验验证：每位同学准备一个家用塑料吸盘，两人一组，模拟马德堡半球实验。（4）结论：大气有压强而且很大。（5）讨论分析大气压产生的原因。2、再现型演示实验探究性教学的设计思路：再现型演示实验是让学生清晰的地看到自然现象、规律，也可以说是自然现象、规律的演示、模拟。如“地球的自传及昼夜更替现象”等演示实验。这类演示实验探究性教学，更有身临其境之感。设计思路：明确事项提出问题观察实验分析讨论得出结论。具体地说：“先明确注意事项，用幻灯提出具体的观察任务，最好设计成表格印发给学生，以利于及时记录现象；然后让学生进行实验观察，教师强调注意事项，最后组织学生进行现象汇报，对观测结果进行研究分析、讨论。示例：地球的自传及昼夜更替现象（1）明确事项投影：地球的自传及昼夜更替注意事项：按逆时针方向转地球仪。（2）提出观察任务并做记录：分别从正面、北极上空、南极上空观察地球自传方向用记号笔将地球仪正对的两面分别标注字母A、B，将A的一面正对太阳光线或光源，并按逆时针方向旋转地球，观察A、B两地明暗的变化情况（3）分组实验：观察方位自转中心自转方向正视图北极上空看南极上空看当A地为白昼时，B地为 ；反之当B地为白昼时，A地为 。（4）现象分析得出结论：3、测定型演示实验及探究性教学的设计思路测定型演示实验的主要目的是通过实验，让学生掌握仪器用途、使用注意点及操作方法等。如“测量液体的密度”、“用弹簧秤测力”、“用电压表测电压”等。设计思路：出示仪器提出问题分组实验及时纠正讨论总结。具体地说：先用幻灯、录像向学生演示，交待仪器用途、各部分名称、使用注意点，提出观察、思考任务，然后让学生分组尝试、实验，教师巡视时及时指点、纠正，实验后组织学生讨论、总结操作方法、刻度特点、准确度等结论，最后可以利用学生指正、教师操作的方法展现学生使用仪器时易错的地方。示例：测量液体的密度实验思路：了解天平的结构，调平方法，砝码的取放，正确的操作方法和读数方法；不同的量筒，正确的使用操作方法和正确的读数方法；正确的计算方法。（1）出示仪器：天平、量筒、烧杯、（2）问题提出：天平如何调平？该天平最大能测多少？如何取放砝码？如何读数？观察量筒有无零刻度线？如何正确选择合理的量筒？读数时视线应如何？（3）实验探究过程：观察天平的结构，找出天平的最大称量与感量，填入表中。正确操作测量出空烧杯的质量，同理测出装有一定量盐水的质量。填入表中天平的最大称量天平的感量空烧杯的质量装盐水后的质量盐水的质量量筒的最大测量值最小刻度盐水的体积计算盐水的密度观察量筒的最大测量值，最小刻度，正确测量已称好质量的盐水的体积。填入表中（4）问题及讨论量程不同的量筒，如何正确选择合理的？发现天平指针出现右偏时，如何调平？（5）实验小结：仪器使用前，应先明确它的量程和最小刻度及零刻度问题。量筒读数时，视线应与水的凹液面相平。天平使用时，应先调平。4、研究型演示实验探究性教学的设计思路：研究型演示实验是先提出研究课题，确定研究方法，通过一定的实验方案进行实验，最后根据观察现象和记录数据讨论归纳、得出结论。如“酸的化学性质”、“影响电阻大小的因素”、“种子发芽的条件”等。设计思路：提出问题建立假设设计方案观察实验结论应用具体地说：先用幻灯提出研究课题，引导学生建立假设，设计实验方案，或者让学生阅读课本上的实验方案，然后，让学生根据方案进行实验，教师指点、纠正、揭示注意事项，最后组织学生讨论，完成研究课题，通过科学抽象，得出结论，把科学结论应用到实际生活中去。示例：金属活动性顺序（1）提出问题：酸能否跟所有金属发生化学反应？反应速度一样吗？（2）建立假设：稀盐酸与铁、铜、铝、镁都反应，而反应速度不同。（3）设计方案：实验条件控制，在四支试管中分别加入铁、铜、铝、镁，再加入相同稀盐酸，观察实验现象。：标号反应物实验现象与事实化学方程式或结论1铁稀盐酸2铜3铝4镁（4）实验结论：通过比较发现，镁反应速度最快，铝其次，铁较慢，而铜不反应。（5）讨论总结：并不是所有的金属都能与酸反应，只有活泼金属才能与酸反应，而且反应速度也不相同，得出金属活动性顺序。（6）应用：铝壶内有水垢时能否用稀盐酸浸泡？5、自我设计型演示实验探究性教学的设计思路科学课本中有的演示实验比较简单，易做。如“种子萌发的条件”、“鸡蛋在盐水中的沉浮”等实验，教师出示实验目标、实验思路，让学生根据实验目标和原理，自行设计实验步骤，进行实验得出结论。设计思路：实验目标探究思路自我设计展示实验探究过程分析结论。示例：种子萌发的条件情景：生下时成熟得水稻种子，如果不及时收割，遇到降雨，水稻种子会在稻穗上发芽；曾经有报道说，古代的莲子埋在泥层中，经过千年后，被挖掘出来，又重新发芽，并开花结果。那么，种子什么时候会发芽？影响种子发芽的因素有那些？（1）实验目标：活的种子才会发芽，显然种子本身的一些条件将影响到种子的萌发。我们进行的研究中，不研究种子本身的因素，主要研究外界条件对种子萌发得影响。（2）探究思路（师生分析）如何根据研究大目的，判断需要控制的变量？在对数据进行分析时，应如何参照各实验的变量控制情况？（3）自我设计（学生）根据实验目的和原理，自己设计实验，选择符合要求的器材，明确实验步骤，进行实验。最后写出简要的实验报告。（4）应用：如果你是技术人员，应怎样指导农民播种、插秧?四、影响演示实验探究性教学效果的因素1、教师主导作用的发挥程度及其影响学生在实验教学中虽然具有实验能动性，但他还不是一个完全独立的主体。学生主体地位的逐步建立、实验能动性的充分发挥，还受到教师主导作用发挥程度的影响和制约。为此，教师在实验教学中应注意以下几个方面来发挥主导作用。 （1）让学生端正实验态度，认真实验、主动观察、大胆提问、积极思维，发挥积极性、主动性和创造性。（2）激发和保持学生实验兴趣。实验现象本身具有生动、新奇、鲜明的特点，对学生具有极大的吸引力，可使学生产生浓厚的实验兴趣。但这种兴趣只是直接兴趣，具有不稳定性。教师在实验教学中还应通过对实验现象的解释，引导学生积极思考，探究实验产生的原因，来培养更高一层的兴趣。（3）引导学生从多角度设计多种实验方案；善于对所获实验现象和事实通过理论思考，抽象概括出物质及其变化的规律性，形成正确的概念和理论。（4）培养学生解决问题的能力和实事求是、一丝不苟、细致入微的实验态度。2、学生内在诸因素的作用及其影响在实验教学中，教师主导作用的发挥程度对学生的实验能动性有较大影响，但这毕竟是外因，从根本上讲，学生自身的多方面因素，才是决定实验能动性发挥的内因。这些因素概括起来，主要有学生实验兴趣，实验能力和实验态度等三个方面。（1）实验兴趣兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成份，实验兴趣作为认识兴趣当中的重要的一种，是学生发挥实验能动性的重要前提和动力。采用让学生体验演示实验的过程，就在于不断激发学生的实验兴趣，最大限度地培养学生创造能力。（2）实验态度所谓实验态度是学生对实验的一种内在反应倾向，它是通过学生的外部行为或外显行动表现出来的，依据学生的实验活动的行为表现，可将实验态度划分成以下三种类型：自觉型、兴趣型、被动性。不同水平的实验态度，对演示实验探究性教学效果有不同的影响，教师在实验教学中应积极支持和鼓励自觉型实验态度，转化兴趣型、被动型实验态度，以便更好地发挥演示实验探究性教学的效果。 （3）实验能力学生实验能力是影响实验探究性效果发挥的最直接、最重要的内在因素。教师应指导学生运用已有的知识、经验寻求解决问题的途径和方法，培养学生的实验能力。五、演示实验探究性教学的实践成果1、突出了学生学习的主体地位传统演示实验教学和演示实验探究性教学在实验过程中师生双方的主体地位和作用方面有着明显的差别，具体见表1、表2。表1，传统演示实验教学和演示实验探究性教学过程的比较：项目传统演示实验教学演示实验探究性教学实验步骤己知未知实验结论己知未知实验态度获得所要答案探索答案结果评价根据答案的近似程度进行评价根据学生实验结论及解释进行评价表2，传统演示实验教学与演示实验探究性教学在认识过程中师生双方主体地位和作用的比较：项目传统演示实验教学演示实验探究性教学认识顺序概念 信息信息 概念问题选择教师学生实验设计教师学生结论分析教师 学生结论解释教师 学生 教师2、学生获得了亲自参与研究探索的积极体验让学生体验演示实验的过程，课堂气氛轻松而热烈，学生可自由发表各种观点，且能按照他们自己的想法设计并进行一些探索性实验，体验实验的过程，使他们能享受到探索创新的乐趣，学生由“苦学”变为“乐学”。由于学生全身心投入学习，且知识结果的获得是亲自实践的结果，故课堂效率特别高，同时使学生逐步形成一种在日常学习与生活中喜欢质疑、乐于探究，努力求知的品质。3、学生间学会了沟通和合作科学技术的发展却是人们合作探索的结果。在演示实验探究性教学的实施过程中，发扬了学生的合作精神，培养了他们合作和交往、沟通的能力。4、培养了学生的科学态度和科学道德学生在体验过程中，学会了从实际出发，通过认真踏实的探究求得结论，并懂得尊重他人的成果。培养了科学的态度，良好的学习方法和探究习惯。六、演示实验探究性教学的要求1、不要让学生预习、防止学生讨论问题时造成思维定势，其思维受教材的限制。让学生根据已有的知识去想办法解决，最大限度发挥其创造潜能，调动其探究的积极性。2、教师提出的问题要尽可能小、一般要能在课内解决。创设的问题情景要逼真，要具有挑战性，能引发学生的兴趣，提出的问题与提供的材料间的距离要适