刘炳升实验教学讲座(苏州)

1、新课程理念下实验教学探讨新课程理念下实验教学探讨南京师大南京师大 刘炳昇刘炳昇课题的提出课题的提出n科学和理化生各科的课程标准的目标和科学和理化生各科的课程标准的目标和基本理念中对实验的地位似乎没有过去基本理念中对实验的地位似乎没有过去那么强调。那么强调。n标准与教材对学习活动的界定比较模糊，标准与教材对学习活动的界定比较模糊，演示实验、学生实验、一般活动没有清演示实验、学生实验、一般活动没有清晰的要求，对实验教学的评价难以落实。晰的要求，对实验教学的评价难以落实。n教学实践中普遍忽视实验。教学实践中普遍忽视实验。加强实验是理科教学的永恒课题加强实验是理科教学的永恒课题n加强实验是我国理科教学

2、的历来主张。加强实验是我国理科教学的历来主张。n实验是理科教学的重要基础；实验是理科教学的重要基础；n实验是理科教学的重要内容；实验是理科教学的重要内容；n实验是理科教学的重要方法。实验是理科教学的重要方法。新课程实施不可忽视实验新课程实施不可忽视实验n新课程倡导科学探究的教学思想，因为加强科新课程倡导科学探究的教学思想，因为加强科学探究对培养学生的科学素养特别是创新的意学探究对培养学生的科学素养特别是创新的意识和能力具有重要的意义。识和能力具有重要的意义。 n实验作为科学探究的重要思想和科学方法，在实验作为科学探究的重要思想和科学方法，在新课程的教学中占有重要的地位。如果在新课新课程的教学中

3、占有重要的地位。如果在新课程的实施中忽视了实验，那就意味着倒退。实程的实施中忽视了实验，那就意味着倒退。实验是检验新课程的试金石。验是检验新课程的试金石。n新的课程要求重视实验，还要加强实验的创新。新的课程要求重视实验，还要加强实验的创新。 一、关注激发一、关注激发学生的好奇心和求知欲学生的好奇心和求知欲科学教育重要的指导思想科学教育重要的指导思想 现实的反思现实的反思n孩子们多么希望有一种能满足他们好奇孩子们多么希望有一种能满足他们好奇心的创造性的学习平台，然而，我们现心的创造性的学习平台，然而，我们现在给孩子们的却是让他们好奇心逐渐磨在给孩子们的却是让他们好奇心逐渐磨灭的令人窒息的学习环境

4、。灭的令人窒息的学习环境。n我们期待新课程给孩子们带来希望，还我们期待新课程给孩子们带来希望，还孩子们幸福成长的童年。孩子们幸福成长的童年。 关注激发学生的好奇心和求知欲关注激发学生的好奇心和求知欲n好奇是与生俱来的，但不可能自然而然地保持好奇是与生俱来的，但不可能自然而然地保持和发展好奇心。好奇心在一定条件下可以转化和发展好奇心。好奇心在一定条件下可以转化为求知欲，进而发展为科学的兴趣，由此形成为求知欲，进而发展为科学的兴趣，由此形成的动机是一种内部的驱动力。的动机是一种内部的驱动力。n培养学生的科学素养，不可忽视保持和发展学培养学生的科学素养，不可忽视保持和发展学生的好奇心和求知欲。生的好

5、奇心和求知欲。n通过观察和实验能有效激发学生的好奇心和求通过观察和实验能有效激发学生的好奇心和求知欲，应当引起理科教师的充分重视。知欲，应当引起理科教师的充分重视。案例、水中蜡烛案例、水中蜡烛一个意想不到的实验的启示一个意想不到的实验的启示n在碗底固定一支蜡烛，在碗底固定一支蜡烛，往碗里注水接近蜡烛往碗里注水接近蜡烛的上端面，再点燃蜡的上端面，再点燃蜡烛。烛。n猜一猜，此后可能会猜一猜，此后可能会出现哪些现象？出现哪些现象？看了如下的实验，你有什么感受看了如下的实验，你有什么感受n当蜡烛燃烧到上端当蜡烛燃烧到上端面与水面相齐后，面与水面相齐后，会出现什么现象？会出现什么现象？n实验以后，你有什

6、实验以后，你有什么感受？么感受？n你能解释你看到的你能解释你看到的现象吗？现象吗？n点击播放：点击播放：为什么？为什么？n为什么蜡烛的为什么蜡烛的“堤坝堤坝”不会被熔化？不会被熔化？n为什么水不会流到蜡烛上端面的为什么水不会流到蜡烛上端面的“锅底锅底”里？里？n为什么火焰变小又变大？为什么火焰变小又变大？下面的实验说明什么问题下面的实验说明什么问题n蜡烛是怎样燃烧起来的？蜡烛是怎样燃烧起来的？n点燃芯线后，点燃芯线后，n固态的蜡熔化成液态；固态的蜡熔化成液态；n液态的蜡被芯线的毛细液态的蜡被芯线的毛细作用输送到芯线上端；作用输送到芯线上端；n液态的蜡气化为可燃性液态的蜡气化为可燃性气体，并燃烧

7、起来。气体，并燃烧起来。空气中燃烧的蜡烛空气中燃烧的蜡烛与水中蜡烛有什么区别？与水中蜡烛有什么区别？n由于水的吸热和对流由于水的吸热和对流作用，不断地带走蜡作用，不断地带走蜡烛烛“堤坝堤坝”传递的热传递的热量，因此量，因此“堤坝堤坝”不不会被熔化。会被熔化。n由于水对蜡的不浸润由于水对蜡的不浸润作用，使水不会流到作用，使水不会流到蜡烛上端面的蜡烛上端面的“锅底锅底”里。里。为什么火焰变小了又会变大？为什么火焰变小了又会变大？发展学生的好奇心和求知欲发展学生的好奇心和求知欲n直觉诱发直觉诱发动手参与动手参与探究探究提升提升n全面培养和提升学生的直觉兴趣、全面培养和提升学生的直觉兴趣、操作兴趣和理

8、论探究兴趣。操作兴趣和理论探究兴趣。n处理好三种不同层次兴趣之间的处理好三种不同层次兴趣之间的关系。关系。n发展学生的个性特长。发展学生的个性特长。二、给学生参与动手的机会二、给学生参与动手的机会关注培养学生动手操作的兴趣关注培养学生动手操作的兴趣和试一试的习惯和试一试的习惯动手做动手做n动手与动脑不可截然分开。动手与动脑不可截然分开。n动手做中既有动手的乐趣，又有动手做中既有动手的乐趣，又有动脑的享受，在克服困难中增长动脑的享受，在克服困难中增长创造的才能。创造的才能。n要努力养成学生动手试一试的习要努力养成学生动手试一试的习惯。惯。为学生提供动手操作的机会为学生提供动手操作的机会n用两支生

9、日蜡烛、一用两支生日蜡烛、一段饮料吸管、一根针段饮料吸管、一根针和两只玻璃杯，你就和两只玻璃杯，你就可以制作一个蜡烛跷可以制作一个蜡烛跷跷板，做做看。跷板，做做看。n为什么样会上下摆动？为什么样会上下摆动？n怎样使摆动的频率增怎样使摆动的频率增加？加？n点击视图播放：点击视图播放：为学生提供动手的机会为学生提供动手的机会n利用可乐瓶、棉花、利用可乐瓶、棉花、水杯等制成，棉花能水杯等制成，棉花能够把水杯中的水吸入够把水杯中的水吸入杠杆式的杠杆式的“饮水鸭饮水鸭”玩具内，玩具内，n请学生观察和思考：请学生观察和思考：为什么饮水鸭能够抬为什么饮水鸭能够抬头又低头、不断地运头又低头、不断地运动？动？

10、n点击视图播放：点击视图播放：制作一个制作一个“非常规非常规”电动机模电动机模型型n器材：小圆柱形磁器材：小圆柱形磁铁铁n干电池，干电池，n铜丝。铜丝。n没有换向器，没有没有换向器，没有支架和底座。支架和底座。尝试1思考n为什么不能转动？n怎么办？尝试2思考n为什么还是不能持续转动？n怎么办？尝试3思考n可以持续转动了，n但转动中不停地颤动。n怎么办？技术设计是不断创新的过程案例：课题设计简单机械的组合n1观察日常生活中杠杆应用的实例，从中得到一些设计的启发。n2制作一个由两种或两种以上简单机械组合而成的机械模型，要求能够用它实现某种目的（如提升重物、控制某种机件动作、牵引物体前进等）。n3制

11、订一个评价标准，展示作品，交流讨论。 作品示例1：n滑轮组与轮轴组合的手动起重机模型 。n组合的目的性明确省力，满足特定的操作需要；n结构合理；n从身边易得和易加工的废弃物品（如塑料可乐瓶、易拉罐、筷子等）中取材。 作品示例2：作品示例2n把我国古代劳动人民创造的两种机械舂谷机和敧器结合起来。欹器是一种灌溉用的自动翻斗。n组合后可利用水流能实现“自动”的目的，n构思巧妙，且有古文化的内涵。作品示例3：联动牙签盒 O1O2弹簧牙签盒作品示例3n由两个杠杆组合而成。当把啄木鸟模型的头按下去时，牙签盒即伸出到底盒外，牙签被啄木鸟的嘴喙衔起；当松开按头的手后，牙签盒可缩回底盒内。n联系生活，能激励学生

12、技术发明的意识，感受技术的魅力。 有关“动手”的反思n“君子动口不动手”这不是一个好的文化传统。n“雕虫小技”的观念使中国吃足了西方列强入侵之痛。n掘起的中国不能没有先进的技术。n现代的中国公民需要有动手试一试的习惯三、给学生观察发现的机会三、给学生观察发现的机会生活中不乏奇妙的物理现象生活中不乏奇妙的物理现象培养学生的观察兴趣培养学生的观察兴趣用最平常的东西，用最平常的东西，引导学生获得不平凡的发现。引导学生获得不平凡的发现。烧杯里有一条鱼烧杯里有一条鱼描述并分析你看到的现象描述并分析你看到的现象n你看到什么现象？你看到什么现象？n看到的现象有什么特点？看到的现象有什么特点？n现象是怎样产生

13、的？现象是怎样产生的？n能否画示意图进行简单的分析？能否画示意图进行简单的分析？这是从前上方拍到的一张照片这是从前上方拍到的一张照片n请描述你看到的现象。请描述你看到的现象。n提出一个你感兴趣但不能回答的问题。提出一个你感兴趣但不能回答的问题。观察与思考观察与思考n看到水中有三条鱼，不，是四条鱼。看到水中有三条鱼，不，是四条鱼。n为什么有三、四条鱼？为什么有三、四条鱼？n看到上数第二条鱼最小，这是为什么？看到上数第二条鱼最小，这是为什么？n看到最下一条鱼似乎是腹部向上的，这是为什看到最下一条鱼似乎是腹部向上的，这是为什么？么？n看到最上面的鱼与其他的鱼左右相反，这是为看到最上面的鱼与其他的鱼左

14、右相反，这是为什么？什么？n看到最上面一条鱼非常靠近水面，这是为什么？看到最上面一条鱼非常靠近水面，这是为什么？描述并分析你看到的现象描述并分析你看到的现象以鱼身上的点以鱼身上的点A为光点做示意图，定性说为光点做示意图，定性说明明nA发出光线经过容器发出光线经过容器底面反射，再从水中底面反射，再从水中经透明圆柱面折射到经透明圆柱面折射到空气中进入人眼，成空气中进入人眼，成虚像在虚像在处；处；nA发出光线从水中经发出光线从水中经透明圆柱面折射到空透明圆柱面折射到空气中进入人眼，成虚气中进入人眼，成虚像在像在处；处；眼睛A定性说明定性说明nA发出光线在水中传播，发出光线在水中传播，经水平面折射到空

15、气中，经水平面折射到空气中，再传播到人眼，成虚像于再传播到人眼，成虚像于处。处。 nA发出光线在水中传播，发出光线在水中传播，经圆柱面反射，改变方向经圆柱面反射，改变方向仍在水中传播，再经水平仍在水中传播，再经水平面折射到空气中，再传播面折射到空气中，再传播到人眼，成虚像于到人眼，成虚像于处。处。眼睛A烧杯和小模特烧杯和小模特观察并描述看到的现象观察并描述看到的现象观察并描述看到的现象观察并描述看到的现象分析看到的现象分析看到的现象n现象有什么特点？n现象是怎样形成的？一道中考试题n小刚将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片（圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等

16、），他所看到的虚像可能是 :反思：n这是一道源自于实践的题目；这是一道需要应用初中知识的题目；这不是一道死记硬背的题目，也不是综合性强、复杂程度高的题目。n我们的优秀学生，面对一道复杂的、综合的、常规的试题时，我们可以轻松地、迅速地、准确地解答，而面对一个“非常规”观察题时，十有八九要做错，这是为什么？ 有关“观察”的反思n生活中不乏奇妙的物理现象，每个人都有可能的发现机会，但“视而不见”的现象却是屡见不鲜的。n因为我们的教育太忽视学生好奇心的激发和保持了。n没有浓烈的好奇，问题从何而来，创新从何而来！四、关注科学探究的本质特征n现实中的问题：n探究的形式化：什么是探究？七个要素就是探究，怎么

17、探究？按七个要素进行。n忽视探究过程中创新性的本质内涵。案例：凸透镜的成像规律1.问题是怎样发现和提出来的？n给学生发现问题的机会，只有创设了机会才能让他们可能发现和提出问题。n生活的经验多只是正立的像，如放大镜看小字，近视眼镜远物、老花眼镜看近物。所以要让学生跳出原有的环境去观察和发现问题。n用放大镜看你周围的物体，可用任何方式看任何物体，你有什么发现？能提出什么问题（特别是你兴趣而又不能问答的问题）？1.问题是怎样发现和提出来的？n偶然发现：用放大镜看纸面上的小字，发现身后窗个的高楼的影像呈现在纸面上，却是倒立的？或者直接看远处景物也会出现倒立的情况。n问题：用放大镜看物，总是放大的吗？在

18、什么情况下就不放大了？n问题：用放大镜看物，总是正立的吗？在什么情况下就倒立了。n问题：用放大镜看小字时，像与物在同一侧，而窗外景物在纸面上的像与景物却在透镜的两侧，为什么 不一样？n问题提升：凸透镜成像的性质可能有哪些？与哪些因素有关，有什么关系？感悟n以满腔的热情，捕捉学生发现和提出的有价值的问题，那怕是暂时不能解决的问题，鼓励学生的科学质疑精神。n如，从滑冰运动员的事实提出“滑动摩擦力与压强有关吗？”的问题；n再如，在研究并联电路电流的特点时，发现和提出为什么并联电泡后，灯泡的亮度会变暗？等。2.在在“形成假说形成假说”上下功夫上下功夫只要自然科学还在思维着，它的发只要自然科学还在思维着

19、，它的发展形式就是假说展形式就是假说恩格斯恩格斯以猜想和假设（假说）为探究的纽带以猜想和假设（假说）为探究的纽带n不同层次的猜想和假设：不同层次的猜想和假设：n猜一猜：随机猜想。猜一猜：随机猜想。n发散性的猜想：搜集一切可能有关的因素。发散性的猜想：搜集一切可能有关的因素。n推断型猜想：以一定的经验事实和已有的理论推断型猜想：以一定的经验事实和已有的理论为基础，经过逻辑推理，做出一定判断。为基础，经过逻辑推理，做出一定判断。n创造型的猜想：以表象为基元，通过联想、想创造型的猜想：以表象为基元，通过联想、想象，运用直觉和灵感等非逻辑思维，并与逻辑象，运用直觉和灵感等非逻辑思维，并与逻辑思维结合，做出一定的猜想和假设。思维结合，做出一定的猜想和假设。猜想是怎样提出来的？n个别的经验事实告诉我们，像的性质（放大与缩小，正立与倒立等）与物距有关。n猜测：物在近处时，像正立而且放大；物在远处时，像放大而且倒立。n何为近处？何为远处？n是这样吗？需要实验验证。猜想是怎样提出来的？n物距为二倍焦距时，物的大小与像的大小相等，这一猜想是怎样提出的？n实验探究：物从远而近，逐次实验，可以发现，像缩小时，物距大于像距；像放大时，物距小于像距。因此可以猜想，物距等于像距时，像与物等大。n实验验证证实猜想。感悟n实验不是纯粹的动手操作，需要思维的积极参与，甚至引领。n实验不是纯粹的归纳探索，需