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拓展实验方式  提升科学素养

——让研究性实验焕发学科色彩

 [摘要]开展课外研究性实验活动有助于学生从整体上认识自然与科学;有助于学生知识的迁移和学习能力的发展;有助于对学生科学探究能力的培养,使学生得到全面的科学方法的训练;有助于学生较为全面的关注和分析与科学技术有关的社会生活问题,获得对科学、技术与社会关系的理解,使学生的科学素养在主动学习的过程中得到发展。

[关键词]初中科学  研究性实验  科学素养

科学课程的核心理念是全面提高每一位学生的科学素养,科学教育是一个能动的过程,应当通过学生自主的探究活动来实现教学目标,发展学生的科学素养离不开科学的实践过程,科学的核心在于探究,应该给学生提供充分的探究机会,让学生通过手脑并用的探究活动,体验探究过程的曲折与乐趣,科学是一个开放的系统,科学不仅仅局限于一部分人,不仅仅局限于课堂,开展课外研究性实验活动有助于学生从整体上认识自然与科学;有助于学生知识的迁移和学习能力的发展;有助于对学生科学探究能力的培养,使学生得到全面的科学方法的训练;有助于学生较为全面的关注和分析与科学技术有关的社会生活问题,获得对科学、技术与社会关系的理解,使学生的科学素养在主动学习的过程中得到发展。

一、课外研究性实验活动的开展,有利于培养学生的实验素养

(1)课外研究性实验活动的开展有利于培养学生的实验操作能力

培养操作能力是指培养学生基本的动手能力和实验技巧,形成学生实验能力的过程。学生除了参加学校实验室的实验外,还有课外实验。例如:“模拟火箭”、“制作弹簧秤”、“观察植物的生长”、“喷泉实验”等。通过这些实验教学,让学生手脑并用,锻炼学生,提高学生创实验操作的能力。

(2)课外研究性实验活动的开展,有利于培养学生的观察、分析、思维能力

科学实验要求学生有目的的观察、有条理的分析、有理性的思维。学生在课外实验活动中,在“想一想、试一试”中提出一些具有思考性的问题,能够有效地增强学生学习的主动性和积极性,有利于培养学生的观察、分析、思维能力。

(3)课外研究性实验活动的开展,有利于培养学生的设计实验的能力

学生设计实验的能力,是新课程下科学教学的任务之一,是培养学生思维力、创造力的重要途径。课外研究性实验活动的开展,就是通过循序渐进的活动对学生进行一系列的培养。学生通过课堂实验的训练,在课外以个体或小组为单位,对可行性的实验进行设计,并通过实际操作来检验实验方案的正确性和可操作性。在这样的活动中,实验的设计、操作及结论的得出都由学生自己来完成,因而学生的参与意识特别强,增强了学生的信心,活跃了学生的思维,提高了学生的创造力。

案例1:在《洗衣粉溶液和肥皂液对绿豆芽发芽的影响》课题研究中,学生自行设计实验获得的实验数据如下:

 

种子及培养液

种子

总数

发芽率

平均苗高

正常

幼苗率

 

 

 

 

清水

A组

50

92%

3.21cm

73.2%

5‰肥皂

B组

50

70%

0.62 cm

0%

1‰肥皂

C组

50

96%

2.40 cm

75.6%

0.2‰肥皂

D组

50

100%

2.79 cm

80.0%

5‰洗衣粉

E组

50

0%

/

/

1‰洗衣粉

F组

50

82%

0.46 cm

0%

0.2‰洗衣粉

G组

50

80%

2.66 cm

79.5%

 

注:本实验中0.2‰为低浓度,1‰为中浓度,5‰为高浓度。

案例2:南子东等同学在《香烟烟雾对蜜蜂的毒性测定》的研究性学习中自制的抽烟器——用50毫升针筒、橡皮管、废旧圆珠笔杆制成。(图一),通过在以后的实验过程中又自制了(图二)的抽烟器,并且证明了香烟烟雾对蜜蜂有非常明显的毒害作用,其昏坠现象出现的早晚与烟雾浓度有关。同时完成《烟草健康警示》的课题研究报告。

图一  自制“抽烟器”

简易自创的实验设计,提高了学生自主实验的比重。增强了学生自主活动的能力,是探究学习活动的一种重要形式,为学生随堂、随时、随地进行实验操作提供了有利条件,随着时间的推移,学生就会养成自创简易实验来对生活中碰到的一些问题进行验证的好习惯。这对学生实践意义的形成、创新精神和实践能力的培养都有着重要的意义

                      图二

二、开展课外研究性实验活动,有利于渗透科学方法学习

发挥课外实验的作用,教会学生学习。教学要为学生的终身学习服务,教师不仅要教会学生知识,更要教会学生学习,所谓“授之于鱼,不如授之于渔”,教学的目的是让学生知道为什么,因此,教师教实验不能够仅停留在实验本身上,教师要教给学生主动学习的科学方法。

(1)“看一看,摸一摸、闻一闻”是认识事物的最基本的方法。让学生利用业余时间,在家庭或学校饲养一种动、植物,写出观察日记,研究动、植物的生长、发育、生殖规律以及与周围环境(光照、土壤、空气、水分、温度等)的关系,培养学生的观察能力和实验能力。也可让学生调查某一社区周围的,比如在学习植物的根、茎、叶后,走向大自然去收集各种根、茎、叶,应用课堂学到的方法去更加充分地认识丰富多样的植物世界。

(2)观察、比较、分析、综合、归纳是认识事物的常用方法。例如,在学习了水的三态变化后,可以让学生在进行家务劳动时开展课外研究性实验活动,仔细研究水的变化,观察家用电器的铭牌字样及工作状态。学生学会了用正确的思维方法对所学知识进行概括、分析、归纳,就能够更主动构建自己的知识体系。

(3)“发现问题----提出假设----设计方案----实验验证----得出结论”是认识事物的最本科学方法。在开展课外研究性实验活动这个过程中,学生通过自己的观察、探索、动手操作,能够发展他们独立获取知识的能力、创造性的运用知识的能力和独立解决问题的能力。掌握科学的方法,学生就能够在“看一看,摸一摸、闻一闻”中发现问题,提出问题,进而想办法解决问题。

三、开展课外研究性实验活动,有利于学生关注现实生活

开展课外研究性实验活动,学生就会去关注生活,从生活实际中发现实验素材,将理论知识与实际生活结合起。

案例3:学生知道洗涤剂通过各种渠道对人类的健康进行着危害,学生设计《洗涤剂对水中生物的影响》的实验。试验材料采用了鲫鱼、金鱼、泥鳅、黄鳝、沼虾、青蛙、蝌蚪等。

污水主要取洗衣粉、洗洁精、肥皂、牙膏、淘米水配制成浓度分别为1%、2%、5%、0.5%、0.1%、0.03%、0.01%的溶液。

还取洗衣机洗衣物的残液(溶液浓度为0.045%,1�10-2%,1�10-5%)做实验液,并以清水作为对照组。然后,分别投入上述实验生物。详细观察鱼类与两栖类动物在洗涤剂等生活污水环境中的耐污程度及行为表现状况,记录致死时间。还特别模拟水生物遇到不适宜的环境,如接触到不能忍受的污水幸运逃离情况,做了如下实验:把金鱼、泥鳅、青蛙、蝌蚪等分别投入上述洗涤剂溶液中,待它们挣扎平静时(1分钟~5分钟),立即移入清水中进行观察。结果是蝌蚪和小金鱼分别死亡,泥鳅、黄鳝和青蛙等还活着。

结果分析:通过上述实验可以看出:洗衣粉和洗洁精对水中生物均有很大的影响,即使浓度为0.01%(较低)的情况下也会使动物受到危害而死亡;肥皂溶液对水生物的生存也有影响,但伤害性较洗衣粉和洗洁精低;牙膏溶液对水中生物影响较小,但有的生物(如未长出后肢的小蝌蚪)也忍受不了而死亡(澄清时不死)。使实验动物致死的原因是洗衣粉和洗洁精、洗涤剂含有毒性,它已成为人们身边的隐形杀手,学生通过实验的报告,大声疾呼:“洗涤剂不能再用了!”

因此,通过观察、思考、验证,学生就会主动的去关注生活,从多角度将所掌握的知识与技能转化为可操作的知识,学生就会更加热爱生活,勤于思考,自主的将科学、技术与社会联系起来。让学生领悟到科学就在身边。

四、开展课外研究性实验活动,有利于培养学生关注社会的责任感

学生学习科学的最终目的是把新学到的知识真正做到学以致用,开展研究性实验活动中,从生活中选取一些课题开展研究,从中感悟科学教育的价值取向,逐步形成对社会、对自然的正确认识。课外研究性实验活动对拓宽学生视野,关心人类的生存和发展,增强社会的责任感起积极。

案例4:《关于香烟浸出液对金鱼生命活动影响》,学生研究小组配制烟草浸出液,分成三个对比实验组,对24条金鱼进行实验, 解剖结果

 

 

 

220/2200烟草浸出液

100/2200烟草浸出液

2200ml清水

大鱼

内脏全黑,腮略发黑

内脏略微发黑,腮无明显变化

内脏全好,腮正常,呈血红色

小鱼

内脏全黑,腮略发黑

内脏略微发黑,腮无明显变化

内脏全好,腮正常,呈血红色

 

学生用该实验的结果来向家长宣传,向社会呼吁——吸烟既有害自身健康,也危害他人健康,收到良好的社会反响,许多原来吸烟的家长都戒了烟。有些家长主动规劝亲人、朋友戒烟、禁烟。为创造良好的无烟环境起了一定的作用。

我们曾让学生调查某一社区周围的环境污染状况。通过调查研究污染的原因,找到污染源,根据所学知识提出治理污染的方法和建议,最后写出调查报告。也曾让学生到野外进行考察,调查当地的动、植物资源以及濒危的动、植物,或近年来数量急剧减少的动、植物。通过调查获取第一手资料。然后研究这些动植物急剧减少的原因。如果是人为因素,分析一下与人类活动的关系,并预测一下对人类未来生存的影响,提出整改的办法或写出倡议书。通过这些活动,培养学生对动、植物多样性的认识与保护,使学生更加热爱大自然,保护大自然,并成为他们的自觉行动。

总之,课外研究性实验活动的开展,对于促进素质教育的落实,促进新课程的改革,促进学生的终身学习,提高国民的科学素养,都有积极的意义。课外活动的开展,使学生产生学科学、用科学和研究科学的兴趣,拓宽学生的视野,培养各种能力,发展学生的创新思维,形成了科学的态度和精神;课外研究性实验活动的开展,使学生更加热爱科学、热爱生活、热爱大自然,从根本上实现新课程理念下的教育目标。

参考文献目录索引

1.初中科学新课程标准。

2.以实验发展研究性学习 《实验教学与仪器》2007第7-8期  李爽

3.物理实验教学与学生创新能力的培养   江苏省射阳县耦耕中学  施飞龙

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