专题学习17实验在科学学习中的作用

1、 专题学习17 实验在科学学习中的作用【主题内涵】科学的结论是建立在实证的基础上的，它注重证据对结果的支撑。实验是寻求证据的过程，实验结果是有力的证据。因此，实验应该在科学学习中占据核心地位。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。科学探究不仅涉及提出问题、猜想结果、制定计划、观察、实验、搜集证据、进行解释、表达与交流等活动，还涉及对科学探究的认识。在科学（36年级）课程标准的科学探究具体内容标准中要求学生能用简单器材做简单的观察实验，能做控制变量的简单探究性实验，会设计简单的实验报告等。在现行的教学内容中有许多要求学生设计和开展简单的探究性实验，如教科版四上中植物的根和茎、分离

2、盐与水的方法、磁铁各部分的磁性强弱都一样吗、做一个小磁铁中判断磁铁的南北极和声音是怎样传播的中设计一个实验，研究液体能否传播声音等都包含了让学生设计实验来研究相关问题教学内容，目的是让学生能够自己想出办法来增进对研究对象的了解。“创新是一民族进步的灵魂，是国家兴旺发达孤不竭动力，一个民族缺乏独创能力，就难于屹立于世界民族之林。”让学生自己设计和开展实验，有利于培养学生的创造性思维。殷志杰老师在关于自然学科培养学生创新精神的思考一文中指出：“既然所有的学生都使用相同的材料进行研究，学生还需要动什么脑筋，在研究的方法上也就无自主和创新可言了；既然所有的学生研究方法全相同，观察到的现象就会大体相同，

3、归纳的结果也大体相同，学习的结果也就没有什么自主和创新可言了。”为此，在小学科学教学中，让学生根据自己选择的问题，自己设计的实验方法，自主选择和准备研究用的材料去开展实验进行探究。【案例描述与评析】一、电磁铁磁性大小与哪些因素有关系（1）       你们做的电磁铁一次能吸引几个大头针？学生汇报，教师板书。教师：看了黑板上的这一串数字，你们有什么问题要提？学生：同时电磁铁，为什么它们吸引的大头针有多有少？（2）       观察一下各自的电磁铁。教师提出：“电磁铁磁性大小与哪

4、些因素有关系”的问题。学生经过认真讨论，提出假设与猜想：电磁铁磁性大小与线绕的卷数、干电池数目、铁芯粗细有关。（3）       学生设计实验引导学生从假说入手，设计实验。     如果用一节电池，线圈由绕10圈增加到20圈或更多或减少，它的磁性会怎样？     如果圈数不变，由一节电池增加到二节或三节干电池串联起来，它的磁性又会怎样？（5）学生实验收集证据，记录在科学文件夹中。把电磁铁和电池串联起来，观察吸引大头针的数量，并记录在文件夹中。电池节数 电磁

5、铁吸引大头针的只数我们的发现改变线圈圈数，使电池保持不变，观察吸引大头针数量。线圈绕的圈数电磁铁吸引大头针的只数我们的发现（6）交流在交流的基础上，得出比较统一意见。上述案例中，教师在让学生自己制作电磁铁的基础上，引导学生用自己制作的电磁铁去吸大头针，并把学生吸一次得的大头针数板书在黑板上，有机提出：“看了黑板上这一串数字，你有什么问题要提？”学生自然就想到同是电磁铁为什么吸引得大头针有多有少呢？让学生将现象与问题有机的联系起，从现象中提出有了价值的问题，从而围绕问题让学生提出假说。在如何指导学生设计实验这一环节上，教师采取从假说入手，引导学生设计实验策略。二、水的热胀冷缩1、  创

6、设情境，发现问题，提出假说（1）       师生一起用热得快烧开水。（2）       提问：现在你们有什么发现？（3）       引导学生猜测水多出来的原因。在讨论的基础上，让学生提出各种假说。在交流的基础上，修正、否定部分假说，形成比较统一的假说：也许是水受热，体积胀大了。2、  引导学生自己设计实验（1）       设想实验材料、实验步

7、骤。各小组讨论，我们探究的对象是什么？探究什么内容？即要验证“也许是水受热，体积胀大了”这一假说，需要哪些实验材料，能否从假说中想一想？交流。教师适当引导：实验中需要水，而水是液体，必须放在容器里，还要给水加热，加热的方法也比较多你们小组准备用哪些器材？选择了自己的实验器材，怎么操作呢？还得设想一下实验怎么做，第一步做什么，第二步做什么各小组讨论。在交流、评价中充实实验材料，完善实验步骤。3、  教师提供材料，学生开展实验。探究科学的习惯大多是从看到现象引发问题入手的。上述案例中，教师根据课程标准，结合学生生活创设与学生一起烧开水情境，当学生看到水还没有烧开，水壶里的水不断往外溢这一

8、事实，引导学生借助生活经验思考：是什么原因使水壶里的水不断往外溢？通过讨论、交流、评价，形成比较统一的假说。有了假说，教师要引导学生设计实验验证自己的假说，本案例中，教师在教学中提出了三个启发性问题，第一个是帮助学生明确探究的对象是谁？水。探究什么内容？看水受热后体积胀不胀。第二个是帮助学生思考：用什么？在明确了第一个问题后学生就会设想水得装在哪里？怎样给水受热呢？学生在小组讨论的基础上，提出把水装在试管、小瓶、烧瓶等容器里，用酒精灯、蜡烛、热水等方法给水受热，又围绕着水胀不胀怎样看？在再次讨论中确定选择的实验器材。第三个是教给学生判断探究的思维方法。如果实验中出现容器里的水面没有变化，则说明

9、水没有受热膨胀的性质；如果实验中出现容器里的水面上升，则说水具有受热膨胀的性质。至此完成了实验设计，为每个组提供了“自助餐式”实验器材，让各组学生按照他们自己设计的实验进行实验。为保证实验质量，实验前对学生又提出观察要求，要求学生带着“实验是怎么做的”，“实验中你观察到了什么现象”，“这些现象说明了什么道理”这三个问题开展实验。学生通过设计实验，开展实验，完成了由抽象假设到具体直观实验，由直观感性的认识过渡到建立表象，又将进入由抽象形成理性认识的过程，这就是研讨环节，在这环节要十分重视让学生围绕实验前三个问题相互交流，使更多学生能对正确结论加深理解。同时交流后，又要把实验中有创意、效果明显的小

10、组的实验再次演示，既鼓励他们的创新，又给全体学生留下极深刻的印象。三、怎样溶得快1、教师创设想吃又香又甜的冰糖茶的情境，问学生有什么办法让老师尽快吃到？学生凭自己的生活经验，提出各种办法。2、这些方法真得能让老师很快的吃到冰糖茶吗？怎么办？学生提出做实验试一试。3、你们都认为搅拌比不搅拌要溶解得快，那我来试试，你们看着。教师在小烧杯里放入冷水、冰糖，不停搅拌；而在大烧里放入热水、白砂糖，不搅拌。学生看着纷纷提出问题“不公平”。那实验该怎么做呢？小组开展讨论。4、学生交流，明确在做搅拌实验时，烧杯大小，水的多少、冷热，糖的类型和放入的时间都要相同，不同的是一个烧杯搅拌，一个烧杯不搅拌。5、学生实

11、验。在小学科学教学中有许多实验是对比实验，上述教学内容中的实验就是要控制变量的简单的观察实验，案例中教师创设激化矛盾的情境，充分利用学生生活经验，引导学生提出公平性原则，在此基础上，让学生将设的众多因素摆出来，然后提出究竟与哪种因素有关，怎样才能验证一个假设是否正确？这个提问是给学生一个矛盾，同时也是给学生一个思维的提示和注意，让学生去思考，并说出实验的方法和采用这个方法的理由。在扶的基础上，从扶到放，学生就会设计对比实验。【问题讨论】1、联系一个教学内容如磁铁各部分的磁性强弱都一样吗开展怎样指导学生设计和开展实验讨论。2、案例岩石的风化（教师设置了“自助餐式材料站”，有好多有关岩石风化的书籍

12、，录像和相应的课件及网络学习环境，还有各种岩石、酒精灯、煤球炉、火钳、镊子、烧杯和水等材料。供学生自主选择。）（小组讨论）师：谁能代表自己小组，汇报一下是什么原因产生了岩石的风化？（让学生在讨论的基础上提出假设）生：我们组认为可能是因为白天温度高，晚上温度低而引起的。师：他们认为是温度变化而产生岩石的风化。生：我们小组认为可能是因为风的关系。生：我们认为可能是下雨，雨水溶解了岩石中的矿物质。生：可能是人和动物走得多了。生：师：用什么方法来验证我们的假设呢？生：实验。生：查资料。生：问老师。生：上网。生：师：现在你们小组最想研究哪一个问题？准备采用什么方法来验证这一假设？生：我们小组想采用实验的

13、方法，来验证温度变化对岩石风化的影响。生：我们小组和他们一样。生：我们也一样。师：有没有查资料的。（教师准备了好多的书籍，有关录像及相应的课件，媒体教室，计算机上也可网络学习）生：我们也用实验的方法来验证温度对岩石风化的影响。生：（结果所有的小组都选择了用实验的方法来验证温度对岩石风化的影响，而且所用的器材也几乎相同。）上面是岩石风化一课中教学片段，教师的教学理念是让学生经历一个典型的认识事物、科学探究过程；使学生能够从不同角度提出问题，用不同方法解决问题，教学设计具有很大的开放性。学生在作出假说时，踊跃发言，个个自信，充分体现了学生的智慧，也显示了学生的个性。但当教师问：“现在你们小组最想研

14、究哪一个问题？准备采用什么方法来验证这一假设？”时，在一个小组选择了“用实验方法，来验证温度变化对岩石风化的影响”后，其他所有的小组竟都选择了同样的方法。令每位听课教师感到吃惊，学生的个性哪里去了？如何克服从众心理，培养学生的个性？ 【资料链接】1、经历探究过程 培养科学素养“探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学习科学的主要途径”。这是小学科学课教学的基本理念之一，如何落实这一理念，下面结合浙江省常识教材第五册17课热胀冷缩的教学，谈谈自己的体会。一、  创设情景，提出假想探究科学的习惯大多是从看到现象引发问题入手的。一个人只善于对某一事物或现

15、象提出“为什么”，才能促使自己去探究，去寻求，去揭示谜底。因而，培养学生科学素养首先需要教师根据教学内容，创造性设计出所应提出的问题，确定问题后，就应从学生的生活实际中选择一个合适的观察实验材料作为事实，供学生发现问题，让学生借助于他们所积累的生活经验和已有的知识，经过想象、加工，提出假设，再通过各抒已见的讨论、交流、补充、修正，形成比较统一的一、二个假设结论。例如热胀冷缩的一课时，要学生研究的主要内容是水的热胀冷缩性质。“水有没有热胀冷缩性质？”这是一个贯穿全教学过程的问题，也是教材要求学生形成概念的问题。选择烧开水，水还没有烧开，水壶里的水不断往外溢这一事实，作为激发学生产生问题的材料，教

16、学时我首先组织学生烧开水，观察水还没有烧开水壶里的水不断往外溢这一事实，作为激发学生产生问题的材料。教学时首先组织学生烧开水，观察现象。当学生看到这一现象时，很自然地产生了疑惑：水壶里的水怎么会多出来呢？问题的提出，使学生明确了探究方向，并引起了学生的探究兴趣。于是引导学生以观察到的事实为依据，借助所积累的生活经验思考：是什么原因使水壶里的水不断往外溢？经独立思考，小组讨论后，学生提出了三种假想：一是水壶里的水加满了；二是水烧开了；三是水受热的原因。在各组交流的基础上，又让学生质疑，揭示矛盾。有的学生说：“水没有烧时，水壶里的水没有往外溢，烧了一会儿水壶里的水才不断往外溢，所以不是水加满了原因

17、。”有的说：“水烧开了这水壶会鸣叫的，而现在水壶没有鸣叫，再说烧的时间也不长，所以也不是水烧开的原因”。通过这一过程，学生自己取消和修正了一些假想，最终认同“也许是水受热水壶里的水不断往外溢的原因”这一假想，此时，应因势利导说：“水壶里的水受热，它在水壶里住不下了，就要往外溢，象爆米花它的体积膨胀了，那么我们可怎么呢？”学生说：“也许是水受热体积胀大了”。这样的教学过程，利于学生将现象和问题有机联系起来，也有利于学生敢于发表自己的见解提出假想，是培养学生科学素养的重要基础。二、  设计实验，进行探究当学生提出自己的假想后，都希望自己的假想是正确的，因而会千方百计地想办法设计实验，力图

18、证明自己的假想。这时要抓住学生的这种心理需求，教给他们设计实验的方法，充分调动他们的主动学习精神，发挥他们的创造力。要探究“水受热体积膨胀”这一假想，在教学中可提出三个启发性问题，第一个是帮助学生明确探究的对象是谁？水。探究什么内容？看水受热后体积胀不胀。第二个是帮助学生思考：用什么？在明确了第一个问题后学生就会设想水得装在哪里？怎样给水受热呢？学生在小组讨论的基础上，提出把水装在试管、小瓶、烧瓶等容器里，用酒精灯、蜡烛、热水等方法给水受热，又围绕着水胀不胀怎样看？在再次讨论中确定选择的实验器材。第三个是教给学生判断探究的思维方法。如果实验中出现容器里的水面没有变化，则说明水没有受热膨胀的性质

19、；如果实验中出现容器里的水面上升，则说水具有受热膨胀的性质。至此完成了实验设计，为每个组提供了“自助餐式”实验器材，让各组学生按照他们自己设计的实验进行实验。为保证实验质量，实验前对学生又提出观察要求，要求学生带着“实验是怎么做的”，“实验中你观察到了什么现象”，“这些现象说明了什么道理”这三个问题实验。在学生分组实验时，应特别关注对使用酒精灯、蜡烛加热的小组的操作指导。学生通过设计实验，实验操作，完成了由抽象假设到具体直观实验，由直观感性的认识过渡到建立表象，又将进入由抽象形成理性认识的过程，这就是研讨环节，在这环节要十分重视让学生围绕实验前三个问题相互交流，使更多学生能对正确结论加深理解。

20、同时交流后，又要把实验中有创意、效果明显的小组的实验再次演示，既鼓励他们的创新，又给全体学生留下极深刻的印象。三、  积极引导，不断探究研讨后，学生对提出的问题已有答案，完成了一次认识上升华，但整个认识过程仍未完成，还需要教师的引导。接着问学生现在：你们还有什么新的问题？有的学生就自然提出：水受冷又怎么样呢？于是又可让学生用同样的方法去探究“水受冷又怎么样”这一问题。在得到水受冷体积缩小结论后，请学生用精练的语言说说水的这一性质，从而得出“水有热胀冷缩”的性质。学生经历了“问题假设设计实验实验研讨结论”这一科学探究过程，得出了结论后，又出示果奶、黄酒、豆奶等学生常见的液体物质，并说这

21、些物体也会流动，它们有没有热胀冷缩的性质呢？让每组学生选择一种物体运用上述科学方法去探究，当学生得出这些物体也具有热胀冷缩的性质后，又让学生思考：工人叔叔在灌装这些物体时为什么不把它们灌满呢？这样让学生通过解释现象和解决问题，有利于培养学生良好的科学思维习惯。总之，教师要根据不同实验教学内容，优化实验过程，要为学生的探究活动创造出一个独立思维的良好环境，并在学生探究的过程中鼓励他们独立探究，提供支持他们思维活动的观察实验材料，又要通过组织教学，揭示矛盾等一系列活动，探索、引导学生思维活动的发展，使学生懂得科学探究活动的基本过程，培养学生的科学素养。2、“开放、自主、合作”小学常识教学作为一名县

22、（市）级教研员，经常组织和参加一些教学研究活动，有机会听到许多的常识课，有时自己也深入课堂执教几节，听后、教后也经常在反思，21世纪的常识课该是怎么样，当前常识教学中主要存在着什么问题，这样突破？这些问题时常困扰着我，最近一段时间，我学习了教育部制定的全日制义务教育科学课程标准和历史与社会课课程标准，使我豁然开朗。用新的理念来反思当前我们的常识教学，我认为主要存在的问题有：问题之一：在课堂教学中，我们经常可以看到教师在指导学生的探究过程中，往往把学生的探究活动切割成许多1、2分钟，3、4分钟，总是牵着学生鼻子一二一齐步走的现象。例如认识岩石一课，要指导学生像科学家那样“搞科学”，教会他们认识事

23、物的科学方法，教师总是牵着学生走，由颜色结构硬度遇酸反应都是由教师带着学生一步步地去观察、去实验，这样虽降低了学习难度，铲除了学习上一些障碍，使学生很容易得到正确的结论，却使学生失去了“像科学家那样”发现问题，研究问题，解决问题的思维过程，影响了思维能力、认识能力的发展和提高。问题之二：很多课都是全班同学面对同一个问题，用同样的材料，同样的实验方法，经历同样的研究过程，面对同样的实验现象，然后去思考同样的问题。没有为学生的探究学习提供开放的空间，自主的余地，个性化的选择，没有为学生创造性地学习提供良好的条件，不利于学生创新精神的培养。殷志杰老师在关于自然学科培养学生创新精神的思考一文中指出：“

24、既然所有的学生都使用相同的材料进行研究，学生还需要动什么脑筋，在研究的方法上也就无自主和创新可言了；既然所有的学生研究方法全相同，观察到的现象就会大体相同，归纳的结果也大体相同，学习的结果也就没有什么自主和创新可言了。”问题之三：当一堂常识课结束后，学生的研究活动也就随之而止，并没有形成我们所期望的“一石激起千层浪”的效果。即使教师有这方面的意识，往往也只是走走形式。一节公开课结束时，最容易听到的总结就是：这个问题下去之后，大家再进行研究。调查表明，这类话通常是讲给听课的老师听的，它似乎已演化成一节完整的课中的一个“程序”。而学生对些也早已心领神会，只需高声响应而勿需投入行动。但由此可以看出大

25、家已意识到，对于一个问题的探究存在着一个研究后研究的问题，这是一节好的常识课的必须结果。在一节课研究的基础上，学生必然会有新的认识，新的问题，对于这种情况我们显然重视不够。口头上要求下去之后再研究，实则形同空话，因为下一节课教师会有新的教学内容，并且可能与上一节课的内容根本无关。有些学生可能下去之后按老师的要求进行了一些思考和实践，但教师出于时间，任务等多种因素的考虑，对于这种好的现象也只能爱莫能助，久而久之，学生也就自然地习惯于被动接受教学内容了。如何克服当前常识教学中存在的这些问题呢？我认为必须加强对新的课程标准的学习，用新的教育理念来指导小学常识课的教学改革。首先教师要树立开放的教学观念

26、。新的课程标准在实施建议中指出：“作为科学课程学习主体的小学生，在面对纷繁复杂的科学世界时，会产生无比激情和盎然兴趣。教师必须尊重学生的意愿，以开放的观念和心态，为他们营造一个宽松、和谐、民主、融洽的学习环境，引导他们到校园、家庭、社会、大自然中去学科学用科学。科学课程的开放性表现在时间、空间、过程、内容、资源、结论等多方面。”大自然包罗万象，奥秘无穷，仅仅靠课堂上获取的知识是有限的，再说课堂教学的目的，不仅仅是让学生认识、了解教材所选择材料及包涵科学道理，而最主要的是通过课堂教学，让学生运用科学方法去认识更多的东西，了解更多的科学道理，并以此为起点去探究身边的事物。因此，教师不要把学生束缚在

27、教室这个太小的空间里，教室外才是学生学科学用科学大有作为的更广阔天地。要认真做好课堂教学的前伸后延，如观察实验材料的搜集、实验工具的准备和探求前知识上的准备等等，特别是学生在课后更有意义的后续活动，引导学生利用课堂上所学到的学习方法在课外进行探究，把常识教学与大自然课堂结合起来，让学生投身于大自然课堂之中，直接接触自然事物，根据自己的兴趣，按照自己拟定的程序和方法进行活动。其次，要以尊重学生的独立人格、发展学生个性为宗旨，实施让学生自己决定学什么，怎么学，自己总结、评价学习效果的自主学习。实施自主学习，是人类社会迅速发展对人才的需要，是培养学生创新精神的根本，没有自主学习，学生的创新精神就不能

28、得到很好的锻炼和发展，小学常识倡导的指导学生自行探究应用知识中的“自行”就是自主，在探究知识过程中，探究什么，用什么方法探究，有什么发现，获得什么结论，都要放手让学生自主学习，同时又要鼓励学生独立思考，不盲目效仿书本和别人，学生就会有创新的表现，在以往的教学中，我们对探究学习的过程、方法研究得比较多，而对“自行”研究得比较少。所以，小步子一二一牵着学生鼻子走的现象十分普遍，要实施学生自主学习，我认为，一是要在教学内容、教学方法、教学材料、教学活动等方面给学生更多的自主机会。例如种子萌发条件一课，全班各组研究的问题可以不一样，有的组可以重点研究种子萌发要不要水分，有的组可以重点研究种子萌发要不要阳光，有的可以重点研究种子萌发要不要土壤等。各组研究的问题的数量也可以不同，容易的问题、能力强的组、研究顺利的可以多研究几个；反之，可以少研究几个，各组研究问题的顺序也可以自己决定。总之，让学生根据自己选择的问题，自己设计的实验方法，自己选择和准备研究