時間:2023-08-14 09:25:04
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大約一百多年前,我們生活在一個很“經典”的宇宙里,一切都合乎常情,沒有什么奇怪表現。隨后,量子理論出現了。
突然間,事物的表現不再總是合乎一個理性的人的料想了。在微觀尺度上,一個粒子可以同時處于兩個地方,甚至可以同時向兩個不同的方向運動。而且粒子之間可以互相糾纏―通過某種方式即時地遠程感知、影響對方。
起源于1900年的普朗克量子力學,描述了這些看似魔法的物理現象。這套理論不斷獲得實驗支持,在一百多年里催生了許多重大發明――原子彈、激光、晶體管、核磁共振等,改變了世界面貌。
量子信息技術是量子力學的最新發展。其中,用這一技術有望打造“不可攔截”的密鑰,讓通信高度保密。而未來的量子計算機,可能會比傳統計算機快億萬倍。這些特性看似魔法,未來卻會成為尋常事。
中國此次發射量子衛星的主要任務是,執行星地高速量子密鑰分發、廣域量子通信網絡、星地量子糾纏分發以及地星量子隱形傳態等多項科學實驗任務。這都是量子信息技術的最前沿研究,自然舉世矚目。
但是,要讓看似魔法的效果真正實現,還需要長期艱苦卓絕的努力。因為,搞基礎科學研究,需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及長期的積累。
量子、引力波等許多看似枯燥無味或高深難懂的基礎研究,之所以吸引全球各主要國家持之以恒地研究投入,正在于它們都有著引發魔法般巨變的前景。量子力學已經引發了社會巨變。例如,電磁波的發現最終使人類有了無線電通信和手機,在狹義相對論中質能關系理論的指導下,科學家最終制造出了原子彈、氫彈和核反應堆,衛星定位等技術也借助了狹義相對論的知識?;A科學研究可以帶給人類什么?它帶給人類無窮的可能。前沿基礎研究,探索的是“魔法”的奧秘,必將帶來社會進步。
活動內容與過程
概況
活動對象為全校中一級至中六級學生,所涉及的人數約為1000人?;顒尤掌跒?011年5月26日至5月27日;活動地點是學校風雨操場;形式是在操場內設置攤位,展示4個能施展“魔法”的科學實驗,并由科研特工隊帶領全校學生參與活動。4個能施展“魔法”的科學實驗為隱形墨水、牙簽水上漂、反斗沙桶和水柱識轉彎。
有關科學原理
隱形墨水?!半[形墨水”其實是酚酞溶液。由于酚酞溶液是無色的,所以我們不能看到用酚酞溶液所寫在紙上的字或符號。但是只要用蘸有氫氧化鈉溶液的毛筆在紙上輕輕一掃,酚酞溶液會由無色轉為粉紅色,隱藏的信息就會忽然現形,效果如同魔法一樣。
牙簽水上漂。肥皂或洗潔精的成分含有表面活性劑,可以使水的表面張力減弱。所以牙簽沾了肥皂或洗潔精的那一端,附近水面的表面張力比較弱,另一端水面的表面張力相對比較強,因此牙簽就被張力較強的那方牽引而自動前進了,效果非常震撼。
反斗沙桶。固體的沙子也會產生浮力,但沙子的流動性不像液體那么好,因此需要敲打沙桶的邊緣,幫助固體的沙子流動。由于乒乓球的密度低于沙子,因此在敲打沙桶期間,原本埋藏在沙堆的乒乓球會忽然浮出到沙堆的表面,讓觀眾吃驚。
水柱識轉彎。由儀器滴定管流出的水柱本是垂直向下的,但只要利用1根帶電荷的棒靠近水柱,水柱便會被帶電荷的棒所吸引。這是因為水是一種極性溶劑,水分子會按其極性而被吸引,讓水柱出現“識轉彎”的嚇人場面。
以上4個“科學魔法”均有一個共同點,就是在進行期間會出現讓觀眾感到有震撼性的場面,從而刺激其好奇心,在不知不覺間很想探索相關的科學原理。另外,就是這4個“魔法”的背后均同時涵蓋初中與高中的課程知識。
活動預期效果
基于以上提及的設計及選材理念,可預期的效果是,無論就讀初中或高中的學生在看見“魔法”后,都會不期然感到共鳴,聯想起相關的科學知識,達到不同層次的反思及探索。再者,通過不同班級的學生一同欣賞“魔法”表演,可以預期這種形式能促進同班同學問、甚至是跨越級別的朋輩間的討論。經驗告訴我,這種朋輩之間互相討論和學習往往勝過傳統的老師單向式教學。
活動所需的資源
“隱形墨水”需要酚酞溶液、氫氧化鈉溶液、過濾紙、燒杯、毛筆。演示“隱形墨水”不受場地條件限制。
“牙簽水上漂”需要牙簽、肥皂(或洗潔精)、盛水的器皿、自來水。盛水器皿須具一定的大小,否則牙簽在水上漂移的空間會有所限制。由于在每次表演后,自來水必須更換才能成功重新施展“魔法”,所以表演場地附近最好有充足的水源,例如靠近水龍頭或是洗手間。
“反斗沙桶”需要裝沙子的桶、沙子、乒乓球。沙子分量不能太少,否則乒乓球基于敲打時的震蕩也會冒出來,違反了“魔法”背后的精神。演示“反斗沙桶”不受任何場地限制。
“水柱識轉彎”需要滴定管、自來水、發泡膠杯(或塑料尺子)、燒杯(用于補充自來水)。使用滴定管的好處是可隨時控制水柱的流動,這樣可節省用水量。演示“水柱識轉彎”不受場地限制,雖然涉及用水,但只要表演前用燒杯裝夠自來水,便可不斷補充,連番施展“魔法”。
4個“科學魔法”所需的大部分物資均是生活中容易找到并且廉價的,而所能施展的“魔法”卻有出人意外的震撼力。因此,“科學魔法擂臺”活動可謂“要求低、效果大”。
場地安排方面,由于“牙簽水上漂”涉及使用較多的自來水以及必須頻繁更換自來水,所以表演場地附近最好有充足的水源。其余的3個“科學魔法”則不受任何場地限制,對表演者實在非常便利。
活動方案的創新點及重點
“科學魔法擂臺”活動方案有以下的創新點及重點。
科學知識的包裝。活動中的“魔法”所涉及的科學知識并非復雜及難以理解的,有些更是傳統課程建議在實驗室內進行的課堂活動。然而,只要加上適當的包裝,這些實驗活動的吸引力便會大增,感覺上會更加生活化。
走出實驗室。構思活動方案時,我銳意突破常規,走出傳統的實驗室,在校園公開場所進行帶有“魔法”的科學實驗。一方面,不用學生專門去實驗室;另一方面,這種活動形式能一次惠及更多學生。沖破實驗室在空間上的限制,也有助于灌輸“科學無所不在”的理念。
朋輩互相學習。活動由科研特工隊向全校學生演示“科學魔法”,而老師則刻意退居幕后。通過這種“朋輩間互相學習”的模式,學生會產生“他能做到,我也能做到”的想法,有助于提升學生的學習動力及自信心。
老少成宜。舉辦一般科學活動時往往因為相關的科學知識要求或其難度,導致活動對象有所限制。然而,“科學魔法擂臺”活動的設計理念涵蓋初中與高中的課程知識,能達到老少成宜、甚至老少一同討論科學的效果。再者,透過不同班級的學生一同欣賞“魔法”表現,可以預期這種形式能促進同班同學間、甚至是跨越年級的朋輩討論。這種朋輩之間互相討論和學習往往勝過傳統的老師單向式教學。
活動的效果
“科學魔法擂臺”活動一共舉辦2天,活動期間師生反應均非常熱烈,活動氣氛及效果良好。活動期間更有學生向科研特工隊查問為何只有這4個“科學魔法”實驗和為何只舉辦2天,可見這類型的活動的確頗受歡迎。我在現場也觀察到,學生在欣賞“魔法”之余,也不斷與身旁的同學互相討論有關原理,達到朋輩間互相學習及研習科學的目標。
活動可能出現的問題及解決方案
“科學魔法擂臺”活動可能出現的問題及解決方案如下。
隱形墨水。假如表演者一時緊張混淆了酚酞溶液和氫氧化鈉溶液(兩者均為無色),“魔法”的效果便會頓時失色。由于表演“魔法”所使用的物品不宜用標簽標示,所以應該使用兩種不同大小的燒杯分別裝兩種溶液,并且分開左右放好,以免造成混亂。經過多次隱形墨水“魔法”表演之后,原本無色的溶液可能因為多次使用毛筆的“交叉感染”,而自動變成了粉紅色,如果繼續使用變了色的“隱形墨水”,根本就沒有“魔法”可言了。建議使用兩種不同款式的毛筆,以資識別。同一種款式的毛筆只用于某種指定的溶液,這樣可減慢“交叉感染”情況。一旦發現任何一種溶液已變成了粉紅色,應該及時更換。
牙簽水上漂。表演者必須清楚牙簽的哪一端沾了肥皂,否則當牙簽放在水面時,因為反轉了方向,牙簽便會很快撞向器皿。表演者應把牙簽沾了肥皂的那一端處于下方,這樣也可方便表演者利用手來遮掩肥皂。放牙簽時,切記要把沾了肥皂的那一端貼近器皿的邊緣,這樣便能成功發揮“牙簽水上漂”的威力了。假如表演者在完成演示后忘了換水,由于器皿中水的表面張力已被影響,表演者將不能繼續施展“魔法”。因此表演者應至少預備2個盛水的器皿交替使用。當觀眾注意其中一個器皿時,在旁的工作人員可悄悄地更換另一器皿中的自來水。
反斗沙桶。演示時,桶內的沙子分量不能太少,否則乒乓球由于敲打時的震蕩也會冒出來,露出馬腳之余,也違反了“魔法”背后的精神。沙子分量也不宜太多,因為太多沙會導致敲打時間增長,導致表演變得沉悶。表演者應在正式表演前進行足夠的測試,記錄敲打時的力度、頻率和完成“魔法”所需的時間,看看表演時間是否合適和判斷是否需要改變沙的分量。表演者一旦找出最適當的沙子分量后,便應在沙桶上劃上記號。為了精益求精,表演者在每次演示前都應檢查沙的分量是否合適。
水柱識轉彎。當滴定管中水量較少時,水柱會變得不穩定和不流暢,影響演示效果。因此表演者應注意及時補充水,或者至少預備2個滴定管交替使用。發泡膠杯經過多次使用后,即使強烈的摩擦,其帶電荷的能力也會逐漸減弱,所以應適時更換膠杯,以延續其施展“魔法”的能力。
除了以上的注意事項外,由于以上4個“科學魔法”的其中3個均涉及使用水或溶液,故此每個“魔法”的現場應備有足夠數量的毛巾,以便隨時清理表演區域。此外,“魔法”表演場地附近(建議在洗手間內)應備有拖把,以備不時之需。
活動的改善方向及延續性
我認為如果再次籌辦“科學魔法擂臺”活動,可從以下的方向作出改善和探索其延續性。
問卷調查量度活動成效。這次活動完成后,我并未向全校學生發出問卷調查活動的成效。如果再次籌辦“科學魔法擂臺”活動,我會設計一份問卷,務求以量化的形式量度活動成效,從而加強活動成效的客觀性。
這次活動完成后,我并未運用明確的工具跟進學生通過活動所學到的科學知識。如果再次籌辦這個活動,我會針對不同級別的學生設計一系列的工作表,從而評價學生能否通過活動增進對相關科學知識的理解,這也可以作為具體反映活動成效的一項工具。
經過這次活動后,相信學生更能掌握如何設計出具吸引力的“科學魔法”。故此,我計劃日后定期向科研特工隊、甚至向全校學生征求有趣實驗,讓有興趣的學生自行研發出自己的“科學魔法”。再進一步說,甚至可將這個模式設計成個人或班際比賽,變成人人有機會表演,以真正達到“擂臺”的效果,以此推進朋輩互相學習及學生主導學習。
一、讓實驗儀器室的現有器材成為科學探究的堅強后盾
1.要充分利用原有的自然器材
從《自然》到《科學》,課程的設置和實施理念是變了,但是那一盞盞酒精燈、一個個放大鏡、玻棒、天文模擬圖形……在科學老師的眼里,都應該是寶??!當你為蘇教版《探索暗盒里的電路》一課中的實驗器材而發愁時,你會發現,自然課的小燈泡、小燈座、導線、電池盒都還有用,只要配齊電池及相應數量器材就為學生的科學探究提供了可能。
2.要用好現有配備的科學實驗儀器
對于農村學校的科學課程,目前尚沒有規范的科學實驗室,器材配備不全,因此,用好現有配備的科學實驗儀器是上好實驗課的關鍵。
二、讓大自然成為科學探究的最大資源庫
1.利用農村孩子對大自然更加親近的特點
新課程觀把科學課視為體驗課程,針對這一點,科學教材(蘇教版)的內容更青睞于農村的孩子,盡管針對某些主題的探究存在概念缺失的現象,但農村的孩子更易于親近大自然。
2.前概念的體驗和材料的儲備
大自然氣象萬千,四季變化輪回,一天的氣溫,一只螞蟻,一片樹葉,都對小學生有著深深的吸引,為他們的科學探究提供天然、動態、立體、豐富的探究材料。
三、讓生活成為科學探究的大學堂
1.親歷的體驗,利于探究
科學知識的構建于學生的親歷體驗。《校園里的小動物》一課,以蝸牛為研究對象,對于校園里有哪些小動物?答案最多的是蝸牛和螞蟻。對于蝸牛的印象:(1)蝸牛有殼在背上;(2)蝸牛爬行時有口水;(3)蝸牛喜歡吃菜葉子;(4)蝸牛背上的螺紋朝向……
關于研究的問題:學生的問題基于已有的經驗。
2.智慧拾取讓材料利于探究
在聽《溶解》一課后,我想:100毫升的水到底能溶解多少食鹽呢?這種實驗的材料隨手可得。食鹽可以說是最易取的實驗材料,可當下的鹽中有多種添加劑,加鈣,加碘,一不留神,補鈣的食鹽會成為實驗的絆腳石,課堂的效果打折了。生活的體驗為教學做好了鋪墊,做生活有心人。
四、動手選制教具,培養創新意識,提高探究的效率
教具是指在科學課前,教師根據內容加工、創作而提供的觀察實驗的器材模型。比較語數兩科,科學教材擁有的教具不管從種類、數量都遙遙領先,可對科學課來講,遠遠不夠。在六年級《模型環形山》的實驗中,一個帶洞的塑料簍,幾根吸管,裝有紅墨水的針筒,在生活中取材,稍作加工,就為學生提供了兩個模擬的結構性的材料,為體驗月球表面的形成提供了材料。
五、讓多媒體豐富探究材料,成為探究方式
在教學科學中,許多探究目標無法親歷和體驗,而學生的知識經歷有限,生活情境和場景的體驗就應借助多媒體,錄音、錄像、投影、網絡等實現。
月食、日食等天文現象是可遇不可求的,月食、日食在《自然》課中有操作模型,幫助學生對其成因的體解,科學也有模型教具,當2010年7月22日日全食視頻在科學網站上被尋獲播放,記憶把學生拉回當日當時,而完整多角度畫面加上清晰講解,震撼的音樂這種體驗為成因的理解奠定了生動科學的基礎,多媒體網絡發揮了其獨特的魅力。
2.實驗目的
2.1 提高學生學習化學的興趣,增強學習化學的信心,塑造學生堅毅刻苦的品格,陶冶學生高尚的情操.
2.2 通過實驗,使學生受到科學方法教育,培養學生的創新意識和創造能力。.
2.3 通過實驗,使學生的實證精神、創新精神、獻身精神等科學精神得到了提升。
3.實驗過程
實驗分為三個階段
3.1 搜集資料。
師生從各類報刊雜志及教育網絡搜集并下載有關資料,進行剪貼,并及時做好閱讀筆記,師生在此過程中,深刻了解到眾多科學家推動世界科學技術的發展過程,深深地為他們的嚴細精神、實證精神、創新精神、獻身精神所打動,為他們使用的科學研究方法所折服,在第一階段結束時,舉行了一次演講比賽,每位同學的演講都強烈的震撼著老師的心,把第一階段的實驗推向,請聽學生的心聲:科學家摩爾根的研究成果獲諾貝爾獎時,他沒有表現出半點自傲,甚至連盛大的授獎儀式也沒有參加,仍然潛心于自己的研究。他還說,這獎賞不是給他一個人的,而是對整個化學的褒獎----看輕個人榮譽,執著追求事業。愛因斯坦在完成了“相對論”后說::“我死不死無關緊要,.廣義的相對論已經問世了,這才是真正重要的?!?-----他們甘為事業捐軀的心懷是多么坦然。…第一階段的實驗結束后,我明顯的感覺到,學生學習化學的興趣、意志得到了增強,學習比以前更加勤奮刻苦,我發現自然科學領域是那么廣闊有趣,自然科學的成果對人類和社會發展是多么重要,我一定學科學、愛科學,將來成為科學專家來造福人類,造福社會.
3.2 實踐探索。
3.2.1 激發學生學習興趣。
愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”,.布魯諾說:“學習的最好刺激,是對所學的材料產生興趣?!币虼嗽谡n堂上,我們充分利用平時所搜集的材料,創設教學情境,提高學生的學習興趣
(1)引用科學家故事:如在學習:“酸”這一節時,巧妙地穿插上“波義耳在實驗室里無意將一束紫羅藍花沾上鹽酸霧,結果紫花變紅,他順藤摸瓜發現酸堿可使花的色素發生不同顏色
的變化,從而發明了酸堿指示”的故事,不僅使學生加深了對酸的性質的認識,而且激起了學生在偶然現象中撲捉靈感的興趣。
(2)引用科學實驗:如在學習空氣組成這一節時,可展示科學家拉瓦錫、卡文迪許、雷利、拉姆塞探究空氣成分的實驗過程,通過實驗展示,既提高了學生的學習興趣,又再現了科學家發現問提解決問題的過程,認識了他們的科學價值使學生受到了科學實驗方法教育。
(3)介紹科技動態:當今世界知識與技術日新月異科學成果逐漸普及并滲透到社會生活的各個方面,在教學中適適時向學生介紹一些科技動態,以激發學生學習化學知識的熱望。
3.2.2 培養研究問題的科學方法。
化學是一門實驗科學,我們可應用化學實驗培養學生發現問題研究問題的科學方法,在化學實驗中同學們要學會觀察的方法,學會基本操作的方法,學會實驗測定的方法,學會對資料和數據分析與處理的方法。科學方法的獲得不僅可以提高化學學習的質量,而且更重要的是養成了學生主動探究問題解決問題的科學品質。
3.3 深化提高。
3.3.1 強化思維方法教育。
思維是反映事物本質屬性和規律性的認識活動,是認識綜合轉化的過程,思維是科學品質的核心內容,初中化學教學應使學生掌握一些基本的思維方法,如比較法.分類法.歸納法.演繹法.要通過這些思維方法的教育,使學生具備初步的分析與綜合能力。在實驗過程中我們充分重視思維方法教育,對每個知識點都設計出合理的思維程序去組織教學,讓學生始終主動的去學習。例如在學習《分子原子》一章時,由于概念較多而且又抽象教師可啟發學生從物質的分類入手將混合物與純凈物、單質與化合物、混合物與化合物、化合物與氧化物、加以比較分析找出它們的區別與聯系。從而對概念的形成有了更進一步的認識。在認識過程中學生就能逐步學會比較、分類思維法形成良好的思維品質。
3.3.2 形成全面的科學能力。
科學能力是科學素質的具體體現,在化學學科的學習中,它包括觀察能力、實驗能力、思維能力和自學能力。我們根據化學學科的特點利用化學實驗培養學生的科學能力,形成良好的科學品質。化學實驗的學習具有形象.生動.直觀的特點,學生在這形象直觀事物的學習和研究中,養成觀察的習慣,學會觀察的方法,培養觀察能力,化學實驗要求學生動手操作可以利用一切動手操作的機會,包括分組實驗.隨堂實驗.課外小組實驗及家庭小實驗,由親自動手做實驗逐步提高自己的實驗能力;同時在動手實驗中培養學生善于發現問題、提出問題并解決問題以促成良好的思維方法和思維品質的形成;另外,進行化學實驗要求學生預習實驗書寫實驗總結報告,甚至要求進行實驗設計這種預習――實驗總結――創新設計,正是培養同學們自學能力和創新精神的最佳途徑。例如在學完酸和堿的知識后教師可讓學生設計多種實驗方案區別稀硫酸和石灰水,學生在設計實驗方案時想到了利用酸堿通性的不同加以區別,找到了多種方案,經過再度思考,學生還能利用加熱兩種溶液的方法加以區別。加熱變渾濁的為石灰水,無此現象的為稀硫酸。通過這一實驗的多方案設計學生的思維開闊了。不僅用化學方法也可用物理方法區別稀硫酸與石灰水,學生的創新思維品質得到了發展。
總之,在教學過程中,我們力求充分利用科學人物、科學事件、科學實驗努力創設教學情境,培養學生的自學能力,歸納概括等-邏輯思維能力、遷移發散能力,全方位地培養學生的創新能力,形成良好的科學品質。
本屆活動中互動性科普項目的比例超過85%。不論是模擬航空駕駛、數字4D影院、云技術通訊體驗、新能源電動汽車、虛擬智慧旅游以及與青少年科技教育緊密結合的KNEX模型構建、飛機模型制作、通用技術工作坊、環境教育大擂臺、智能機器鼠表演等,都為公眾帶來全方位的科學體驗,科學傳播與教育、娛樂、時尚緊密結合,煥發出格外的魅力。
國際科普組織為北京科普活動帶來新鮮血液
本屆活動中,共有12個國家(地區)和港澳的20個科普組織帶來51項互動科普項目。愛丁堡國際科學節的造泥實驗、德國科學日的物理玩具、新加坡科學節的視覺迷蹤、美國北卡科學節的聲學與光學實驗都吸引了眾多觀眾。在愛丁堡國際科學節的造泥實驗區里,每天都站滿了排隊等候的小朋友,10名來自北京高校的志愿者身穿白色工作服與國際科普工作者一起,指導孩子們一起動手實驗。孩子們在一些白色的粉末中,不斷加入各種試劑,最終變成了各種顏色的膠質“泥土”,現場不斷發出“哇哇”的驚嘆聲,孩子們在這種眼見為實的親身實驗中學到了化學變化的基本原理。
科普傳播的形式更加多元
有效的實驗探究應是以實驗為載體,通過實驗探究讓學生形成科學概念,理解和鞏固科學知識,培養學生的觀察能力、思維能力和創造能力,它通過實驗原理,實驗方法,實驗步驟,實驗現象幫助學生更好地理解科學原理,透過現象看清本質,并且掌握基本方法和技能,同時學生的情感態度和價值觀也能得到發展。那么,如何深化實驗教學,培養學生的探究能力呢?
一、加強實驗探究指導,培養學生探索能力
1.積極創造條件,拓寬實驗探究
學習的主人是學生,實驗亦然。著名心理學家皮亞杰說:“要讓學生動手做實驗,而不是用耳朵聽科學或用眼睛看科學?!庇H自動手、親自體驗,其效果比任何的言語傳授都要深刻、都要強。在實驗探究活動中,如何選擇恰當的、有效的探究內容進行教學設計,是提高探究活動有效性的關鍵。教師應從多角度,多渠道來整合探究學習的材料,包括創造性的使用教材,積極的開發和利用生產、生活、社會中的科學教育資源等,并能根據科學學科特點和學生實際,設計和實施最有價值的科學——即具有基礎性、發展性、現實性的科學訓,有目的地進行科學問題的探究。例如小孔成像實驗,光有教師講解,學生很難理解,只會讓學生云里霧里,根本無法運用基本原理客觀想象小孔成像的整個過程。而且照搬課本的實驗器材進行試驗步驟繁瑣,很少有教師在教學當中采用。筆者在教學當中嘗試將課本實驗形象化。即讓每位學生準備一根蠟燭和兩張白紙,一張白紙上用筆打個小孔,另一張白紙作為光屏。這樣一來,實驗效果很明顯。所有學生都分配到各自的任務,且參與到實驗當中,共同完成實驗并得到實驗預期結果。在獲得科學知識,培養學生探索能力的同時,也培養了學生的合作精神,提高了實驗教學的有效性。
在完成教學設定的實驗的同學,應積極嘗試對相應的實驗進行擴展,不斷提升自身的實驗能力。如在做完氧氣和一些物質燃燒的反應實驗后,得出燃燒是發光、發熱的氧化反應的結論。此時就可以探索性的提出更加大膽地問題。如,燃燒一定需要氧氣嗎?沒有氧氣能否同樣發生燃燒現象?此時,可以嘗試進行二氧化碳和鎂條燃燒實驗予以驗證。由此探索,燃燒條件中并不一定需要氧氣。
2.及時科學指導,順利開展探究
在實驗探究中讓學生自主探究,并不是說完全不管學生,讓學生自由地“玩”,相反只有在教師必要的指導下的實驗探究活動才會有序和有效的開展。實驗探究活動的指導可為探究活動前和探究活動中。實驗探究活動前的指導,主要是對材料的使用的指導和探究活動要求的指導,學生在動手實驗操作之前,他只明確實驗的操作程序和要控制的變量、要改變的變量,明確實驗過程中要用到類比、等效、轉化等研究方法是遠遠不夠的,正如美國教育學家杜威所說,“探究時對任何一種信念和假設的指示進行積極、持續、審慎的思考”才能保證實驗的成功。因此,教師必須指導學生進一步明確實驗儀器的使用方法、組裝和故障的排除;明確實驗過程中要注意的問題。如在“電流、電壓和電阻的關系”探究活動中對:電流表、電壓表的使用,我們應該注意什么問題,怎樣正確使用器材確保實驗的準確性,避免因使用器材不正確而導致實驗出現錯誤等等,可以讓學生先說一說,學生說的不到位的地方,教師再補充(指導)。探究活動中學生可能會偏離探究的主題,教師在巡視過程中要適時給予指導,也包括操作上的問題。如學生在使用滑動變阻器調節電壓時忘記保持電壓不變,連接電路時開關沒有斷開,電流表與電壓表連接方式錯誤等等,教師要適時給予指導糾正。
要讓實驗探究活動真正的有效進行,就必須盡可能的為學生創設條件,及時指導,使學生規范、科學地動手動腦,這樣的實驗探究有利于學生獲取科學知識,培養創新意識與創新精神,提高實踐,從而真正實現實驗探究的有效性??梢?,在整個探究過程中,教師要把課堂還給學生,做探究的組織者、指導者和促進者。但是由于初中生的探究能力比較弱,積累的科學知識并不多,增強學生實驗的探究性不能盲目隨意,應根據實際情況,有計劃、有步驟地組織好探究活動,循序漸進地培養學生的探究意識,提高學生的探究能力。此外,完整的探究活動耗時較多,教師要注意選擇有代表性的實驗作完整探究或局部探究,也可適當安排開放性的實驗探究,使教學與探究有機結合、井然有序。
3.糾正錯誤操作,培養嚴謹思維
科學實驗都有嚴格的操作規范,錯誤的操作會帶來不良的后果:損壞了儀器達不到教學目的,甚至帶來一些安全隱患。因此,實驗探究時教師應指導學生嚴格遵守實驗的操作規范和程序。在科學實驗中,由于學生隨意性較大,往往不按照實驗的操作規范去進行實驗,教師應及時糾正學生錯誤的實驗操作,并指導學生如何改正,以免發生意外。如高錳酸鉀制氧氣的實驗,結束后裝置的拆除順序,不能先滅酒精燈在移水槽,不然會使水倒流入試管,造成試管破裂;稀釋濃硫酸時,將水倒入濃硫酸中,會引起飛濺等。應讓學生充分了解科學實驗中操作規范的重要性,如有不當會有嚴重的后果,引導培養學生嚴謹的科學實驗精神。教師可以用多媒體模擬違規操作,將可能產生的后果展示給學生,讓學生看到錯誤操作的嚴重后果,不僅可以規范學生的實驗操作,還可以有效避免安全事故的發生。例如用多媒體演示儀器量程選擇錯誤;電流表、電壓表正負接線柱接反;電流短路等錯誤操作及造成的后果,比口頭反復強調“要注意規范操作”效果好得多。
二、有效利用生成資源,提升學生探究能力
實驗探究注重的是客觀事實的呈現,實驗的實施過程不是一帆風順的,會有一些小插曲,有時還會出現失敗的實驗,此時,教師應以諸多因素引導和啟發學生,尋找原因,而不是草草帶過,息事寧人。例如:在“二氧化碳”的教學中,教師為學生提供了很多的實驗器材和藥品,讓學生分組探索二氧化碳的性質,在強調了幾點實驗應注意的事項后,學生便動手開始了實驗,開始實驗非常順利,但在二氧化碳的性質實驗中很多問題出現了,時不時地有同學舉手反映:“老師,我向燒杯中倒入二氧化碳,蠟燭沒有熄滅”,“老師,我向澄清石灰水中通入二氧化碳開始變渾濁了,但教師沒有及時取出導管,它又變澄清了”。教師針對這些問題,逐一引導學生分析,直到下課同學們還意猶未盡,這是學生驗證性實驗中的失敗激起的思維浪花,通過適時鼓勵和引導,將原來的驗證性實驗中的失敗轉變成學生的探究性問題,從失敗中培養了學生積極思考,實事求是、勇于探索、勇于創新的科學素養。
三、適度開展對比實驗,培養學生思維品質
1.遞進性對比實驗,發展思維的深刻性
所謂遞進性對比,就是根據中學生的認知特點,針對同一科學過程設置幾個逐漸接近其本質特征的實驗,使學生的思維在實驗的引導下,由淺入深,層層推進,最終養成對事件刨根究底、追本溯源的思考習慣和能力,其思維的深刻性由此得以發展。例如關于“SO42-檢驗”的教學,教師可以設計以下對比實驗:向盛有Na2SO4溶液的試管中加入適量的BaCl2溶液,看到有白色沉淀產生,加稀HNO3沉淀不溶解,證明溶液中有SO42-存在。接著取一支盛有Na2CO3溶液的試管,先向試管中滴入BaCl2溶液,同樣看到有白色沉淀產生,再慢慢滴入稀HNO3,發現白色沉淀被溶解且有無色氣體產生,隨著實驗現象的變化,學生的思維立即活躍起來。教師應該因勢利導,教師耐心啟發學生分析思考產生不同現象的原因,通過分析學生明確了BaSO4和BaCO3兩種沉淀的異同,認識到檢驗SO42-為什么要加稀HNO3的真正原因。再取一支盛有未知溶液的試管,同樣加入適量BaCl2溶液和稀HNO3,也有白色沉淀產生,針對看到的現象,教師問:未知溶液中是否一定含有SO42-?學生的思維進一步被激活,假如BaCl2溶液和稀HNO3產生白色沉淀,溶液中還有可能不含SO42-的?通過深入研究,學生領悟到加入BaCl2溶液產生不溶于稀HNO3的白色沉淀,既有可能是溶液中含有SO42-,也有可能是含有Ag+。因為Ag+與Cl-結合同樣能產生不溶于稀HNO3的AgCl白色沉淀。通過這樣一來的對比性實驗,既幫助學生全面準確地掌握了科學知識,使學生懂得了檢驗SO42-與Cl-的方法,又能引導學生全面深入思考問題,真正實現思維的深刻化。
2.同質性對比實驗,發展思維的變通性
思維的變通性常常表現為思路靈活,舉一反三,觸類旁通,隨機應變,能將思路轉移到別人不容易想到、比較隱蔽的方向去。為了培養學生的這種思維,教師教學時可先向學生展示一個實驗,待學生對實驗現象作出正確解釋后,再向學生展示另一個原理類似的實驗,學生便能在認識前一個實驗的基礎上認識后一個實驗,并對其現象作出合理的解釋,在解釋中學會比較、應變與遷移。
如在“研究酶的作用條件”時,教師可做如下實驗:取兩支試管,每支試管中注入2mL煮沸冷卻后的淀粉糊,再分別加入2mL稀釋的唾液,搖勻。然后把一支放入盛有37℃溫水的燒杯中,另一支放在冰水中。靜置10分鐘后取出,分別滴入1~2滴碘液,發現放在溫水中的試管不變色,而冰水中的試管則變藍色。針對不同的現象,教師應該引導學生積極探尋產生不同現象的根源,因勢利導,教師質疑:以上實驗中,實驗條件是否相同?學生恍然大悟:溫度不同,酶在37℃時催化能力最強,溫水中試管里的淀粉糊完全分解了,而冰水中試管里的酶幾乎沒有催化能力。再取一支裝有淀粉糊的試管,在加入2mL唾液的同時,再滴加幾滴稀鹽酸,搖勻后同樣放入37℃的溫水中靜置一會兒,取出試管,教師發問:如果在試管中也加入碘液,碘液會不會變色?不會變色,因為淀粉糊被酶分解了。接著慢慢向試管中滴加碘液,結果變藍色,完全出乎同學們的預料,學生的思維立即活躍起來,抓住時機,教師啟發:為什么加入稀鹽酸后碘液會變藍色?由于有了前面的經驗,同學們立即想到是因為條件改變了,滴加鹽酸后,溶液的PH值變小了,而酶的催化能力在中性或接近中性的溶液中最強,從而從根本上突破了教學的難點,學生思維的變通性也在知識的運用、遷移過程中得到了發展。
3.反常性對比實驗,發展思維的積極性
中學生在自己的生活經歷中積累了大量的科學“常識”,在科學教學中若能設置一些與他們的常識相悖的科學實驗與之進行對比,將能使其受到強烈的震撼,最大限度地調動他們積極思考,渴求認識“反?!爆F象的欲望。學生在教師引導下,通過自己的思考而獲得對“反常”現象的認識,又將進一步激發他們思考的熱情。久而久之,就可逐漸內化成一種樂與探索,勤于思考的優秀思維。例如在研究“可燃物燃燒條件”的教學中,學生依據自己的科學常識往往認為,浸沒在水中的可燃物是不可燃燒的,這源于他們日常生活中使用燃料的經驗。在教學中教師可做以下對比實驗,取一小塊紅磷放入正在用酒精燈加熱的熱水(60℃~70℃)中,向熱水中通入氧氣,結果與學生們根據他們的科學“常識”所作出的推斷完全一致——不能燃燒;取出紅磷,向熱水中放入白磷,同樣通入氧氣,這回可大大出乎同學們的預料;白磷竟在水中劇烈地燃燒起來。這一事實極大地沖擊了學生的科學“常識”,他們無不積極思考,質疑舊觀點,提出新看法,探索奧妙所在。教師不失時機根據學生的各種看法,引導學生對兩次實驗情況進行分析,使他們認識到可燃物燃燒必需具備兩個條件,一是有充足的氧氣(助燃劑);二是溫度要達到著火點。由于白磷著火點低于熱水的溫度,因此它在水中劇烈燃燒起來,反之紅磷的著火點遠高于熱水的溫度,所以不會燃燒。反常性對比實驗不僅糾正了學生的錯誤“常識”,使他們獲得正確的科學知識,更重要的是他們的思維受到反?,F象的激勵,積極思維得到強化。
總之,教師優化實驗指導,深化實驗探究教學,不僅提高課堂效率,而且有效培養了學生的自主學習的能力,合作學習的能力,探索學習的能力,提升了思維品質。實驗探究教學,改變了初中科學的教學方式,值得我們教師不斷探索和深化。
【參考文獻】
[1]葉瀾.重建課堂教學[M].人民教育出版社,2006.
《思想品德》課作為德育的前沿陣地,教師應該具有兼收并蓄,兼容并包的胸懷,吸納其他學科的優勢和特長,根據實際創造性地使用教材,并不斷吸收新鮮富有感染力的材料,使自己的課堂富有個性化和時代感。
1.將語文課文、美文欣賞、新聞報摘等有選擇地引入課堂
畢淑敏的《我很重要》和北大學生王海桐的《北大是我美麗羞澀的夢》同被收入粵教版普通高中課程標準實驗教科書(必修)語文第一冊第一單元“認識自我”中。這兩篇文章無論從文采上還是從事實的說服力上,都是震撼人心的,想必讀過它們都會有同感。
2.關注社會熱點,形成恰當的教學結合點
國內外社會熱點問題一直為學生所共同關注,開發和利用好時事熱點往往能給思想品德課增添許多新鮮感??衫枚喾N有利條件如電視、報紙、網絡等發動學生搜集社會熱點,實行“課前五分鐘新聞播報”,內容涉及重要新聞、社會問題、“焦點訪談”、“今日說法”等,這樣做會收到意想不到的教學效果。
3.將科學實驗引入課堂
嘗試著將“心理測試”、“科學實驗”、“科學猜測”等想象空間豐富的文本進行改裝,分段設置懸念,分層進行展示,讓學生在頭腦中完成實驗、假象和猜測,逐漸得出實驗結果。最后再巧妙提升,結合課堂主題,順理成章地達到“預設”與“生成”的有機統一。
二、激發興趣,圖文并茂
新教材最大的特點是圖文并茂,生動而又通俗,這能引起學生的濃厚興趣,教師針對教材特點在教育資源的呈現方式上要更符合中學生的心理需求。
1.文本與圖畫之間有機的轉換
在教學過程中,可以嘗試讓學生根據自己對課本中某段文字的理解,繪制成圖畫變成課本插圖。有必要的話可以匯集成班級《課本插圖集》。另外,可以將學生小學時的“看圖說話”、“看圖作文”進行創新變革后引入課堂,讓學生在看、讀、說、寫、畫的過程中,對課堂始終保持濃厚的興趣。
2.將漫畫、美術作品、攝影作品等圖片資源引入課堂教學
在講“情緒萬花筒”時,可以將達·芬奇著名油畫《最后的晚餐》展示出來。在分析畫面中的人物驚恐、憤怒、懷疑等面部表情、神態以及手勢、眼神和行為的同時,告訴學生,人的情緒是豐富多彩的。另外,漫畫的最大功能是留有許多的空間讓學生去聯想。
三、貼近生活,緊跟時尚
教學脫離了生活,尤其是遠離學生的生活,可能會使教師處在一種被動甚至尷尬的境地。因此,教師應關注學生的情感體驗,注重將教學與社會生活結合。
1.動漫是最好的素材之一
學生往往在快樂中接受了道理,真正達到“潤物細無聲”、“教育無痕”的目的。如動漫《繁雜的世界》作為“情緒萬花筒”一課的導入效果非常不錯;動漫《小小的我》作為“認識自我”一課的總結,也給學生以啟迪;動漫《圣誕節》在圣誕節來臨之際作為“禮物”送給學生,增進了師生的感情。
2.將口袋書、卡通書、漫畫書等資源引入課堂教學
教師可組織學生結合社會現實,在課堂上利用手工或電腦,來完成一些主題鮮明的社會生活寫真集;也可以把身邊的小事放“大”,形成反映現實生活中一些習的漫畫,還可以做成是弘揚民族精神和民族自豪感的圖畫,裝訂成漫畫冊,成為口袋書。
四、推陳出新,鼓勵創新
在多邊互動的課堂教學模式中,應創建開放的思維空間,引入開放的教育資源,體現教師培養學生創新意識的用心。
1.學習要注重變化
靈活、變通才使得創新成為可能。如在講《創建新集體》一課時,許多教師都將《三個和尚沒水喝》的故事作為教育資源引入課堂。這是一個典型的反面例子,如果有創意一些,也可引導學生寫出有新意的《三個和尚故事新傳》,將本課的中心思想進一步升華。
興趣是最好的老師。興趣是推動學生進行科學探究的驅動力,有了興趣,學生才能樂于探究。教師應該利用一切條件,激發學生的探知欲。
1.提問激趣法
一個恰到好處的問題往往會起到意想不到的效果。比如在教學《云的觀測》一課時,我問學生:“你們都看過云嗎?”學生一起回答:“看過!”我又問:“云能告訴我們什么呢?”學生的回答很不到位,這時候我趁熱打鐵,對學生說:“同學們,天上的云是大自然這本‘無字天書’中的一頁,我們閱讀它,就能學到很多書本上學不到的知識!”學生的興致一下子被調動了起來,都說要仔細觀察天上的云朵獲得相關的知識。
2.實物展現激趣法
當千言萬語蒼白無力時,直觀的實物能夠直接沖擊著學生的視官,震撼著他們的心靈。如在教學《種子發芽實驗》時,當我拿出事先發好的一小盆綠豆芽,并對學生說是老師自己發的,他們驚呆了。當我說,他們也能像老師一樣發出這樣好的綠豆芽時,教室里沸騰了,他們一下子興致高漲。
3.多媒體激趣法
隨著教育技術現代化的推進,多媒體的應用越發普及。一些多媒體能夠再現我們平時看不到的東西。如在教學《用顯微鏡觀察身邊的生命世界》時,我播放了一段微觀世界中的細菌,看完了問他們:“你們平時看到過細菌嗎?”學生都說沒有,我趁勢又問:“那視頻上怎么能夠看到呢?”學生都說是靠顯微鏡。這時我提出讓學生利用顯微鏡觀察能發現什么?學生都躍躍欲試。
二、充分準備,有的放矢
在科學探究中最重要的一環就是實驗,因為所有的推測都要通過實驗驗證,通過實驗中的一系列數據就能找到有關的規律、結果。實驗的成功與否與實驗準備情況的好壞有很大的聯系。
1.常規準備
第一,實驗的器材書上都已一一標明,只要按部就班地準備好就行,但也要注意一些細節問題。比如在教學《蚯蚓的選擇》和《改變生態瓶》時,我讓學生準備相關的實驗品,最難準備的就是蚯蚓和小魚了。在上課之前,我先調查了一下學生準備的情況,根據帶來的實驗材料調整分組,學生高興地完成了實驗,不會因準備不足導致有的小組無法實驗。第二,要科學地根據實驗內容充分考慮學生的現有水平,對于有一定難度的問題,可以把這一項學習任務分割成幾個部分,并使之分層結構化。對于不同程度的學生,我設計不同的問題或內容,讓他們自主選擇,為他們取得成功做好準備。
2.應變準備
科學實驗的器材一般是固定不變的,但有的實驗會因條件改變無法完成,這就要求科學教師隨機應變,靈活地創造實驗的條件,讓學生的實驗能夠順利進行直到完成。如在教學《陽光下的影子》時,所有的實驗都要求在陽光下進行,一旦沒有太陽,就不能做有關影子的實驗,學生的積極性就可能會受到打擊。教師可以在教室內準備一個白熾燈當做太陽,這樣學生就可以興致勃勃地順利完成實驗。
三、學會方法,舉一反三
陶行知說:“好的教師不是教,而是教學,教學生學。”在科學教學實際中出現的許多現象,大都直接或間接地與學生會不會學習的問題有關。在學校學習,甚至于同一個老師、同樣的教材、同樣的教法,為什么有的學生學得輕松自如,事半功倍、成績優秀,有的學生則灰心喪氣、成績差?我認為,關鍵在于學習是否得法。
從筆者調研的經驗看,緒論課往往容易被教師忽略。其實,學生從義務教育階段進入高中階段充滿了好奇、疑惑、渴望,還有恐懼甚至有些無所適從。教師如果能夠精心設計緒論課的內容,會使學生對教師的思想情感、精神向往、價值追求、教學風格和特色留下深刻的印象。
教科書為教師提供了進行緒論課教學的材料,但并不是把教科書內容簡單羅列,要精心設計、靈活應用。如可選用靜電實驗材料,引導學生觀察現象、聽聲音,從而聯想到雷電現象。雷電是一種自然現象,貼近學生生活,從這個角度自然切入高中物理要涉及的一部分內容——靜電現象。
還可以選用陰極射線管實驗,教師事先說明觀察到的亮線是從陰極射出的電子打在熒光粉上產生的。然后像魔術師一樣控制射線向上、向下偏轉,在學生驚嘆的同時揭示問題的本質——是利用磁場控制帶電粒子的運動。正是人們對電磁現象的深入研究使我們處于電氣化和信息時代。
精選這兩個實驗,學生首先感覺很新奇,有視覺沖擊感,其次,教學內容密切聯系生活實際,讓學生感受到知識本身的價值看得見、摸得著,心理上那種距離感消失,最重要的是它延伸到促進人類文明和推動社會進步,很能體現高中物理課程的價值。
二、通過邏輯關系的梳理實現思維方式的過渡
義務教育階段物理規律的得出主要是通過科學實驗探究的方法,即“提出問題—猜想與假設—設計實驗與制定計劃—進行實驗與收集證據—分析與論證—評估—交流與合作”。不同的實驗關注的要素雖然不同,但基本上旨在讓學生經歷科學探究過程,具有初步的科學探究能力。而在高中階段,在理性分析、邏輯思維、定量要求、數學計算、概念的嚴密性、實驗的復雜性等方面都上了一個臺階。
因此,除了重視科學實驗探究外,還應注重理論探究、邏輯思維過程、數學演變思想等。學生的思維方式也要從感性向理性過渡,讓學生養成“說話要有根據、說話要合乎邏輯”的好的思維習慣。
如,同樣是牛頓第一定律的教學,義務教育階段通過探究阻力對物體運動的影響,從實驗現象推理得出物體不受力的狀態。而高中階段再現了伽利略的理想斜面實驗,比上述實驗更嚴謹,同時更注重牛頓的根據事實合理外推的思想方法。還有伽利略對自由落體運動的研究、電流的微觀表達、串聯電路和并聯電路的電阻關系、閉合電路歐姆定律的得出,等等,都是引導學生探究理論、訓練邏輯思維的好材料。
因此,在教學過程中,教師要有意識地幫助學生實現思維方式的過渡而不是單純知識的重復和疊加。
三、在日常教學中,通過科學研究方法的滲透,實現學習方式的過渡
高中階段,學生會學習很多科學研究方法,高一伊始,學生第一次接觸理想模型的方法;第一次在物理問題中接觸極限思想;第一次用圖像定量描述某個物理量;第一次用打點計時器來進行定量的實驗,等等。這僅僅是高一開始滲透給學生的科學研究方法,單純靠概念獲得肯定是不夠的,要在實際情景中認識、在實踐中應用,才能掌握科學方法。因此,教師要引導學生實現學習方式的過渡。
1.從顯性閱讀到領會過程方法的過渡。
《普通高中物理課程標準》在課程實施上注重自主學習,提倡教學方式多樣化。在日常教學中,引導學生學會自學,自學要從自讀開始,在自讀的過程中學生常常只關注顯性的概念、規律,對于隱含在敘述過程中“過程方法”“整體結構”“邏輯關系”“情感體驗”不夠關注。這就要求教師自初始階段提出明確的閱讀提綱或問題指導,讓學生帶著問題閱讀,問題涉及概念、規律、方法、邏輯關系、情感體驗等,引導學生實現從顯性的文本中挖掘出思想方法、邏輯關系、知識結構的過渡。
在《伽利略對自由落體運動的研究》教學設計中,教師把猜想與假說環節設計為學生自讀,同時提出如下問題:伽利略在研究自由落體運動規律時遇到了什么困難?他是怎樣解決困難的?你認為伽利略具備什么樣的精神?伽利略的猜想是什么?它的依據是什么?……學生帶著這樣的問題去閱讀不但能重溫伽利略的思維過程、科學方法,還會被伽利略的勇氣和創造力所震撼。
2.從體驗探究過程到提高探究質量的過渡。
義務教育物理課程通過觀察、操作、體驗等方式,讓學生經歷科學探究過程,認識物理概念和規律。對】探究的質量沒有過高要求。高中階段的物理課程,應該在此基礎上更加關注學生科學探究的質量,進一步加深對科學探究的理解,提高科學探究能力。
(1)自主提煉問題。
關于提出問題要素,大多是教師和教科書直接給出,很少有學生主動發現問題和構思問題。愛因斯坦有一句很著名的話:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”因此,在高中階段,教師有必要對一些物理問題創設一些情景,讓學生在觀察和體驗后有所發現、有所聯想,萌發出科學問題。
(2)探究計劃的優化和選擇。
教師要引導學生學會從原理、器材、信息收集技術、操作程序等不同方面構思探究計劃,根據現有條件選擇、優化有關方法,在交流中完善探究計劃,最終應讓學生獨立制定探究計劃。
(3)客觀地收集和分析處理信息。
在收集信息時,教師要引導學生客觀地分析數據,樹立把數據作為證據的觀念,尤其是與預期目標相背離的數據,也要認真分析原因,運用邏輯判斷來確定各物理量間的因果關系。該階段要求會應用圖像分析、數學計算等數學工具,定量的要求較高,學生的數學能力直接影響著科學探究的質量。
(4)科學地評估探究結果。
盡管隨后有報道澄清“引渤入疆立項說”不實,然而,既然該項目傳得繪聲繪色,恐亦非全是捕風捉影。
在今日之內地,由于社會及科學技術界均存在浮躁及好大喜功的現實,人們對“引渤入疆”的大膽設想自然不敢輕信。但仔細掂量,其中確有吸引人之處,特別是將新疆乃至西北的氣候、生態一舉改變,實在令人不忍輕易否定,將一個美好的夢想掐死在搖籃中。
不過,按照設想者的設計,從渤海岸提送海水達到海拔1200米高度,到東南部,再順北緯42度線東西方向的洼槽地表,流經燕山、陰山以北,出狼山向西進入居延海,繞過馬鬃山余脈進入新疆。通過大量海水填充沙漠中的干鹽湖、咸水湖和封閉的構造盆地,形成人造的海水河、湖,從而鎮壓沙漠。同時,大量海水依靠西北豐富的太陽能自然蒸發,作為濕潤北方氣候的水氣供應源增加降雨,從而達到治理沙漠、沙塵暴,徹底改變華北、西北地區生態環境惡劣的目的。那么,人們不禁要問,讓湖水蒸發再達到改變氣候的水量是一個什么數字?即使輸去一個渤海的水夠嗎?要輸多少年?看來夢想距離現實還有一段距離。
物理學是一門以實驗為基礎的科學,物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動,是進行科學研究的基礎。物理規律的發現和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎,并得到實驗的檢驗。因此,在初中物理教學中,尤其是實驗教學中,不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等探索手段,科學想象、科學推理,使學生養成良好的思維習慣,敢于質疑、勇于創新是至關重要的。
在初中物理實驗教學中如何培養學生創新能力呢?我認為可從以下方面入手。
一、變學校為社會,拓展思維視野
新物理課程標準提出了新的課程理念,其中之一為“從生活走向物理,從物理走向社會”,物理學研究的是自然界最基本的運動規律,生活中的物理現象妙趣橫生,自然界的神奇現象震撼人心,而初中生初次接觸物理。因此教師在教學中要設置一些貼近生活的實驗,讓學生從身邊熟悉的生活現象探索認識物理規律,讓他們在實踐過程中體會到物理在生活與生產中的實際應用。這不僅可以增加他們學習物理的樂趣,而且可以培養學生良好的思維習慣和科學探糾能力,為此僅靠校內師生的實驗是不夠的,要將課堂延伸到校外,將實驗室搬進社會、社區和家庭。例如,讓學生用兩個一次性紙杯做成土電話,調查居住地周圍的噪聲污染情況并提出具體防治方法,用橡皮筋制作簡單測力計,觀察家中電冰箱的物態變化,冰箱內外溫差與所耗電能的關系,利用可樂瓶子做有關大氣壓和浮力的試驗,用鉛筆和小刀做壓強實驗……這樣由學生自備器材,甚至使用日常生活中的現有物品自己做實驗,調查自己身邊發生的事情,更有利于學生明白物理就在身邊,物理與生活、社會聯系非常緊密,而且通過這些沒有使用過的器材啟發學生的創新能力,調動學生剛剛起步的創新意識,拓寬學生的創新視野。
二、變演示為探索,培養創新能力
以往的演示實驗大都是由教師做給學生看,這種做法忽視了學生主體性,不能很好地發揮演示實驗的作用,不利于學生創新能力的培養。如果將演示實驗改為探索性實驗,由教師與學生共同參與,教師要引導學生觀察并不斷啟發提問引起學生的好奇、懷疑、困惑和矛盾,從而激發學生的探索心理,形成探索問題的情境,促使學生積極思考、分析、討論,充分發揮學生主體性。教師在適當的時候加以點撥,使學生通過一系列思維活動概括出有關物理概念、原理和規律,從而有利于學生創新思維的激發。例如:液體壓強的知識比較抽象,是初中物理教學難點之一。學生學習這部分內容需要較強的抽象思維能力,同時由于學生對這部分知識的感性經驗較少,因此學生學習這部分知識時感到困難較大。特別是液體對容器側壁也有壓強甚感疑惑。為了幫助學生認識液體對容器壁的壓強,我設計了如下實驗:在易拉罐的側壁上不同高度處戳上四個孔,然后注入水,同學們看到四個孔中噴出的水柱遠近不同,從而直觀得出水對容器側壁有壓強,并且隨著深度的增加液體壓強增大。