时间:2023-06-18 10:36:34
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇震撼的科学实验,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
中学生所做过的绝大多数科学实验都是教材中预先设计好的实验。学生只是通过实际操作,观察一下实验现象,得出事先已确定的结论。这种实验,我们称之为传统实验。现行传统科学教材中安排的实验对学生形成、理解、巩固所学的科学知识有一定的作用,但由于实验安排始终处于概念理论的领队地位,实验仅仅作为验证科学知识的手段,而缺乏对知识信息作纵向和横向的反馈,因此会阻碍学生创造思维的发展,不利于能力的培养。
与传统实验相对应的是自己设计实验,这种实验只给出实验目的,要求学生自己设计实验方案、选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果。设计性实验是传统实验的延续和发展,是克服学生普遍存在的理论高分、实验低能的有效手段。实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程,是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有别有天地的实验现象和心理感觉,学生兴趣盎然。同时学生也会遇到挫折和失败,这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段,这也是我们现代教育中所必须的。
二、实验设计的定义界定和作用
实验设计是根据实验课题所提出的实验目的,让学生在学得的科学知识和实验技能技巧的基础上,选择恰当的实验方案来解决问题的过程。实验设计的课题一旦提出,学生作为认识主体必定要经历思考步骤(想法)和操作步骤(做法)两个科学认识过程。
首先需要分析课题所要得到的科学事实是什么,再依次选取欲得到这些事实应采取的正确方法,所使用的仪器设备,应控制的外界条件,对实验结果的分析评估等等,这一系列的思考步骤为认识主体指明和制定了正确的认识方向和道路,是主体顺利达到科学认识目的的主观手段和工具。作为操作步骤则是为主体提供具体的行为方法途径,是主体顺利达到科学目的的现实手段和工具。因此,实验设计这一方法的实施恰恰就是借助于问题情境下,思考步骤和操作步骤两方面的强化实践,使学生在科学知识的学习中有效地提高解决问题的能力,从而也就有效地落实中学科学教学大纲中所提出的“要重视能力培养和科学方法教育”的要求。
三、实验设计能力的培养目标
1. 对实验原理、方法、装置的进一步完善,会提出改进意见; 2. 对于给出的各种方案,能分析和优选出最佳实验方案;
3. 综合运用已学过的科学基础知识和实验基本技能,根据确定的实验目的,自行设计科学实验方案,验证结论,得出规律,探索新知识,解决新问题。
四、实验设计实验的几点说明
1.在平行班中进行试验,结果是试验班与对照班相比,试验班学生的自学能力、思维能力、观察能力、动手能力及意志品质等方面均强于对照班。中考时试验班学生实验题失分率明显降低。
王亚平用天宫一号上的质量测量仪现身说法。他们从舱壁上打开一个支架形状的装置,聂海胜把自己固定在支架一端。王亚平拉开支架,一放手,支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字:74.0,这表示聂海胜的实测质量是74千克。
王亚平向同学们解释,天宫一号中的质量测量仪,应用的物理学原理是牛顿第二运动定律:F(力)=m(质量)×a(加速度)。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F,同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t,计算出加速度(a=v/t),就能够计算出物体的质量(m=F/a)。
演示完质量测量,王亚平又取出一个物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平沿切线方向轻推小球,奇妙的现象出现了,小球开始绕着悬挂点做圆周运动——而在地面对比试验中,需要施加足够的力,给小球一个较大的初速度,才能使它绕悬挂点旋转。
原来,这也是因为在太空中重力消失,小球在获得初速度后,单摆不会做往复运动而只做圆周运动。
接下来的陀螺试验显示,高速旋转的陀螺具有很好的定轴特性,在太空失重环境下,这一特性更加直观地呈现出来。
王亚平介绍说,高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上,就装有各式各样的陀螺定向仪,以精准地测量航天器的飞行姿态。
本次太空授课最令学生感到震撼的是失重环境下液体表面张力的演示。王亚平也吊足了学生们的胃口,用“见证奇迹的时刻”来引发更大期待。
她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中,慢慢抽出金属圈,便形成了水膜。轻轻晃动金属圈,水膜也不会破裂。然后王亚平利用水膜造了一个大水球,并向水球内注入空气,在水球内形成两个球形气泡。随后,奇特的现象发生了,两个气泡各自游移,并未融合。
“王亚平在太空授课中所做的5项科学实验,‘瞄准’的是微重力环境下物体运动的两种特性——测质量、单摆运动以及陀螺的动态与静态实验,展示的是失重环境中的刚体动力学特性;水膜及水球实验,展示的是失重环境中液体表面张力作为‘主导因素’的奇异特征。”
在太空授课前夕,参与在轨科学实验演示论证的两位力学专家——中国科学院力学研究所国家微重力实验室副主任、研究员康琦和研究员赵建福,向《中国科学报》记者详细阐述了微重力科研的独特价值及其对人类未来的意义。
微重力科学涉及一个庞大的学科体系,这难免会让公众产生理解上的困惑。然而,提起“微重力”的另一个称谓——“失重”,大家则不会感到陌生了。对公众而言,此次太空科学实验授课无疑是一次新奇的体验和难得的科普经历,然而其背后蕴藏的对于我国载人航天工程的特殊意义,人们则知之甚少。
比如,航天器在飞行过程中,设备和燃料都涉及液体管理和热管理,特别是航天员生存所必需的氧气和水的供应,都离不开对液体形貌的控制。
“航天员出舱活动时需要对航天服内部的湿度进行控制,如果出汗产生的水蒸气导致航天服内部湿度过大,就会影响到宇航员的体能与动作。因此,这就须将水蒸气冷凝变成液体排掉,而气与液之间的界面在常重力与微重力情况下会有很大差异,需要我们认真研究。”康琦说。
事实上,在国外载人航天的发展历程中,尝试在微重力状态下进行科学研究一直贯穿始终,并且是重要内容之一。20世纪60年代,美苏展开太空竞赛,微重力实验成为两国角力的焦点,但这些研究成果大多处于保密状态。
此次太空授课活动,由中国载人航天工程办公室联合教育部、中国科协共同主办。其中,中国科协在参与总体方案制定与实施的同时,主要负责组织授课专家组、提出授课内容、编写教案脚本、准备课件等,同时负责协助天地演练。
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)04-0148-02
中学阶段是环保低碳节能减排意识形成的重要时期。进入中学以后,学生开始思考未来人生和对社会的责任,可塑性强,易接受正面教育,加强对学生的环保低碳节能减排教育,对于人口素质提高是一种战略举措,影响着环保工程的成败。
下面本人就科学教学怎样培养学生的低碳节能减排意识,谈谈自己的做法:
一 通过课堂上的读、看、讲引导学生体验环境危机,增强低碳节能减排意识
在教学过程中,通过数据、图片、录像等有趣直观的教学载体让学生对环保低碳节能减排有一个科学的认识,引导学生通过自己的思考和议论提高自身低碳节能减排意识。
在教学《水的利用和保护》时,展示松花江水污染,被蓝藻污染的水域、河边随意堆放的臭气熏天的垃圾、湖边因水质污染死亡的鱼虾……这一系列图片后,同学们都很震撼,都说可以用触目惊心来形容,水质污染究其成因固然跟工业废水排放有关,但也与人类不恰当的生活方式有关,紧接着我再出示一组人类因食用、使用被污染水质而引发疾病的图片,如牙斑病、皮肤病、肌肉萎缩等病症,又用采集某村由水质污染引发的肠胃炎、癌症、不孕症、化学物质中毒、传染病等疾病数据,使学生进一步体会了水污染的危害,增强学生环保减排意识。
二 结合科学实验进行环保教育,增强学生的环保意识
科学实验教学能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验也会涉及有害、有毒的物质,从某种意义上讲学校中环境污染也与科学实验有关。因此,在演示实验中强调尾气的吸收处理体验环保。如在制取氯气、氯化氢、氨气、一氧化碳等气体时一定要通过演示实验讲清尾气吸收的原因(有害气体不允许直接排放到大气中),强调尾气吸收的重要性,使学生深刻认识到只要涉及气体的制备问题就应考虑尾气处理。
许多学生在实验过程中不考虑药品的用量,误认为越多越好,结果使得实验室毒气弥漫,药液漫流。教师对此应加以指导,使学生在科学实验中树立“用最少的药品,获得最佳的实验效果”意识,最大限度地减少废弃物,提高学生的环保意识。
三 开展第二课堂,强化学生低碳环保意识
1.在科学实验课堂上推行绿色科学课的理念
主要从几方面进行:(1)通过减少化学试剂用量来减少污染物的排放,即进行小量或微量实验;(2)设计不需要溶剂或溶剂使用最少的实验,如微波、超声波、研磨反应等实验类型;(3)废弃物的处理和回收方式尽量减少污染物摊放或把污染物转化成非污染物进行排放。
2.设计一些低碳实验,让学生掌握日常生活中与低碳相关的知识与方法
实验l:甩干超过l分钟多费电。1个弹簧秤、4个塑料袋就能清楚怎样使用耗电“大户”洗衣机省电。实验前,为待洗的衣服称重,记录后按照步骤洗衣,将洗好的衣服沥干水放进塑料袋里再次称重,平分出4份,将衣服脱水的时间分别设定为:1分、3分、5 分和7分。每次甩干后取出衣服称重并记录。结果证明,衣物在转速为1680转/分的情况下,脱水率可达55%,甩干时间再长效果也不会更好,只是在耗电。
实验2:沸水余温可焖熟鸡蛋。鸡蛋需要开锅后再煮5分钟其实是没必要的。实验+料很简单,需要鸡蛋3枚,灶具和锅。将鸡蛋放进锅里,加适量冷水后加热,待水沸腾后立即关火,分别于3分钟、5分钟、10分钟后各捞出1枚鸡蛋,剥开观察鸡蛋熟的程度。得到结论,3分钟鸡蛋有溏心;5分钟的完全熟了,时间刚好;10分钟,蛋黄颜色很深,蛋清有些老。实验证明,沸水的余热也能焖熟鸡蛋。
通过自己动手实验的直观感受,学生们认识到了什么是低碳,怎样的生活是低碳生活。简单的生活常识实验 能够通过学生群体在社会中的推广,可以直接快速地得以应用。
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.08.048
小学科学课是以培养学生科学素养为目的的一门科学启蒙课程,新课标理念下,在教学实际中,教师就必须引导孩子们进行科学探究,实验是进行科学探究的重要手段之一,因此上好一节科学实验课是每位科学教师必须掌握的技能。那么在新课程理念的指引下,科学老师怎样才能上好科学实验课,引领学生进行科学探究呢?
一、明确学习目标,让他们把握实验探究的方向
科学教师要:1.通过创设教学情境,激发学生的学习兴趣和学习热情,充分调动学生思维的积极性,达到自觉参与并主动学习,使学生在教师创设的“问题情境”中,不知不觉地卷入科学实验的探究活动中。2.教师应根据不同学段儿童的心理、思维活动的特点,创设符合儿童心理、年龄特点的问题情景,激发他们的好奇心与求知欲,使他们有激情、有渴求地卷入自行探索、自主学习的课堂情景中来。3.在创设情景时,老师要充分利用多媒体的快捷、方便、信息量大的特点,通过它来展示情景感染学生,引发他们追求新知的动力。4.在每个精心准备的“问题情境”中,我们应当适当强化学生的学习目标,让学生明确实验的方向,了解探究的内容。
例如:在上《水的浮力》一课时,应用多媒体导入新课,课件展示的画面是:一群小朋友在踢球,球突然被踢入洞中,谁有办法将球弄出来?孩子们被有趣的场面所吸引,好奇心一下被调动起来,七嘴八舌出谋划策,水到渠成地将他们的注意力引导课堂要研究的问题上来。又如在《火山爆发》一课中先让学生通过多媒体观赏火山爆发时的壮观场景,他们无不被吸引、震撼,探究火山爆发原因的积极性一下子被激发了。
二、增加教学计划性
在每学期开学初教师通读教材,在制定计划的过程中教师可以根据教材的内容进行安排。
(一)根据教材的内容定时间
如四年级下册,认识“油菜花、各种各样的花”的内容教材安排在第二单元的第一节、第二节。按照上课的进度要到四月初才上。此时,油菜花已经全部凋谢,也失去了观察的机会。因此,计划时就应该注意时效性。
(二)依据内容定地点
实验不只是在实验室内做,观察实验就要在室外,上课前教师要对所观察的地点、植物、环境、安全等问题进行观察,可行后方可列入计划。
三、组织教学的过程中教师应“四性”相结合
教学中抓住教材内容的科学性,教学目标的针对性,组织教学的可行性和调动学生学习的趣味性。只有注意提高科学实验课的质量,实验课才有生命力。
实验安排的内容不能超越教材的内容,根据学生的年龄特征,结合生活实际,开阔学生的眼界,巩固旧知识和学科间的联系。如讲到生态平衡时,教师可以联系语文课中的《一个小村庄的故事》和《蛇与庄稼》进行教学,由于学生都学过这两篇课文,学生又好表现自己,一下子就调动了学生的积极性,同时学生也把学到的语文知识应用到科学课中,为教师设计水土流失的实验打下了基础。在实验课中教学生热爱科学,树立实事求是,独立思考的精神。逐步培养学生的分析归纳实验结论的能力。
四、抓好实验教学的每个环节
一是培养学生的实验兴趣,我们经常说“兴趣是最好的老师”兴趣是学习的内在动力,真正使学生成为学习的主体,从而极大的提高实验教学的效率,而有效的实验教学又是提高实验教学质量的保证。所以对学生实验兴趣的培养要特别的加以重视。二是培养学生良好的实探究的习惯。学会倾听、学会观察、学会操作、懂得追求真实与科学,使实验能准确反映自然现象及其规律,只有这样才能使实验顺利进行,才能产生令人信服的实验结果。三是实验教学的过程,是使学生学会观察教师的演示实验,学会自己动手操作,懂得经历一个猜测――制订方案――进行实验――得出结论的一般的探究活动。学生通过亲身经历这个活动过程,就会使知识具体化,使观察有意识化,使学生更能主动参与到实验操作中去。四是充分利用分组实验培养学生的创新精神,实践证明,在学过和没学过的知识之间,在原有知识领域和新知识领域之间没有学生不可逾越的鸿沟,只要教师能为学生架起联系的桥梁,开展探索性实践,引导学生去进行探索,很多问题是可以解决的。例如在《物体在水中是沉还是浮》进行分组,充分发挥每个小组的力量,这就需要学生大胆去尝试,教师适时点拨,以达到实验的结论:任何物体在水中都受到水的浮力。
五、培养学生的创新精神和创新意识
好奇心是推动学习的动力,学生对科学有了好奇心,就能主动的去钻研,这种好奇心如不培养和扶持,就会逐渐衰退和枯萎。因此,当学生在好奇心的驱使下而提出各种古怪的问题或做出某些荒唐的事情时,作为教师,应该在认真调查的基础上给予鼓励,并引导学生提出问题给予指导。如教学《电产生热》一课时,要求学生用一根铁丝把一节电池的正负极连接起来,并摸一摸铁丝,手有什么感觉?这个实验本身效果不明显,可是有的学生的效果却很突出――手很烫,原来他是用了三节电池。虽然他与实验的要求不一致,但恰恰由于这一个不一致,使他发现了电热效果明显的一种方法。因此,这时教师切不可训斥否定学生,否则就把学生创新的萌芽扼杀在摇篮里,教师应该大力表扬,并以此为契机进行启发,唤起创新意识:“除了增加电池,还有哪些办法也能使电热效果更明显呢?请你自己设计实验动手试试。”这时学生创新的意识则更强烈。
科学是人们反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。随着信息技术的发展,信息技术逐渐地进入了课堂。直观形象的多媒体图片,以及网络资源共享更是学生进行科学探究的重要方式。信息技术与小学科学实验教学的有机结合,才是逐步培养学生观察能力、分析能力和解决问题能力的最佳方式,也是提高学生实验技能,养成良好的实验习惯,培养科学态度和科学作风的最佳手段。
一、信息技术与实验教学有效整合优势
1、多媒体能多次重复模拟自然实验过程,再次呈现自然现象,而且它能使“静”态变成“动”态、“微观”变成“宏观”、“高速”变“低速”、“连续”变“定格”,它能使许多看不见、摸不着的变化变成有“形”、有“声”、有“色”的事物,能变抽象为直观,变讲不清道不明为“一目了然”。在教学中,若将多媒体和真实的实验有机结合,可使实验效果大大提高。
2、多媒体可以使过程得到控制,数据采集更精确、更理想、更智能化,还解除了实验者繁重的劳动,解决了学校经费的不足。
3、多媒体可以将实验过程随时定格,可以将肉眼观察不到或观察不清楚的细节、微观景象记录并显现给教师和学生。
4、多媒体还可以虚拟实验、同步录像,用慢镜头对实验过程加以分析,既有实验的真实性,又有频闪照片的特征。使学生在轻松愉悦的环境中突破了教学难点,有助于解决实验教学中的问题。
如何聚集起尽可能多的科学资料和信息并快速、便捷地加以利用就成了科学教学工作者一直追求的梦想。我们在教学中进行了尝试、探索。
二、信息技术与科学实验教学有效整合应用
1、通过信息技术形象认识自然事物
如《神秘北极》《地震》《火山》《沙漠奥秘》《太阳系》《恐龙时代》等这类课都有些共同之处:都是平时同学们不易见到的一些自然事物,要通过间接经验获得对这些事物的了解等很难形象化。
而现在教师就可以在具体的教学活动中,采用丰富多彩的视频展示、模拟演示等多媒体技术来加以形象化、具体化,也可以通过学生借助网络的广阔平台亲身去搜寻问题的答案以及合作交流心得,在这个过程中,我们的学生就能身临其境,通过逼真的视觉和听觉效果近距离地感受具体事物,这必将给他们心灵带来极大的震撼。
2、运用信息技术深层了解自然灾害
如教学《地震》时,先让学生上网查询世界各地有关地震的资料信息,从学生最关注的地震信息,如5·12汶川大地震、地震带给人们的影响等,激发学生的探究兴趣。接下来通过课件展示:倒塌的房屋、大地的裂缝、扭曲的树木、改道的河流、支离破碎的山峰……更有不绝于耳的地下隆隆声。这些生动而又形象的感官刺激使学生在极短的时间内就对“什么是地震”有了深刻的认识,并产生急于了解“地震是怎样形成的”探究欲望。这不仅有利于学生科学知识的获取,更有利于科学知识的保持。
3、运用信息技术有机整合教学内容
科学课中,教材上的教学内容非常有限,但现代多媒体网络上有丰富的教学资源可以利用,在互联网上有着许多专门的科普宣传、科技博览等网站,向我们提供了最新的研究成果和珍贵史料。有的还专门开辟了外文专栏、专版,只要知道它们的网址,我们就可以免费进入这些网站,去领略那风云变幻的科学世界。而且可以随时访问,获取资料。如:中国科普博览网(kepu.ac.cn),它分为《生命奥秘》《地球故事》《星宇迷尘》《科技之光》《万物之理》《文明星火》六大板块,向我们展示了古今中外的科学奥秘,以及过去、现在乃至未来科技发展动态等信息。这既拉近了科学与现实生活的距离,丰富了课堂教学的内容,又增强了科学课教师教学的引导作用以及学生学习的积极性。
4、运用信息技术有效改变教学方式
计算机环境下的教育出现了新的特点,特别是随着网络技术、多媒体技术的兴起,新课改的不断深入,传统的以教师为中心的教学方式逐渐被以学生为中心的方式所取代。教师则更多充当指导者的作用,突出学生的主体地位,真正做学习的主人。只要学生的好奇心和探究欲被激发出来,他们就能自觉提出很多问题,学生根据提出的问题和自己的兴趣,可以自由组织研究小组开展探究活动,从而主动去获取知识。
综上所述,学生对科学的学习本来就十分感兴趣,再通过利用信息技术(主要是网络技术、多媒体技术),可以让学生模拟科学家来做科学,使学生在动手实验过程中通过具体的实践活动,主动体验、探索发现,并学会自主、创造性地学习,养成正确的科学学习、研究的态度,为他们未来更远地学习、生活之路打下良好的基础。
参考文献
学生一旦对学习内容发生兴趣,就会由被动学习转化为主动学习。因此在科学教学中,我们可以根据教学的内容,选择将声音、图像、文字、视频、动画等多种素材资源整合处理。如教学《光和影》,可以在PowerPoint中链接一段手影魔术视频,并提醒学生边观看边思考这些形态各异的手影产生的相同条件有哪些。通过形象的视频和实验教学的有机结合,使学生主动集中注意力,认真观察,将枯燥的被动的探寻过程变成了一场主动的竞争游戏。
二、变传统破难点,助推探究效率
从信息传递的角度看,信息化教学形式是最快捷、最有效的信息传递手段,无论是多媒体课件还是动画视频展示等信息技术,都是传统教学形式所无法比拟的
1.变盲区为可视
小学科学实验教学中有许多不容易观察到的现象或结论,如果采取传统的教学方式,学生很难理解这部分盲区。然而,信息技术提供的数字化教学实验系统很好地将看不到的现象用精确的、可视化的图像、图表或曲线显示出来,使学生可以清晰地看到数据的变化,从而快速发现规律,提高教学效率。如《金属的热胀冷缩》实验中,用酒精灯加热金属条很长一段时间后也很难看清楚金属条胀长了没有,变化之微小又如何能准确测量胀长了多少,学生自然发现不了规律。但如果使用数字化教学实验系统,将传感器(探头)与正在加热的金属条的测试部位一旦接触,传感器便会立即将获得的数据传到采集器,再从采集器传到计算机,计算机软件将数据生成数据表、图或者曲线。随着加热的程度,数据与图表时时随之改变。这种可视化的新颖形式操作简单,且大大缩短了课堂教学时间,达到事倍功半的效果。
2.变有限为无限
利用信息技术可以弥补由于时空和条件的限制带来的实验现象、观察上的缺陷。比如《时间的流逝》教学中,如何在40分钟课堂教学中感受时间在不停地流逝呢?其实在导入时就能引发学生探究的欲望。利用信息技术播放一段人脸特写动态视频,从稚嫩逐步衰老,视频短短十秒钟却浓缩了这个人的一生。又如《动物的卵》一课,为了让学生看到鸡蛋如何变成小鸡的过程,不可能现场孵,可以课前利用互联网下载一段鸡蛋如何变成小鸡的过程视频,再分组观察鸡蛋,学生定会肃然起敬,因为他们手里的是一个个小生命。再如《自行车上的简单机械》一课,受条件和空间的影响,不可能给每个小组发放一辆自行车进行自主探究。此时可以通过信息技术呈现立体自行车,并通过视频动画、动态放大自行车上刹车、车把、车铃、踏板等部件。学生通过观察、讨论,就能很轻松找出自行车上的简单机械,成功发现其工作原理,顺利地完成探索任务。
3.变真实为虚拟
在小学科学教学的具体实践中,有不少探究实验由于种种原因而不能在课堂中真实加以表现。这部分的探究活动可以适当利用信息技术虚拟仿真,打破传统教学的限制,有效补充实验教学。这样不仅能方便地再现完整的现象发生过程,也能提高实验的效率与准确性。例如《空气占据空间吗》一课,虽然通过探究实验学生们发现空气的确可以像固体、液体一样占据空间,但因为空气看不见摸不着,学生很难从心理上完全接受。教师就可以运用flash小动画模拟空气分子占据空间的过程。又如《地球内部运动引起的地形变化》教学中,利用多媒体课件再现火山、地震、泥石流等现象的发生,可以提供清晰而震撼的感官体验,引发学生提出各种希望探究的问题。再如教学《摆的快慢》时,利用电脑循环计时代替秒表可以解决实验误差大的问题。
三、换模式创融合,助优教学方法
信息化是当代教育发展的大势所趋,其中,由美国克罗拉多州“林地公园高中”的两位化学教师创建的“翻转课堂”教学模式一经推出就广泛传播。其教学充分融合了现代信息技术,由教师课前利用手机、录屏软件、ppt、交互式电子白板等多媒体技术将制作好的微课等教学资源上传到学校网络微课平台,学生在课外可以随时下载、在线观看,并带着问题自主灵活学习,课堂上对疑难问题再集中进行师生、生生互动交流,从而将“教-学”模式转换为“学-教”模式。
小学科学教学倡导的自主化、互动化与这种新型的信息化教学模式不谋而合。以《水能溶解一些物质》这课为例,可以借助信息技术来一次翻转。教师在课前准备好上传网络的学习资料,并于网络学生课前学习任务单。
通过预先学习这些视听信息,充分给予了学生自主探究的机会。学生可以将自己想法、问题等上传到网络进行交流,同样可以对其他同学的想法进行解答或提出疑问,从而实现相互提高、相互进步。课上学生利用提供的信息就可以快速动手开展比较、分析、交流等探究实验活动,使学生的信息处理能力、自主分析解决问题能力、与他人交流协作能力都大大提高。当然这种教学模式在我国还处于初级研究阶段,但我相信随着信息技术在教育教学中的不断推进,不久的将来越来越多的信息化科学实验室将建成,信息化教学方法也会得到普及和优化。
总之,如能科学合理地“活”用信息化教学这个“助推器”,那么科学自主探究教学定能独具特色,自成风景。
参考文献:
我从小就不是一个有主见的孩子,高三之前的生活都是在家长和老师的安排之下度过的。我从来没有想过,我的梦想究竟是什么,我真正需要什么,我的人生从一开始就不是我设计的。
一个偶然的机会,我参加了北大的文学特长生夏令营,给我留下最深印象的是北大的宣传片《星空日记》,它讲述的是一个梦想摘星星的年轻人在现实和梦想之间挣扎,最后放弃了好的就业机会,成功保送北大天文系的故事。当时宣传片给我的震撼不是用一两句话就可以描述清楚的,只记得从那时开始,北大就成为我的高考目标。
这是我第一次为自己设计人生蓝图。可对连全市前五百名都进不了的我来说,考上北大基本是痴人说梦。我不知道有多少人在笑我,但是正如宣传片中的北大教授所说:“笑完了,又能怎么样呢?”我就是要在别人嘲笑的目光下逆流而上,哪怕最终实现不了自己的梦想,我也会比那些站在原地傻笑的人收获得多。
在高三,我走上了另一条路
遗憾的是,在升入高三两个月后,我的身体因贫血而变得极度脆弱,最终我病倒了。一轮复习对高三学子来说是何等重要?可整整两个月我都躺在床上昏睡。
回到班里后,我当时面临的是一种走投无路的困境,堆在桌子上的功课不是我一天两天就能补得上的。左思右想,我突然想到了当时北大教授提到的一条上名校的捷径――参加自主招生。
打定主意后,我根据自身的情况,选择参加北大、北师大和武大的自主招生。为了万无一失,我很早就开始准备申请材料,备战三所学校的初试。我跑遍了小城里的所有书店,并发动身处各大城市的亲朋好友,全方位搜寻自主招生的参考资料。
对于我来说,高考复习和准备自主招生初试是同时进行的,无论是复习哪一科,吃透课本都很重要。我把课本知识按章节进行列表总结,告诉自己要做到合上书就能按目录的顺序把每一章的重点都列出来,这样做题的时候就会事半功倍。
我重新规划了自己的日程表,在一定的时间做一定的事情,用效率替代时间堆砌。令人惊喜的是,我发现每天8小时的高效率学习相比之前每天15个小时的低效率学习来说,效果更好。
就这样一步一个脚印,我以良好的心态走过了高三的后期生活。
孔子曾说过,“移风易俗,莫善于乐;安上治民,莫善于礼。”说的就是美育在教育中的重要价值。梁启超曾断言:“我确信美是生活中的一要素,或者还是各种要素中之最要者,倘若生活全部内容中把美的成分抽去,恐怕便生活得不自在,甚至活不成。”美对生活如此的重要,所以,我确信“教育是生活的过程”(杜威),也是“心灵的滋养过程”。要促进学生心灵的健康成长,离不开科学美的滋养。科学本身是美的,而学习科学知识的过程应该是感受科学之美的人生之旅。英国数学家、哲学家罗素从欧几里德的《几何原本》中读出“音乐般的美妙”。德国生物学家海克尔从达尔文《物种起源》中“见出生物世界无与伦比的统一之美”。科学家杨振宁则用高适在《答候少府》中的诗句“性灵出万象,风骨超常伦”,来描述狄拉克的反粒子理论带来的精神震撼,他还以虹与霓为例描述科学之美:小时候看到虹与霓,被极美的表面现象吸引,长大懂得测量后发现这种现象的物理的原因,体会到了一种极深层的理论架构的美。在这些科学家的眼里,科学美是自然和谐之美的映射,是人类发现自然之秘的自我超越感,是从和谐统一的思想中愉悦自由的心里体验,是促使他们不断求索的不竭动力。
正如但丁所说,美是真理的光辉。漠视科学的美感,就很难接近真理的内核。在我们的教育活动中,如果先让孩子们欣赏“虹与霓”的现象美,再引导他们去探究背后的科学原理,少做一些为了提高考试分数的机械重复的练习题,多一些对科学美的启迪和体验,是不是更容易激发起学生们对科学的热爱之情和对真理的探求之志?在当前新课程改革的背景下,由国家教育部制订的普通高中《化学课程标准》(实验)中明确指出,“要发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用”,“发展学习化学兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐”,“课程强调学生的主体性,在保证基础的前提下,为学生提供多样可供选择的课程模块,为学生未来的发展打下良好的基础”。这就明确地告诉了我们,化学课程的最终目的是为了成就学生未来的发展。那么,在化学实验的教育活动中,作为活动组织者、主导者的教师除了力求做好实验中知识与技能,过程与方法,情感态度与价值观的教学之外,是不是还有必要刻意引领学生去体验化学实验中的美妙情趣?去唤起学生对科学实验发自内心的热爱?笔者谈谈在化学实验教学活动中的一点点感悟。
一、引导学生去体验化学实验操作的规范美
化学实验中的每一个正确的操作方法,都有其科学的道理,我们不仅要求学生学到方法,明白道理,而且要在内心认可在科学实验中正确的操作习惯就是一种行为的规范美,就是一种自身的科学素养的体现。当学生有了这种观点后,我们的教学才不至于误入机械说教的歧途,才会使课堂充满生命力!
二、引导学生去体验化学实验中的趣味美
有些化学反应具有丰富的、生动的化学现象,有许多现象是学生生活中没有经历过的,在学生心理上容易引起新奇感,因此产生强烈的好奇心,如果将这种好奇心引导到体验科学的美感这个层次上,就会激发出学生热爱化学的热情!譬如,在高一《化学》必修1中第三章第2节有一个过氧化钠和水反应的演示实验。我对这个实验是这样处理的:(一)让所有的学生都看到实验现象。把整个班的学生分成十二个组,每个组完成一次实验。(二)完整准确地记录反应现象。(三)各小组对所有现象经过讨论后提出自己的解释。在这里有一个不能回避的现象,就是向反应后的溶液中滴入酚酞溶液时,看到的现象是溶液先变红后褪色。解释这个现象时,我没有直接给出结论,而是先让学生自己提出观点,然后提出自己的实验验证方案。这时,教室里的气氛就活跃起来啦,有的说是不是酚酞有问题,有的说是不是生成的氧气使红色褪去等等,(在这里我要说明的是,关于过氧化氢具有漂白性的知识学生之前是没有的。对于学生们提出的种种观点和验证方案,事前都有充分的准备)。我看到学生们的脸上出现迷茫和失落的时候,我就立即给他们补充关于过氧化氢漂白性知识,并告诉他们过氧化钠和水的反应首先生成的是过氧化氢:Na2O2+2H2O=2NaOH
+H2O2,而过氧化氢溶易分解,在受热的条件下分解得更快:2H2O2=2H2O+O2,我们观察到反应中放出的气体实际上是由过氧化氢分解放出的氧气,而残留在溶液中的过氧化氢具有漂白作用,所以我们会看到变红的酚酞褪色。然后让他们将上述的第一个化学方程式中的每一项同时乘2后再与第二个方程式相加,将所得的结果与书上的方程式比较看看会发现什么,结果是得到与教材上一样的关于过氧化钠和水反应的化学方程式(2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2),经过这样的处理,学生们顺理成章地接受了教材上的知识,同时从实验中也获得了过氧化氢具有漂白性的新知识。为了增加这个实验的趣味性,做了这样的补充:用两团脱脂棉分别均匀地蘸上过氧化钠,然后向其中一团用滴管滴上几滴水,把另一团放入盛有二氧化碳的集气瓶中(或者用吸管向棉团吹气),这两种都能使棉团燃烧起来!根据常识水和二氧化碳通常是用来灭火的,但这里却可以使棉花团燃起来!看起来不可思议,却又在情理之中,这就是化学的魅力!这就是化学实验中让人回味无穷的趣味美!
三、引导学生实现由感受趣味美向感受理性美的升华
化学实验中各种规范的基本的操作,比如各种仪器的正确使用,各种装置的连接组装,气密性的检测,药品的取用,物质的检验与鉴别,分离与提纯,有害废弃物的处理,化学现象的解释,实验结论和实验原理用化学语言规范准确的表达,物质的计量等等都有其深刻的科学的道理,所以在化学实验的教学中,绝对不能让学生的情趣体验停留在有趣、好玩这个层面上,而是要让他们体会到他们所学习的知识,都是化学家们对化学现象进行过执着的探究、深刻的理性思考的结果,是人类积累下来的一笔笔宝贵的精神财富,无处不闪耀着智慧的光芒!
那些为人类的科学事业做出过卓越贡献的科学家们,他们的成就和思想道德情操,象一颗颗明亮的星星一样点缀真理的夜空,那深邃而美丽的内蕴孕育着人类美好的未来!带领孩子们分享人类积累下来的精神财富,去感悟物质世界的微观粒子运动与宏观现象的和谐统一之美,去实现一次次精神的升华与自我超越!用科学之美的甘露去滋养学生心灵,让承载着中华民族伟大复兴之梦的孩子们迈着自信而坚定的步伐走向未来!
【参考文献】
“街头物理”(因常在街道旁、公园内设摊即席实验,称之“街头物理”)是由台湾高雄师范大学物理系周建和等人提出的,他们利用Adept实验室(高雄师范大学以物理教学回归生活为目标,于民国86年成立“物理教学艺术与教具研究实验室”,简称“Adept-实验室”),发起街头物理活动,并创造了为数可观的即席实验。街头物理活动使用容易取得之生活用品,设计趣味科学实验活动,通过竞赛、游戏方式进行,把物理实验室由学校搬至户外,带着科学主动深入民众生活。街头物理活动近年来已在台湾甚为风行,周建和等人已成为各级学校和社会团体竞相邀请的对象。
街头物理活动的一大特色是举办地点多样化,可以在校园、文化中心、妇幼馆进行,也可以在小区公园内进行,扩大了民众的参与机会。另一大特色是活动内容的多样化及生活化。比如:物理魔术、跳动的精灵等。每次的活动绝对不会重复,给民众带来了与众不同的心理震撼。生活化题材取自生活,结果又应用于生活,活动内容很容易在家或学校复制,活动操作性很强。
一、案例
(一)科学活动:街头物理--趣味科学实验体验与探究
主讲:周建和博士、勤老师
地点:高雄师大物理系Adept实验室
对象:彰化县和群国中、台中市万和国中
活动内容大纲:
(1)身边小东西摇身一变,变成了趣味科学实验。
(2)把使用过的生活废弃物(如:饮料瓶、麦管、纸杯等)设计成科学实验,让学生动手参与游戏。
周建和等人充分发挥大学的优势,加强大学和中学之间的联系,让学生在参与的过程中,进一步理解物理知识,掌握物理知识,从而保持和提高学生的学习兴趣,把他们学习物理的兴趣逐步引向志趣。让学生在活动中体验科学,激发学生积极参与科学活动,启发学生对科学的热忱。
(二)三教九流都物理
街头物理活动已经深入民众,起到“酵母”作用。当有人需要举行街头物理活动时,他们都会直接或间接地找高雄师范大学物理系学会或找Adept实验室。近几年来,开发出许多街头物理的多元用途。例如:
(1)百货公司为了赢利,他们找物理系的学生表演物理魔术。观众看完魔术后,公司提供他们动手机会。这样,公司增添了人气,带来了利润。
(2)房产公司找物理系学生到拍卖现场举办街头物理活动。民众携妻带子来看房子,就可以免费参与,增加了公司和民众的交流机会。因而,公司多卖了房子,而且价位往往比较高。
(3)高雄美术馆协会为了接触民众,每年至少两次请Adept实验室帮忙筹划街头物理活动。他们通常先找几位高中生、大学生当义务工,然后实验室派讲师对他们进行培训,教他们如何运作。
(4)暑假Adept实验室应高雄市普贤寺邀请开设街头物理班,连续3期。实验室的成员常和该寺人员一起做物理实验,探讨人生的哲理,促进了普贤寺兴旺发达。
周建和等人成功地把物理来自生活、物理很简单、物理很有用等观念,植入到广大民众心中。民众通过参加街头物理活动,了解到物理科学离他们这么近,感受了物理科学的巨大魅力,知道了物理科学其实对日常生活是非常有用的。所以,街头物理活动营造了现代化的物理教育环境,培养了现代化教学观的师资,开发了现代化的物理教学资源,让题材生活化、物理有用化、来源容易化、物理大众化。
二、启发
台湾街头物理活动的成功做法应该引起我们大陆的广大物理教师重视、反思、借鉴和学习。我们可以从以下几个方面做起:
(1)打破传统的物理实验教学模式,激发学生学习物理的兴趣。
凭心而论,我们大陆的学生在上物理课时,大多数时候只是在旁边看教师做演示实验,当旁观者,而不是实验的参与者和主导者。这种实验教学根本满足不了学生的需求,激发不了学生学习物理的兴趣。要适应现代社会的发展,我们物理教师必须打破传统的物理实验教学模式,借鉴台湾街头物理活动的模式,对物理实验教学方式实行多元化。我们可以根据物理课本的要求,有目的、有步骤地引导学生,让物理生活化,要求学生自己从生活中寻找材料,进行实验设计、实验操作。同时,对一些做得好的学生进行及时的表扬,学生的成就感会油然而生。只要我们物理教师能踏踏实实地做好实验教学,打破传统,从多种角度激发学生的创造热情,学生学习物理的兴趣一定能得到提高。
(2)激发物理教师的创造热情,改变农村学校仪器短缺的现状。
目前,我们大陆很多农村中学的物理实验仪器还是十几年前国家配置的,很多仪器早就不适应现代教学发展的要求。纵观初中物理所涉及的全部物理实验,其精确度要求不高。我们可以说初中物理实验除配备一定的基本仪器和必要器件外,还应该就地取材,自制仪器来解决物理教学的实际问题。所以,自制仪器的重任就落在物理教师身上,教师应该充分学习台湾街头物理活动的经验,发挥自己的优势,自制教具,改变“巧妇难为无米之炊”的教学现状。同时,教育主管部门应该积极从物质和精神上鼓励物理教师进行仪器的创造,在全国收集好的、实用的仪器进行推广,为农村物理教师提供丰富的物理教学资源,从而从根本上改变农村教学仪器短缺的现状。
(3)充分发挥大学的优势,促进物理教学的发展。
长期以来,我们大陆的大学跟中学和社会的联系很少,大学的优势没有得到充分的发挥,大学的价值没有得到很好的体现。如果我们大陆的大学能打破传统,像台湾高雄师范大学一样,给大学教师一个锻炼的平台,给中学学校一个相互交流的机会,结合学校实际,充分挖掘自己的优势,让物理教学走进中学,那将对我国中学物理教育的发展起到巨大的推动作用。同时,我们的大学教师应该面对现实,主动出击,勇于挑起我国物理改革的重任,积极地探讨物理应用于社会的难题,把物理知识形象、生动地展现给民众,消除民众对科学的畏惧感,为物理社会化、大众化添砖加瓦。我们有理由相信:在我们共同的努力下,我国物理教学的发展将迎来又一个春天。
总之,街头物理活动已经在台湾深入人心,它那种走入人群、材料来自生活废品、实验趣味活泼、艺术的表演、开放的空间、感受式学习的特点,把物理生活化和物理有用化的本质发挥得淋漓尽致,它的成功的物理实验模式对我们有很好的借鉴作用。他山之石,可以攻玉。只要我们物理教育工作者能取长补短,积极地吸取别人有用的经验,结合我们的实际情况,加以利用,落实到实际行动上来,我们大陆的物理教育事业将得到蓬勃的发展,物理走向生活化、大众化将不再是仅仅是一句口号。
参考文献:
[1]周建和.街头物理:弹奏物理的民歌手[J].物理双月刊(二十四卷一期),2006-6.
[2]周建和.街头物理:从非制式物理教学做起[J].物理双月刊(二十八卷三期),2006-6.
[3]周建和.物理教学回归生活之希望工程――街头物理系列[Z].台湾:高雄师范大学.
表演:将易拉罐斜立在桌面上。(老师先在易拉罐中装少许水,利用平衡的原理使易拉罐斜立在小凳子上)学生感觉很惊讶,发出不可思议的议论。
师:“为什么易拉罐能斜立在小凳子上?”
生:“估计下面有磁铁。”“估计有什么机关。”“估计里面装了水或其他物质。”学生们发表自己不同的见解,议论纷纷。
师:“易拉罐里确实装有少量的水,老师将易拉罐中的水倒掉里面还有物质吗?”
生:“有,因为里面总有水。”(学生的思考很仔细)
师:“如果老师将里面的水全部倒出呢?还有物质吗?”
生:“那没有了。”另外的同学马上辩说“有,还有空气。”
【老师用魔术引入,不仅让学生被眼前不可思议的现象吸引,可以让学生的注意力马上集中在课堂上来,更重要的是激发了学生的认知冲突,因为在学生原有的经验中易拉罐不可能斜立在小凳子上,促使学生想探知原因,老师通过创设问题情景,因为“当且仅当存在问题时,思维才发生”。所以当老师用“问题导入式教学”时可以激发学生的思维动力。】
师:“确实易拉罐里还有空气,但是空气是一种看不见摸不着的物质,怎么证明空气的存在呢?这就是我们这节课要研究的问题。”
【板书】空气的存在
师:“我们学过物质都都有质量,那空气有质量吗?”
生:“有”学生异口同声的说
师:“老师提供以下材料:两个空塑料饮料瓶、两个气嘴、一个均匀的木条、一个支架、一个打气筒,你能用这些器材证明空气有质量吗?”
学生分组热烈的讨论,然后分组汇报。
老师和学生一起在汇报交流的基础上对原来的实验设计不断完善得出以下的实验方案:1、将细木条作为横梁固定在支架上;2、向其中一个塑料饮料瓶打气;3、将两个塑料饮料瓶挂在细木条的两端,调节它们的位置使细木条保持水平;4、将刚被打气的塑料饮料瓶的气门芯打开,观察现象。
教师一边演示实验,一边引导学生观察,并让学生思考:1、将刚被打气的塑料饮料瓶的气门芯打开,你又看见了什么?2、这个现象说明了什么?在学生反馈的基础上得出空气有质量的结论并板书。
【板书】一、空气有质量
然后就是引导对实验反思:1、我们用的活动装置和什么仪器相似?
生:“天平”
师:“为什么不用天平测质量的变化?”
生:“因为空气质量比较小,用天平测量不太明显。”“不直观,用天平测后面的学生看不见。”
2、这样的实验改进有什么好处?3、这样的改进对我们以后的科学探究有什么启示?
【教师在这一环节中让学生设计实验方案,培养了学生的发散思维,并通过学生的讨论交流使学生在交流中学会听取他人的建议并完善自己的实验方案。更难能可贵的是教师在实验演示后和学生一起对实验的设计、实验材料的选择、实验现象的放大等做进一步的思考,并对学生的以后的科学探究的提供一些借鉴,比如如何将实验现象放大、如何选择更直观的的实验器材等,提高了学生实验思维的能力。】
师:“有三个一样但是充气程度不一样的篮球,你有办法判断谁充气更多吗?”
生:“按一下看谁更硬”“也可以用刚才类似的方法看谁充气更足”“用天平称质量”“用手拍一下看谁弹得更高。”
师:“能不能将实验设计更严谨些?”
生:“可以将篮球从同一高度自由释放,看谁反弹更高。”
师:“同学们的方法都很好,老师也有一种方法:
演示三个篮球将注射器活塞推出的情况。
师:这个实验说明了什么?
生:“说明篮球内的空气对活塞有压力。”
【教师通过这个环节将空气有质量和大气压的存在两个环节有机的联系起来,使这两个环节的过度非常自然。通过这个问题情景的出现培养了学生利用已有科学知识解决实际科学问题的能力,也在交流的过程中培养了科学实验设计的思维能力和思维品质,比如说控制变量的思想在实验设计中的体现。让学生看见注射器的活塞被推出让学生觉得震撼。】
师:“上面实验说明了篮球内的空气有气压。能否用集气瓶、硬纸片、水证明空气有气压?”
学生讨论得出:将硬纸片盖在装满水的集气瓶,并将其倒置。让猜想一下可能发生什么现象?然后亲手做一做。
活动反思
1、集气瓶一定要没有留气泡才能保证实验成功吗?自己亲手做一做。
2、集气瓶一定要竖直才能保证实验成功吗?自己亲手做一做。
3、纸片没有掉下来,有没有可能是水将纸片粘住的?你有办法证明你的猜想吗?
让学生对上诉问题逐一讨论,教师用一个底部有孔的杯子做覆杯实验证明硬纸片不是被水吸住的而是被大气压住的。
师:大气压是否很大呢?
介绍实验:材料:酒精灯、火柴、坩埚钳、水槽、空易拉罐、水。
活动:向易拉罐中加入少许水(约10毫升),放在酒精灯上加热,有大量水汽逸出后,把易拉罐开口朝下迅速倒扣在水中(不要扣得太深),先猜想会发生什么现象,再亲手做一做。学生分组实验。
教师引导学生解释现象
师:(边播放动画边讲解)其实300多年前有一位物理学爱好者就向世人证明了大气压的存在:1654年5月8日,德国马德堡市的市民们看到了一件令人惊讶的事情:他们的市长,就是发明抽气机的奥托·格里克,把两个直径为30厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后让两队马向相反的方向拉两个半球,16匹马都不能轻易的把它拉开,当两队马用尽了全力把两个半球拉开时,还发出很大的响声,像放炮一样。市民们惊奇的问:“是什么力量把它们压合得这么紧呢?”市长说:“……”。这就是著名的马德堡半球实验。
演示马德堡半球实验
学以致用
思考:生活中的哪些事例与大气压的应用有关?
课堂小结:
作业布置:
1、易拉罐的对比实验,回家用一个易拉罐放在火焰加热,当温度达到最高后用橡皮泥封住罐口让其自然冷却,观察和我们课堂做过的实验现象有什么不同?
2、找找生活中还有哪些事例应用到了大气压(两个以上)?