高瞻远瞩,引领科学教学改革
——— 一次别开生面的科学教研活动
诸暨市海亮外国语学校 李冰清
【缘 起】
2008年3月28日,来自全市46位小学科学专、兼职教师汇聚实验小学城东校区,参加教研室组织的一年一度新教材培训暨备课学习活动。跟以往培训活动不同的是,本次活动分三块内容:示范课、自制教具展示、个别科学实验指导培训。活动内容新颖、形式多样、师生参与、别开生面。这次别开生面的科学教研活动使我有所收获、有所感、有所思。
内容一、示范课:《铁生锈了》
片段一:
1、老师了解学生课前调查铁制品情况后,出示一组生锈的铁制品图片。师:物质的变化有哪两种?你认为铁生锈是一种什么变化?什么是化学变化?
生:物理变化;化学变化。
师:你可以用什么方法来证明铁生锈是化学变化或物理变化?
生:观察;实验。
2、老师给学生提供铁和铁锈,学生进行铁和铁锈的对比观察并记录
生汇报:(略)
生作出结论:根据观察铁和铁锈是不同物质,铁生锈是化学变化。
3、师:仅通过观察是否能充分证明铁和铁锈是不同物质?我们还可以通过什么来搜集更多的证据来证明我们的想法?
生讨论后汇报:用实验的方法,比较它们的导电性;用显微镜观察,比较它们的结构;用火烧;用磁铁吸,磁铁能吸住铁灯。
学生选择导电性和用磁铁吸的方法进行比较。
学生汇报:(略)
学生作出结论:通过观察和实验,我们证明了铁和铁锈是不同物质,铁生锈是化学变化。
片段二:
1、师:你认为铁生锈与什么有关?
生:空气。
生:潮湿。
生:时间。
生:地方,脏的地方。
生:阳光。比如抽屉里容易生锈。
生:不管放在哪里都与空气有关,应该与空气隔绝。
2、学生根据推测小组设计实验方案。
3、展示评价各小组实验方案(教师着重引导学生分析实验中哪些条件一样,哪个条件不一样)。
【收 获】
科学课将科学探究活动作为核心内容,倡导“像科学家那样搞科学”。探究“铁锈是物理变化还是化学变化”这一问题。首先让学生在上节课对物理变化和化学变化的理解的基础上对铁生锈进行推测,再引导学生围绕“铁锈是物理变化还是化学变化”这一问题通过系列观察、实验活动寻求证据,在学生汇报时老师不断的问学生“证据呢?”,在教学中不停地渗透证据意识,培养学生的证据意识。证据意识是实证意识的重要方面。从现在开始,对学生进行实证意识的训练,那么学生的科学素养将会不断得到加强,对个人和社会的发展将会产生极大的影响。
研究“铁生锈与什么因素有关”这一问题,学生对于铁生锈的原因已经有了一些直观的生活经验,老师引导学生把它分解为以下几个小问题:猜测铁生锈与哪些因素有关?与这些因素分别有什么关系?让学生小组设计实验方案。继而对实验方案进行修正评价,引导学生在试验方案中如何设计变量与定量?准备怎样观察记录?经过这样有策略的引导,就能让学生沿着清晰的目标,进行有意义、有价值的系列科学探究,从而顺利地到达认知和探究的彼岸,同时,在潜移默化中孩子们也领会到了科学探究的过程与乐趣。
理性的猜测,严格的实证。在这种教育的影响和熏陶下,孩子的心智自然会打开,孩童的科学素养自然会潜移默化地形成;在这种教育的影响和熏陶下,孩童自然会真正地“像科学家那样搞科学”,并且在经过若干年的磨练之后,有可能成为真正的科学家。
内容二、自制教具展示:“水钟”、“一分钟计时器”
片段一:
1、葛老师演示介绍自制教具“水钟”:“水钟”由木制四个阶梯组成,每个阶梯上都有一个圆柱体水瓶,水瓶腰部打一小孔,小孔水流注入下一水瓶内,最下一级水瓶内有一浮标,浮标上有指针,瓶侧刻上时间刻度。随着水位的上升,浮标也随之上升,指针指在时间刻度上的读数就是大概的时间。尽管比较粗糙,但误差比较小。这个“水钟”制作花费了很多时间,请木工做阶梯,寻找合适的水瓶,给水瓶打孔,考虑到水孔的大小与水流及时间刻度的关系,导水管试用多种口径导管都不行,最后找到注射器针孔。
2、教师提出修改意见:
a、要保证水量充足,上一级水流量必须要比下一级水流量大。
b、上一级水流量比下一级水流量大,但水位会影响到水流速度,注入浮标瓶内的水要始终保持匀速,所以第二级注水瓶一定要做一个导流管才能保证水流匀速。
3、教师讨论:
这个装置对学生有什么意义?(略)
片段二:
1、 孙老师介绍自制教具“一分钟计时器”:我也花费了大量的时间来制作这个“一分钟计时器”,首先我要对教材进行悉心阅读理解,再画图设计模型,寻找材料并请木工按图纸制作底座、支架、齿轮、支轴以及齿轮操纵器等,最后把这些配件有效组合起来,但钟摆还不能摆起来,是一件不成功的教具。
2、 老师纷纷提出修改意见,包括钟摆的动力、齿轮数、齿轮的角度。有的老师甚至上黑板画示意图,真是“一石激起千层浪”。
【感 想】
教研活动中首次安排教具展示,其意图是什么?尽管这次展示的两件教具都比较粗糙,甚至有一件还有明显不完善之处,但已经明显在激励我们小学科学教师在平时的教学中要积极自制教具,彰显科学教师的实践智慧,为科学老师今后科学教学中自制教具指引了方向,起到抛砖引玉的作用。
我们正处在科学课程改革实验阶段,许多科学教具还来不及开发、制作,以及经费不足,实验器材缺乏,在品种、数量和供求关系上都与实验教学的需要不相称。如何解决这种矛盾呢?最现实的办法就是鼓励教师自己动手,创造条件,利用各种废旧材料自制科学教具。
自制教具并不仅仅弥补经费不足及解决供求不称的矛盾,它对于老师的教和学生的学都具有深远意义。
1、教具制作过程就是对教材更深层次理解的过程。
在教具制作过程中,老师必须考虑是否符合学生的认知心理,是否有利于实现教学目标。必须依据教学目标,把复杂的科学道理简明化、具体化,使客观事物的属性直接诉诸于学生的眼耳鼻舌手等各种感官,有利于学生加快感性和理解的进程。必须有充分的科学理论根据,实验现象都能反映客观事物的规律。必须具有系统性,切忌散乱,或即用即丢,心须做到收集、制作、使用、保管齐重视。以上这些都要求教师对教材做系统性的研读和更深层次的理解。
2、教具制作过程就是一项创造性劳动过程。
教具制作过程是一项创造性的劳动,从设计、试制、改进到定型,都要付出一系列的脑力和体力,要有知识,还要有时间。例如“一分钟计时器”,既要设计画图,搜集材料等,还要加工制作,最后要安装调试,如果不成功又要改装,没有几天时间是很难完成的,更不要说那些技术上要求更复杂一些的教具制作了。
3、教具制作过程就是对学生科学素养的培养过程。
细读教科版《科学》,里面有着大量的学生动手制作的活动类型,如“造一艘小船”、“制作小乐器”、“制作气球小车”、“制作一个保温杯”、“制作一个一分钟计时器”等等。其目的就是让学生动手动脑学科学,它承载着科学教育中科学与技术的任务和功能。在活动中,学生通过完成带有技术目标的任务的亲身经历,提高解决技术问题的能力和技术设计的能力,增强对科学和技术的理解。如制作“水钟”,师生共同参与研究制作,将会大大激发学生学习科学的兴趣,学生将经历设计方案——试验制作——检验成果——寻找原因——改进成果的科学探究过程,过程中必将考虑选择什么样的材料制作,运用到“滴漏”的知识,考虑到怎样控制水流速度与水位调节,如何标出刻度等。如果“产品”不成功或不满意,必然会对“产品”进行不断的修正和完善。这样必然会促进学生思维的发展,发展创造能力,训练学生的技能,有效培养学生的科学素养.
4、教具制作过程就是对科学教育情感的提升过程。
教具制作所需的材料包罗万象,如:精工、木工、电工、日常生活用品等等。要搜集这些材料不仅花费大量的人力、财力和物力,还要做一个“有心的科学老师”。经过十几年的积累,我的科学实验室成了一个材料储存室,有用钱买来的电珠、电线、螺钉、气球等;有从学校闲置的劳技室里“支援”来的钳子、锉刀、剪刀、电烙铁、锯、刨子、凿子等;有从自己家里,别人家里,垃圾堆里,废品仓库里捡来的可乐瓶、易拉罐、陶瓷片、塑料条等;有从医院“借”来的注射器、输液管、小苏打、橡皮胶管等。无论到哪里我随时关注身边哪些东西在科学课上能用得到。为了养蚕用的桑叶,我利用礼拜天到几公里外的山上挖了两棵栽在校园里,现在已经根深叶茂、两尺树围;为了带回一块浮石标本,我和岳父在黑龙江原始森林里步行60多公里才找到。只要有我认为对制作科学教具可能有用的东西,我都要想方设法把它带到我的科学储存室里。就在材料的搜集,教具的制作过程中,我逐渐爱上了科学教学。如果没有对科学教育深深的情感,如果没有“捧着一颗心来,不带半根草去”的奉献精神,就可能就望而生畏,怯而止步。
内容三、教师参与式实验:《硫酸铜与铁钉的反应》
片 段:
1、丁老师介绍试验器材和试验要求。
实验器材:三烧瓶硫酸铜溶液(饱和、半饱和、与铁钉发生反应过的)、铁钉、试管、镊子、一次性杯子、餐巾纸。
实验要求:组长自由选择硫酸铜溶液,将铁钉浸入硫酸铜溶液中,有什么现象发生?过一会儿,取出铁钉,观察到什么现象?
2、46位老师自由组合11个实验小组,临时推荐组长,由组长上台自由领取试验器材,实验结束进行试验观察描述。
3、老师进行“硫酸铜与铁钉的反应”试验。
4、各实验小组上台汇报试验现象:
第一小组:我们小组选用的是饱和硫酸铜溶液,溶液颜色变浅了,铁钉上有一层深红色的物质。
第二小组:我们小组选用的是不饱和硫酸铜溶液,溶液颜色变浅了,铁钉上出现一层浅红色。
第三小组:我们小组选用的是反应过的硫酸铜溶液,我们用镊子把半枚铁钉浸入溶液中,溶液颜色变浅了,铁钉上出现了一层浅褐色。
第四小组:我们小组选用的是饱和硫酸铜溶液,我们用镊子把半枚铁钉浸入溶液中,溶液颜色由蓝色变成了浅绿色,铁钉上出现了一层深褐色。
第五小组:我们小组选用的是饱和硫酸铜溶液,我们用镊子把半枚铁钉浸入溶液中约一分钟,再将铁钉的四分之一继续浸入溶液中,溶液颜色变浅了,铁钉上出现了一层深褐色和一层浅红色。
第八小组:我们小组选用的是饱和硫酸铜溶液,我们把饱和溶液预留了一部分做反应后的颜色对比。再用镊子把半枚铁钉浸入溶液中约10秒钟,发现铁钉一放入溶液中就镀上一层浅红色,再将铁钉的四分之一继续浸入溶液中10秒钟,铁钉上出现了一层褐色,溶液颜色由深蓝色变成了浅绿色。铁钉拿出溶液暴露在空气中,铁钉上的颜色浅红色、褐色渐渐变成了黑褐色。
第十小组:我们小组选用的是三种硫酸铜溶液进行对比试验,我们把半枚铁钉同时浸入三种溶液中,半分钟后同时取出,发现三种溶液颜色均不同程度变浅,浸入饱和溶液中的铁钉附上的颜色呈深红色,浸入反应过的和不饱和溶液中的铁钉附上的颜色呈浅紫红色。
(第六、七、九、十一小组汇报内容和第四小组基本相同)
5、丁老师对这次试验进行点评:
(1)、十一个小组只有一个小组进行了铁钉在三种溶液中的反应的对比试验,也只有一个小组观察比较仔细,汇报比较全面。
(2)、没有那个小组对取多少溶液的量进行考虑。
(3)、大多数小组没有对铁钉浸入溶液中多长时间进行计划和计时,只是大概的估计。(4)、各位老师在试验操作过程中比较规范:能用镊子夹住铁钉,因为是化学反应,没有小组选择塑料杯,实验结束都能够将铁钉放在草纸上等。
(5)、引起思考的几个问题:
l 如何解读实验内容及目标
1、这是一个分组实验。
2、这是一个需要老师事先准备好实验材料的实验。
3、这是一个需要由学生亲身体验、仔细观察、收集证据、得出结论的实验。
4、这是一个化学实验。
l 如何解读实验材料
1、硫酸铜是化学药品,应该选择怎样的装置?
2、硫酸铜溶液如何配制?化学实验教师事先要考虑什么?
3、铁钉怎么处理?
4、反应后铁钉上的铜有什么变化?怎么处理新生成的内容?
5、实验后溶液的变色证据怎么处理?
l 如何解读实验细节关注
1、实验前的关注点:学生实验时应该注意什么?怎样告知学生?
2、实验目标的具体化细节:实验的目标是收集证据,所以实验前后应该有一个变化过程,如何更好地进行对比观察?
3、对教材中实验图示的细节关注:溶液的量多少适宜?实验到底需要多长时间?
4、实验后的注意点:汇报前,如何处理实验材料?下课后,怎样处理实验材料?
l 如何解读实验内容?
1、实验是为了让学生有一个体验过程。
2、实验是为了帮助学生搜集数据、素材。
3、实验是为了启发学生思考、反思、整理思路……
4、实验是为了更好地建构科学概念。
l 教材中材料的安排的意图是什么?会不会误导?
如:生活用玻璃杯能用来做有化学反应的实验吗?镊子能夹住铁钉吗?如果铁钉滑下去怎么办?杯中装半杯硫酸铜溶液,每组实验需要这么多量吗?
【反 思】
教师的高度决定了学生的高度,教师的科学素养左右着学生的科学素养。我们无法想象一个缺乏科学素养的老师能培养出一群具有科学素养的学生。一个“简单的硫酸铜实验”暴露出了那么多的问题,丁老师的点评时时鞭策着我们在座的全体老师:我们是科学老师,我们必须通过各种方法提高自身科学素养。
只有不断去经历、思考、积累才能提高科学老师自身的科学素养。一次有效的有目的的教研活动对每位科学老师都是一次触动。过去的培训,以请专家开讲座、名师评课居多。虽然效果较好,但最大的问题是教师始终处于被动地位,不能真正参与,问题很难暴露出来。培训者总是想方设法“给老师讲点什么”,“让教师学会点什么”。教师“听听感动,想想激动、回去一动也不动”,教学实践依然故我。天长日久,教师难以养成反思与分析的习惯,只会照抄照搬,不会创造性地运用,一旦在“拿来”过程中遇到阻力,后续研究往往就自动终止。而这次教研活动让老师参与实验,让我觉得“又重新找回了做学生的感觉,重新体验了孩子们的学习过程”。让我们身临其境进行角色转换,才发现“学生”也不是好当的,才能够暴露自身的不足,才能找到与“科学老师”的差距,才有了心灵的触动和前进的目标。对于那些不太熟悉实验操作过程的老师,应该是提高动手能力、增强严谨科学意识的好机会。
我们要敢于走进教材,更要走出教材。科学改革已经8年,教材也经历了3次大修订。教材还不成熟,编者把许多好的想法都放进去,老师“消化”不了,有的内容深一点,浅一点,次序不符合学生的认知规律等,正处在不断的调整中,教材一下就想完善,是不可能的。我们的教材必须经历一个逐渐完善的过程,需要老师们的意见,需要大批可以进行研究的老师出现。教材是具体化了的课标,要深入把握教材编写意图,抓住教学重难点,找准活动的切入点,在此基础上,才能确定教什么、怎样教的问题。先“走进教材” 吃透教材,然后才能“走出教材”。“走进教材”是 “走出教材”的基础。我们一直倡导“用教材教”而不是“教教材”,“教教材”与“用教材教”体现了两种不同的教材观。“教教材”是把教材当圣经、当标本,当作扔不掉的拐杖,恪守教材不敢越雷池半步,它的最高境界只能是“走进教材”。“用教材教”是以教材为依托,把教材当作指导教学的蓝本,创造性地使用、改造教材,最终突破教材,它的最高境界就是“走出教材”。新的课程改革对教师提出了更高的要求:由课程的使用者转变为课程的建设者和开发者,不仅要有教书育人的能力,而且还要具有研究能力和创新课程的能力,从“教书型”教师转向“科研型”的专家,这是一个质的飞跃。广大致力于小学科学教育研究的科学教师不仅要敢于想,而且要敢于做,要做“想当将军的士兵”,只要你敢想,就有可能实现。因此,做为科学教师,一是要具有敏锐的洞察力,要善于捕捉最佳的教育时机和教育事件,及时引入到自己的课堂教学活动中。二是要站得高,要关注课程改革,注重平时的学习和总结,把推进科学课程改革作为自己的一项义不容辞的使命,努力使自己成为课程改革的参与者,新课程的创生者。
尽管这次教研活动只有短短的半天时间,但却给我们带来了莫大的收获和深深的反思。感谢这次活动的组织者教研室俞老师、科学大组组长丁晓霖老师、示范课引领者袁革霞老师、教具制作者葛高峰、孙燕老师。正因为有了你们这些科学教育的热心人,科学教育改革才能得到更好的发展。