鄒席
動手之前先動腦
——“擺的研究”教學例談
鄒席
其實,科學課不光要讓學生動手做一做,知道科學結論是怎么樣的,更要讓學生動手之前先動腦,即要在學生動手實驗之前,引導學生學會發現問題,建立假說,設計方案,從而培養科學探究的能力。
愛因斯坦說過:“發現一個問題比解決一個問題更重要?!卑l現是學生自主探究的開始。好奇心可以激發學生做進一步的觀察、思考和探索,從而提出探究性的問題。巧妙地設計實驗前的問題情境,有利于激發學生的好奇心和探究的興趣,引導學生積極主動地思考,培養發現問題的能力。
例如,教學五年級下冊“擺的研究”時,我讓學生用自己準備的擺進行分組實驗,并匯報每10秒鐘單擺擺動的次數,再提出自己發現的問題。學生準備了各式各樣的擺,實驗結果自然各不相同。實驗后,他們提出了各種問題。
生1:不同的單擺,速度不同,這是怎么回事?
生2:是什么決定了單擺的速度?是擺錘的質量,擺繩的長度還是擺幅的大???
……
這種通過實驗創設的問題情境,一下子把學生的思維緊緊吸引到課堂中來。學生在教師的引導下,圍繞自己提出的問題展開學習,效果自然不錯。
2016年許昌市主城區綠地建設狀況:城市綠地總面積達到1227公頃,城市中心區人均公共綠地6.5平方米,城市建成區綠化覆蓋率達32.68%,呈現出“城區綠島、城郊林帶、城外林網”的城市森林景觀,形成了200多公里的城市生態防護林體系。2017年許昌市主城區綠地建設狀況:全市建成區綠地率36.46%,綠化覆蓋率40.62%,人均公園綠地面積12.34平方米,公園數量逐年增加。
牛頓說過:“沒有大膽地猜測,就做不出偉大的發現?!痹趯W生提出了各自的問題后,教師要引導學生應用已有的知識和經驗,根據所探究的問題,提出自己的猜想,尋求可能解釋的過程方法。在學生提出猜測(假設)時,教師要進行適當的追問,引導學生說出自己猜想的理由,讓他們的思維向更深的層次發展。
例如,“擺的研究”一課,學生提出了各種猜想,教師進行了追問。
師:那你們能說說假設的原因嗎?
生1:如果擺繩的長度越短,擺的路線也越短,用的時間也越短,來回擺的時間就少一些。所以我認為擺繩的長度越短,擺動的速度就越快。
生2:擺錘的質量重,我們推動擺錘時用的力就大,擺的速度就快;擺錘的質量輕,我們推動擺錘用的力就輕,擺的速度就慢。
生3:我們騎自行車時,從坡陡的地方比坡緩的地方騎下來要快,是因為坡陡的地方角度小。所以單擺擺動的角度越小,擺動的速度也就越快。
……
前面是假設,后面是學生自認為合理的解釋。雖然這些假設需要通過事實、實驗、邏輯推理來進行證實或證偽,但是孩子們在論述自己的假設理由的過程中,拓展了思維的廣度,從而培養了建立假說的能力。
學生用實驗方法開展科學探究,最關鍵的是實驗方案的設計。但我們的科學課堂上,往往是教師設計好方案,然后學生動手。實驗所需的器材是教師給學生們預備好的,一件不多,一件不少。在實驗操作中也一樣,先做什么,后做什么,由教師在實驗前作好了指導,學生也就是按教師的要求一步步將實驗進行到底。這樣的探究活動看上去進行得有條不紊,效率高,實質上僅是一個體力活,或者是一個體驗性的活動,其中的思維含量很低。這樣的科學研究在現實生活中是不可能的,真正的實驗室研究是沒有人能為孩子們準備一切的。因此,在科學課堂上,教師不必面面俱到,應多給學生一些經歷自主選擇的機會,讓他們自己想辦法解決問題、完成探究,學會隨機應變。
如教學“擺的研究”,我在上課之前,就讓學生按照課本要求準備實驗器材,并按照實驗要求自己制作一個擺,根據課本上講的方法玩一玩自己制作的擺。課前檢查發現,學生準備實驗器材的完成情況很好,每個人都制作了一個擺,擺錘各式各樣,有的用小鐵球,有的用塑料球,有的用橡皮泥。
在對比實驗中,變量的控制是教學的重點和難點,也最能培養學生思維的深刻性。怎樣引導學生設計完善的實驗方案呢?我又做了如下嘗試:
師:在探究“擺的快慢可能與擺錘的質量有關”的實驗時,我們采用對比實驗的方法,那么實驗方案中,不改變的條件和要改變的條件怎么確定呢?
生1:要用同樣長短的擺繩,這樣才能不改變擺繩的長度。
生2:不能改變擺幅的大小,每次都用手丈量一下,控制在相同的5度角。
生3:用力要勻速,每次用力要一樣,不要猛然用力。
師:怎樣改變擺錘質量呢?
生4:第一次在繩子末端掛一個小球,第二次在下面加一個小球。
師:(實物展示掛好)仔細看看,如果在一個小球下接著掛一個小球,會不會改變擺長呢?
生5:這樣加掛不行,會改變擺繩的長度,因為真正的擺長不是繩子的長度,而是從支點到擺錘重心的距離。
……
雖然在實驗的設計中,學生遇到了很多問題,甚至有的問題很難解決。但在這樣的自主設計中,學生的思維被點燃了,伸出每一個觸角積極思考。經過這樣的思考,他們不僅深刻明白了研究中的為什么,還提升了科學實驗能力。
學生動手實驗前的這幾個環節中,雖然討論、交流的時間比較長,但這樣的探究活動才能讓學生深入、全面細致地思考問題,完善地設計實驗方案,保證后續實驗活動的有效開展。動手之前先動腦,能夠有效地把學生的探究精神激發出來,真正培養學生的探究能力。
(作者單位:桃江縣教研室)