李娟
[摘 要]核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是當(dāng)前教育界關(guān)注的重要話題??茖W(xué)方法是科學(xué)素養(yǎng)的四要素之一,是科學(xué)教學(xué)的核心,也是近幾年中考考查的重點(diǎn)。讓學(xué)生闡述各種生活現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理的說(shuō)理題便應(yīng)運(yùn)而生。在中考復(fù)習(xí)中,教師發(fā)現(xiàn)中考對(duì)分析科學(xué)現(xiàn)象、解釋科學(xué)原理的思維能力要求并不高,但學(xué)生失分嚴(yán)重。究其原因是學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力不足。文章以一道中考題為例,針對(duì)學(xué)生在解釋科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象類說(shuō)理題時(shí)出現(xiàn)的典型問(wèn)題,反思科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),認(rèn)為教師應(yīng)注意從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、語(yǔ)言表達(dá)、演示推理等多個(gè)方面進(jìn)行分析研究,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提升學(xué)生解答實(shí)驗(yàn)說(shuō)理題的能力。
[關(guān)鍵詞]中考;實(shí)驗(yàn)說(shuō)理題;科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
[中圖分類號(hào)]? ? G633.98? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058(2022)08-0087-03
一、一道中考說(shuō)理題折射出的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題
科學(xué)說(shuō)理題是以客觀真實(shí)的現(xiàn)象為素材,需要學(xué)生用正確的科學(xué)知識(shí)(如原理、規(guī)律等)、科學(xué)語(yǔ)言(如文字、公式、圖表等),按一定的邏輯順序闡述、解釋某一科學(xué)問(wèn)題或科學(xué)現(xiàn)象的綜合性試題,它能考查學(xué)生的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)技能、邏輯思維能力、語(yǔ)言表達(dá)能力,是能考查學(xué)生綜合能力的一類試題。近幾年來(lái),浙江省各地科學(xué)中考及期末考試中都出現(xiàn)了不同類型的說(shuō)理題,多數(shù)以解釋生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理為主。對(duì)于這類實(shí)驗(yàn)說(shuō)理題,學(xué)生普遍得分不高。原因是學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)不全面、表述不準(zhǔn)確。這樣的現(xiàn)狀對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求。筆者回顧2020年寧波市中考閱卷的經(jīng)歷,對(duì)考生答卷中出現(xiàn)的各種典型錯(cuò)誤依然記憶猶新。
[例題](2020年浙江省寧波市中考科學(xué)第29題)1852年,法拉第經(jīng)過(guò)深入的思考和大量的嘗試,建立了“力線”的概念。他認(rèn)為在磁極周圍充滿了力線,依靠力線將磁極間的作用聯(lián)系起來(lái)。他還利用細(xì)鐵屑把這種所謂的“力線”形象地呈現(xiàn)出來(lái)。小科進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):①在玻璃板上均勻地撒上一層薄薄的細(xì)鐵屑。②把玻璃板放在條形磁鐵上,觀察細(xì)鐵屑的分布情況。③輕敲玻璃板,再觀察細(xì)鐵屑的分布情況。請(qǐng)回答:
(1)如圖1所示為實(shí)驗(yàn)步驟③得到的細(xì)鐵屑分布情況。請(qǐng)你在答題卷對(duì)應(yīng)的位置上畫出經(jīng)過(guò)[A]點(diǎn)的磁感線。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟②中未敲玻璃板“力線”未能通過(guò)細(xì)鐵屑呈現(xiàn)出來(lái),而步驟③中輕敲玻璃板“力線”能通過(guò)細(xì)鐵屑呈現(xiàn)出來(lái)。上述原因分別是什么?
該題以法拉第大量嘗試,建立“力線”概念的科學(xué)史料為素材,以教材中“力線”概念的建立為出發(fā)點(diǎn),要求學(xué)生畫出磁感線,然后通過(guò)力學(xué)知識(shí)分析力線呈現(xiàn)的原因。該題將力學(xué)和磁現(xiàn)象有機(jī)結(jié)合起來(lái),要求學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識(shí)和科學(xué)語(yǔ)言表述磁現(xiàn)象的形成過(guò)程,對(duì)學(xué)生建立磁感線的概念以及理解磁感線的意義具有積極的作用。精準(zhǔn)說(shuō)理需要學(xué)生具備縝密的邏輯思維和較強(qiáng)的綜合分析能力。
考生答卷中出現(xiàn)頻率較高的錯(cuò)誤如下:
錯(cuò)誤1:未輕敲玻璃板前,鐵粉撒在磁鐵四周,因?yàn)榇盆F兩極磁性大,中間磁性小,不能把鐵粉吸過(guò)來(lái);輕敲后,鐵粉飛了起來(lái),受到的磁性大,所以就被吸過(guò)去了,呈現(xiàn)“力線”。
分析:有些考生在面對(duì)陌生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),不能快速找到知識(shí)的切入點(diǎn),不會(huì)準(zhǔn)確地用科學(xué)語(yǔ)言來(lái)解釋,僅僅憑感覺(jué),根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)推斷現(xiàn)象成因。有些考生解釋科學(xué)現(xiàn)象時(shí)用語(yǔ)過(guò)于口語(yǔ)化,缺乏科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和條理性。
錯(cuò)誤2:在磁鐵周圍撒鐵粉,有的撒在“力線”上,有的沒(méi)有,因?yàn)閼T性,鐵粉保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以不表現(xiàn),但是輕敲后,改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以呈現(xiàn)出來(lái)了。
分析:有些考生解答該題時(shí)雖然明白要用力的知識(shí)解釋磁現(xiàn)象,但在語(yǔ)言表達(dá)上眉毛胡子一把抓,抓不住關(guān)鍵點(diǎn),東拉西扯,空話連篇,甚至自相矛盾、漏洞百出。
錯(cuò)誤3:
(1)輕敲玻璃板前,鐵粉分布在條形磁鐵周圍,未做切割磁感線運(yùn)動(dòng),所以不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流;輕敲玻璃板后,鐵粉因?yàn)閼T性保持不動(dòng),所以相對(duì)磁鐵做切割磁感線運(yùn)動(dòng),表現(xiàn)出“力線”。
(2)分子之間同時(shí)存在引力與斥力,輕敲玻璃板前,鐵粉離磁極較遠(yuǎn),引力較小,不能形成“力線”;輕敲玻璃板后,鐵粉離磁極較近,引力大于斥力,所以能形成“力線”。
分析:有些考生對(duì)考查的知識(shí)點(diǎn)掌握不牢固,不知道從哪里著手,不知道用哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)來(lái)解釋現(xiàn)象,即不明確題目中描述的現(xiàn)象到底與哪些科學(xué)概念相關(guān),看著問(wèn)題不知所云。
錯(cuò)誤4:未敲擊玻璃板時(shí),鐵粉受到重力、摩擦力和引力,因?yàn)橹亓Υ笥谝?,所以不能被磁鐵吸引;輕敲玻璃板后,摩擦力消失,引力大于重力,所以就被吸過(guò)來(lái)了。
分析:有些考生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí),理論聯(lián)系實(shí)際的能力較弱,對(duì)物體的實(shí)際受力情況、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及鐵粉位置與力的關(guān)系的邏輯推理不正確,缺乏科學(xué)性。
二、引發(fā)上述解題錯(cuò)誤的原因
(一)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)誤區(qū)較多
在目前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不同學(xué)校因?yàn)榻虒W(xué)設(shè)施配備和課時(shí)安排有差別,讓科學(xué)教師認(rèn)為進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要花費(fèi)大量的時(shí)間,不如直接講解效率高,只要學(xué)生會(huì)解題,就無(wú)須再進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)演示,部分實(shí)驗(yàn)演示確實(shí)比較麻煩,可視性不佳,也難以取得相應(yīng)的效果。而且有的學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)缺乏目的性和耐心,或操作實(shí)驗(yàn)時(shí)不嚴(yán)謹(jǐn),對(duì)自己的要求不高,所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率低下。多媒體應(yīng)用的普及度和便利性,使不少實(shí)驗(yàn)都可以通過(guò)視頻來(lái)展示,師生逐漸認(rèn)可了這種“高效方便”的實(shí)驗(yàn)演示方式。久而久之,學(xué)生的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)得不到落實(shí),基礎(chǔ)知識(shí)得不到鞏固。因此,在解答實(shí)驗(yàn)說(shuō)理題時(shí),學(xué)生就不容易準(zhǔn)確把握知識(shí)的切入點(diǎn),因而對(duì)復(fù)雜、陌生現(xiàn)象的本質(zhì)的表達(dá)一籌莫展。
(二)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式較單一
部分初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然偏重于采用傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方法,演示實(shí)驗(yàn)通常采用灌輸式的教學(xué)方法,教師示范,學(xué)生觀察和聽(tīng)講。在課堂分組實(shí)驗(yàn)中,教師往往會(huì)講解實(shí)驗(yàn)原理,有時(shí)甚至把詳細(xì)的步驟告知學(xué)生或呈現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)單上,把學(xué)生要用到的器材、試劑都擺在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,學(xué)生只需按部就班地進(jìn)行各自的實(shí)驗(yàn),完成即可,缺乏探索,甚至有的小組出現(xiàn)與預(yù)期不同的結(jié)論時(shí)也沒(méi)有及時(shí)地修正、拓展和創(chuàng)新,學(xué)生的“學(xué)”都限定在教師的“教”內(nèi)。這些操作不利于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展,讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一一做出解釋更是“紙上談兵”。其實(shí),生活中處處有科學(xué),事事講科學(xué),因此教師在教學(xué)中要善于引導(dǎo)學(xué)生多發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,主動(dòng)解決問(wèn)題,不要讓科學(xué)理論脫離生活實(shí)際。
(三)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用語(yǔ)不夠嚴(yán)謹(jǐn)
教師在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用通俗易懂的口語(yǔ)化語(yǔ)言進(jìn)行講解,可以有效激發(fā)學(xué)生的好奇心,吸引學(xué)生的注意力。但是在實(shí)驗(yàn)原理和現(xiàn)象解釋的教學(xué)中,教師若不重視科學(xué)術(shù)語(yǔ)的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯推理的嚴(yán)密性,或是將教學(xué)用語(yǔ)與日常習(xí)慣用語(yǔ)混用,就會(huì)影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮瓦^(guò)程的理解,影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確分析,進(jìn)而影響學(xué)生對(duì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的把握和應(yīng)用,學(xué)生在表述說(shuō)理時(shí)就會(huì)出現(xiàn)缺乏系統(tǒng)性、口語(yǔ)化明顯等問(wèn)題。例如,教師在“摩擦力的影響因素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多用“某物體對(duì)某物體的摩擦力”這種表達(dá),少用“某物體受到的摩擦力”這種沒(méi)有指出受力物體和施力物體的表達(dá)。學(xué)生經(jīng)常聽(tīng)到模糊不清的表達(dá),就會(huì)不自覺(jué)地進(jìn)行模仿,就會(huì)在遇到一個(gè)物體受到多個(gè)力或多個(gè)物體受到多個(gè)力的復(fù)雜情況中習(xí)慣性地從簡(jiǎn)表達(dá),結(jié)果勢(shì)必導(dǎo)致“漏力”“錯(cuò)力”,受力分析就會(huì)亂成一團(tuán)麻。
(四)啟發(fā)式探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠深入
新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)科學(xué)與實(shí)踐、科學(xué)與社會(huì)生活的聯(lián)系。因此,科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要多角度深入開(kāi)展探究活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)探究不僅僅是完成實(shí)驗(yàn)而已,更重要的是學(xué)生在自覺(jué)、主動(dòng)、積極、手腦并用的基礎(chǔ)上對(duì)在某個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)分析、思考,其間還穿插著學(xué)生間的合作與溝通。然而在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有些新實(shí)驗(yàn)所需的裝置學(xué)校沒(méi)有及時(shí)配齊,40分鐘的實(shí)驗(yàn)課很難讓學(xué)生的想象得以充分發(fā)揮,導(dǎo)致探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中啟發(fā)不充分,也不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生的思維能力得不到很好的提高。
三、科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透說(shuō)理的策略
科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑,教師在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)立足教材,把思考、體驗(yàn)、表達(dá)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。具體可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⒐膭?lì)學(xué)生一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),理解實(shí)驗(yàn)步驟和每個(gè)步驟可能達(dá)到的預(yù)期結(jié)果。讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后及時(shí)反饋,自主創(chuàng)新,學(xué)會(huì)將科學(xué)原理滲透到生活的方方面面。這些操作對(duì)揭示實(shí)驗(yàn)原理有實(shí)際的推動(dòng)作用。
(一)關(guān)注問(wèn)題導(dǎo)向,精設(shè)實(shí)驗(yàn)主題
心理學(xué)家維果茨基的研究顯示,設(shè)置恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)主題必須經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的考察,了解學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)端設(shè)置實(shí)用有效的實(shí)驗(yàn)主題顯得尤為重要。為什么要開(kāi)設(shè)這節(jié)實(shí)驗(yàn)課?它與課本中的哪些知識(shí)點(diǎn)息息相關(guān)?應(yīng)該采用怎樣的方式開(kāi)展?可否用最接地氣的家庭實(shí)驗(yàn)進(jìn)行同樣的知識(shí)再現(xiàn)和應(yīng)用?在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)之前,教師對(duì)這些問(wèn)題一定要了然于胸。將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐漸拓展為探究性實(shí)驗(yàn),一方面要從學(xué)生實(shí)際出發(fā),在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)上加以拓展,轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計(jì)的角度,鼓勵(lì)學(xué)生利用身邊物品進(jìn)行演示,達(dá)到訓(xùn)練科學(xué)思維、提升創(chuàng)造能力的目的;另一方面要加強(qiáng)課本知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐以及當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題的結(jié)合,注重選題的實(shí)用價(jià)值以及在實(shí)際情況下與其他學(xué)科知識(shí)的融合。
比如,在學(xué)習(xí)電路連接的實(shí)驗(yàn)中,傳統(tǒng)的驗(yàn)證性教學(xué)會(huì)給學(xué)生提供現(xiàn)成的電路圖、實(shí)驗(yàn)儀器和方案,學(xué)生只要照?qǐng)D連接好實(shí)驗(yàn)器材,閉合開(kāi)關(guān)后就完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這樣的過(guò)程不僅不符合學(xué)生的心理特征,還會(huì)讓他們?cè)谒魅粺o(wú)味的機(jī)械操作中逐漸失去探究的興趣。學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)操作中進(jìn)行體驗(yàn),在或錯(cuò)或?qū)Φ慕Y(jié)果中尋求未知。教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)“你能否利用桌上的儀器使兩個(gè)燈泡同時(shí)發(fā)亮?”的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生探究。學(xué)生在探究的過(guò)程中,可能連成了串聯(lián)和并聯(lián)電路,也可能連成了局部短路的電路,還可能連成了電源短路的電路。各種電路連接情況一一出現(xiàn),這時(shí)教師再有針對(duì)性地講解,這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)才會(huì)使學(xué)生的印象更深刻。
(二)具化認(rèn)知過(guò)程,建模實(shí)驗(yàn)流程
新課改要求教師改變傳統(tǒng)思想和傳統(tǒng)教學(xué)模式,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中有更為豐富的體驗(yàn)。為此,教師可以在課前讓學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的制訂和實(shí)驗(yàn)流程的安排,讓學(xué)生集思廣益,提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,并不斷完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。在全面了解實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)后,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有了較深刻的認(rèn)識(shí)和理解,過(guò)程體驗(yàn)更豐富,也有利于發(fā)展邏輯推理能力。
教師利用生活中學(xué)生容易接觸到的物品和材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課外延伸,可讓學(xué)生多角度認(rèn)知實(shí)驗(yàn)原理。學(xué)生逐漸會(huì)用不同原理來(lái)解釋各種生活現(xiàn)象。例如,“瓶吞雞蛋”的實(shí)驗(yàn)是關(guān)于大氣壓的一個(gè)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn),相似原理的實(shí)驗(yàn)還有如何使套在錐形瓶口的氣球鼓起和癟下等。那么“能否運(yùn)用生活中常見(jiàn)的物品使雞蛋被吐出來(lái)或使氣球鼓起來(lái)呢?”利用這些拓展性實(shí)驗(yàn),教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考。有的學(xué)生用蠟燭加熱,有的學(xué)生用熱水澆試管底部,有的學(xué)生用吹風(fēng)機(jī)吹,最后總結(jié)出內(nèi)外氣壓相互抗衡是使該類現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因。
(三)增強(qiáng)問(wèn)題意識(shí),強(qiáng)化知識(shí)遷移
美國(guó)心理學(xué)家、結(jié)構(gòu)主義教育思想的代表人物布魯納說(shuō)過(guò):使學(xué)生對(duì)一門學(xué)科有興趣的最好方法是使他知道這門學(xué)科是值得學(xué)習(xí)的。為了使學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì),教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要增強(qiáng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí),引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣探索知識(shí),體會(huì)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣,樂(lè)于把錯(cuò)誤或失誤的部分表達(dá)出來(lái),讓同學(xué)們?cè)u(píng)判。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師可以鼓勵(lì)學(xué)生用個(gè)性化的圖文結(jié)合的方式重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程,用專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)報(bào)告展示實(shí)驗(yàn)的成果,針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的易錯(cuò)點(diǎn)及現(xiàn)象,設(shè)置相應(yīng)的問(wèn)答題。
例如,在教學(xué)“磁力線”實(shí)驗(yàn)后設(shè)置以下問(wèn)題:
(1)撒在磁鐵周圍的鐵粉靜止時(shí)受到了哪些力的作用?以其中一粒鐵粉為例畫出受力示意圖。
(2)輕敲玻璃板后,有哪些力會(huì)發(fā)生明顯的變化?最終會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果?
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中感受到了快樂(lè),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后得到了有針對(duì)性的解答,認(rèn)識(shí)到實(shí)踐活動(dòng)對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)是有用的,進(jìn)而提高學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的積極性。
綜上所述,科學(xué)現(xiàn)象蘊(yùn)藏科學(xué)本質(zhì),科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象重現(xiàn),實(shí)驗(yàn)說(shuō)理要求將相關(guān)本質(zhì)問(wèn)題表達(dá)清楚。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)多關(guān)注問(wèn)題,剖析現(xiàn)象,這就要求教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題串一定要精準(zhǔn)。只要教師不斷思考,不斷嘗試,就一定能讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加“有理” “有據(jù)”“有用”。
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(責(zé)任編輯 易志毅)