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培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗設(shè)計能力

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現(xiàn)狀
培養(yǎng)學(xué)生能力是現(xiàn)代教育的主要標(biāo)志和根本任務(wù)??茖W(xué)成為未來世紀(jì)的中心學(xué)科,更應(yīng)重視對學(xué)生能力的培養(yǎng)。科學(xué)實驗是科學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容,是科學(xué)老師常用的教學(xué)手段 ,也是學(xué)生學(xué)好科學(xué)的有效方法。所以,以科學(xué)實驗為突破口,探索一條培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑是必要的,也是可行的。在我國,現(xiàn)行中學(xué)教材中的科學(xué)實驗大多是照方抓藥式的驗證性實驗,啟發(fā)性、探索性不強,影響了對學(xué)生能力的培養(yǎng)。有些實驗成功率又不高,更抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極性。
傳統(tǒng)實驗與設(shè)計實驗
中學(xué)生所做過的絕大多數(shù)科學(xué)實驗都是教材中預(yù)先設(shè)計好的實驗。學(xué)生只是通過實際操作,觀察一下實驗現(xiàn)象,得出事先已確定的結(jié)論。這各實驗,我們稱之為傳統(tǒng)實驗。現(xiàn)行科學(xué)教材中安排的實驗對學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)的科學(xué)知識有一定的作用。但由于實驗安排始終處于概念理論的領(lǐng)隊地位,僅僅作為驗證科學(xué)知識的手段,而缺乏對知識信息作縱向和橫向的反饋,因此有可能阻礙學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展,不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實驗相對應(yīng)的是自己設(shè)計實驗,這種實驗只給出實驗?zāi)康?,由學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、選擇實驗器材、藥品、確定實驗步驟、分析實驗結(jié)果。設(shè)計性實驗是傳統(tǒng)實驗的延續(xù)和發(fā)展,是克服學(xué)生普遍存在的理論高分,實驗低能的有效手段。實驗設(shè)計是一個動手動腦、培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的過程,是尋方治病的過程。在實驗設(shè)計過程中常常會有出人意料的實驗現(xiàn)象和心理感覺,學(xué)生興趣盎然。同時也會遇到挫折和失敗,這也是對學(xué)生進行挫折教育、發(fā)展學(xué)生非智力因素的一種有效手段,這也是我們現(xiàn)代教育中所必須的。
實驗設(shè)計的定義界定和作用
實驗設(shè)計是根據(jù)實驗課題所提出實驗?zāi)康模寣W(xué)生在已有的科學(xué)知識和實驗技能技巧的基礎(chǔ)上,選擇恰當(dāng)?shù)膶嶒灧桨竵斫鉀Q問題的過程。實驗設(shè)計的課題一旦提出,學(xué)生作為認(rèn)識主體必定要經(jīng)歷思考步驟(想法)和操作步驟(做法)兩個科學(xué)認(rèn)識過程。即首先需要分析課題所希望得到的科學(xué)事實是什么,再依次選取欲得到這些事實應(yīng)采取的正確方法,所使用的儀器設(shè)備,應(yīng)控制的外界條件,對實驗結(jié)果的分析評估等等,這一系列的思考步驟為認(rèn)識主體指明和制定了正確的認(rèn)識方向和道路,是主體順利達到科學(xué)認(rèn)識目的的主觀手段和工具。而作為操作步驟則為主體提供具體的行為方法途徑,是主體順利達到科學(xué)目的的現(xiàn)實手段和工具。因此,實驗設(shè)計這一方法的實施恰恰就是借助于問題情境下,思考步驟和操作步驟兩方面的強化實踐,使學(xué)生在科學(xué)知識的學(xué)習(xí)中有效地提高解決問題的能力,從而有效地落實中學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學(xué)方法教育”的要求。
實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)目標(biāo)
對實驗原理、方法、裝置的進一步完善,會提出改進意見;
對于給出的各種方案,能分析和優(yōu)選出最佳實驗方案;
綜合運用已學(xué)過的科學(xué)基礎(chǔ)知識和實驗基本技能,根據(jù)確定的實驗?zāi)康?,自行設(shè)計科學(xué)實驗方案,驗證結(jié)論,得出規(guī)律,探索新知識,解決新問題。
實驗設(shè)計推廣存在的難題
1.由于僅限于現(xiàn)行科學(xué)教材實驗進行探討,缺乏對國內(nèi)外各種有關(guān)資料的收集、驗證和篩選工作,因此從培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)的高度來看,尚缺乏整體研究。
2.升學(xué)率的牽制,大面積推廣受阻。
3.課時安排,老師的能力及實驗室的配置也存在矛盾。
盡管如此,鑒于實驗設(shè)計這一教學(xué)方法對提高學(xué)生解決問題能力的實際作用,它應(yīng)該是科學(xué)實驗教學(xué)方法的改革方向之一。
實驗設(shè)計試驗的幾點說明
1.在平行班中進行試驗,結(jié)果是試驗班與對照班相比,學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、觀察能力、動手能力及意志品質(zhì)等方面均強于對照班。中考中試驗班的同學(xué)實驗題失分率明顯降低。
2.實驗設(shè)計給學(xué)生創(chuàng)造了一個良好的學(xué)習(xí)氛圍和最佳的學(xué)習(xí)心境,大大提高了學(xué)習(xí)效率。尤其是設(shè)計“失敗實驗”,經(jīng)過“失敗—成功”的多次反復(fù),對學(xué)生的震撼力深刻、持久。在這一過程中,學(xué)生獲得了科學(xué)知識,培養(yǎng)了能力,促進了身心發(fā)展,培養(yǎng)了良好的意志品質(zhì)和實事求是、勇于探索的精神。同時使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練,對他們以后的工作和學(xué)習(xí)都打下一定的基礎(chǔ)。
3.在實驗設(shè)計過程中,尋找了許多生活及工業(yè)廢舊物資,如廢塑料瓶、廢干電池等,來代替科學(xué)儀器和藥品,這樣既減少了環(huán)境污染,又做了科學(xué)實驗,變廢為寶,一舉兩得。這一做法對改善偏遠、落后的農(nóng)村中學(xué)的辦學(xué)條件和實驗條件,提高實驗的開課率,無疑是一條可行的路子。
可見,在中學(xué)科學(xué)教學(xué)中,加強實驗設(shè)計,是培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑,我們應(yīng)予以重視、研究和發(fā)展,以培養(yǎng)更多的既掌握一定科學(xué)知識,又具備一定能力的社會主義建設(shè)人才,從而使科學(xué)教育更好地為祖國的科學(xué)事業(yè)和經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。
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