PAGEPAGE18學科科學序號時則動，不時則靜——對小學科學課堂中演示實驗呈現時機的探索2010.10目錄一．問題提出（一）教學故事：猜測中的疑惑……………………2（二）呈現時機不當的問題…………31．探究方法——茫無頭緒……………………32．探究細節——不明所以……………………43．探究結果——求而不得……………………4二．演示實驗在科學探究中的作用…………………4（一）示范作用………………………4（二）激勵作用………………………4（三）演繹作用………………………5（四）啟發作用………………………5三．探尋時機，適時呈現，有效指導………………5（一）指導期：呈現方法，關注細節………………51．正面演示，觀察中明確方法………………62．負面演示，批判中關注細節………………73．指導期演示實驗結構圖……………………9（二）困難期：呈現問題，提供方法………………91．搜尋問題，發現困難期…………………102．探尋時機，呈現問題……………………113．找尋原因，演示方法……………………124．困難期演示實驗結構圖…………………13（三）總結期：呈現舊知，鞏固概念……………131．階段小結式演示，鞏固概念………………142．總結提升式演示，結構概念………………153．總結期演示實驗結構圖……………………16四．總結……………16五．參考文獻…………17時則動，不時則靜——對小學科學課堂中演示實驗呈現時機的探索【摘要】學生的自主探究是科學學習的核心，因此學生的科學探究水平將直接影響學生科學學習的結果。演示實驗的啟發性、激勵性和示范性對提高學生的科學探究能力具有重要作用。現今科學課堂教學中，由于演示實驗的缺失或演示實驗的呈現時機不恰當，對學生科學探究水平的提高形成了很大的障礙。因此，通過“指導期”的演示實驗幫助學生明確探究的方法和細節，“困難期”的演示實驗呈現探究過程中遇到的困難并提供解決方法，“總結期”的演示實驗幫助學生呈現反思探究的過程，幫助學生梳理概念，提高科學探究水平。【關鍵詞】演示實驗呈現時機科學探究【正文】一．問題提出（一）教學故事：猜測中的疑惑一二三四五六七八九十十一十二1塊磁鐵3335343423342塊磁鐵5557555645563塊磁鐵8881089885888科學教科版三年級下冊《磁力的大小會變化嗎》一課，學生通過實驗，分別得出不同個數磁鐵，吸起回形針個數的數據。表一：磁力大小實驗記錄表針對表格中12個組的數據，學生開始交流發現、疑問，他們發現第4小組的數據普遍比其他小組的數據大，而第9小組的數據都比較小。所以我又追問，讓學生思考產生這種現象的原因可能是什么，學生根據自己的實驗過程猜測產生問題的各種原因。生：可能是每塊磁鐵的吸力是不一樣的。生：可能是它們小組的回形針大小不一樣。生：可能是他們掛的時候太不小心了。生：可能是木板的厚度不一樣。生：可能是它們的回形針不是掛在鉤子上的。師：是的，你們剛才這些原因都可能出現這種問題，所以我們在以后的實驗中要更加細致。至此，這些問題最后還只是停留在猜測階段，學生的這些猜測沒有一個得到驗證，到底是什么因素影響實驗數據，誰也不知道。然而，再讓學生通過實驗進行一一驗證，課堂的上課時間不能得到保證。因此在這個時候通過演示實驗，對學生的猜測進行驗證是不是一種高效、簡便的方法呢？（二）呈現時機不當的問題目前，在我們“以科學探究為核心”的課堂教學中，大家都“轟轟烈烈”地開展以學生自主探究為主的實驗教學，自主探究已經成為學生科學學習的主要方式。的確，在這樣的教學背景下，學生的科學學習的自主性增強了，學習興趣濃厚了，課堂教學中營造了良好的探究氛圍，師生之間建立起和諧民主的關系。然而，我們發現在很多課堂中由于過多地關注學生的自主探究，原本在實驗教學中發揮重要作用的演示實驗缺少了往日的風采。在很多課堂中發現，教師只是在學生實驗之前呈現演示實驗，以期望教給學生實驗的方法，卻殊不知對于小學生而言，在一堂課中，有很多時機需要有演示實驗的參與。正因為沒有及時得給予演示或沒有在恰當的時機呈現演示實驗，科學課堂存在的問題也是顯而易見。1．探究方法——茫無頭緒在課堂教學中，我們經常會在探究活動之前問學生“用什么方法證明猜測”、“實驗在怎么做”等討論探究方法的問題。學生雖然聽到“**實驗”，但是由于缺乏經驗，教師也沒有呈現實驗的相關依據，例如實驗器材、實驗的步驟或實驗的前期演示等。在學生沒有看到探究活動的關聯依據的情況下，他們缺乏探究活動的經驗，所以無法想出探究的方法。即時學生能去想辦法，有時也只是漫無邊際地想出在一般情況下無法實現的做法。雖然，這些想法很創新，很有前瞻性，但卻無法讓學生利用身邊的事物和已有的能力條件開展探究活動，這也不利于學生探究能力的提高。科學課程要從學生的認知特點和生活經驗出發，讓他們在熟悉的生活情景中感受科學的重要性。2．探究細節——不明所以在很多課堂中，我們經常會聽到老師這樣的問話“在實驗時我們該注意什么？”意在強調學生注意實驗的細節。通常情況下，學生根據自己已有的經驗說出實驗的注意事項，但由于不同學生所具備的原有經驗不同，所以很多學生對“為什么要這樣做實驗”或“實驗中為什么要注意這些”不明所以，導致在實驗的過程中卻出現“說一套，做一套”的現象。在實驗的過程中卻無法關注影響實驗的細節，從而影響了實驗的準確性，直接導致概念結構失敗。3．探究結果——求而不得在探究活動中，學生發揮了自主性，經歷了科學探究過程，但由于學生探究能力有限，或缺乏教師的有效指導，即使學生經歷了探究活動，而最終學生建構的概念是錯誤或者是不完善的。二．演示實驗在科學探究中的作用（一）示范作用演示實驗還是具有非常重要作用的，教師演示的過程在很大程度上能夠規范學生的操作，如果教師能夠在演示實驗中，嚴格按照操作規程來做，那對學生的影響將是十分巨大的，學生自然而然的會跟著老師學。這同時反映了一個科學教師的教學基本功。（二）激勵作用教師操作規范熟練，那嫻熟的動作，那在教室靈巧的雙手下應運而生的奇妙的現象，無疑是對學生的一種激勵。他們會對即將自己開展的探究產生濃厚的興趣，這無疑比教師用語言激勵來的實在，來的深刻。（三）演繹作用演示實驗給學生提供了形象和動態的現象和圖景，能夠化枯燥為生動，化抽象為具體。演示實驗的內容和方法有很大的靈活性，為教師施展教學藝術創造了有利的條件。（四）啟發作用演示實驗，可以啟發學生的探究思路和方法。在探究活動開始之前，適當的演示實驗，可以啟發學生對即將的探究活動展開思考，啟迪學生的探究思路，萌發探究的方法。因此，我們認為演示實驗應根據學生的需求在課堂中及時地呈現，正所謂“時則動，不時則靜”。三．探尋時機，適時呈現，有效指導學生在課堂探究過程的不同時期有不同的需求。在探究過程的初期，學生希望能得到探究方法的指導；在探究遇到困難的時候，希望能幫助發現問題并得到解決問題的方法；在完成探究活動后，期望通過總結評價反思自己的探究過程，并且獲得正確的科學概念。因此，將演示實驗呈現的時機分為“指導期”、“困難期”、“總結期”。（一）指導期：指導方法，關注細節在探究活動的初始階段，學生最需得到的是探究方法的指導，這稱為探究過程的指導期。很多課堂中，教師會通過師生討論的方式，講解探究實驗的方法，而這樣往往是紙上談兵。又有老師會把實驗材料發給學生，大家齊動手，邊做邊講解或先做再講解，這樣又會出現“一發不可收拾”的局面。通過演示實驗呈現探究的方法，學生不僅有關注的焦點，而且又能很好地激發學生的探究欲望。因此，演示實驗在指導期的呈現至關重要，在這個階段可以通過正面演示讓學生明確實驗的方法，也可以通過負面演示讓學生認識影響實驗準確性的細節。1．正面演示，觀察中明確方法小學生的自主探究，不是任其興趣、喜好的自由探究，而是在教師適當指導下的探究。在指導期，學生最需得到的是實驗方法的指導。對于實驗方法，教師可以通過語言描述性指導，也可以讓學生通過閱讀書本的方法介紹，也可以通過演示實驗進行示范指導。小學生的思維以形象思維發展為主，尤其是三、四年級的學生，更需要借助直觀形象事物的演示，通行實驗方法的指導。學生通過觀察演示實驗過程，明確實驗的步驟，習得方法。教科版科學四年級上冊《水能溶解一些物質》一課中，有一個通過過濾的方法比較物質是否在水中溶解的實驗。過濾實驗是四年級學生第一次經歷，因此對實驗方法的指導至關重要。上這一課的時候，在四年級5個班中選了兩個學習習慣和學習水平相當的班級進行了對比實驗。在過濾實驗的指導期，分別讓兩個班的學生通過閱讀教材學習方法和通過觀察演示實驗學習方法。（1）閱讀教材學方法在四（1）班，讓學生通過閱讀教材P24中的方法介紹和插圖，學習實驗方法。如下圖。（2）觀察演示學方法在四（5）班，在學生實驗之前，教師通過演示實驗，讓學生觀察三個步驟對過濾的方法進行了指導。A．觀察組裝實驗裝置：漏斗靠燒杯內壁B．觀察折過濾紙：緊貼玻璃漏斗內壁C．觀察用玻璃棒引流：傾斜、緩慢在學生實驗過程中，分別從能否正確折過濾紙、能否正確組裝實驗裝置、水有沒有倒出漏斗、玻璃漏斗是否緊靠燒杯內壁、過濾出來的水是否澄清等幾個方面觀察，進行統計如下。“過濾實驗”行為觀察統計表觀察項目班級小組數能正確折過濾紙能正確組裝實驗裝置水沒有倒出漏斗玻璃漏斗緊靠燒杯內壁過濾出來的水澄清四（1）1011838四（5）121211910最后，我們通過比較發現，在指導期，學生通過觀察演示實驗學習實驗方法比通過看教材介紹學習實驗方法更有效、快速。在教學過程中，指導期是學生學習方法的關鍵時期。在這個時期，給予學生指導的方法固然有很多種，從學生心理發展的水平來看，直觀形象的演示實驗在這個時期呈現，是對學生進行方法指導最恰當的手段和方法。2．負面演示，批判中關注細節在很多課堂中，我們經常會聽到老師這樣的問話“在實驗時我們該注意什么？”意在強調學生注意實驗的細節。通常情況下，學生根據自己已有的經驗說出實驗的注意事項，有的老師看學生說不出來，就會告訴學生實驗時我們哪些地方該注意的，這樣就以為學生在實驗的時候肯定會注意這些方面，提高實驗的準確性。但由于不同學生所具備的原有經驗不同，所以很多學生對“為什么要這樣做實驗”或“實驗中為什么要注意這些”不明所以，導致在實驗的過程中卻出現“說一套，做一套”或者在實驗時根本就沒有注意細節上的操作。從而影響了實驗的準確性，直接導致概念結構失敗。在指導期，部分演示實驗中，教師可以有意出錯，并要求學生仔細觀察教師的實驗操作過程，找出其中哪些操作是錯誤的。通過這些負面的演示實驗把細節“放大”，讓學生在批判的過程中關注細節，從而提高實驗的準確性。小學科學教科版五年級上冊《運動和摩擦力》的第一個探究活動是測量物體受到摩擦力大小。第一次上這節課時，我通過講解的方式告訴學生測量物體摩擦力的方法：用彈簧測力計勻速地拉動物體，這時彈簧秤上顯示的讀數，就是摩擦力的大小。隨后學生就開始操作測量，結果可想而知，學生測量的結果相差甚遠，更不必說要追求數據的精確性。有的小組后來，我改用演示實驗的方法呈現測量摩擦力大小的方法和影響數據準確性的細節，讓學生在直觀的呈現中明確實驗的方法，關注實驗的細節。演示片段：演示一：師用彈簧測力計拉動紙盒子，當盒子靜止后再讀數。生：老師，應該在盒子滑動時讀數（滑動過程中）。演示二：，在一拉一停中讀數，并且大聲的告訴學生0.7N。生：不對，老師沒有讓小盒子勻速運動。師追問：怎樣運動才算勻速運動？生：就是在桌面慢慢地，速度一樣的運動。演示三：師用彈簧測力計拉動紙盒子，在盒子運動地過程中側著身子（斜視測力計）讀數。生：老師，我們學過用測力計測量時要平視著讀數，你剛才沒有平視是不準的。師：你上來，站在我這個位置，看看該怎樣平視。生上臺演示，并且讀出數據。在《運動和摩擦力》這一教學環節中，學生的最大需求也是學生在此環節中遇到的難點，在這一時期呈現的演示實驗是學生最期望看到的。在這節課指導期呈現的演示實驗中，教師自身的負面演示以及和學生合作演示，引導學生進行有目的的重點觀察，指導學生進行精細的觀察。由于要求學生找錯誤，學生觀察得特別仔細，并且這些錯誤是由他們自己說出來的，記憶特別深刻。更重要的是，學生懂得了教師的操作也并非是十全十美的，其中同樣可能包含著各種錯誤，需要把它找出來加以糾正。這種質疑精神正是通過這一次次地鍛煉得到潛移默化。3.指導期演示實驗結構圖演示實驗觀察討論呈現方法思維加工習得技能方法指導期演示實驗通過對演示實驗的觀察，讓學生明確如何觀察，學會正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數和記錄數據、列表和作圖、分析和推理。學生在演示實驗看到的是對探究方法的直觀感受，之后再通過自己的探究活動把獲得的直觀感受內化成自己的探究行為，通過大量的演示實驗，學生可以在長年累月中耳聞目睹、潛移默化地學到實驗技能，可以有效提高學生的科學探究水平。演示實驗又是形成科學概念的重要方法，它是思維探索的第一感性材料。感性材料越豐富，學生學習興趣就越大，主動探索的情感就越強。因此演示實驗在指導期的呈現演示實驗觀察討論呈現方法思維加工習得技能方法指導期演示實驗（二）困難期：呈現問題，提供方法在探究活動進行過程中，學生會遇到各種阻礙學生探究和影響實驗結果的問題，這一時期稱為“困難期”。在困難期，學生對不同的問題會有不同的反應。有的學生能夠在小組合作探究過程中發現并能尋找解決問題的方法；有的學生能夠發現問題，但找不到解決問題的辦法；有的學生則不能發現問題，將錯就錯。因此，在學生探究過程中的困難期幫助學生發現問題，并且提供解決問題的方法，是保證探究活動的有效性，幫助學生提高科學探究能力所必須的。如何讓每一位學生都能看到探究過程出現的問題呢？演示實驗在這一時期的呈現是至關重要的。在這個時期所呈現的演示實驗，要讓每一位學生看到實驗探究過程中出現的難點，并且能通過演示，找出解決問題的方法。1．搜尋問題，發現困難期在實際教學過程中，不同年級、不同的課，學生進入探究困難期是不一樣的，在有的課中，學生甚至沒有探究困難期。判斷學生在探究活動中是否進入困難期，要充分發揮教師巡視的作用。教師通過巡視學生的探究活動，搜尋不同小組在實驗過程中出現的問題，從而判斷學生是否進入困難期。在這個階段，需要教師關注兩點：（1）巡視要有針對性。教師的巡視要關注全體學生，不能只是停留在幾個小組邊上。在關注全體的同時，教師的巡視不能是“走馬觀花”、“隨心所欲”而是有計劃、有重點的去發現學生在探究過程中出現的問題。（2）問題要有針對性。教師在巡視過程中，會發現學生不同的時期可能會出現不同的問題，但并不是出現問題了，就說明學生探究進入困難期了。而是，首先應該快速地對問題進行分類、比較，找出各小組學生一些共同地、普遍的問題，從而判斷他們是否進入困難期。四季成因的困難期小學科學教科版五年級下冊《為什么一年有四季》的探究活動是模擬四季的形成，學生通過觀察太陽和地球相對位置變化過程中的太陽直射點，判斷北半球的季節變化。在探究活動的開始階段，師生討論了地球公轉的方向，模擬地球繞太陽公轉的方法，明確通過觀察太陽的直射位置判斷季節。我在巡視學生的探究過程中發現，學生模擬觀察時，有7個小組（共12組）不能判斷太陽的直射點在哪里，因此也不能根據地球公轉時所處的位置判斷地球的季節。所以，我判斷這個時期是學生探究的困難期。2．探尋時機，呈現問題教師發現了學生探究的困難期之后，就是尋找恰當的時機，把問題呈現給全體學生。是不是一發現學生進入困難期，就讓學生停下自己的實驗來觀察演示實驗，就是最佳時機？其實不然。在日常教學中發現，當學生認為自己實驗沒有問題的情況下，他們還是會很專注的完成自己的實驗，即使中途教師讓他們停下自己的實驗來觀察演示實驗，很多學生還是會很不甘心，時不時去動動實驗器材，繼續做實驗。所以，教師在發現學生進入困難期后，并不急著去呈現問題，而應該等待，或者制造一個恰當的時機，把問題呈現出來。四季成因的問題呈現時機當我發現學生進入探究困難期后，并沒有立即讓學生暫停當前的探究活動，而是故意說讓實驗已經做完的同學，可以去參觀別的小組的實驗。于是，很多學生就興致勃勃地跑到其他小組去看別人的實驗。沒過多久，就有些學生匆匆忙忙地跑回來，和自己小組的同學說，好像別的小組的實驗做法和我們小組的做法不一樣。于是，我判斷這個時期學生已經開始發現實驗似乎出了問題，同時他們也最想知道到底是怎么一回事。這時我讓全班學生暫停實驗，并提問：“在實驗過程中，你們有沒有發現什么問題？”生：我發現第9小組的實驗方法和我們小組（12小組）的不一樣。于是，我們就請第9小組的同學演示模擬四季的形成，并且解說地球處在哪個位置的時候中國是夏季。這個小組的同學在演示時，介紹當地球處于D位置（如上圖），中國是夏季。再請剛才提出質疑的小組的同學來演示，他們在演示時，介紹當地球處于B位置，中國是夏季。我追問為什么這樣認為時，第9小組的學生說因為這時陽光直射在北半球，而第12小組同學認為地球在B位置時陽光才是直射北半球。于是，我請第9小組的同學再模擬一遍，請其他同學仔細觀察，為什么他認為這時候會直射在北半球……3．找尋原因，演示方法在困難期，通過演示實驗呈現了學生在探究過程中出現困難的問題所在之后，應該尋根究底，讓學生尋找產生問題的原因。學生只有找到產生問題的根源，才能用正確的方法改進實驗。因此，在這個階段要完成兩個任務：（1）交流討論，尋找原因。在學生觀察了演示實驗呈現的問題之后，根據已學的知識或經驗尋找產生問題的原因，為呈現正確的實驗方法做好鋪墊。（2）演示實驗，呈現方法。教師或學生根據產生問題的原因，改進實驗，并且再次通過演示實驗，呈現正確的實驗方法。例如，還是《為什么一年又四季》一課，在讓學生通過演示呈現了實驗中出現的不同的問題之后，在學生觀察的基礎上對產生問題的原因做出猜測或判斷，并且再次呈現正確地模擬四季形成的實驗方法。學生A：可能是我們模擬的太陽太小了，看不出來。學生B：太陽離我們很遠，小一點沒關系。我上來做。（他邊演示邊說）我們在實驗的時候，手電和地球儀都會動的（上下動）。同樣是這個位置（D位置），我把地球儀移在手電的上面一點，南半球是夏季，如果我把地球儀移到手電的下面一點，北半球是夏季了。師追問：那我們實驗的時候該怎么辦呢？在學生交流討論的基礎上，讓學生演示：在實驗開始時，在A或C位置把手電直射點對準赤道，將手電固定高度，再將地球儀與手電平行轉動，平視觀察太陽的直射點。當學生再次實驗時，10個小組的學生能通過觀察判斷太陽光在地球上直射的位置，明白了四季形成與地球傾斜和公轉的關系。4．困難期演示實驗結構圖在困難期呈現演示實驗，首先要判斷學生探究過程的困難期。教師除了在備課時預設學生探究的難點，關鍵是要在學生探究過程中，教師通過對每個小組的巡視觀察，動態地發覺學生的探究難點，確定探究困難期。其次，在演示之前，應讓學生明確實驗中重點觀察的內容。發現什么問題，要解決什么問題，讓演示實驗的觀察更有針對性。第三，在實驗演示過程中，要讓學生充分地交流、討論。演示實驗所呈現的解決問題的方法，并不是教師生硬的教給學生，而是讓學生在觀察、討論，找出解決問題的方法，并且能進行正確的操作。因此，困難期的演示實驗過程結構如下圖所示。困難期演示實驗演示實驗演示實驗呈現問題觀察討論發現問題演示實驗呈現方法探索方法 （三）總結期：呈現舊知，鞏固概念在探究活動的結束階段，一般也是我們進行課堂小結的時候，這個階段我們稱為探究活動的總結期。在總結期，我們往往需要做的是幫助學生小結課堂，梳理本課所學的科學概念，幫助學生進行科學概念建構。1．階段小結式演示，鞏固概念在總結期，大多數老師都會選擇依據本課的板書，進行課堂小結，梳理概念。不可否認，這種方法是一種快速便捷，卻不失有效的方法，然而卻似“蜻蜓點水”。在總結期，用演示實驗進行課堂小結和概念梳理，可以讓學生在課尾得到一個直觀的強化，而這比通過板書進行抽象的梳理更有利于科學概念的鞏固《探索馬鈴薯沉浮的原因》是小學科學教科版《沉和浮》單元的小結課。在上這一課時，我選擇了兩個水平差不多的班級，并且班級人數都是45人的班級進行對比實驗。在五（2）班上課進行課堂小結時，采用根據板書進行梳理的方法，在五（3）班進行課堂小結時，采用實驗演示的辦法進行梳理。隨后，對兩個班進行測驗，根據測驗結果分析兩種方法的作用。（1）板演梳理下圖是五（2）班小結梳理時用的板書設計。探索馬鈴薯沉浮的原因鉤碼在不同液體中的浮力大小不同探索馬鈴薯沉浮的原因鉤碼在不同液體中的浮力大小不同相同體積：濃鹽水>馬鈴薯>清水相同體積的固體和液體，固體質量大于液體質量，固體在液體中沉，反之則浮。在五（3）班上課時，我用三個量杯分別裝了和馬鈴薯相同體積的濃鹽水、清水分別放在電子稱上，可以直接顯示出每種物體的質量。學生在觀察的基礎上，說一說，馬鈴薯在兩種液體中沉浮的原因。再出示“1立方厘米的塑料塊、清水、濃鹽水和食用油的輕重”的表格。先請學生判斷塑料塊在三種液體中的沉浮，教師再通過演示實驗演示塑料塊在三種液體中的沉浮現象，進一步用直觀的方法驗證猜測的同時強化概念。在課堂的最后，分別對兩個班進行測驗，每題正確的人數結果如下表。題號班級123456五（2）343632282528五（3）374241373640通過這個檢驗結果，可以初步發現，通過演示實驗進行課堂小結和概念梳理，學生建立的概念會更牢固。2.總結提升式演示，結構概念將演示實驗用于整個單元內容的小結整理，效果甚佳。學生學完一個單元的內容后，對之前所學內容或多或少有些遺忘。通過演示實驗，呈現本單元的一些主要內容，可以喚起學生遺忘的知識，因而有利于單元概念的建構和梳理。單元總結提升的演示實驗并不是把每節課學生做過的/r/