《以拓展性课程培养学生科学探究素养的案例》
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[摘 要]在全面深化课程改革的形势下,初中科学拓展性课程的开发成为重要资源之一,它可以利用学校课程安排之外的时间和空间来完成整体学习,也可以打破学生时间和空间上的限制.它是在基础型课程的基础上,体现知识扩展和综合能力的发展,培养学生的终身学习精神、方法和能力,注重发展学生各种不同的特殊能力,提高学生的核心素养.文章结合几个教学案例主要探讨以拓展性课程培养学生科学探究素养的策略.
[关键词]拓展性课程,科学探究素养,初中科学
[中图分类号]G633.98[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0087-02
2014年教育部印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中有一个词——核心素养体系引人关注.“核心素养体系”中明确学生应具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀,更加注重自主发展、合作参与、创新实践.“课——是点燃求知欲和道德信念火把的第一颗火星.”教育家苏霍姆林斯基这样诠释.课堂教学是学校教育的基本组织形式,学生是在这样一个组织形式下高效进行学习活动的,而教学组织形式的优劣会直接对学生的学习效果产生影响.在新课程理念指导下,围绕培养学生“核心素养”这一任务,许多教师对自己固有的教学方式提出了疑问,有些学校在教学方式上进行探索,并取得了一定的成绩.初中科学拓展性课程的开发是科学课程改革的重要资源,开发拓展性课程可以提高学生综合实践能力、合作能力和创新能力,是全面提高学生科学探究素养的重要途径.
一、抓住学生特点,展现科学魅力
探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式.亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径.初中生有着宝贵的好奇心和强烈的求知欲.探究是满足学生求知欲的重要手段,对于保护学生的好奇心非常重要.通过探究,学生可从中获得巨大的满足感、兴奋感和自信心,并焕发出内在的生命活力.对此,教师应抓住学生的这些特点,开展拓展性课程,安排探究活动,以使学生的思维得到锻炼,有效培养学生的科学精神、科学态度和解决问题的能力.
[案例1]制作肥皂泡
材料：清水（热水）,洗涤劑（白猫）,甘油,土蜂蜜,棉线,竹竿,铁丝.
步骤：将清水、洗涤剂、甘油、土蜂蜜按6：2：1：0.5的比例混合溶解制成肥皂液,将铁丝围成圆形、正方形、三角形等不同形状,并浸上肥皂液,吹出泡泡.还可以用四根竹竿将棉线围成一定大小的形状,浸过肥皂液后拉出巨大的肥皂泡.
通过这个科学探究活动,学生经历了观察、操作、实验、调查等实践过程,还经历了挫折与失败、曲折与迂回、成功与兴奋,这其中的许多感受和体验是他们理解科学本质、科学精神的意义与价值的基础.在本次拓展性课程中,为了制成能吹出大泡泡的肥皂液,我和学生一起上网查找资料,不断反复尝试肥皂液中各种液体的体积配比.在经过了一次又一次的实验方案改进和实验操作之后,学生的合作探究、创新精神等核心素养得到了切实地培养.
二、基于教材课程灵活拓展延伸
拓展性课程的内容大多是在教材知识的基础上,加以深入探究的,在课堂中无法深入探究的问题可在拓展课中完成.例如,在教学《物体浮沉条件及其应用》一课时,对潜水艇的浮沉进行探究,而生活中有许多浮沉现象和实例,加上之前学生已学习有关浮力的概念、阿基米德原理等基础知识,笔者开设了一节《制作浮沉子》的科学拓展课.
[案例2]制作浮沉子
材料：一个250毫升的空矿泉水瓶,一个带橡胶塞的小玻璃瓶（最好是长圆柱体形的,方便玻璃瓶竖立起来）.
步骤：在橡胶塞上戳一个小孔,小玻璃瓶内装入三分之二的水,将其倒扣在装有三分之二水的矿泉水瓶中,用力捏矿泉水瓶,观察到有水进入小玻璃瓶,玻璃瓶重力增加,浮力不变,玻璃瓶下沉;松手后,矿泉水瓶恢复原状,水从玻璃瓶流出,重力减小,浮力不变,玻璃瓶上浮.
这个活动涉及的知识有大气压、受力分析、物体浮沉条件,是一个综合性较强的实验活动.浮沉子内的水量掌控是实验成功的关键.通过小组合作,学生讨论分析、改进实验,提高了合作能力和探究能力.但在这个活动中,解释浮沉子是如何实现浮沉的是一个难点,需要教师引导.首先对浮沉子进行受力分析,再对矿泉水瓶内的大气压进行分析,两者结合,层层深入剖析,让学生的理性思维得到一定培养,同时提高学生的探究能力,提升学生的科学素养.
三、化理论为实践,体验科学探究
初中阶段的电学知识是为高中物理进一步学习电与磁做知识铺垫的,学生从零基础接受电学知识的,一下子无法接受如此抽象的概念,尤其是女同学,大多怕被电到,很多教师都在为开导这些学生长期做着努力.电现象的伟大发现给人类生活带来了历史性的改变,让学生感受到电学的神奇是引导他们爱上电学的一个有效途径.九年级上册《电动机》这一章节,旨在让学生掌握电动机的工作原理,但电动机的制作过程较复杂,对激发学生学习兴趣帮助不大.对此,笔者开设了一节《简易电动机》科学拓展课,让学生感受电学的魅力.
[案例3]简易电动机
材料：若干个纽扣状钕磁铁,一枚铁钉,一节七号干电池,一根粗铜丝,一些纸片和回形针.
步骤：将纸片剪成3片电风扇转叶,并粘在回形针上,将4个纽扣状钕磁铁吸成一串,上面吸一根铁钉,下面吸上制作好的三片“电风扇转叶”,铁钉上方吸住七号干电池的负极,手拿铜丝,将铜丝一端搭在电池正极,另一端搭在磁铁上,此时导体通电,在磁场中受到力的作用,因为力的作用是相互的,磁铁此时也受到同样大小的力,而此时手拿铜丝,铜丝无法转动,而磁铁受到的摩擦力较小,在力的作用下转动起来,磁铁下方吸引着的“转叶”也转动起来,这样就做成了一个简易吊扇.
利用这个装置,将转叶改成其他形状,可以做成各种各样可以转动的物体,制作简单,原理易懂,学生兴趣浓厚,不但让学生运用了教材中学过的知识,也增强了动手实践能力,培养了学生理论应用于实践的能力.
[案例4]神奇的指纹
材料：2B铅笔,小刀,透明胶,白纸条,锥形瓶,固体碘,剪刀,镊子,三脚架,酒精灯,火柴,石棉网,橡胶塞,面粉,粉笔.
（1）石墨粉收集指纹
步骤：用小刀削下2B铅笔芯粉末,用铅笔芯粉末将食指涂黑,刮下多余的碳粉,将涂黑的食指印在透明胶带上,将留有该指印的胶带粘在白纸条上,纸条上就保存下了该指纹印（如图2）.
（2）碘熏法采集指纹
步骤：将干净的手指在白纸条上按几下,将一小颗固体碘放入锥形瓶中,用酒精灯加热,使固体碘升华,迅速将按过指纹的白纸条放入锥形瓶.由于人体皮肤会分泌油脂,被手指按压过的白纸条,其实已经粘上了油脂,放在碘蒸气中,由于碘蒸气易凝华,凝华后附着在凹凸不平的指纹上,形成清晰的黑色指纹印（如图3）.
前个活动模拟了局收集犯罪嫌疑人指纹的方法——碳粉印,也为后一个活动做好了铺垫.当提出“如何将无形的指纹印显现出来?”的问题时,笔者先引导学生思考：会不会是某种物质黏在了指纹上?接下来再讨论哪些物质可以黏附在指纹上并且很容易用肉眼观察.学生开始用面粉、粉笔灰等物质探究.从讨论探究方法到尝试各种物质的实验,学生放飞思维,动手实践,很好地扮演了一次“科学家”的角色.
四、拓展性课程的实践难题
初中科学拓展性课程的开发无疑对提高学生科学探究素养起到了一定的作用,但是各个学校在开发拓展性课程这条道路上遇到了不少困难.例如,师资不足是目前各个学校面临的最大问题,对于工作繁重的教师来讲,额外增加拓展性课程的开展工作,无疑是增加了不小的工作量,所以想让拓展性课程更好地开展,学校迫切需要引进或培养一批能长期胜任拓展性课程的开发与实践的教师.为了确保拓展性课程的开展切实有效,必须依赖一本系统的教材.但需要通过多年学习、探讨、推究、整合,才能推出一套符合初中科学特点的拓展性课程的教材.
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