揭错·析因·纠误·检测——促进学生实验能力发展策略的运用与研究

揭错·析因·纠误·检测——促进学生实验能力发展策略的运用与研究

作者：徐宏武

来源：《中小学实验与装备》 2017年第6期

１问题的提出

１．１教师习惯于黑板上“讲实验”的教学模式

传统实验教学的模式在于“教师讲、学生听”,学生从教师讲解的有关“实验”的内容中抽取要点,进行理解和记忆,并通过“纸笔练习”加以强化.虽然这样的教学模式可以在一定程度上提高学生考试的分数,但仅仅依靠理解和记忆的传统教学模式并不能从根本上解决学生心中的困惑,学生解决问题的能力长期得不到培养,高分低能的现象屡见不鲜.

１．２教师只注重学生实验的形式,忽视学生实验的思维过程

科学新课理念注重有思维含量的过程性教学目标,试图通过学生的实践帮助学生“理解”科学实验、“认识”科学本质.但是,在一些实验教学的课堂中却出现了不和谐的“音符”,教师讲实验操作、学生低层次模仿;教师只关注学生实验做完了没有,忽视实验过程中学生的思维发展了多少.这样的教学方式表面上看体现了学生的动手体验,但在“理解性”“发展性”层面没有注意学生的需求,实验教学仅仅浮于表面,学生草率完成实验、拼凑数据等情况屡屡发生,这种貌似重视实验的僵化实验教学注定不能促进学生实验水平的提升.

１．３教师忽视学生错误,浪费了最为宝贵的“教学资源”

日常实验教学中,教师总认为自己已经把实验操作、原理等内容讲得明明白白,但学生操作时却错误百出.这种现象的背后,很少会有教师去分析这些“错误”产生的真正原因,去寻找解决错误的教学策略以及纠正错误后的教学效果.“学生错误”这种宝贵的教学资源被白白浪费,对“学生错误”长期缺乏有效的核心纠正机制,对“学生错误”的错位认知难以得到改变.

１．４缺乏有效模式引领,教学组织形式不得法

实验的魅力来源于实验本身的属性,实验教学的目的不仅仅是让学生收获知识、学会方法,还在于培养学生的能力,形成正确的情感态度与价值观.也就是说科学实验教学需要教师在理解性、操作性、表述性３个不同的层面,组织、帮助和引导学生学习.然而,教师只习惯于讲解,不擅长组织、引导和帮助,这使得目前的教学模式针对性不强,教学效果不理想.

２促进学生实验能力发展的核心机制和基本模式

要彻底解决实验教学低效的问题,根治学生的错误认知,教师必须更新自己的教学理念,将实验教学的重心从“避免错误”转移到“根治错误”上来.建构主义认为,学习不是教师传授知识的过程,而是学习者在一定的学习背景下,根据一定的经验,主动内化和建构的过程.在这个过程中,教师是学生的帮助者和引导者.要真正变革实验教学的理念,课堂教学中应该允许学生错误的存在,并且将错误作为一种宝贵的教学资源,从而让教师的教学过程成为帮助学生纠错的过程.

在促进学生实验能力发展的策略中,其核心机制是“揭示错误”“分析原因”“纠正错误”“检测反馈”.学生学习的核心要素是“暴露”“思考”“转化”“巩固”,教师教学的核心要素是“观察”“引导”“帮助”“组织”,详细的教学结构和关键词见图１.课堂教学的基

本模式分为５个环节,即“提出问题”“设计方案”“选择仪器”“动手实验”“交流总结”,

在每一个环节中都可以设置“揭示错误”“分析原因”“纠正错误”“检测反馈”４个步骤,详细的教学结构和关键词见图２.

上述教学流程的基本思路是:①学生在实验过程中暴露错误,教师通过观察揭示错误,使学生的错误认知充分显露出来;②教师通过引导,使学生明白错误的原因所在;③教师帮助学生转化错误认识,从根本上帮助学生摆脱错误的困扰;④教师组织检测反馈,帮助学生巩固理解.

实验的逻辑性很强,而学生在实验的各个环节中都有可能产生错误,这样就使得后续的实验

教学无法正常进行.因此,特别将实验教学分成“提出问题”“设计方案”“选择仪器”“动手

实验”“交流总结”５个环节,每个环节都贯彻实施实验教学核心机制,这可以使得实验教学的

课堂更为紧凑,课堂效率更高.

综上所述,整体的教学框架可以分为“五环四步”,设立这样的教学框架的目的就在于简化

操作流程,增加实验教学的示范性和可推广性.

３促进学生实验能力发展“教学框架”的运用策略

３．１“提出问题”环节的教学流程

无论是教学中的科学实验还是科学研究中的实验,从本质上讲是基本一致的,对于实验者来

说都是探索未知、检验假说、证实真理的实践活动.实验是实验者人为地制造现象,对产生现象

的情境或影响现象的条件加以操纵、变化与控制,从而进行观察,一旦实验者对某种自然现象产

生问题时,他就有一种强烈的探索欲望,试图通过有目的的观察加以解决.可见,科学实验始于问题.无论是课堂演示实验、学生分组实验,都可以作为问题提出来开展探究学习.因此,教学中教

师首先要营造氛围,让学生敢于提问.其次,教师要通过学生活动创设情境,让学生在轻松愉快的

活动中主动生成问题.第三,教师要通过有待解释的生活现象创设情境,让学生从熟悉的生活现象中引出实验问题.第四,教师要通过科学知识在生活中的应用创设情境,让学生在究其内在科学原理的动机下提出探究问题.第五,教师可以通过奇闻趣事创设情境,让学生在追本溯源的心理驱动下提出问题.总之,教师能否创设良好的问题情境,培养学生的提问能力,是教师能力强弱的重要

标志之一.

３．２“设计方案”环节的教学流程

设计实验方案是实验教学的灵魂所在,是最能发展学生高阶思维能力的重要教学环节.然而,目前学生的实验方案设计能力令人堪忧,这和教师习惯性直接给出实验方案有很大的关系.要设

计完整的实验方案,需要学生对实验原理有一定的认识,对实验方法有一定的筛选,对实验现象的记录有一定的规划.其中实验原理是对实验该怎么操作、为什么这样操作、这么操作为了什么的认识,是实验教学最为核心的内容;实验方法的选择是学生利用科学方法,有目的地解决实验无法直接观察的弊端,包括转化法、放大法、模型法、类比法等逻辑方法和控制变量法等操作方法;

现象记录的预设是学生有针对性地记录实验现象的必备环节,有表格记录法、图像记录法、文字记录法等多种方法.这些方法可以使学生观察的目的性更加明晰,实验结论的得出更加顺利.

在设计方案的教学环节中,教师的课堂教学不能仅面向某一个实验,应该将发展学生的能力

放在首要位置.实际的课堂教学中,教师首先应该让学生有明确的思路:实验原理是什么,要选择

怎样的实验方法,要选择怎样的记录方法.其次,教师要将学生的共性错误整合起来,引导学生进

行分析讨论,形成实验设计的模式化要求,通过类似实验设计进行巩固,提高学生的实验设计能力.

３．３“选择仪器”环节的教学流程