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科研论文

浅谈小学科学实验探究过程中“意外现象”的处理

作者:吕晓怡 来源:浙江教育资源网点击数: 发布时间:2018-11-26 21:09
--------《铁生锈了》教学案例研究                       
【摘要】在小学科学教学中,培养学生的自主探究意识和探究能力是科学教学的主要目的。而科学探究过程中经常会出现“意外”情况,这发生的“意外”正好为进行深入探究提供一个契机。本文将结合在课堂教学中遇到的实际问题,讨论并分析如何正确面对与处理科学课堂中出现的“意外”,如何将这“意外”转变为可利用的素材进行深入探究,进而培养学生严谨的科学态度和尊重科学事实的探究品质,促进学生科学思维的发展和科学素养的提升。
【关键词】小学科学  探究  意外

    小学科学课程是一门具有活动性质的课程,它通过科学探究的学习方式,让学生体验科学探究的过程和方法,发展初步的科学探究能力。科学探究的其中一个要素是“观察与实验,获取事实与证据”,但在科学探究过程中经常会有“意外”的实验结果出现,当出现“意外”情况时,我们该如何处理?我将通过自己在课堂教学过程中的实践经历,浅谈对在科学探究过程中出现意外情况时的一些看法。
    课堂教学实例
    (一)、研究背景
    我所任教的学校位于浙江西北的一个小镇,全校住校生占了学生总数的60%以上,特别是我任教的六年级,住校生占了90%,由于是寄宿学校,对于有些实验器材的准备,只能由教师来完成。六年级下册第二单元第五课《铁生锈了》这一课中,进行探究活动需要用到的器材有:试管架、试管、铁钉(全新的)、镊子、油,当准备齐这些材料后,课堂开始了,这节课,探究的是铁生锈和什么因素有关,学生猜测的有水、空气、阳光、温度这四个因素,全班六个组可以选择想要研究的因素进行实验,这是一个对比实验,研究的方案如下:
 

    研究水分、阳光、温度这三个因素时,采用同样的对比实验的方法,为了区分开来,我给每个小组的两只试管上都贴上了标签。
    (二)、研究活动
    第一天观察:两只试管中的铁钉没什么明显变化。
    第二天观察:有空气的试管中,铁钉露在水外的那部分开始有点生锈,而没空气的试管中,出现了惊人的一幕,在水里的那一部分铁钉,没有丝毫变化,而在油里的那一部分铁钉,竟然出现了黄色的“铁锈”,将铁钉的上半部分完全包裹住,学生观察到这一现象时,显得非常不可思议,只有一天的时间,铁锈生长的如此之“迅速”?如此的实验现象和他们的预测完全不一样,难道,铁钉在没有空气的情况下更容易生锈?他们开始怀疑并试着推翻自己的预测,但是又不敢相信这种现象,思维出现了矛盾的碰撞。平常在科学教学中,我经常引导学生,要尊重实验事实,从实验现象中得出实验结论,可是这一刻,我不禁也开始质疑,这和我预期的也不一样,难道,真的出现了“意外”,仔细回顾了一遍实验过程,这中间没有出现任何差错,究竟是什么原因,导致出现了这种现象,一时解释不出原因,于是我告诉学生,不用这么着急,不要轻易得出结论,何不再等等,过几天再看看“铁锈”是否还有变化。于是,我让学生每天观察并按实际情况记录下实验现象。我也借此去查阅资料,找一找原因。


    第三天观察:实验组有空气的试管中,铁钉上半部分生锈的越来越多,而对照组没有空气的试管中,铁钉浸没在水里和油里的部分基本都没什么变化
    第四天观察:实验组中的铁钉生锈的更加多了,对照组中的铁钉依然没有什么变化。学生开始议论纷纷,这是为什么呢,为什么会有这样的现象?难道浸没在油里的铁钉生锈的部分已经达到最大化了?学生心中充满了无数个疑问。以下是某学生连续四天的观察记录表:
    (三)、现象分析
    在这两天的观察中,我一直在思考,为什么在实验中会出现这种“意外”现象,当我找出原因的时候,我开始尝试着引导孩子们去寻找问题发生的原因。

    我问了学生一个问题:“孩子们,你们真的觉得这层覆盖在铁钉上的黄色物质是铁锈吗?”学生一:“不是铁锈是什么啊?看上去就是铁锈啊。”学生二:“仔细看好像是有点不一样,这个颜色有点偏黄,像是一层膜覆盖在铁钉上。”学生三:“可能是因为在油里,看到的颜色不一样。”这时,我又拿出了一只试管,这只试管中的铁钉也是一半在水里一半在油里,不同的是,这只试管中的浸没在油里的铁钉并没有“生锈”,学生看到这又惊讶着张大了嘴:这是怎么回事呀?

    这时我引导学生观察两只试管中油的颜色,果然,颜色是不一样的,“生锈”的试管中的油偏黄。这时我也开始向学生解释,由于前两个班做实验用完了油,在最后一个班做实验时,我去食堂取了点食用油,奇怪的是,这只试管中铁钉的情况完全不一样,这只试管中浸没在油里的铁钉没有一层像“铁锈”的黄色物质附着,而是干干净净,过了很多天,也没什么变化。看到这两只试管的对比,学生和我都豁然开朗,原来是问题出在油上面,前两个班用的油是我在实验室拿来的,已经有好几年了,已经变质了,而最后一个班用的油是来自于食堂,是在保质期内的油。
    那么又有一个问题了,难道变质的油会使铁钉生锈,而没有变质的油就不会使铁钉生锈吗?这层黄色的附着在铁钉上的物质究竟是什么呢?学生和我都非常想知道这个答案,于是,我拿来镊子,准备一探究竟,我小心取出两只试管中铁钉,对比观察这两两枚铁钉上的“铁锈”是否一样。没想到,另大家惊讶的一幕又再次发生了,当我取出有油的试管中的铁钉时,发现浸没在油里的那一部分铁钉上的类似“铁锈”的物质竟然轻易地被纸巾擦掉了,等用纸巾完全擦干净之后,发现,铁钉竟然完好无损,没有一点生锈的迹象。也就是说,这层被我这层被我们误认为是铁锈的黄色物质,不是铁锈,而是变质的油在铁钉上的一层附着物。而取出暴露在空气当中的这只试管中的铁钉,上半部分已经锈迹斑斑了,我让学生特意用纸巾用力擦了擦,发现锈迹根本就不能被擦掉。看到这里,终于明白,原来这层黄色的物质并不是铁锈,实验结论也自然而然的得出了,铁钉在有空气的环境中容易生锈,在没有空气的
境中不容易生锈。


    三、浅谈“意外”现象的处理方法。
    通过这一次的课堂教学,我也陷入深深的思考当中。在平常的科学实验探究过程中,经常会出现意外情况,如果出现了意外情况,作为老师,该如何应对呢?在此,我也提出自己的一点看法。
    (一)、正确看待“意外”。
    当在实验探究过程中出现了意外现象,超出了教师个人的预期与把控,不要慌乱,稳住个人情绪,更要稳定住学生情绪,我们可以引导学生对观察到的“意外现象”进行描述,然后大胆推测“意外”产生的原因,促进思维碰撞,并且以出现的“意外”为契机,进行更加深入的探究。
    (二)、回忆实验过程。
    当在实验探究过程中出现了“意外”情况,先从头回顾一遍实验过程,排除操作问题。实验当中出现误差是不可避免的,但是有些差错会直接导致整个实验的失败,所以实验的正确操作非常重要,当出现意外时,第一要引起重视的就是实验操作有没有出现问题,要规范实验操作,以免出现导致实验失败的因素。在课前,教师一定要亲自做下水实验,及时发现实验中存在的问题,以便在课堂探究中对学生实验设计给予针对性指导,提高实验设计的严谨性和合理性,从而减少意外的发生。
    (三) 、重视材料的选择。
    小学科学探究离不开典型的材料,有时候材料的选择对实验的成功与否起到至关重要的作用,像这节课实验用的油,由于变质,就对实验造成了很大的影响,影响了大家的正确判断。教科版五年级下册第一单元《沉和浮》中第一课《物体在水中是沉还是浮》,本课的一个教学活动是“观察同一种材料构成的物体在水中的沉浮”,课本选用的材料是胡萝卜和橡皮,这两种实验材料我让学生准备好带到课堂上来,没想到,课堂上出现了问题,有些小组的胡萝卜在水中是沉的,有些小组的胡萝卜在水中是浮的,这就容易造成混淆,到底胡萝卜在水中是沉还是浮呢,其实,这和胡萝卜含有的水分有关,有些胡萝卜比较新鲜,含有的水分多,那么不管怎么切,胡萝卜都是沉的,而有些胡萝卜存放的时间太长,胡萝卜中含有的水分少,整个放在水中是沉的,而切开后放入水中可能就是浮的了。这种实验现象也不能达到“同种材料构成的物体,改变它的重量和体积,沉浮状况不改变”这一教学目标,而且会混淆学生的思维。所以,在上课之前,教师一定要选择好材料,保证实验的顺利进行。这里对材料的选择有待考究,可以将胡萝卜换成苹果或者都选用新鲜的胡萝卜。实验材料选择的正确性直接影响探究实验的成败,因此,对于材料的选择要慎重,也要符合实验探究活动,并且可以在探究活动中,多选择可利用的材料,进行拓展延伸活动。
    (四)、课前进行“下水实验”
    教师在课前一定要进行下水实验,以确保实验器材的可用性与操作过程中要注意的问题。五年级下册第二单元《传热比赛》这一课中,有一个探究活动,比较铜、铁、铝的传热速度,学校器材室刚好配有器材,当把火柴用凡士林粘到三种金属的小孔上,加热开始,全班六个组,有五个小组的实验现象是:铝棒上的火柴掉落的最快,再是铜棒,最后是铁棒,只有一个小组是铜棒上的火柴掉落最快,那究竟是怎么回事呢,根据生活经验,三种金属的导热性能应该是铜大于铝大于铁,可是实验现象有5个小组都是铝的导热性能比铁好,为了排除实验操作误差,我们又重新做了一遍,结果5个小组的实验结果仍然是铝大于铜大于铁,面对这种情况,我在课后查阅了资料,资料上都表明是铜的导热性能最好,于是,我赶紧向其他老师请教,结果才知道是学校的这套实验器材有问题,由于这套器材中的铜不是纯铜,所以导致了实验的失败,我也从这件事中在深深反思,特别是对于年轻教师,在课前一定要进行“下水”实验,不然课堂中由于实验器材导致出现的各种“意外”现象会让你措手不及,浪费了课堂教学时间,而且对学生知识概念的建构也产生了影响。所以,课前“下水”实验非常有必要,不仅能让教师对于本节课的教学内容与探究活动了然于心,更是可以避免由于器材问题导致出现的“意外”,使学生的学习更加具有完整性。
    (五)、继续探究,深化探究。
    科学探究若能引导孩子们产生新的科学问题,这才是真正的科学探究。因此,如果在实验探究过程中出现了“意外”情况,不要轻易放过这个美丽的“意外”,这个意外情况,往往能激发出学生的探究兴趣,扩大思考空间,获取新的科学知识。所以,不要急于纠正原先的猜测,也不要轻易得出结论,更不要放弃这个意外情况,要直面“意外”,培养尊重实验现象的意识。可耐心的继续观察,并记录下观察到的现象,再分析这个情况出现的原因。我们在平常的实验探究中经常需要记录实验数据,如果出现了“意外数据”,不要轻易敷衍与躲避,要引领孩子去思考,去发现,合理怀疑,并注重考察数据来源的可靠性和重现性。培养学生准确记录每一个信息和数据,不随意挑选、更改、丢弃数据,培养尊重每一个数据的意识。“意外数据”的产生是学生积极参与和共同构建知识过程中必然伴随的现象,具有积极的、正面的价值,当出现“意外数据”时,教师应高度重视,引导学生像科学家那样敏感地留意“意外”,共同深化探究分析数据产生的原因。
    (六)、树立开放的教学观念。
    科学课程具有开放性,教师在教学中树立开放的观念和心态,为学生创造一个宽松、和谐、民主、融洽的学习环境,引领他们到校园、家庭、社会、大自然中去学科学、用科学。当我们树立开放的教学观念后,学生有了很多的时间、空间和探究资源。当学生有兴趣探究更多的科学知识后,他们所获得的不仅仅是书本上的科学知识,科学探究能力的培养和科学素养的提高才是科学教学的真正目的。而教师本身也要不断学习,丰富自己的专业知识和加深对科学的理解,才能引导学生展开深度的探究和交流,促进学生思维发展,提高探究成效。
    在科学实验中,我们总是将“尊重数据,尊重事实”作为科学思想的核心目标加以强调,要求学生基于观察到的事实和数据做出客观的分析与解释,努力培养学生严谨的科学态度和尊重事实的思维品质。但事实上,在科学课堂中出现“意外”是不可避免的,我们要把“意外”当作引领学生深入探究的契机,帮助同学们通过分析思辨,寻找造成意外的原因并在材料的选择、操作的规范、设计的严谨等方面采取相应的措施,从来提高学生学习科学的质量和效率,培养学生对科学本质的感悟,对科学探究严谨性的认识,让“意外”演绎出一段别具特色的精彩,让科学课堂收获一个不期而遇的美丽。
 
 
 
【参考文献】
[1] 科学(3-6年级)课程标准(实验稿)[S]北京师范大学出版社, 2007
[2]杨巧仪.《浅谈小学科学实验中“意外数据”的处理》[J]. 学生之友(小学版),哈尔滨市教育研究院, 2013
[3]刘俊仙. 《巧用对策,“破解意外”----小学科学教学中实验意外的分析与处理》[J].新课程, 山西出版集团,2013
 
 
 

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