高中化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)的探討
以“探究滑動摩擦力的大小與什么誘因有關(guān)”實驗為例
摘要：科學(xué)探究能力是數(shù)學(xué)核心素質(zhì)的重要激勵，化學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑。化學(xué)概念較強，科學(xué)思維能力較弱。 因此，中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)需要激發(fā)和保持中學(xué)生的探究興趣，合理設(shè)計實驗探究過程的操作難度，保證充分的實驗探究。 時間等科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略，強調(diào)中學(xué)生的過程體驗
關(guān)鍵詞：科學(xué)探究能力； 化學(xué)實驗教學(xué)； 戰(zhàn)略
在當(dāng)前的數(shù)學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)中學(xué)生數(shù)學(xué)核心素質(zhì)無疑是最大的亮點。 中學(xué)生數(shù)學(xué)核心素質(zhì)主要包括數(shù)學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)心態(tài)和責(zé)任感四個要素。 就數(shù)學(xué)教學(xué)過程而言，化學(xué)實驗教學(xué)對于培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)探究能力具有不可替代的作用。 因此，作為一名小學(xué)數(shù)學(xué)班主任，有必要了解化學(xué)實驗教學(xué)的重要性。
1.科學(xué)探究能力
“科學(xué)探究能力是指以科學(xué)思維為核心、包含若干關(guān)鍵要素的解決問題的過程。這個過程包括：提出數(shù)學(xué)問題、產(chǎn)生猜測和假設(shè)、設(shè)計探究活動、獲取和處理信息、基于證據(jù)進(jìn)行推論”對實驗探究過程和結(jié)果進(jìn)行解釋、溝通、評價和反思，根據(jù)不同的問題情況有一定的靈活性。 北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院院長郭玉英這樣定義了科學(xué)探究能力。
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011）》在課程理念中提出“注重運用探究教學(xué)方法，讓中學(xué)生體驗探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力”。能力”。
可見科學(xué)探究能力對“實驗與實踐”的重視。 然而，傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)由于教學(xué)時間和中學(xué)生能力的問題，往往趨于形式化，特別是在當(dāng)前應(yīng)試教育的數(shù)學(xué)教學(xué)中。 基本過程是：教師示范、學(xué)生模仿、教師總結(jié)實驗推理。 甚至出現(xiàn)了用教學(xué)實驗代替中學(xué)生實驗的現(xiàn)象。 這種化學(xué)實驗教學(xué)方法很難培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)探究能力。
如何有效利用化學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)探究能力？
二、初中生科學(xué)探究能力存在的問題
1.中學(xué)生的數(shù)學(xué)概念尚未完善。
主要表現(xiàn)在提問環(huán)節(jié)，無法發(fā)現(xiàn)或提出合理的數(shù)學(xué)問題，生活中的先入觀念或習(xí)慣使中學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)問題。 例如，在介紹摩擦力大小時，讓中學(xué)生體驗兩個活動（如圖1所示），然后讓中學(xué)生思考是否能找出一些一般很難的數(shù)學(xué)問題。中學(xué)生。
他們不知道如何思考機械運動和力的關(guān)系，或者沒有數(shù)學(xué)概念，只能根據(jù)自己的直覺和經(jīng)驗來思考。
2.中學(xué)生科學(xué)思維能力薄弱
科學(xué)思維能力是運用數(shù)學(xué)知識和方法解決數(shù)學(xué)問題的必備能力。 中學(xué)生受其成長特點的限制，很難做出嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的推理和設(shè)計。
例如，在“探究滑動摩擦力的大小與什么誘因之間的關(guān)系”這個環(huán)節(jié)的設(shè)計中，通過上述的引導(dǎo)和分析，中學(xué)生已經(jīng)知道摩擦力的大小與滑動摩擦力的大小有關(guān)。壓力的大小和接觸面的粗糙度。 至于如何科學(xué)地設(shè)計和探索實驗，目前還無法獨立完成。
3.中學(xué)生獲取和處理信息的能力較弱
由于中學(xué)生對實驗?zāi)康牧私獠簧睿皇菣C械地模仿班主任演示的操作過程。 至于從實驗過程中獲取哪些有用的信息并記錄下來，更不用說如何處理這些信息，從而產(chǎn)生實驗教學(xué)了。 目標(biāo)很難實現(xiàn)。
例如，在這個實驗中，要求中學(xué)生水平勻速直線驅(qū)動鐵塊，同時記錄彈簧測力計的讀數(shù)。 往往中學(xué)生只是盡力以勻速完成行駛過程，不記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)實驗時仔細(xì)閱讀，往往忽略了勻速直線運動的要素。 最后，雖然我勉強把數(shù)據(jù)填到了老師給的表格里，但我還是等老師告訴我如何處理數(shù)據(jù)。
三、通過化學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)探究能力的策略
1、充分激發(fā)和保持中學(xué)生科學(xué)探究的興趣
興趣是最好的老師。 中學(xué)生只有對自己正在探索的問題產(chǎn)生興趣，才能迸發(fā)出科學(xué)探究的欲望。
在介紹“探究滑動摩擦力的大小與什么誘因有關(guān)”的實驗時初中物理教學(xué)反思，我設(shè)計了一個小游戲。 我計劃了一個裝滿水的飲料瓶，并將其放入一盆肥皂液中。 請中學(xué)生嘗試一下，看看誰能解決。 一手撈出酒壺，給予獎勵。 中學(xué)生們紛紛上來嘗試。 現(xiàn)場氣氛很好，中學(xué)生們都很感興趣。 最后他們問了一個問題：為什么這個杯子這么難釣?zāi)兀?span style="display:none">UqE物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
但從實際來看，中學(xué)生此時形成的興趣并不足以維持接下來要做的實驗。 如果立即進(jìn)入實驗，中學(xué)生的興趣很快就會消失，所以我設(shè)計了一個中學(xué)生可以自己體驗的小活動。 首先讓中學(xué)生將手按在課桌上，用力往下壓，手指向前推動，讓中學(xué)生體驗到摩擦力的存在（摩擦力的概念后面已經(jīng)學(xué)過），然后觀察摩擦力的存在。胸肌形狀的變化從物體形狀的變化來看，我們可以進(jìn)一步了解摩擦力的存在。 然后用同樣的方法讓中學(xué)生減輕壓力，再次感受、觀察，最后在中學(xué)生桌面上滴一滴洗潔精，然后和朋友一起體驗。 這時，有的中學(xué)生已經(jīng)猜到摩擦力的大小應(yīng)該與壓力和接觸面的粗糙度有關(guān)，然后用小組討論的形式讓每個中學(xué)生達(dá)成共識。
最后，我拿出了事先準(zhǔn)備好的小紙條，演示了一個小實驗。 如圖2所示，用夾在書本上的便條逐漸帶動書本在桌面上進(jìn)行交流，然后逐漸放下書本。 這本書里充滿了筆記，所以在玻璃板上也嘗試一下。 設(shè)計這個實驗的目的一方面是為了讓中學(xué)生進(jìn)一步確認(rèn)壓力和接觸面的粗糙度會影響摩擦力，同時隱藏起來為引導(dǎo)中學(xué)生鋪路。學(xué)校學(xué)生設(shè)計實驗。
以上引言設(shè)計從中學(xué)生的生活出發(fā)，逐漸引起中學(xué)生對本次實驗教學(xué)目的的關(guān)注。 層層深入，目標(biāo)逐漸明確，增加了中學(xué)生的思維難度初中物理教學(xué)反思，激發(fā)和保持了中學(xué)生科學(xué)探究的興趣。
2、通過合理的設(shè)計，也降低了中學(xué)生實驗操作的難度
中學(xué)生實驗探究的目的是通過實驗學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，體驗探究的過程、思維的過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，進(jìn)而在探究過程中建立數(shù)學(xué)概念，從而提高數(shù)學(xué)核心素質(zhì)。
高中生的設(shè)計和動手探究能力有限，因此在進(jìn)行實驗探究時，重點是以科學(xué)思想和方法滲透中學(xué)生，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。 因此，在實驗教學(xué)中應(yīng)注意以下幾個方面。
第一：充分重視實驗設(shè)計環(huán)節(jié)
通過小組討論和教師的合理引導(dǎo)，讓中學(xué)生認(rèn)識到為什么要進(jìn)行這個探究實驗？ 探究活動應(yīng)該怎樣進(jìn)行？ 勘探活動需要獲取哪些信息等等。
在這個實驗中，同學(xué)們很快就完成了討論，并告訴我：這個實驗需要探究摩擦力是否與接觸面的壓力和粗糙度有關(guān)。 然后我設(shè)計了一系列問題：
問題1：如何檢測摩擦力？ （后來已經(jīng)學(xué)會了，目的是強化）
問題2：摩擦力與壓力和接觸面的粗糙度有關(guān)。 如何科學(xué)合理地探索？
問題3：如何改變壓力？ 你需要做多少次？ 為什么？
問題4：如何改變接觸面的粗糙度？ 你需要做多少次？ 為什么？
問題5：實驗中應(yīng)觀察到??哪些現(xiàn)象？ 應(yīng)該記錄哪些數(shù)據(jù)？ 如何記錄？
問題六：最后如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析推論？
中學(xué)生只有充分消化了這類問題，才能真正理解這個實驗，才能達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)探究能力的目的。
二：合理設(shè)計教學(xué)，增加實驗操作難度
本次實驗中最困難的就是拉動鐵塊時要達(dá)到勻速直線運動。 中學(xué)生很難做到這一點，他們常常要等鐵塊靜止不動才能讀數(shù)。 根據(jù)中學(xué)時的設(shè)備，我對實驗設(shè)備進(jìn)行了稍微修改（如圖3）。 修改后，操作更加簡單，實驗效果也好很多。
其次，我讓中學(xué)生借助任務(wù)卡完成實驗。 一項任務(wù)未完成后，將發(fā)放下一項任務(wù)卡。
任務(wù)1：合理推測滑動摩擦力的大小與什么誘因有關(guān)，并給出理由。
任務(wù) 2：設(shè)計一個實驗程序來探索滑動摩擦力的大小。
任務(wù)3：選擇裝備。
任務(wù)4：探索滑動摩擦力大小與壓力大小之間的關(guān)系。
任務(wù)5：探索滑動摩擦大小與接觸面粗糙度之間的關(guān)系。
任務(wù)6：分析和處理記錄的數(shù)據(jù)。
任務(wù)七：歸納總結(jié)。
通過這些方法，分解了整個實驗探究過程。 從中學(xué)生的角度來看，只有完成任務(wù)才能體驗到成功的喜悅。 它還照顧了中學(xué)生之間的差異，同時激發(fā)他們進(jìn)一步探索的意識，使他們能夠更積極地參與探究過程。
第三：不要對考場指點過多
我們傳統(tǒng)的實驗方法是如圖4、A所示，但是當(dāng)我們出去上課時，經(jīng)常可以看到老師會拿出圖4B，甚至C的實驗方法，這顯然是為了增加測試點測試的。 表面上看來，中學(xué)生可以理解，但實際上療效還是一個很大的問號。 教材經(jīng)歷了如此多的變化，為什么傳統(tǒng)的實驗方法仍然保留？ 這自然是有原因的。 例如，在圖4B中，如果你想理解為什么使用這些方法，你需要使用：兩個力平衡的知識，相對運動的知識，力和斥力的知識，以及圖C中的定滑輪，只不過知識還沒有學(xué)過，雖然學(xué)會了應(yīng)用這些知識來解決這個問題，但是一堂課的時間還是不夠。
對于高中生來說，為了保持科學(xué)探究的興趣，必須根據(jù)自己的能力設(shè)計和進(jìn)行實驗，引導(dǎo)中學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、提出、探索和解決問題，指出中學(xué)生的過程' 親身體驗，并進(jìn)行真實的研究。 傳統(tǒng)的實驗方法雖然可能存在較大偏差，但其簡單、直觀、易于操作，很容易激發(fā)中學(xué)生參與本次探究活動的積極性。 只有這樣，學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)才能落到實處。
3.給予中學(xué)生足夠的研究和實驗時間
對于中小學(xué)生來說，從猜測和假設(shè)到最終的評價和交流，我們應(yīng)該給中學(xué)生留下足夠的思考和活動的時間，否則不經(jīng)過思考的探索就顯得輕浮了。 中學(xué)生在老師的帶領(lǐng)下看花，漸漸失去了興趣，也失去了數(shù)學(xué)探究實驗應(yīng)有的功能。 如果我們能夠保證中學(xué)生充分體驗實驗，理解這個實驗的科學(xué)思維方式，那么他們的數(shù)學(xué)概念就會在實驗探索的過程中形成，他們的科學(xué)探究能力也會逐漸提高。
4、尊重中學(xué)生個體差異，重視過程評價
化學(xué)實驗教學(xué)的目的是讓中學(xué)生通過參與感受化學(xué)規(guī)律，如何進(jìn)行實驗研究，如何收集和處理信息。 因此，要學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)和處理生活中問題的方法和能力，從而建立自己的核心素質(zhì)。 不同中學(xué)生通過實驗探究經(jīng)歷，實現(xiàn)了數(shù)學(xué)概念、科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力的提高，達(dá)到了實驗教學(xué)的目的。
4。結(jié)論
科學(xué)探究能力的培養(yǎng)似乎并不局限于化學(xué)實驗教學(xué)，但化學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)探究能力最重要的陣地。 作為一名教師，首先要了解化學(xué)實驗教學(xué)的作用。 這并不是因為考試成績很重要；而是因為考試成績很重要。 其次，教師必須深入研究每個化學(xué)實驗的原理和本質(zhì)，設(shè)計出能夠激發(fā)和保持中學(xué)生探究興趣、培養(yǎng)中學(xué)生的方法。 科學(xué)探究技能的教學(xué)計劃。 有了以上認(rèn)識，化學(xué)實驗教學(xué)就可以從考點教學(xué)轉(zhuǎn)向科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，進(jìn)而落實數(shù)學(xué)核心素質(zhì)的培養(yǎng)。
參考：
[1]《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》，上海師范大學(xué)出版社，2012年1月。
[2]郭玉英，姚建新，張玉峰。 基于中學(xué)生核心素質(zhì)的數(shù)學(xué)學(xué)科能力研究[M]，上海師范大學(xué)出版社，2017年9月
[3] 彭前成. 淺談對“學(xué)生發(fā)展核心素質(zhì)與化學(xué)核心素質(zhì)”的認(rèn)識[J]. 小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考，2017，46(19)：1-4。