初中科学教学中实验的设计与安排———以《种子的结构》为例

　　摘要：由于近年来对科学四维目标之一的科学探究这一目标的追求，越来越多的新老教师都倾向于尽最大的努力在科学教学中利用探究实验等方式进行组织教学活动，却忽略了由于盲目地设计探究实验以及不合理的安排设计实验，给学生带来的负面困扰。本文以《种子的结构》为分析对象，论述如何比较合理地安排设计科学课堂中的探究实验。
　　
　　关键词：探究实验设计对照。
　　
　　1 《种子的结构》教学中出现的问题。
　　
　　1.1 教学过程。
　　
　　听了多次《种子的结构》的教学过程之后，发现一般都是根据教材内容直接陈述的、呈现的，只是教学手段上由最初板书教学转向了多媒体教学，有了更多的图片作为教学资料，实验探究部分进行的也不够理想， 情感态度与价值观的渗透不多，STSE之间的联系引导不够。
　　
　　1.2 具体存在的问题。
　　
　　首先，没有考虑上课前的现实排与设计也有所欠缺。如，在播放“种子发芽”的视频作为吸引学生注意力的时候，速度过快，没什么效果。
　　
　　第二，实验部分的安排与设计不足，没有很好的引导导，虽然教师会呈现有关种子解剖的一些注意事项， 但是解剖针的使用等注意事项并没有说明。实验过程中， 学生在操作的时候也没有得到很明确的指示，比如对玉米种子纵切，有两种，老师没有明确指出了。学生在做实验的过程中也不是非常的积极。这样的实验探究方式起到的往往只是对学生表面上的兴趣， 并不能达到真正设计这个实验的目的。
　　
　　第三，没有把握知识、技能的内化规律，如对实验结果的总结也没有让学生来总结，照若由学生进行试验之后，然后总结才会更易掌握。
　　
　　第四， 师生关系尴尬。与学生的互动并没有表现得非常自然，学习互动环境也不够轻松、舒适，对本节课实验部分的教学都带来了不利的影响。
　　
　　2 对《种子的结构》中实验的教学设计。
　　
　　2.1 教材、学情、教学条件的分析。
　　
　　教学活动能否按照教师的意愿顺利的开展下去， 需要教师在上课之前做好以下准备工作：
　　
　　第一，对所任教的章节内容进行分析，包括整体分析和局部分析。整体分析就是从整体上对科学课程内容进行分析，首先，分析教材内容结构，包括分析教材的知识结构（纵向逐渐加深，横向逐渐拓展）；分析教材的过程、方法和能力结构（科学探究的基本过程、基本技能、方法）；分析教材中的态度、情感与价值观内容（思想观念内容、人格品质内容）。其次，分析教材教学活动结构，使客观呈现的教材内容，比如一些事实、概念、原理、方法、过程等成为教学活动的资源， 即成为教学过程与教学方式方法的有机组成。可以通过对知识的性质、知识的探究与建构过程、知识的理解与内化过程来分析教与学的思路、过程与方法。局部分析即对教材某个章节内容的分析， 是进行单元或课时教学设计的重要步骤。包括章节教材本身四个维度内容、重难点、教学活动结构、深度、广度的分析，以及与前后章节之间联系的分析。
　　
　　以《种子的结构》教材分析为例：《种子的结构》是华师大版《科学》教材八年级下第七章《第一节植物的有性生殖和发育》中种子的萌发和幼苗的形成中的一个实验。一个种子萌发之后之所以能发育成一株新的植物体，与种子的结构有着密切的关系。
　　
　　因此，种子的结构是种子萌发这章内容的重点。教材是以菜豆和玉米种子为例，首先将种子的结构阐述清楚，然后安排学生进行观察菜豆和玉米种子的结构的实验， 最后归纳出菜豆和玉米种子的异同处，以及单、双子叶植物的概念。由于种子萌发后之所以能发育成一株新的植物是与种子的结构有着密切的关系，所以单、双子叶植物种子的结构和各部分结构的作用以及单、双子叶植物的概念是本节的重点。由于玉米种子内部大部分为胚乳，仅相对于胚乳对侧基部的一角为胚，比较难以观察清楚，因此玉米种子的胚的观察为教学难点。
　　
　　第二，要对学生的情况进行分析。我们都知道，学生已有的知识结构对将要学习的新内容有着重要的影响作用， 如果没有很好的把握学生的学习情况， 就不能准备的选择一些探究技能引导学生进行活动。因此，教师应该通过与班级学生的沟通以及分析该年龄阶段学生的人格资质特点。
　　
　　第三，教学设备、条件的分析。要采用何种方式来进行该课时的教学，也要依赖于学校的设备与条件。
　　
　　2.2 教学目标。
　　
　　知识目标：① 知道单、双子叶植物种子的各部分结构及其功能。② 知道单、双子叶植物种子结构的区别。
　　
　　能力目标：培养学生实验中的动手、观察、分析能力，以及小组合作和交流沟通能力。
　　
　　情感目标： 体验种子与人类生活的关系以及培养学生科学探究的意识和实事求是的科学态度。
　　
　　2.3 课时安排。
　　
　　课时安排的合适与否，会直接影响教学进度以及教学效果，因此，要正确的把握好该实验内容所需要的课时数。不合理的课时安排可能会产生以下影响：过多的课时数，会造成每节课的内容相对减少，教师因此会加入更多的题目来充实这节课的内容，这样就会降低实验课给学生带来的趣味性以及好奇性， 影响了学生对实验课的兴趣度。相反的，过少的课时数安排，势必会使得课堂教学时时处于高步调阶段，学生会感到非常疲惫，不利于知识点的掌握以及探究技能的掌握。针对《种子的结构》笔者觉得1 个课时是比较合适的。
　　
　　2.4 重难点的把握。
　　
　　重点：种子的结构和各部分结构的功能，双子叶植物和单子叶植物的概念。
　　
　　难点：观察芸豆种子和玉米种子的结构，其中玉米种子中的子叶、种皮和果皮的观察，更是难点。
　　
　　2.4 教学过程设计。
　　
　　教师活动：首先，可以在2 分钟之内完成导入，通过几十秒的幻灯片《种子发芽》视频的播放，导入本节课实验的观察对象。
　　
　　提问：种子的内部是什么样子的呢？ 成功导入。
　　
　　其次，在实验的开始，教师可以通过投影仪进行演示实验，分别解剖两种种子，并且对每一种种子的解剖进行讲解，提示注意事项、实验仪器的使用，特别是解剖针这个危险性比较高的仪器。同时也要有意无意的提示学生观察种子的哪些部分，并且说出一些观察到的种子结构。“同学们，你们也动手看看，你们观察到的种子与我观察的有什么相同点和不同点呢。，将实验观察结果填在桌上的表格之上。”
　　
　　教师活动要求：双子叶种子选择书本中的菜豆，单子叶种子选择课外的水稻种子。时间应该控制在8 分钟之内。
　　
　　学生活动：由于学生已经在教室的演示实验中吸取了经验，因此，在自己操作的过程中也会比较娴熟。时间一般可以控制在12 分钟之内。这里学生实验的对象是：芸豆和玉米。并且将观察结果填在纸上，以及画出实验解剖后的种子图形。
　　
　　师生互动：由个别学生通过投影仪展示小组的观察结果。学生在教师的引导下给四种种子分类， 区分双子叶种子和单子叶种子。最后回到最开始的视频，种子中各个结构在种子发芽过程中的功能。时间15 分钟左右。
　　
　　这样设计的原因：首先，教师选择一种书上的种子和一种课外的种子是因为，双子叶种子本来就比较容易观察，因此，学生就可以根据以吸取的经验观察其它双子叶种子。而单子叶种子本身就比较难以观察，而玉米种子是比较典型的单子叶种子，相对于其它单子叶种子来说又是比较容易观察的， 因此教师选择课外的水稻种子学生则观察书上的玉米种子。而且两种不同双子叶种子和单子叶种子的相似性和差异性更加容易得出双子叶种子与单子叶种子结构的差异。
　　
　　其次，教师在演示的过程中指出了该观察实验的注意事项，观察过程中的主次， 这样可以避免学生在实验过程中发生一些危险性的后果，以及有利于增加实验的效率。
　　
　　最后，由学生自己来归纳总结更加能够加深学生的印象，包括对种子观察过程中技能掌握的印象以及种子内部结构的印象。回归到最初的视频播放，可以引导学生更加深刻的掌握种子内部结构的功能。时间大概为37 分钟，还有8 分钟则作为灵活时间，由于不可能很好的算好每一个环节的时间因此，留出八分钟作用的时间，有些环节也可能出现一些特殊情况，不将教学时间算的过于精确。
　　
　　3 科学实验设计与安排的教育价值。
　　
　　在四维目标的引导之下， 新老教师在教学过程中都遇到了类似的难题，但是很多时候，又习惯于从前的教学方式，亦或是为了节约时间，避免占用教师自身的休息时间，所以，很多时候，科学教师们所设计的实验往往不是面下本班学生的情况， 只是一味的从一些参考资料或者网络资源上直接下载利用， 这中间虽然也运用了很多技能，但是没有与实际情况相结合的设计，所产生的效果是达不到教师所期望的， 也满足不了学生的实际需求。
　　
　　科学实验的类型有探究性实验、验证性实验、析因实验、定性试验、定量实验，每一类型的实验对学生的要求以及期待实现的素养有着不同的要求， 因此要根据具体的实验内容来确定实验类型，进而设计实验，突显各类实验的教育价值。
　　
　　第一， 科学实验是培养和提高学生科学素养的重要实践途径。它是动手与动脑的结合，是智慧与方法的结合，是知识与技能的结合是探究与过程的结合。
　　
　　第二，科学实验也是培养学生科学技能的重要环节。包括智力技能和操作性技能。因此， 必须由学生亲自动手进行实验操作，并把积极思维渗透到实验练习的全过程中，这是其它任何教学形式和方法都无法取代的。
　　
　　第三，科学实验还是培养学生提出问题、分析问题和解决问题能力的有效方式。研究表明，在动作过程中，更易形成稳定的认识，经过时间养成的能力更加持久。
　　
　　第四，科学实验更是进行科学方法教育的重要途径，也是培养学生对科学产生兴趣，激发学习动机的重要途径。
　　
　　因此， 在科学的教学过程中， 教师一定要学会如何设计实验，安排实验，如何组织实验小组，怎样指导学生进行实验，才能最终实现科学实验的教育价值。
　　
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