书城教材教辅科学课程与教学研究
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第44章 科学实验教学研究的新视野(3)

关键思想

当条形磁铁插入线圈时,可以产生感应电流。简单地将条形磁铁移进或移出线圈时,在线圈中可以产生电流。这一现象被称为电磁感应。

3.列出所需的概念名词,制作概念图

因为概念是V形图的一部分,在V形图左边“关键思想”之下,在“概念”一栏中列出所有的“概念名词”。(思考:对于电磁感应应知道哪些“概念名词”;从阅读的有关电磁感应的文献中可以挑出哪些概念名词;对事件有意义的关键概念是什么。)概 念

导线,线圈,条形磁铁,电流计,感应,电流,电荷,磁场先对这些概念之间的关系作一考虑:在电磁感应过程中,感应电流是如何产生的?做出概念图。

在空白纸上画一个足够大的“V”形,将事件的“关键思想”和“概念”都写在“V”形图中的相应位置。

4.列出焦点问题

在关于关键思想以及电磁感应(事件)的概念的基础上,要展开观察或学习这一事件。

最重要的问题是什么?在V形图中“焦点问题”的标题下写下这一问题:

焦点问题

磁如何产生电?

5.记录观察

当开展电磁感应的实验时,观察到了什么?用自己的语言来描述,写在“记录”一栏中。

描述必须包括所观察到的每一种具体的情形。

记录

移动磁铁和线圈观察到的现象

单根导线没有电流产生

把线圈与电流计相连没有电流产生

连接线圈,条形磁铁在线圈中上下运动有电流产生

连接线圈,磁铁静止,线圈上下运动有电流产生

连接线圈,条形磁铁插入线圈,然后静止开始时产生电流,接着电流消失

连接线圈,线圈运动到磁铁上端,然后静止开始时产生电流,接着电流消失

6.数据转换

能简化记录吗?

数据转换

磁铁的移动产生了电流,它可以由电流计检测得到。同样,线圈的移动也产生了电流。

7.得出结论在电磁感应实验的观察中可以得到什么结论。在V形图右侧“结论”标题下写下结论:

结论

线圈和磁铁相对运动时产生电流。

8.写出价值判断

电磁感应实验有价值吗——对教师或是对学习者?在V形图右边“价值判断”的标题下写出这一活动的价值。

价值判断

这一活动让我明白了电和磁之间的关系。

这样,一个V形图的制作就完成了,同时也完成了用另一种新的方式呈现知识的过程。通过提问与回答焦点问题,学习者深入探究了科学家建立的关于电磁感应理论的过程,同时,也从V形图的制作过程中得出了电磁感应的科学概念。

第四节 综合性实验

综合科学课程打破了传统的物理、化学、生物学科界限,把自然科学作为一个统一的整体来构建学习的目标和内容体系。所以它的特征就反映在“综合”这个根本上。综合性实验因综合科学课程的发展而得以发展。

一、综合性实验的含义与特征

关于综合性实验的定义,目前还没有一个统一和权威的说法,专家和学者对此各有不同的观点和意见。一般把综合性实验解释为“实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验”。根据这个定义,综合性实验是实验内容的综合。我们认为,综合性实验不应仅局限于实验内容的综合,还应包括实验内容、实验方法、实验手段的综合。因此可以把综合性实验理解为实验内容涉及相关的综合知识或运用综合的实验方法、实验手段、对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养的实验。综合性实验的特征应体现在:实验内容的复合性、实验方法的多元性,实验手段的多样性,人才培养的综合性。它具有以下特点:

1.实验技能的综合性

综合性实验是学生在掌握了一定的基础理论知识和基本操作技能的基础上进行的,它运用某一课程或多种课程知识,对学生实验技能和实验方法进行综合训练,主要培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查阅资料的能力。它不但要求学生运用多种知识和多种实验原理来设计实验方案,而且要求学生能运用已有知识去发现问题、分析问题、解决问题。它着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力及组织管理能力。

2.实验操作的独立性

综合性实验,由教师下达实验目的和实验要求,实验室提供设备和仪器,由学生自己确定实验方案、选择实验设备、设计实验路线及步骤等。在实验过程中,学生始终是实验活动的主体,体现了以学生为中心的教育思想,有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性。

3.实验过程的研究性

综合性实验是一种对科学实验全过程进行综合训练的实践教学,实验过程可能有多种方法,给学生提供了较宽阔的思维空间和选择余地,使学生独立解决实际问题的能力及创新能力得到提高。

二、综合性实验的设计

在综合性实验过程中,学生是主体,教师的任务是发放实验任务书并在方案设计、查阅资料等环节上予以指导。任务书的内容主要是提出实验题目,明确要求,如:要求学生在实验前按所分工的题目,通过自学、查资料,以小组为单位进行讨论,拟订实验方案,制定必要的工艺过程、设计操作步骤,选择实验材料、仪器设备,决定实验中应测什么数据,如何处理数据等。学生在制定出实验方案后,必须经过指导教师的严格审核,肯定其正确、合理的方面,指出其不足片面之处,并提出意见供参考改进。教师对方案的指导作用是启发性的、方向性的。为防止发生事故,在某些操作步骤上仍应做具体指导,指导教师在实验过程中,要不断启发、鼓励学生,通过自己积极主动的思维,有所创新,有所发挥,实事求是地记录所测的数据,要敢于坚持自己认为正确的东西,最后写出本次实验的实验报告。

下面以“解读人体的能量来源及其转化”为例,具体分析综合性实验的设计。

1.实验内容

本实验通过制定一个调查计划,调查人体的能量来源与转化过程,组织一次调查成果展示课,使学生了解与掌握知识。再设计两组实验活动方案,通过活动来观察和体验能量为人体所利用和转化的过程,让学生在了解了一系列的能量转化过程后,懂得人体能量也遵循能量的转化与守恒定律。

(1)实验目标

设计调查方案,通过调查,了解人体的能量来源、转化、利用情况,体验调查的方法和过程。

通过分组实验,让学生了解肌肉收缩的能量转化原理。

设计一组听音实验,使学生感受神经传导的过程,体验能量的利用。

杨青云,陈报南,林炳伟主编.初中科学[M].杭州:浙江科学技术出版社,2004.335-339.联系能量守恒定律,了解人体的一系列化学能与内能,内能与机械能的相互转化。

(2)实验背景

自然界所发生的一切运动,都伴随着能量的变化,生命过程也不例外。有机体生活在一定的环境之中,它必须不断地从外界获得能量,才能维持生命和进行必要的生命过程,这是能量的吸收。把从外界所吸收的能量转变为适于体内储存的能量形式,这是能量的储存。