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科学实验在中小学理科教育中的新定位与重要性解析

时间:2025-03-27

科学实验是科学教育的基础,是学生进行探究和学习的最佳手段,也是实现新课程教育和教学的三维目标的主要平台之一。在中小学的传统科学和自然课程中,实验通常在验证知识中发挥作用。实验指导学生进行主题探索的功能尚未充分利用,实验内容与社会和生活几乎没有关系。为此,在汇编新课程标准和新教科书中,对科学实验的功能和状态进行了重新定位,这些课程主要反映在以下三个方面:(1)实验应基于学生的现有经验以及他们将通过问题探索来巩固和增强双重基础和培养能力的实际社交生活; (2)专注于实验探索活动,以便学生可以体验科学的探究过程,刺激他们对学习科学的兴趣并促进学习方法的转变; (3)帮助学生了解科学与人类生活之间的密切关系,关注科学和社会的问题,并增强学生的社会责任感。因此,在新的课程背景和概念下,我们主张根据实验进行探索活动,并培养学生的观察能力,思维能力,动手能力以及通过实验探索,改变学生的学习方法并实现终身学习来分析和解决问题的能力。但是,支持和进行科学询问需要越来越多的更新的实验资源作为询问环境。目前,中国该领域涉及的实验资源相对较差,相关的网络资源和网站迫切需要支持整个世纪人才质量的这种变化。

我们已经咨询了有关外国科学实验的相关信息,以获得一些灵感。同时,我们通过I-NET搜索了相关资源,并找到了一个出色的美国有趣的科学实验网站,该网站与新课程非常一致,网站的地址(以下简称为SSS)。该网站是根据生命→科学→社会的概念构建的,并将生命作为起点。它不仅可以帮助学生掌握科学知识,还可以促进学生将他们学到的知识融入社会和生活,从而补充了新的课程概念。

SSS网站是美国的科学实验网站,主要提供有趣的活动。该网站的目的是使科学学习更有趣(Make ScienceFun)。该网站提供了100多个科学实验,尤其是化学实验。这些实验主要基于现实生活中的共同对象。实验内容与社会和生活密切相关,这很容易引起学生对学习和探索渴望的兴趣。

1。网站背景

最初建立该网站时,它提供了科学实验,科学工具,教师教材和科学玩具销售服务,还提供了一些有趣的科学实验。通过12年的持续探索和开发,该网站已成为一个主要提供科学实验的网站。该网站的主要创始人史蒂文(Steven)是老师,商人和教学设计师。他主张基于询问的教育和终身学习,目的是“ MakeCienceFun”每年通过该网站向教育工作者,学校管理员,卖方和学生提供近100个科学实验计划,同时为200多个电视节目提供。该网站有机地连接科学概念,科学实验及其在现实生活中的应用,以引起人们对科学的兴趣,同时引起人们的想象力和思维。

2。网站结构

网站的主要专栏包括:教师培训,实验,视频观看,客户服务等。“教师培训”列为教师提供了有关实验培训的信息; “实验”列提供了数百个科学实验,涵盖了15个方面,例如化学,电和植物学,实验主要基于生活,这些方面简单而有趣。 “观看视频”提供了数百个实验视频,可以直接在网站上观看; “客户服务”为在线客户提供了科学实验工具,材料和科学玩具的销售。

3。网站功能

本网站最独特的专栏是“实验”。实验与社会和生活中的实际问题密切相关,新颖和有趣,它们具有以下特征。

1。知识的广泛报道。该网站提供了100多个科学实验,其中包含15个科学内容的方面。表1列出了其实验内容和每个内容中的实验数量。

表1实验目录分类

其中,有多达45个化学实验,并且在下一页的表2中显示了特定的实验内容。

2。与生活和社会紧密联系有利于培养解决实际问题的能力。几乎所有实验都来自现实生活。大多数实验材料来自我们周围,实验现象在日常生活中很常见,这使人们陷入了真正的问题情况,引起人们的兴趣,并探索了实验现象背后隐藏的科学概念和科学原理。通过实验,科学事实与现实世界和现实情况有关,这不仅引起了对课程学习的兴趣,并促进了知识的掌握,而且还解决了他们在生活和社会现实中面临的问题,实现了学习科学的目标,并实现了科学教育的真实意义。

这是两个典型有趣的科学实验示例:

(1)薄荷糖的喷泉实验(见图1)。该实验仅需要一瓶2.25升碳酸饮料和一盒薄荷糖,这很容易在超市购买。打开碳酸饮料瓶,然后快速倒入一盒薄荷,碳酸饮料将立即喷出以形成大约1米高的喷泉。因为除了白糖和葡萄糖外​​,薄荷糖还含有一种成分,使薄荷糖果耐嚼 - 阿拉伯胶。接触水后,这种阿拉伯胶可以轻松减少水分子的表面张力,从而释放水中含有二氧化碳的气体。碳酸饮料富含大量二氧化碳,瓶中的压力低于外界的压力。打开瓶盖并与外界接触后,巨大的外部压力会导致二氧化碳(L)CO2(g)平衡并向右移动,并且溶解在饮料中的二氧化碳以气体形式迅速释放。因此,当薄荷与碳酸饮料接触时,薄荷表面微小抑郁症的晶体核形成点将产生更多的二氧化碳气泡。二氧化碳的瞬时增加,导致饮料瓶中已经很低的压力迅速下降,并且外部压力突然变得相对较大,因此瓶中的所有液体都被挤压并立即冲出,形成了很高的喷泉。这个简单易用的实验使学生感到惊讶,并了解了有关化学和物理的一些知识,例如影响化学平衡的压力,并解释了打开啤酒瓶和啤酒泡沫溢出的生活现象。

图1薄荷糖果喷泉实验

图2有色牛奶实验

(2)有色牛奶实验(见图2)。将牛奶(最佳低脂牛奶)倒入一个磁盘中,将四种红色,黄色,蓝色和绿色的颜料中的每一种都放在牛奶中心。将棉签浸入少量洗碗液中,然后轻轻触摸牛奶中心的颜料。您会看到颜料正在滚动和散布,棉签作为中心,形成了一块华丽的彩色戒指。取而代之的是,将棉签放在牛奶板中的不同位置,并将发生相同的现象。该原理主要是因为在遇到碱性色素时,牛奶中的蛋白质扭曲和螺旋形,并且由于洗碗液的表面张力而产生颜色环。

3。该网站还提供近100个实验性视频播放材料。单击网站主页上的“查看TheVideos”列以输入视频播放界面。实验视频生动地重现了各种科学的实验操作过程,使观众能够融入轻松而有趣的科学知识学习氛围。在缺乏实验条件的某些学校中,实验视频材料的播放可以弥补教学实验的缺点。对于一些危险或耗时的实验,还可以播放实验性视频材料来实现教学目的。以下是视频材料的示例 - T恤设计中的Designert衬衫化学(请参见图3和4)。在此视频中,史蒂夫介绍了T恤上印刷图案的化学方法和特定操作。首先,他拿出杯子,然后用白色T恤遮住杯子的嘴,然后在杯子的嘴上放一个橡胶环,然后固定T恤的位置。然后将6滴墨水滴入固定在杯口嘴上的T恤的中心(另一种颜料可以用另一种颜料填充到墨水中间)。慢慢将约20滴的医用酒精挤入环中心。当医用酒精(浓度为75%)被织物吸收时,墨水从中心散布成圆形图案,就像一朵美丽的花朵一样。等待它自然干燥3-5分钟,然后继续制作其他图案。制作了如此美丽的印刷T恤。史蒂夫(Steve)要求儿子穿这件印刷的T恤。通过视频,我们知道如何打印T恤。此外,对其原则的深入探索将使学生能够了解相关的分子运动和其他方面。该网站的视频丰富而直观,有力。令人遗憾的是,它们仅用于在线查看并且无法下载。

图3 T恤印刷图案

图4完整的印刷T恤

4。实验是高度运行和探索性的。实验始于我们周围的一些意外现象,这使人们的眼睛亮着,很容易引起学生的兴趣。同时,只要您仔细考虑,您就会发现一些实验性结论不确定,并且有一定的探索空间。学生很容易找到实验材料并亲自体验实验探索。这样,学生不仅掌握知识并培养解决问题的能力,而且还培养了学生的科学态度,科学方法和科学精神。

在新一轮的高中课程改革的情况下,科学教师必须创造性地组织教学活动,并激发学生对学习的热情。教学活动的创造性组织意味着教师应根据学校中学生的实际状况调整教学内容,并创造真正的问题情况;在深入探索教科书资源的同时,他们还必须注意扩大和利用各种校外资源,将它们与社交生活联系起来,并采用新的研究方法,例如家庭实验和有趣的实验。本网站提供的大多数实验都简单易用,并且具有强大的可操作性。实验材料主要来自我们周围的物质。通过有趣的实验探索,我们可以巩固和丰富我们学到的知识,“对学习感兴趣”,并增强使用知识来解决社会和生活中的问题的能力。丰富的主题知识使学生感到这对生活有帮助,可以改善他们的生活质量,并激发学生寻求知识和勇气探索。该网站被广泛使用,可以通过调整和语言翻译直接应用于教学和研究主题。它也可以用于对科学感兴趣的学习者的流行科学教育。

可以预测,我的国家很快将拥有与SSS科学教育类似的实验网站,以支持这种跨世纪的人才培训。

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