| 标题 | 深综改背景下学科综合实验探究性实践 |
| 范文 | 刘洋 面对当今的教育教学，广大教师要全面深化教育综合改革，积极进行情境式教学，培养学生的综合实践能力。学科综合实验涉及到多学科内容的交叉融合，需要学生具备运用各学科知识的综合能力。在此，将对学科综合实验的目的与意义、发现与价值等内容做初步探讨，以期对广大同仁在深综改背景下如何培养学生的综合实践能力提供参考。 一、学科综合实验的目的与意义 随着教育改革的整体推进，无论是大学还是中小学，都将面临前所未有的挑战。教育部发布的工作要点指出，要全面深化教育综合改革，其中特别强调要增强学生的创新精神与综合实践能力。新的中高考将出现更多的开放型试题，以及考查学生创造性思维、开放性思维的试题，以引导学生综合运用多学科知识解决问题的能力。因此，在教学中，教师应更加注重学科间的交叉部分。 培养、考查学生的创造性与开放性思维，各学科实验将起到重要作用。近年中高考中越来越多的自主实验设计题，就是对学生综合创新能力的考察。可见，在教学过程中，教师应进一步提高对实验教学，以及教材实验设计与改进的重视程度。目前，教师们虽然已经对实验教学比较重视，但对实验中的学科交叉和需要不同学科知识综合运用才能处理的问题与情景，往往有意避讳，相关研究更是寥寥无几。 物理作为一门由实验与创新推动的自然科学，应承担起发展学生创新精神与综合实践能力的责任。教师应从日常教学中的实验入手，从学科综合与实验改进的视角重新审视各个实验的过程与意义。因为从学科综合的视角改进实验过程可以让每一个学生都参与进来，为学生提供综合运用不同学科知识解决实际问题的机会，并激发学生为了解决现实问题而自主学习相关知识，提高学生的自主学习能力，获得丰富的探究体验。还可以将整个实验改进过程记录下来展示给没有参与实验的学生，实现情境化教学的目的。同时，改进后的实验也可以提高实验教学效果。 二、选取特定实验的原因与目的 中学物理教材中出现的与其他学科有交叉部分的实验非常多，笔者第一次选取的是人教版初中二年级上册“物态变化”一章中的“海波的熔化与凝固”实验。相较于初三以及高中的物理實验，本实验的实验过程相对简单，对于初次参与实验改进的学生来说不会造成过多的认知负担。本实验的目的是“探究海波较难重复利用的原因”，并通过对这一原因的实验探究最终达到海波可重复利用的目的，具有较强的现实意义。而且本实验的探究过程，以及与其他学科的交叉部分，如相关的化学知识并不复杂，很适合学生探究。 学科间的综合部分看似很多，但当需要利用它发挥实际意义时，教师脑海中往往缺乏确定的内容。而学科综合的相关实验就更难找到，因此很多教师不是不想为学生提供一个培养综合实践能力、获得探究体验的情景，而是根本找不到。鉴于此，笔者将本次学科综合实验项目的发现确定过程呈现出来，以供借鉴。本项目在物理情景教学、实验教学，以及教学耗材的重复利用等方面意义广泛。 三、海波重复实验的过程与价值 在人教版初中二年级上册“物态变化”一章中，学生们经常要观察“海波熔化和凝固”的实验。笔者就实验剩下的海波要怎么处理这一问题，咨询了许多教师，得到的答案都是直接扔掉。难道实验剩下的海波不能进行重复利用吗？能不能把使用过一次的海波进行回收利用呢？ 在搜集了很多相关资料后，笔者注意到有的资料中曾提及海波可以重复利用，但对于具体如何重复利用、重复利用率有多大，并未做明确说明。除此之外，还有一个问题引起了笔者的注意：既然海波在熔化凝固实验中可以重复利用，为何诸多学校和教师都直接将其扔掉呢？为此，笔者对海波重复利用的可行性问题进行了探究，并给出了循环利用的方案。 探究的第一天，笔者做了以下实验来验证海波重复利用的可行性，即当对实验过的海波反复进行熔化凝固时，发现剩下的海波熔点还是在48℃左右，同时在试管底部还出现了一层白色的物质。笔者对这层白色物质产生了好奇，于是又做了以下实验，实验器材包括40ml小烧杯、2个大烧杯、适量的海波、温度计、玻璃棒以及50℃左右的热水。 实验过程：先在小烧杯中放入适量的海波，在两个大烧杯中分别放入适量的热水和凉水，再将小烧杯放在装有适量热水的大烧杯中，让其熔化，熔化完毕之后再放入装有冷水的大烧杯中让其迅速凝固。如此反复实验若干次，出现了这样的实验现象：在小烧杯内形成的固体逐渐分层，底层为白色的固体。 经过验证，底层的物质为硫酸钠，原来五水硫代硫酸钠在熔化和凝固过程中会发生氧化还原反应，硫代硫酸钠与空气中的氧气发生化学反应生成了硫酸钠和二氧化硫气体：2Na2S2O3+3O2=2Na2SO4+2SO2。 因此，为了重复利用海波，就要在熔化过程中减少生成硫酸钠的化学反应。鉴于中学实验成本及操作要求的限制，最可行的办法就是减少反应过程中的氧气，于是笔者对实验仪器进行了改进——在试管口上不增加胶塞。 为了测量海波温度，笔者在胶塞上打孔以便插入温度计；为了进一步减少反应中的氧气，还将胶塞位置从管口下移至试管中下部接近药品的位置，以进一步减少空气可能存在的空间，使得药品在反应过程中可接触到的氧气进一步减少。但在重复拿取药品时，由于胶塞在试管中下部，很难操作，经常出现胶塞无法取出的情况，于是笔者将其又做了如下改进。即改用较短的试管进行实验，解决了减少氧气量以及药品放置的问题。最终发现，利用改进后的仪器进行海波的熔化凝固实验可以有效减少反应过程中的氧化反应，从而提高药品的重复使用率。 除此之外，为了进一步改善教学效果，笔者还对相关实验进行了改进，如在选取海波时必须选用新鲜且纯净的海波。同时，实验过程中水的初始温度可以适当提高到40℃，以缩短实验时间。另外，通过数据分析和对实验现象的观察，可适当提高加热海波的水温，但要注意水温不能高于海波本身的熔点，具体操作时可以用手接触水位感觉到微温即可，否则会出现试管内靠近外壁的实验品过早开始熔化的现象。 本次实验只是学科综合实验探究性实践的初探，是教师为了更好地培养学生综合实践能力而进行的实验选择及探究工作。接下来，将在此基础上就教师的引导与评价、学生的探究与体验等内容进行具体研究，将学科综合实验引入课堂，进一步促进学生综合实践能力的提高。 （责任编辑 郭向和） |
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