科學(xué)課優(yōu)化探究活動(dòng)的實(shí)踐與思考

徐震宇

【摘要】近幾年的杭州中考，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn)的考查倍加重視，既突出了實(shí)驗(yàn)和分析能力，又顧及了探究方法的全面性，且穩(wěn)中有變，在每次變化中，都有很多考生措手不及。本文旨在結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)“將生產(chǎn)、生活中的素材引進(jìn)到探究教學(xué)中；超脫教材，全面提高學(xué)生探究能力；優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)思維品質(zhì)；探究活動(dòng)落實(shí)到位，善于抓住學(xué)生閃光點(diǎn)”等四個(gè)策略來(lái)優(yōu)化課堂探究活動(dòng)，全面提高學(xué)生的探究能力。

【關(guān)鍵詞】探究活動(dòng) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 提高 能力

【中圖分類號(hào)】G633.7，G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）07-0163-02

一、問(wèn)題的提出

科學(xué)的核心是探究，這在浙江杭州中考科學(xué)卷中體現(xiàn)得較為充分。從2015年開始，探究實(shí)驗(yàn)題的題量和分值都有所增加，由原來(lái)的5題40分提高到了6題49分。2016年中考探究性實(shí)驗(yàn)分別是：第27題植物的光合作用，第28題過(guò)氧化氫的分解，第29題氧氣和二氧化硫的性質(zhì)，第30題伏安法測(cè)電阻，第31題凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，32金屬性質(zhì)。這些考題的共同點(diǎn)是源于教材（都是教材上的實(shí)驗(yàn)、探究或者是思考與討論），但高于教材（問(wèn)題有著不同層度的拓展和改變）。這就使得考生看著都很熟悉，但是卻很容易在不經(jīng)意中失分。

以2016年杭州科學(xué)中考卷28題為例：小金為了探究溫度對(duì) H2O2分解反應(yīng)速率的影響，借助如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置（夾持儀器略去）進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)的部分設(shè)計(jì)如表所示：

（1）實(shí)驗(yàn) 2 中應(yīng)加入 5%的H2O2 毫升。

（2）在兩次實(shí)驗(yàn)中，可通過(guò) 來(lái)比較H2O2分解反應(yīng)速率的大小。

（3）實(shí)驗(yàn) 2 中水浴溫度控制在80℃時(shí)，測(cè)定的反應(yīng)速率會(huì)比真實(shí)值偏大，其原因除錐形瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹外，還有。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后若要將 MnO2從混合物中分離出來(lái)，可采取的方法是。

本題來(lái)源于《科學(xué)》八下第三章第一節(jié)氧氣的制取中的活動(dòng)，考查的對(duì)象卻變成了控制變量和物質(zhì)的分離等。如果我們?cè)谔骄亢蛯?shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)過(guò)于程序化、規(guī)模化，只是按照書本上所設(shè)計(jì)的“提出問(wèn)題→猜想與假設(shè)→制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)→分析與論證→合作與交流”按部就班，或者是比較重視實(shí)驗(yàn)的操作，只重視實(shí)驗(yàn)的假設(shè)而輕分析，有探究但探究水平不高，重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果或結(jié)論，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探索不重視等等，學(xué)生在解答這些問(wèn)題時(shí)，就很難把握了。因此我們?cè)谌粘＝虒W(xué)中，優(yōu)化課堂探究活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和探究能力就顯得尤為重要。

二、教學(xué)探索與實(shí)踐

（一）將生產(chǎn)、生活中的素材引進(jìn)到探究教學(xué)中

近幾年中考的一個(gè)很大的特點(diǎn)是：聯(lián)系生活，突出探究，關(guān)注科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)知識(shí)源于生活，并在觀察的基礎(chǔ)上通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)而形成。在進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，建立假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等都與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)直接相關(guān)。學(xué)生需要把學(xué)習(xí)的知識(shí)自覺地聯(lián)系于實(shí)際，提高感性認(rèn)識(shí)，以促進(jìn)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣摺Ｒ虼耍處熞龑?dǎo)學(xué)生善于到周圍的世界中去觀察、思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的正確與否。長(zhǎng)此以往，不僅能夠激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的興趣，而且能使學(xué)生在不斷實(shí)踐中體驗(yàn)到設(shè)計(jì)成功的快樂，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自信心，提高自身的實(shí)踐與探究能力。

譬如“關(guān)于家庭照明用電時(shí)，為什么通一盞燈在晚上有時(shí)候較暗”，我們可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：連接一個(gè)基本的并聯(lián)電路，在干路上連接一個(gè)小電阻，再并聯(lián)幾個(gè)相同的小燈泡。依次開啟燈泡，分別讓一盞燈亮，兩盞燈亮、三盞燈亮……觀察燈泡的亮度情況。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，并聯(lián)的燈泡越多，燈的亮度越暗。通過(guò)對(duì)這一探究性實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象觀察和分析，學(xué)生把家庭用電的“各家各戶的用電高峰期燈泡會(huì)變暗——電路中總電阻的變化——總電流的變化——各部分的電壓重新分配致使每一盞燈的電壓發(fā)生變化——實(shí)際功率發(fā)生變化”等聯(lián)系在了一起，從而對(duì)這一現(xiàn)象有了本質(zhì)的印象和深刻的認(rèn)識(shí)。

（二）超脫教材，全面提高學(xué)生探究能力

如果關(guān)注2016年杭州中考模擬和杭州中考卷（第30題電學(xué)探究題）可發(fā)現(xiàn)，以往考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都是要求根據(jù)已知步驟進(jìn)行補(bǔ)充或者評(píng)價(jià)，而2016年對(duì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榱Χ扔兴龃螅桓膽T例，變成完全由學(xué)生自己來(lái)設(shè)計(jì)，這是杭州近10年中考中首次出現(xiàn)過(guò)的新特點(diǎn)，也給我們指導(dǎo)教學(xué)提出了新要求——教師應(yīng)該幫助和指導(dǎo)學(xué)生掌握全面而系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和探究能力。

1.改變?cè)心Ｊ剑岣咛骄磕芰?/p>

在現(xiàn)行教材中有著大量的探究與實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)時(shí)，如果過(guò)于程序化、規(guī)模化，并且完全依著教材進(jìn)行教學(xué)，那么將大大地限制了學(xué)生思維的變通和發(fā)散，不利于學(xué)生探究能力的形成。如果在此時(shí)，我們能引導(dǎo)學(xué)生超脫教材的束縛，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課題研究的方式嘗試著從建立假設(shè)開始，一直到實(shí)驗(yàn)記錄表等內(nèi)容都由學(xué)生自行設(shè)計(jì)完成，并經(jīng)常組織學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)和完善，學(xué)生就不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)類似的變化而感到不適應(yīng)了。

譬如科學(xué)八上“探究測(cè)定人的反應(yīng)速度”時(shí)，我們讓學(xué)生自行完成探究的整體過(guò)程設(shè)計(jì)，并由學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，多位學(xué)生原本認(rèn)為反應(yīng)的快慢應(yīng)該由秒表等來(lái)測(cè)定，但是，通過(guò)討論和評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，用尺子的長(zhǎng)度來(lái)間接地反應(yīng)出快慢比用秒表測(cè)量誤差更小。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，有些同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表（如下表）比書本上設(shè)計(jì)的記錄表更規(guī)范。

2.善于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，理清關(guān)系

在要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)探究過(guò)程時(shí)，我們也應(yīng)該教會(huì)學(xué)生如何理清關(guān)系，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

譬如科學(xué)七上“比熱容”的探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，我們指導(dǎo)學(xué)生理清以下幾個(gè)問(wèn)題：①理論依據(jù)是什么？（Q=cmΔt），②如何判斷比熱容的大小？（吸收相同的熱量，不同的物質(zhì)升高的溫度越高，比熱容越大）③實(shí)驗(yàn)中哪些是變量，哪個(gè)是可變量？④如何確定Q的大小？⑤在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的原則和方法有哪些？⑥根據(jù)變量和可變量，你認(rèn)為我們需要哪些儀器？⑦你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定哪些相關(guān)量？嘗試著編制一張實(shí)驗(yàn)記錄表。⑧嘗試著寫出探究實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程。

通過(guò)一系列的問(wèn)題討論，學(xué)生理清了各個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題，接著進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就順手拈來(lái)，水到渠成了。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)思維品質(zhì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅是使學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律、形成科學(xué)概念的重要途徑，而且通過(guò)學(xué)生自己思考設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，既可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦解決問(wèn)題的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)多元化，培養(yǎng)思維發(fā)散性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能給學(xué)生思維較大的活動(dòng)范圍，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要途徑。結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，讓學(xué)生從多角度、多層次、多方面去觀察、思考、想象，從而提出多種設(shè)想和解決問(wèn)題的方法，可以培養(yǎng)學(xué)生的求異創(chuàng)新思維。

如讓學(xué)生設(shè)計(jì)三種不同方法鑒別某種黑色粉末是氧化銅還是炭粉，在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠛螅瑢W(xué)生能自主地運(yùn)用科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能，設(shè)計(jì)出以下一些可行的方案：（1）分別灼燒黑色粉末，能燃燒的是炭粉；（2）將黑色粉末溶于稀硫酸，能溶解生成藍(lán)色溶液的是氧化銅；（3）將黑色粉末與氧化銅混合后一起裝入試管并加熱，能有紅色固體物質(zhì)產(chǎn)生的是氧化銅。這些方案涉及的知識(shí)面廣，如利用了碳能與氧氣反應(yīng)的性質(zhì)；堿性氧化物與酸反應(yīng)的性質(zhì)，硫酸銅溶液顯藍(lán)色的特點(diǎn)；碳的還原性等。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)了每個(gè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和參與熱情，開拓了學(xué)生思維空間；同時(shí)，通過(guò)比較選擇，提高了學(xué)生分析問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)多變通，培養(yǎng)思維靈活性

在教學(xué)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，教材中有很多的實(shí)驗(yàn)還是偏向于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我唬拗屏藢W(xué)生思維的變通和發(fā)散。如果我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)能引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生從多角度對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)，或許同學(xué)們會(huì)把實(shí)驗(yàn)完成的更加出色，獲得意外的收獲。

比如，在驗(yàn)證硫酸能與堿發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)時(shí)，我們引導(dǎo)學(xué)生討論一下用硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中特點(diǎn)和不足（缺點(diǎn)是不夠簡(jiǎn)便），并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行另行設(shè)計(jì)。結(jié)果有些同學(xué)把該實(shí)驗(yàn)改為向盛有氫氧化銅沉淀的試管里加入硫酸溶液，使藍(lán)色沉淀溶解后成藍(lán)色硫酸銅溶液的反應(yīng)等，現(xiàn)象也很明顯。

實(shí)踐表明，學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，更富有直觀性和說(shuō)服力。像這樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的變通，既減少了思維定勢(shì)所帶來(lái)的負(fù)面影響，又變通了知識(shí)儲(chǔ)備的應(yīng)用效果，培養(yǎng)了思維的靈活性，收到事半功倍的教學(xué)效果。

（四）探究活動(dòng)落實(shí)到位，善于抓住學(xué)生閃光點(diǎn)

縱觀每次中考卷的實(shí)驗(yàn)探究題，雖然從2015年開始，實(shí)驗(yàn)探究題的題量和分值都有所增加，但是主要的考查內(nèi)容仍然還是實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)的影響因素和實(shí)驗(yàn)的結(jié)論等的原因分析，實(shí)驗(yàn)的操作方法和操作原因等相關(guān)內(nèi)容。所以，我們?cè)诮虒W(xué)的過(guò)程中，一定要將探究活動(dòng)的過(guò)程、方法和相關(guān)實(shí)驗(yàn)落實(shí)到位，絕對(duì)不能將探究活動(dòng)變成探究討論，習(xí)題上的探究，或者多媒體探究實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)探究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，既可以增強(qiáng)科學(xué)學(xué)科的趣味性，為學(xué)生留下深刻的印象，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，而且，通過(guò)學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)很多沒有在課前預(yù)設(shè)的“問(wèn)題”，如果我們能夠?qū)⑦@些閃光點(diǎn)加以討論和利用，這對(duì)于提高學(xué)生的能力也是很好的材料。

2015年杭州中考科學(xué)卷探究題第31題：在利用光具座技術(shù)進(jìn)行凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中（1）如圖所示，一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小最亮的光斑。由圖可知凸透鏡對(duì)光線具有 的作用，該凸透鏡的焦距是 cm.（2）在凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)測(cè)量物距和像距的過(guò)程中 （選填物距或像距）的測(cè)量誤差較大，原因是 。

此題第二小題是原創(chuàng)的。如果在科學(xué)七下“凸透鏡成像規(guī)律”的探究實(shí)驗(yàn)中，我們僅僅進(jìn)行過(guò)程探究或者視頻實(shí)驗(yàn)，雖然我們也能發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律，明確實(shí)驗(yàn)要求三心同高等，我們也會(huì)對(duì)常見問(wèn)題和現(xiàn)象進(jìn)行分析，但是，對(duì)于這道題，學(xué)生還是很難正確地回答。假如我們?cè)诮虒W(xué)中能夠把該探究實(shí)驗(yàn)真真切切的落到實(shí)處，效果就不一樣了。我在組織學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中，就有學(xué)生在完成倒立等大的實(shí)像時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)v=u=2f時(shí)，像的大小并不完全相同，如果能夠抓住此閃光點(diǎn)進(jìn)行拓展，我相信，學(xué)生解答此題就不難了。

三、實(shí)踐思考

由于現(xiàn)在教材很重視學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，需要探究的內(nèi)容很多，如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)都進(jìn)行全面而具體的探究活動(dòng)，在教學(xué)時(shí)間上不允許。目前我們采用的是點(diǎn)帶面，每學(xué)期選擇幾個(gè)點(diǎn)具體落實(shí)，其他實(shí)驗(yàn)，我們經(jīng)常采用課前設(shè)計(jì)、課內(nèi)評(píng)價(jià)和完善，課內(nèi)或課后實(shí)驗(yàn)的模式。由于農(nóng)村初中留守學(xué)生較多，缺乏家庭監(jiān)管等原因，課前和課后的效果大打折扣，這將有待今后探索完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版），北京師范大學(xué)出版社，2012年1月

[2]王耀村主編.“浙江省中小學(xué)學(xué)科教學(xué)建議”案例解讀，浙江教育出版社，2015年8月

[3]沈鴻博主編.中學(xué)化學(xué)教材教法，東北師范大學(xué)出版社，1990年6月

[4]皮連生，劉杰 主編.現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)，首都師范大學(xué)出版社，2010年2月