淺談以核心素養為導向的初中科學實驗能力的培養

摘 要：科學，是一門以實驗為基礎的學科，實驗占據重要地位。課堂上，教會學生正確觀察基本儀器和實驗現象，正確使用儀器，按照實驗步驟進行操作，獨立設計實驗方案，有針對性地培養學生科學實驗能力，更利于實現核心素養教育目標，使學生善于利用實驗操作探索真理。本文將針對科學實驗能力的具體培養問題展開詳細闡述。

關鍵詞：核心素養;科學實驗能力;培養

科學學科的核心素養集中體現于科學觀念及應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任四個方面。其中，科學思維與創新，包括了模型建構、科學推理、科學論證、科學實驗、質疑創新幾個要素。實驗能力，是學生所應具備的基本素養，是最為關鍵的科學課程核心素養。目前，對于學生實驗能力的培養仍然存在著過分信賴教材，濫用課件，輕視實驗生成等問題。同時，學生缺少良好的實驗習慣，實驗操作中分工不太明確，參與度低，缺少交流。

一、 尊重主體地位，創造成功體驗

在課堂上，要改變以往傾向于功利主義的教學問題，強調尊重學生主體地位，為學生創造更多成功的實驗體驗，發展學生科學實驗能力核心素養。實際教學期間，要想突出學生主體地位，需遵從“貼近社會，貼近生活”這個原則，為學生設計一些科學實驗探究活動，活躍學生思維，引導學生自主學習。對于這種科學實驗探究活動的設計，要是學生們所熟悉的，要符合學生心理特點。同時，在組織科學實驗探究活動時，要在尊重學生主體地位基礎上關注學生好奇心表現。當學生有了好奇心以后，他們將更有興趣去參與實驗，走進實驗，養成良好實驗能力核心素養。

例如，在《物質的密度》一課教學時，可以先為學生展示日常生活中比較常見的用水收費發票、廢棄水表。請學生仔細觀察它們，并說一說用水收費發票和廢棄水表上的計數單位分別是什么。通過觀察，學生們將發現水表上的單位是“立方米”這個體積單位，發票上是“噸”這個重量單位。這時，結合觀察結果，有的學生會提出這樣一個疑問：“水的體積和質量之間存在對應關系嗎？”當學生提出這個疑問以后，可指導學生根據自己的實驗探究經驗設計一個實驗數據統計表，主要用于記錄每一次實驗中水的體積和質量。實驗操作中，要科學指導學生每一次取出不同體積的水進行測量。很快，學生們將發現“水的質量越大，體積越大”這個規律。通過一次成功的實驗操作體驗，順利進入到密度的新課學習中。整個過程，充分尊重了學生的主體地位，讓學生實驗能力核心素養得到了很好的訓練。

二、 明確各自分工，鼓勵動手探究

在課堂上，為避免學生在學習中出現作秀偷懶情況，更好地促進班上每一位學生實驗能力核心素養的發展，要在實驗操作中，將學生分為若干個學習小組，明確小組組長要為每一位成員安排相應的實驗活動任務。當學生有了各自的實驗活動任務以后，將開始嘗試自己動手探究實驗，發散自身思維，思考實驗。基于明確學生各自分工基礎上，要組織學生做好實驗結果匯報工作。在實驗結果匯報過程中，我們能夠發現學生實驗操作中的不足之處，給予學生有針對性的指導，讓學生實驗能力核心素養得到更大程度提升。但是，在分組實驗操作中，要精心安排好每組實驗任務，明確每一位學生的實驗操作內容。

在對學生實驗能力核心素養進行實際培養時，可結合《熔化與凝固》這一節課教學內容，為學生安排一次“海波和松香熔化規律”的實驗操作，請學生根據本組所畫的海波、松香溫度變化平滑曲線圖，比較二者熔化時溫度變化的不同。實驗操作期間，可將學生分為五人學習小組。每個小組里，組長負責監督整個實驗操作過程，另有一人負責計時，一人負責溫度計讀數，一人負責觀察海波、松香熔化狀態，一人負責記錄海波、松香熔化時溫度變化。其中，負責計時的學生，要從海波溫度達到40℃以后，每隔0.5分鐘進行一次計時。而負責溫度計讀數的學生，要從其溫度達到40℃以后，每隔0.5分鐘進行一次讀數，直至完全熔化后再進行4～5次溫度計讀數。在分組實驗中，基于分工明確基礎上，每一位學生都將親自動手參與、探究實驗，從中掌握一些科學實驗知識。

三、 創新教材實驗，突出實驗亮點

在課堂上，不能一味地按照教材中實驗開展教學，要嘗試利用自己的智慧審視實驗、創新實驗、改進實驗，以突出實驗亮點。面對富有創造性的實驗，學生們不僅能夠加深對知識的理解，還將對實驗現象留下深刻印象。同時，在更為科學的實驗操作中，學生們將更容易理解實驗方法，對實驗內涵有更深的領悟，較好地完成科學實驗的學習，養成一定實驗能力學科核心素養。另外，對教材中實驗進行創新，改進或者補充教材中實驗裝置，更利于收到較好的教學效果，讓學生具備良好的發散性思維，善于用自己的創新思維探究實驗。

我就曾在《壓強》一課教學時，對教材中實驗裝置進行了改進。教材中，為了探究液體是否也會產生壓強，設計了一個“水對容器底部和側壁的壓強”實驗。實驗中，要用橡皮膜蒙上粗管下端。對于這個實驗裝置，很難控制好橡皮膜方向。針對這個情況，我先在實驗裝置粗管側面找到一條直線，再在這條直線不同高度鑿了三個小孔，用小管將每個小孔固定好，保持小管與U型管相連，用U型管高度差反映壓強。接著，依次將管內注入約1/3、2/3的水，觀察容器底部、側壁受到的壓強。在這一次實驗中，通過對教材中實驗裝置的創新、改進，讓學生通過實驗探究發現了其中規律，對學生創新實驗意識實驗能力核心素養養成起到了較好的作用。

四、 珍惜實驗錯誤，抓好教育時機

波普爾曾說：“錯誤中常常孕育著比正確更為珍貴的發現與創造因素。”因而，在實際教學中，要利用好每一次實驗中的意外情況。實驗，難免會有錯誤情況的發生。錯誤，是一種極為寶貴的實驗能力核心素養教育素材，可為學科核心素養教育而服務。首先，在實驗課教學期間，我們要正確對待學生的錯誤操作，科學引導學生自主反思實驗中錯誤之處，讓學生學會在反思中糾錯，進而積累更多實踐經驗，具備一定實驗能力核心素養。其次，我們要重視分析學生出錯誘因。如粗心大意、不良習慣、遺忘規律等等，再結合錯誤誘因有針對性地培養學生實驗能力核心素養。

我在《電流與電壓、電阻的關系》一課教學時，為加深學生對電流與電壓、電阻之間關系的理解，發展學生實驗能力核心素養。課堂上，為學生設計了一個“電流與電壓關系”的測量小實驗。實驗中，因學生已經掌握了電壓、電流測量和電路連接方法。所以，很快完成了實驗操作，對實驗后數據進行了處理。其中一個小組整齊展現了定值電阻是5.0Ω的三次實驗中，1.5V、2V、2.5V電壓所對應的電流值0.3A、0.4A、0.5A。另有一個小組出現了明顯的實驗問題，第二次實驗中的電阻值變成了1Ω。面對這個小組的錯誤問題，我組織學生針對數據偏差形成原因展開了討論，有的學生認為是粗心大意引起的，建議剔除錯誤數據，對缺少的實驗數據進行補測。在錯誤反思過程中，學生們積累了更多實驗操作經驗，為實驗能力核心素養養成奠定了良好基礎。

五、 巧用信息技術，優化實驗環境

在對學生科學實驗能力核心素養進行培養時，要重視利用好現代化信息技術。課堂上，要嘗試利用好多媒體為學生創造仿真實驗環境。當學生處于仿真實驗環境中時，將從中獲得更好的實驗體驗，通過多次實驗探究訓練養成一定實驗能力。同時，在實際教學過程中，要利用好多媒體技術將課外實驗引入到課堂上，豐富學生課堂實驗探究內容，為學生爭取更多實驗操練機會，最大限度發展學生實驗能力。信息技術對學生實驗能力核心素養養成有著重要作用，要充分發揮其重要作用。

課堂上，可結合《質量的測量》一課教學內容，改變以往講解為主的課堂教學模式。實際教學中，可先借用多媒體教學工具為學生直觀呈現幾種物質：一杯水和一桶水、一本科學書和10本科學書、一顆口香糖和一盒口香糖，鼓勵學生想一想物質間的差別。當學生對質量這個概念有了初步認識以后，巧用多媒體視頻播放功能，為學生直觀呈現教材中“用天平秤固體和液體的質量”實驗操作過程，真實模擬觀察托盤天平主要結構、調節天平、測量質量等實驗步驟。通過觀察仿真實驗，學生們將從中掌握到質量測量實驗方法。

六、 使用生活物品，提高實驗趣味

愛因斯坦曾說：“一個美妙的實驗，通常要比從我們頭腦中提取的20個公式更有價值。”由此可知，實驗有著重要地位。而在對實驗活動進行設計時，要想達到實驗能力核心素養培育目的，需注意提高實驗趣味性。趣味十足的實驗，能夠讓學生真正感知到科學實驗魅力所在，進而積極參與實驗活動，不斷鍛煉自身實驗能力。生活物品，往往是學生們比較熟悉的，利用學生身邊的物品設計實驗，更能夠調動起學生的好奇心，讓實驗變得充滿樂趣。

以《力的存在》一課教學為例，為了促進學生科學實驗能力核心素養的發展，可使用日常生活中比較常見的木板、報紙這兩個物品，巧設一個“鐵砂掌斷木板”趣味實驗。實驗中，要求學生將木板放在桌上，再把報紙鋪在木板上。然后，用自己的手去劈開報紙下面的薄木板。通過觀察，學生們將驚奇地發現報紙未動但木板已經斷了。當學生好奇心被調動起來之后，可鼓勵學生把手上包上一條厚的毛巾，再用力劈木板。這時，學生們將發現同樣的實驗結果。隨即，可引導學生用力的知識對這個實驗現象加以解釋。通過參與這個趣味實驗活動，學生們的實驗能力自然而然會得到很好的發展。

綜上可知，實驗能力是科學課程核心素養重要內容。在對學生實驗能力核心素養進行培養時，要充分尊重學生的課堂主體地位，組織學生分組進行實驗探究。同時，課堂上，要重視創新教材中實驗內容，抓好每一個實驗意外教育時機，再通過信息技術、生活物品等的使用，創造一個良好的實驗學習環境，促進學生科學實驗能力得到最大限度的提高。

參考文獻：

[1]葉維仁.基于核心素養探究初中科學有效教學[J].新課程，2019（6）.

[2]詹海鳳.促進學生核心素養發展的初中科學教學探究[J].中國校外教育，2018（4）.

[3]竺張定.核心素養在初中科學教學中的融入分析[J].華夏教師，2019（2）.

作者簡介：

李敏杰，浙江省海寧市，浙江省海寧市斜橋中學。