淺談初中科學實驗教學的幾點思考

徐愛平

摘要：初中科學課程是以對科學本質的認識為基礎、以提高學生科學素養為宗旨的綜合課程。如何提高學生的科學素養？關鍵在于科學學科特征。科學是一門實證課程，即觀察和實驗為基礎的課程。反之，實驗不僅是提高學生科學素養的內容，也是提高學生科學素養的路徑。在科學教學中，應充分重視并發揮實驗功能，從而真正有效地提高每一位學生的科學素養。

關鍵詞：實驗功能；科學實驗教學；科學素養

中圖分類號：G632.0文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）22-0070

初中科學課程是以對科學本質的認識為基礎、以提高學生科學素養為宗旨的綜合課程。科學素養包括四個方面：從整體上認識自然和科學，建立良好的認知結構，積累必要的科學知識、技能；經歷科學探究的過程，習得科學探究的技能，掌握基本的科學研究方法；形成科學的情感、態度與價值觀；解決實際問題的能力。如何提高學生的科學素養？關鍵在于科學學科特征。科學是一門實證課程，即以觀察和實驗為基礎的課程。反之，實驗不僅是提高學生科學素養的內容，也是提高學生科學素養的路徑。在科學教學中，應充分重視并發揮實驗功能，從而真正有效地提高每一位學生的科學素養。

一、幫助學生理解或建構科學知識

科學知識是人類對客觀世界和人類自身系統的認識，其表現形式包含科學事實、科學概念、科學原理、科學模型和科學理論等。其中后四種較抽象，不易理解。為便于闡述，后四種我們統稱為科學理論。科學事實是經驗部分，是理解或建構其他科學知識的基礎與支撐。大量證據表明，在科學教學法中，教師如果僅給學生解釋各種概念和規律，可能會導致學生形成死的知識（inert knowledge），人類的學習分為兩大類：有意義的理解接受學習和發現式學習。

有意義的理解接受學習就是能理解接受他人的觀點，但觀點不是直接接受的，而是必須要有科學事實的支撐理解后才會接受。即經過理論聯系實際的學習，理論才會接受，其簡圖是：科學理論→科學事實。在實驗教學中，若是基于有意義的理解接受教學，實驗就是創造科學事實，讓學生理解接受。例如，生態瓶的制作實驗，就是基于已經學了生態系統成分及其穩定性規律的基礎之上讓學生加以制作，通過該實驗讓學生更好地理解生態系統成分及其穩定性規律。

有意義的理解接受學習不是一種創新學習。發現式學習才是創新學習，是學習的核心所在。其過程恰恰與前者相反：科學事實→科學理論。認知發展心理學家、發生認識論教育哲學家皮亞杰認為：人們通常在自身經驗的基礎上建構自己的知識。在該學習過程中，學生基于自然現象，提出科學問題，建立假設，設計方案，獲取更干凈的事實證據，檢驗假設，交流評價過程。即理論是學習者自己發現的，是真正的創新學習。如壓力的作用效果與壓力大小、受力面積大小的關系的規律，學生有一些原有的不干凈的自然現象，如：公路上載重量越大的汽車對路面的破壞越大，用泥馬在灘涂上行進不會下陷容易前進。建立猜想、假設，設計嚴密的方案，獲取更干凈的科學事實證據（即實驗），學生自己生成壓力的作用效果與壓力大小、受力面積大小的關系的規律。

可以看到，無論哪一種學習方式，都離不開科學事實支撐。

二、讓學生得到科學方法的訓練

1.獲得與科學實驗直接相關的科學方法的訓練

在科學實驗教學中，需要進行實驗條件的控制相同與預設不同；收集什么樣的現象或證據判斷因變量（直接收集證據法與轉換法）；證據的收集有定性的觀察，也有有的證據要做定量的測量；事實證據記錄內容一多，為更快捷地記錄，還需立表格；測得的證據或數據需要進行分析和處理。由此，科學實驗能訓練學生的科學方法是：觀察、測量、控制變量法、證據收集的方法（直接收集證據法與轉換法）、表格建立的規范與方法、數據的處理等與科學實驗相關的科學方法。

例如，探究《種子萌發需要什么條件》時，我們先要列出可能影響種子萌發的所有因素，如溫度、水分、空氣、陽光等。我們如何探究這些因素對種子萌發的影響呢？讓學生設計多個因素影響的研究方案時，每一次只改變其中的某一個因素而控制其余幾個因素不變的控制變量方法，讓學生根根據下圖中的方案填寫表格體會控制變量的這種科學方法，根據實驗方案填寫下表。

2.獲得與科學實驗間接相關的科學方法的訓練

在發現式學習中，實驗不是孤立的，它與其他科學探究的過程是一個有機整體。所以由此可以獲得根據自然現象提出科學問題的方法和能力，建立猜想和假設的方法和能力，方案設計的方法和能力，檢驗假設（如比較、分類、分析、綜合、抽象和概括）的方法和能力，交流評價的方法和能力都獲得訓練。

三、培養學生的科學情感態度價值觀

在科學實驗教學中，學生形成的科學情感態度價值觀主要包括：保持對自然的好奇心、尊重事實，一絲不茍地處理實驗數據，能聽取和分析不同的意見，不輕信未被大量實驗事實所證明的結論，科學需要與他人進行合作的觀念，敢于質疑，不怕在實驗和研究中遇到的困難，關心社會重大課題，關心環境等。那么，在科學實驗教學法中如何充分發揮其培養科學素養的功能呢？

1.利用科學實驗激發學生的學習興趣

在信息加工模型中，受納器標志著信息加工的開始，從教學角度，吸引和維持學生的注意是教學的第一步。科學教師應仔細安排課堂教學，以便使學生把注意力集中到他們所教的內容上。例如在上一堂有關甲殼類動物的科學課時，上課一開始，筆者手里拿著一只活蹦亂跳的、水淋淋的螃蟹進教室，即使是最沒有興趣的學生這時也會集中注意力。

從學生的心理特征在學習科學方面的表現來看，在科學實驗中產生的現象是引起學生興趣的主要因素。學生親自動手實驗獲得成功會使他們對實驗產生更加濃厚的興趣，調動了學生學習科學的積極性和主動性。例如，在學習《植物生殖方式的多樣性》的內容后，我們組織學生做了扦插實驗，看著這些學生親手種下的植物一天天的長大，他們無比興奮。又如，在學習了《物質的分離》后，我們組織學生在教室制備硫酸銅晶體并觀察它的生長。學生熱情非常高，課堂上也更加積極。

2.利用科學實驗培養學生的科學精神

新課程中安排了許多科學史資料，教師在日常教學中要善于運用各種方法讓學生領略科學史，特別是一些科學上的重大發現、發明過程的介紹，以激發學生對科學的興趣，領略科學家的探究方法，培養學生的探索精神和科學態度。例如在學習生長激素的發現歷史時，通過重新沿著科學家的探索之路重新探索，孩子們認識到科學是全人類智慧的結晶，科學規律的發現是一個不斷完善和接近真理的過程，教師通過創造條件為孩子們呈現沿著科學家們做過的科學實驗，并讓孩子們了解科學家們遭遇挫折和失敗的例子，讓學生體驗到科學思想形成中的曲折與艱辛，培養他們戰勝困難不屈不撓的精神。通過史料為背景材料還可以引導學生充分了解科學的發展史，有利于激發學生對科學探究的興趣，對避免過度學習有積極意義。

3.培養學生質疑的觀念

在科學教學過程中，重視教給學生圍繞實驗原理、實驗過程、實驗現象等質疑，從而提升實驗教學的質量，培養學生勤于思考、敢于質疑、善于釋疑的好習慣。例如，在做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時引導學生分析為什么集氣瓶要留少量水？再如在用紅磷燃燒法測空氣中氧氣體積分數時，引導學生思考為什么實驗前要檢查裝置的氣密性？導氣管中為什么要先充滿水？可以用木炭代替紅磷嗎？在科學教學過程中適時的引導學生質疑，力求使學生的學習過程想問、會問、敢問到善問，從而促進學生積極發展思維、增強問題意識、優化學習方法。

4.培養學生與人協作的觀念

現代教育不但強調人的個性發展和人的主體性，而且更強調人的群體性和合作意識的培養。這一點關系到學會生存的重要問題。學生在小組實驗活動中，需要合理的分工、協作，需要團結互助，合作共事，才能完成實驗任務。例如，在學習顯微鏡使用的相關內容時，筆者讓學生提前一天進行預習，第二天直接把學生帶到實驗室進行顯微鏡使用的實驗，當時的情形出乎筆者的意料。經過小組內的交流，有的小組能快速找到清晰的像，而有的小組經過很長時間也找不到清晰的像，因為他們不會正確使用顯微鏡。后來，筆者對那些找到了像的小組進行表揚，并要求他們進一步總結自己找到像的竅門，進行交流，并幫助那些沒有找到像的小組找到像，經過孩子們的交流，每一個小組都有人幫，就這樣在人人為我、我為人人的氛圍中，孩子們習得了知識與技能，更提高了與人協作的能力，從而強化協作觀念。

四、使學以致用的能力獲得提升

多數人認為，只有探究的結果——科學知識的應用：理解、解釋和預測自然現象等才是學以致用。其實，探究過程中出現的方法、隱含的科學情感態度價值觀都可以進行學以致用。課程目標中關于科學情感態度價值觀部分：樹立科學思想，崇尚科學精神，訓練嚴謹的科學思維；尊重自然、敬畏生命的科學責任，養成與自然界和諧相處的生活態度，逐步形成用科學知識、方法和態度去看待和解決個人與社會問題的意識；形成對自然界的整體認識和科學的世界觀與方法論；了解科學、技術、社會、環境之間的關系，深化對科學的認識，關心科技進展，關注有關的社會熱點問題，初步形成可持續發展的觀念。都是被科學探究整合進來的。教學中需要教師把隱含這些觀念的具體事例整合進來，讓學生自動生成這些科學素養，不斷地在一次次這樣的學習訓練中得到強化，使學生在脫離教師后，哪怕基礎知識忘記了，但其科學方法、科學情感態度價值觀得以保留，真正做到為學生的終身學習打下基礎。科學實驗也一樣，也可直接加以學以致用。在各種工程技術的發明創造中，有些直接的就來自實驗，或對實驗加以改進。如電動機的發明創造就是磁場對通電導線有力的作用；學生自己制作的生態瓶就可以作為學生自己的藝術品加以欣賞。

總之，在新課程背景下，科學實驗對于提高學生科學素養具有不可代替的重要作用。需要科學教師結合教學實際，充分發揮實驗教學的功能，讓科學的教學成為教師和孩子們科學素養共同成長的樂園。

參考文獻：

[1]袁運開等.科學[M].上海：華東師范大學出版社，2006.

[2]《2013年中考說明》浙江省教育廳教研室制定

[3]聶玉蓮.談改進實驗教學培養創新能力[J].山東教育學院學報，2002（1）.

[4]教育部.科學（7-9年級）課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2001.

[5]陳世軍.初中自然科學實驗教學中學生創新能力培養的探索[J].寧波教育學院學報，2005，7（2）：92-94.

（作者單位：浙江省常山縣城關中學324200）