以實(shí)驗(yàn)為載體，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

單明娟

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)法是科學(xué)教學(xué)重要的思想方法和科學(xué)方法。改變知識本位、學(xué)科本位的觀念，實(shí)現(xiàn)從科學(xué)知識邁，向科學(xué)素養(yǎng)(尤其是提高科學(xué)素養(yǎng))的轉(zhuǎn)變，既是課程改革的必然要求，也是科學(xué)課程的總目標(biāo)。

亞里士多德說：“毫無疑問，我們應(yīng)該教給孩子們對他們確實(shí)有用的東西。”科學(xué)教學(xué)中，這“確實(shí)有用”的東西就是“科學(xué)素養(yǎng)”。具有科學(xué)素養(yǎng)的人能夠提出、發(fā)現(xiàn)和解答與日常生活有關(guān)的問題，能夠描述、解釋和預(yù)言自然現(xiàn)象。

科學(xué)教學(xué)中如果能注重以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，精心組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，積極開展探究活動，通過實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生由“觀”生“趣”、由“趣”生“疑”、由“疑”生“思”、由“思”得“知”，這對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)問題意識，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動手能力、思維能力，優(yōu)化思維品質(zhì)具有舉足輕重的作用。

一、實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的作用

(一)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師針對不同的教學(xué)內(nèi)容，利用豐富生動有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和探索科學(xué)奧秘的強(qiáng)烈求知欲。例如，鐵絲燃燒火星四射；氧氣使帶火星的木條復(fù)燃；二氧化碳滅火；用澄清的石灰水和碳酸鈉溶液制取“牛奶”……這些都會令學(xué)生興奮激動，再結(jié)合現(xiàn)象分析原因，便可自主獲得結(jié)論。

當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)注意，興趣并非一產(chǎn)生就能持續(xù)穩(wěn)定。這就需要教師不斷用新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不斷強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使學(xué)生暫時(shí)的淺層興趣逐漸轉(zhuǎn)化為較深層的興趣。那些把實(shí)驗(yàn)“停留”在黑板上、書本上，背實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的做法是錯誤的。

(二)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，優(yōu)化思維品質(zhì)

1培養(yǎng)思維的深刻性

例如，做“氫氣還原氧化銅”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在筆者介紹實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)后，有學(xué)生提出：“假如實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，沒有繼續(xù)通氫氣到試管冷卻為止，會有什么現(xiàn)象呢?”這時(shí)，筆者不急于回答學(xué)生的問題，而是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行兩種不同的實(shí)驗(yàn)操作，預(yù)見實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的不同現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)不同現(xiàn)象(有沒有產(chǎn)生紅色的銅)，組織學(xué)生討論、分析，從而得出結(jié)論。由于強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)過程的呈現(xiàn)，這一教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性大有好處。事實(shí)上，科學(xué)實(shí)驗(yàn)功能的體現(xiàn)不僅僅在于獲得所謂的“正確”實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更重要的是使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探索過程。不重視過程的實(shí)驗(yàn)等于把生動活潑的科學(xué)現(xiàn)象變成了靜止的某個(gè)預(yù)期的“結(jié)論”，引不起學(xué)生的積極思維。

2培養(yǎng)思維的獨(dú)創(chuàng)性

例如，在“如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分食鹽水和純水”的教學(xué)中，筆者讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題、去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。布置任務(wù)后，給學(xué)生一段時(shí)間讓他們先獨(dú)立思考。學(xué)生設(shè)計(jì)出很多方案，匯總起來竟然有27種之多。(1)嘗(味道)；(2)蒸發(fā)(有無鹽粒)；(3)洗傷口(疼痛感)；(4)放雞蛋(沉、浮)；(5)導(dǎo)電(強(qiáng)、弱)；(6)泡泡菜(生、熟)；(7)養(yǎng)魚(死、活)；(8)治魚的霉斑(效果)；(9)放菠蘿(味道)；(10)稱質(zhì)量(輕、重)；(11)放冰箱(結(jié)冰快慢)；(12)加鹽(有無沉析)；(13)曬干(有無鹽粒)；(14)放鐵釘(生銹快慢)；(15)放冰塊(溶解快慢)；(16)放木條(沉、浮)；(17)退燒(效果)；(18)放雞血(是否凝結(jié))；(19)過濾(有無雜質(zhì))；(20)加糖(溶解狀況)；(21)洗碗(清潔程度)；(22)滴油(擴(kuò)散狀況)；(23)洗茶垢(清潔程度)；(24)漱口(治牙痛)；(25)養(yǎng)海魚(死、活)；(26)養(yǎng)花(死、活)；(27)用試紙(效果)。雖然不是每種方法都簡單、可行、有效，有些還基本雷同，但每個(gè)人都有獨(dú)立的見解、新穎的觀點(diǎn)，這是很寶貴的。然后，筆者組織學(xué)生一起分析、討論、比較設(shè)計(jì)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)等。最后，選擇優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，由學(xué)生在課堂上演示，對比較好的方案給予表揚(yáng)，對較差的也要從其中找出某方面的優(yōu)點(diǎn)給予肯定，從而調(diào)動各層次學(xué)生的創(chuàng)造積極性，發(fā)展思維的獨(dú)創(chuàng)性。

(三)借助實(shí)驗(yàn)結(jié)果就事論理

學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備學(xué)會透過現(xiàn)象找出事物本質(zhì)特性和規(guī)律的本領(lǐng)?，F(xiàn)象往往是表面的、零散的，如何通過現(xiàn)象找出事物規(guī)律性的東西，是培養(yǎng)學(xué)生分析、概括、推理、判斷等思維方法的重要過程。就“事”論“理”中的“事”就是實(shí)際存在的問題，“理”是對實(shí)際問題作出必要的理論分析和說明。如在“大氣壓”教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了“喝飲料比賽”：準(zhǔn)備兩只瓶子，一只瓶口有塞子，一只沒有。在有塞子的瓶子中放一個(gè)裝有清潔飲用水的小瓶，在沒有塞子的瓶子中也放一個(gè)裝有清潔飲用水的小瓶。請一位班里公認(rèn)力氣較大的男同學(xué)用吸管插入瓶塞吸水，請一位班里公認(rèn)力氣較小的女同學(xué)用吸管吸另外一瓶水。在全班同學(xué)都認(rèn)為男同學(xué)必勝的情況下，結(jié)果卻是女同學(xué)贏了。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果根本不相吻合，究竟是什么原因?qū)е碌哪?通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生明白了大氣壓的原理，原來水不是吸出來的，而是壓出來的。

二、以實(shí)驗(yàn)為載體提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略

(一)圍繞實(shí)驗(yàn)主題提煉問題

圍繞實(shí)驗(yàn)主題提煉問題，可以增強(qiáng)學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力。

一是提出系列性問題。例如，在演示氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中，由于注意點(diǎn)較多，筆者提出了以下問題，以指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)：氧化銅在反應(yīng)前后顏色有什么明顯變化?試管口有什么變化?試管口為什么要向下傾斜?導(dǎo)管為什么要伸入試管底部?開始加熱前為什么要先通一會兒氧氣?實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為什么要先熄滅酒精燈再通一會兒氧氣?以上問題的設(shè)置，使學(xué)生對本實(shí)驗(yàn)應(yīng)掌握的內(nèi)容一目了然。

二是提出對比性問題。例如，圍繞制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，筆者提出了如下問題：不用稀鹽酸而改用濃鹽酸跟石灰石反應(yīng)，行不行?為什么?又例如，圍繞物質(zhì)燃燒條件的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，筆者提出了如下問題：為什么用嘴對蠟燭迅速吹氣火焰滅，而對爐火迅速吹氣卻反而越吹越旺?通過對比性問題的提煉，有利于學(xué)生辨析概念，掌握原理，養(yǎng)成思考實(shí)驗(yàn)問題的習(xí)慣。

(二)利用實(shí)驗(yàn)手段開展探究活動

在課堂實(shí)驗(yàn)中，盡量將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成探索性實(shí)驗(yàn)，將演示實(shí)驗(yàn)放手讓學(xué)生去做(注意演示實(shí)驗(yàn)并不是指教師做的實(shí)驗(yàn))，讓學(xué)生主動參與、樂于探究，可以提高學(xué)生的探究興趣和探究能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

培養(yǎng)學(xué)生的探究能力僅僅靠課堂是不夠的，我們必須拓展實(shí)驗(yàn)時(shí)空，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)、改組和改造，充分利用實(shí)驗(yàn)這一科學(xué)學(xué)科特有的載體，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，使學(xué)生養(yǎng)成“瓶瓶罐罐做儀器、拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的良好動手習(xí)慣。

課外活動是課堂的延伸，開展課外活動不僅拓寬了學(xué)生的知識面，使學(xué)生掌握了研究問題的科學(xué)方法，同時(shí)也提高了學(xué)生的思維能力與實(shí)踐能力。因此，教師要根據(jù)教學(xué)、學(xué)生、校內(nèi)外的實(shí)際情況開展各類課外活動，將課堂教學(xué)與課外活動緊密結(jié)合

起來，使科學(xué)教學(xué)更加完善。例如：(1)用pH試紙測定家庭中的食鹽水、肥皂水、茶水、食醋等物質(zhì)的pH，測定土壤的pH；(2)讓學(xué)生回家指導(dǎo)家長合理施肥、澆花、移栽植物；(3)除去熱水瓶水垢，冰箱除臭；(4)熟悉家庭電路、換接保險(xiǎn)絲、自制水果電池等。

此外，還可以引導(dǎo)學(xué)生使用科學(xué)知識和科學(xué)方法處理生活、生產(chǎn)中與科學(xué)相關(guān)的問題。例如，通過閱讀說明書和嘗試性操作，學(xué)習(xí)使用電器和儀器的能力；利用科學(xué)知識并沿著正確的思維路線發(fā)現(xiàn)和排除自行車或家庭上下水系統(tǒng)故障的能力；等等。

(三)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的能力

1明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往會出現(xiàn)這樣的問題：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象錯綜復(fù)雜，學(xué)生情緒興奮，實(shí)驗(yàn)做完后，學(xué)生只記住他感興趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而不明白這些現(xiàn)象說明了什么問題。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力值得高度重視。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察力，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須讓學(xué)生知道觀察什么，怎樣觀察，實(shí)驗(yàn)的初始狀態(tài)如何，結(jié)果如何。只有明確觀察目的，仔細(xì)觀察，不管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何，都能抓住本質(zhì)。

2合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說過：“人的心靈深處，總有一種把自己當(dāng)做發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者的固有需要?！痹趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生自己根據(jù)問題去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，做實(shí)驗(yàn)，歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，作出分析、判斷。這不僅能啟發(fā)學(xué)生積極思維，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。例如，教師可設(shè)計(jì)這樣的問題：有兩瓶失去標(biāo)簽的稀硫酸和稀鹽酸溶液，如何鑒別?教師可指導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己動手實(shí)驗(yàn)，觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)就能發(fā)現(xiàn)：用氫氧化鋇溶液和可溶性的鋇鹽溶液進(jìn)行區(qū)分，現(xiàn)象明顯，而用硝酸銀溶液鑒別，則兩者都有白色沉淀生成。對于這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師可與學(xué)生一起分析原因，查溶解性表。學(xué)生可得出這樣的結(jié)論：鑒別稀硫酸和稀鹽酸溶液不能用硝酸銀溶液。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、動手能力，又使學(xué)生享受了實(shí)驗(yàn)過程的快樂。

實(shí)驗(yàn)對激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、優(yōu)化思維品質(zhì)、明晰科學(xué)道理均能起到積極而重要的作用，通過實(shí)驗(yàn)這一有效載體，積極開展探究活動，可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力、思維能力以及提出問題、分析問題、解決問題的能力，學(xué)生的綜合素質(zhì)也可在實(shí)驗(yàn)中得到提高，并最終內(nèi)化成科學(xué)素養(yǎng)。教師只有充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，并有意識地加以實(shí)踐嘗試，才能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從掌握科學(xué)知識為目標(biāo)到提高科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的轉(zhuǎn)變。