基于核心素養(yǎng)的初中科學微實驗教學的實踐與探索

夏兆省

摘? ? 要：微實驗具有實用性、親和性、拓展性、探究性的基本特征。對微實驗的分類、內(nèi)容進行提煉，從科學概念教學、規(guī)律教學以及習題教學中突出培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，在科學教學中要通過觀察、實驗，引導(dǎo)學生對已掌握的事實通過分析、歸納、概括出基本概念和基本規(guī)律，從而獲取科學知識。

關(guān)鍵詞：初中科學;核心素養(yǎng);微實驗教學

初中科學是一門以實驗為基礎(chǔ)的綜合理科課程，實驗是科學教學的一種最有效的形式，其中隱含著豐富的科學知識與疑問，是開啟科學知識的源泉，幫助學生形成科學概念、原理與規(guī)律，培養(yǎng)學生觀察實驗現(xiàn)象能力、得出實驗結(jié)論能力，同時還培養(yǎng)學生尊重科學事實的基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建科學的方法論， 逐步形成科學的情感、態(tài)度與價值觀。

筆者曾對初中科學實驗課教學進行了課堂觀察，在課后對學生進行了問卷調(diào)查，并結(jié)合訪談，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)教師存在著輕科學知識形成過程，重科學知識結(jié)論;忽視尊重客觀事實，過分強調(diào)尊重權(quán)威;不注重實驗，忽視對實驗過程思考等問題。這樣的實驗教學的課堂與培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)顯然是割裂的。

為此，筆者以培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為指向， 從以下幾方面對初中科學微實驗教學進行一些實踐與探索。

一、微實驗的涵義和基本特征

微實驗是指利用生產(chǎn)和生活中的物品進行的“短小”實驗。微實驗以結(jié)構(gòu)簡單、操作便易取材方便等特點，使其具有極強的“親民性”，學生能輕易參與，人人可做。學生利用生產(chǎn)和生活中的物品進行實驗，強調(diào)要開展多種探究活動，以激發(fā)學生學習科學的興趣，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。微實驗具有實用性、親和性、拓展性、探究性的基本特征。

1.實用性

日常物品可以根據(jù)需要加工成不同的實驗用品，可增強了學生的學習科學積極性和體驗探究科學過程，有助于突破科學概念、規(guī)律、原理的疑難點。如浙教版科學教材第三冊第三章第2節(jié)“浮力”的教學中，教師安排學生利用家庭器材薄塑料袋探究物體的沉浮條件。

2.親和性

日常物品學生感興趣，較熟悉，容易被學生接受并積極思考。如浙教版科學教材第二冊第三章第7節(jié)“壓強”的教學中，教師安排學生利用文具器材鋼筆探究壓力的作用效果跟壓力的大小與受力面積有關(guān)，從而建立了壓強概念。

3.拓展性

日常物品對教科書內(nèi)容進行補充，可幫助學生理解科學概念、規(guī)律、原理的重難點。如浙教版科學教材第四冊第三章第4節(jié)“二氧化碳”的教學中，教師安排學生利用醫(yī)用器材大號針筒探究“二氧化碳氣體在水中溶解性” 的實驗，從而進一步激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生理解二氧化碳氣體在水中溶解性的規(guī)律。

4.探究性

利用生產(chǎn)和生活中的日常小物品，根據(jù)科學實驗現(xiàn)象可以調(diào)動學生去探究直觀的實驗現(xiàn)象背后潛在的科學概念、規(guī)律、原理，引導(dǎo)學生對科學現(xiàn)象的自主探究活動，鍛煉了學生的觀察實驗現(xiàn)象能力、探究實驗規(guī)律能力以及學生自主學習的能力。如浙教版科學教材第四冊第三章第2節(jié)“氧氣和燃燒”的教學中，教師安排學生利用醫(yī)用器材注射器探究可燃物的燃燒條件之一需要氧氣參與。

二、微實驗教學的分類和內(nèi)容

教師認為科學教學資源就是上級教育行政部門配發(fā)的實驗器材。其實，我們要充分挖掘生產(chǎn)和生活中的日常小物品，開展多種科學探究活動，以激發(fā)學生學習科學的興趣，培養(yǎng)學生的探究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

（一） 微實驗分類

科學來自實驗，概念源于實踐，“微實驗”可以促進建構(gòu)科學概念。微實驗課程設(shè)置五個分類（如圖1），所有內(nèi)容直接來源于學生熟悉的生產(chǎn)和生活中的日常小物品，更能打破學生對科學探究的神秘感，體驗到學習科學知識的樂趣。

（二）微實驗內(nèi)容

微實驗對適合提升學生核心素養(yǎng)的教學內(nèi)容設(shè)計了不同專題的科學探究教學，具體內(nèi)容如表1所示。

根據(jù)以上微實驗探究內(nèi)容，從科學概念教學、規(guī)律教學以及習題教學中突出培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，在科學教學中要通過觀察、實驗，引導(dǎo)學生對已掌握的事實通過分析、歸納、概括出基本概念和基本規(guī)律，從而獲取科學知識。

三、微實驗教學的實踐

1.微實驗在初中科學概念教學中實踐

在科學概念的形成過程中，利用日常小物品對教科書實驗器材進行改進，調(diào)動學生的學習積極性，可幫助學生理解科學概念，同時培養(yǎng)了學生的觀察能力、探究能力和自主學習的能力。

案例1? ?“壓強”教學

浙教版科學教材第二冊第三章第7節(jié)“壓強”的教學中安排了如圖2所示的一個活動。

這是一個探究壓強大小跟什么因素有關(guān)的實驗活動，利用海綿、小凳子、砝碼實驗器材進行探究。

在浙教版科學教材中，本實驗為驗證性實驗，整個實驗過程，學生基本上被動地完成實驗，照搬課本，未作深層次的思考，機械地求證實驗結(jié)果。學生發(fā)揮的空間小，學生沒有深層次的學習興趣，更缺乏主動去探究性學習的動力?；谶@樣的實驗狀況，筆者突破教材的限制，挖掘并利用日常物品器材設(shè)計為探究實驗，深化對書本知識的理解和應(yīng)用，提升了核心素養(yǎng)。

教師組織學生設(shè)計實驗，填寫學習活動單中的實驗?zāi)康摹嶒炂鞑?、實驗步驟。

第______小組? ? ? ?成員：________

（1）設(shè)計實驗

[實驗?zāi)康?探究壓力的效果與受力面積的關(guān)系 實驗方法

需要改變的量 受力面積 需要控制不變的量 壓力大小 實驗器材 塑料透明的大盒子、沙子、兩個相同的玻璃杯 實驗步驟 兩個相同的塑料透明的大盒子，里面裝上等量的沙子;

將其中一個玻璃杯正放在沙子上面，另外一個倒放在另一堆沙上，比較沙子凹陷的程度。 ]

（2）觀察與分析

實驗現(xiàn)象：玻璃杯倒放沙子凹陷得深一些。

實驗結(jié)論：壓力的大小不變，壓力的作用效果與受力面積有關(guān)，且成反比。

（3）設(shè)計實驗

[實驗?zāi)康?探究壓力的效果與壓力大小的關(guān)系 實驗方法

需要改變的量 壓力大小 需要控制不變的量 受力面積 實驗器材 塑料透明的大盒子、沙子、兩個相同的玻璃杯 實驗步驟 兩個相同的塑料透明的大盒子，里面裝上等量的沙子;

將兩個杯子都正放在沙子上，其中一個杯子里放些石塊，加大它的重量，比較沙子的凹陷程度 ]

（4）觀察與分析

實驗現(xiàn)象：重量大的杯子沙子凹陷得深一些。

實驗結(jié)論：受力面積不變，壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān)，且成正比。

本節(jié)“壓強概念”教學過程中，學生利用學習活動單，經(jīng)歷了設(shè)計實驗方案、學生親自動手操作實驗、實驗現(xiàn)象分析、實驗結(jié)論得出，感悟科學方法，通過這個完整的科學探究歸納總結(jié)出壓力的作用效果與壓力的大小成正比，與受力面積成反比，從而建立了壓強這一概念。學生在此過程中有充足的時間去動手實驗，有體驗、有思考，學生就能從實驗過程中提煉出實驗的方法，獲得實驗成功的樂趣，培養(yǎng)學生探究能力，同時可以提升核心素養(yǎng)。

2.微實驗在初中科學規(guī)律教學中實踐

在科學規(guī)律的建立過程中，利用日常小物品對教科書實驗器材進行改進，激發(fā)學生的學習興趣，可幫助學生建立科學規(guī)律，同時培養(yǎng)了學生的觀察能力、探究能力和自主學習的能力。

案例2? ? “小孔成像的規(guī)律”教學

浙教版科學教材第二冊第二章第4節(jié)在“光和顏色”的教學中安排了如圖3所示的一個活動。

這是一個探究小孔成像的規(guī)律的實驗活動，浙教版科學教材本實驗缺點是如果沒有太陽光，通過自制的小孔在地面上找不到的像。筆者對課本儀器改進為F光源、帶小孔的黑板、白屏。

下面重點通過日常物品來探究小孔成像的規(guī)律。

（1）提出問題

物體與小孔之間的距離跟物體經(jīng)小孔所成像的大小、正倒有什么關(guān)系？

（2）建立猜想

物體與小孔之間的距離可能跟物體經(jīng)小孔所成像的大小、正倒有關(guān)系。

（3）設(shè)計實驗和進行實驗

在比較暗的環(huán)境中，如圖4中的F光源、帶小孔的黑板、白屏依次擺放在在水平桌面上，然后調(diào)節(jié)F光源、小孔和白屏的中心在同一高度上。

當小孔板和白屏之間距離不變， F光源距小孔越近，觀察白屏是否有像？像比物大還是比物??？像是正立的還是倒立的？

當小孔板和白屏之間距離不變，F(xiàn)光源距小孔越遠，觀察白屏是否有像？像比物大還是比物??？像是正立的還是倒立的？

當小孔板和白屏之間距離與F光源距小孔板距離相等時，觀察白屏是否有像？像比物大還是比物??？像是正立的還是倒立的？

（4）記錄實驗數(shù)據(jù)

將實驗的結(jié)果記錄在表2中。