科學(xué)拓展性課程中“主題式”科學(xué)探究的應(yīng)用

陶基榮

本文主要針對(duì)初中七八年級(jí)科學(xué)拓展性課程中的“主題式”科學(xué)探究展開論述，我結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，得出兩種“主題式”科學(xué)探究形式，一個(gè)主題是“發(fā)散性”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，另一個(gè)主題是“矛盾性科學(xué)問題的辯證思考”，這兩種“主題式”科學(xué)探究具有比較實(shí)用性操作性，同時(shí)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)有較好的促進(jìn)作用，尤其是發(fā)散性思維和辯證性思維的培養(yǎng)。

初中科學(xué)拓展性課程按其教學(xué)內(nèi)容可以分為知識(shí)拓展類、實(shí)踐研究類和綜合應(yīng)用類。作為學(xué)?？茖W(xué)拓展性課程的主要負(fù)責(zé)人，我在近三年中主要開展了以知識(shí)拓展類、實(shí)踐研究類方面為主拓展性課程活動(dòng)。其中在有關(guān)主題式科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科學(xué)知識(shí)拓展探究方面花費(fèi)了一些心思，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)和心得。下面就“發(fā)散性科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)”和“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”這兩個(gè)主題式科學(xué)拓展性課程中的應(yīng)用展開論述。

一、“發(fā)散性科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)”主題科學(xué)探究活動(dòng)

“發(fā)散性”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為主題的科學(xué)探究是以某個(gè)常見的生活物品為主要實(shí)驗(yàn)材料開放性地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)通過小組合作以“任務(wù)單”的形式完成兩種或兩種以上的合理的實(shí)驗(yàn)方案。其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的任務(wù)單如下圖。

“任務(wù)單”是學(xué)習(xí)媒介的主要呈現(xiàn)方式，它能引導(dǎo)學(xué)生自主參與和自主探究，讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，掌握學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)習(xí)能力?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)提前一個(gè)星期布置，任務(wù)單也提前一個(gè)星期發(fā)放，因?yàn)橥卣剐哉n程基本是每星期開展一次，給學(xué)生團(tuán)隊(duì)一個(gè)星期的時(shí)間進(jìn)行思考查找討論進(jìn)行科學(xué)探究。最后學(xué)生團(tuán)隊(duì)科學(xué)探究的成果以“任務(wù)單”上的2～3個(gè)合理的實(shí)驗(yàn)方案呈現(xiàn)出來。因?yàn)榭紤]到科學(xué)拓展性課程中的30名左右學(xué)員中是七八年級(jí)每個(gè)班的學(xué)生都有（沒有九年級(jí)的學(xué)員），由于七年級(jí)學(xué)生和八年級(jí)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)掌握的程度不同，故對(duì)學(xué)員進(jìn)行團(tuán)隊(duì)分組時(shí)，我讓每組團(tuán)隊(duì)中七八年級(jí)學(xué)生混搭，如七（1）班和八（1）進(jìn)行組合，使每個(gè)團(tuán)隊(duì)中都有七八年級(jí)學(xué)員，這樣使每組所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案涉及的知識(shí)面更廣，內(nèi)容更豐富。讓他們給自己團(tuán)隊(duì)各起一個(gè)響亮的團(tuán)隊(duì)名稱，上課期間可以根據(jù)各個(gè)團(tuán)隊(duì)的上課表現(xiàn)和完成任務(wù)情況進(jìn)行打分評(píng)比，促進(jìn)他們團(tuán)隊(duì)凝聚力的形成。

我在開展科學(xué)拓展性課程的實(shí)踐過程中，設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)“發(fā)散性”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的任務(wù)單。案例1：讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)以“雞蛋”雞蛋為主要實(shí)驗(yàn)材料其他輔助材料可以自選設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生反饋上來的實(shí)驗(yàn)方案有：（1）物理力學(xué)方面的方案：①壓強(qiáng)方面：有力握住雞蛋，結(jié)果雞蛋沒破，用兩個(gè)手指去掐雞蛋，雞蛋破了，說明壓強(qiáng)大小與受力面積有關(guān)。②用手去推雞蛋，雞蛋離開手后，雞蛋繼續(xù)往前滾，說明運(yùn)動(dòng)的物體由保持繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的慣性。③用手把雞蛋拿到一定高度釋放，雞蛋往下落，說明重力改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。④用雞蛋敲燒杯的邊沿，結(jié)果雞蛋破了，說明力的作用是相互的。⑤把雞蛋投入裝有水的燒杯中，然后往水里加入食鹽，并不斷攪拌，結(jié)果雞蛋由剛開始時(shí)的沉底狀態(tài)逐漸變?yōu)閼腋∽詈笃≡谒?，說明浮力的大小和液體的密度有關(guān)。⑥把雞蛋投入醋酸中，雞蛋殼上會(huì)冒出許多的小氣泡，說明雞蛋殼中的碳酸鈣可以與醋酸反應(yīng)生成二氧化碳。⑦用熟雞蛋來類比地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，蛋殼相當(dāng)于地殼，蛋白相當(dāng)于地幔，蛋黃相當(dāng)于地核，說明了地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層。

案例2：讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)以“礦泉水瓶”為主要實(shí)驗(yàn)材料其他輔助材料可以自選，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生反饋上來的實(shí)驗(yàn)方案有：①用力捏礦泉水瓶，礦泉水瓶變癟，說明力能使物體發(fā)生形變。②用手去推礦泉水瓶，礦泉水瓶離開手后繼續(xù)往前滾，說明運(yùn)動(dòng)的物體由保持繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的慣性。③準(zhǔn)備兩個(gè)相同的裝有等量水的礦泉水瓶，一個(gè)橫放在桌上，一個(gè)豎放在桌上，然后用大小相近的力水平推動(dòng)兩個(gè)礦泉水瓶，結(jié)果橫放的礦泉水瓶移動(dòng)的距離較遠(yuǎn)，這說明相同條件下，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小，也能說明力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。④往一個(gè)空礦泉水瓶加入熱水，蓋緊瓶塞，用力反復(fù)搖晃，然后靜置在桌上，當(dāng)瓶里的水冷卻后，礦泉水瓶變癟了，說明了大氣壓的存在，氣壓大小與溫度有關(guān)。⑤將裝滿水的礦泉水分別正放或倒放在同一個(gè)海綿上，比較海綿凹陷的程度，可以得出在壓力一定的情況下，固體的壓強(qiáng)大小和受力面積有關(guān)。另外我也讓學(xué)生以“氣球”或“針筒注射器”為主要實(shí)驗(yàn)材料開展“發(fā)散性”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。通過“發(fā)散性”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作方式以任務(wù)單呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究成果，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)方案具有較強(qiáng)的發(fā)散性，答案不唯一，可以更好地刺激學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，啟發(fā)學(xué)生思維的火花，尤其是對(duì)發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的激發(fā)有一定的效果。

二、“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”主題科學(xué)探究活動(dòng)

在這幾年的科學(xué)拓展性課程中，我也開展了“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”這一主題的科學(xué)探究活動(dòng)，所謂“矛盾性的科學(xué)問題”是指一些相似性的科學(xué)問題放在不同知識(shí)或生活背景中，會(huì)出現(xiàn)相反矛盾性結(jié)果。我專門挑選了一些七八年級(jí)科學(xué)教材或習(xí)題上出現(xiàn)的同時(shí)與平時(shí)學(xué)生生活相關(guān)的一些矛盾性科學(xué)問題。

如果這些矛盾性問題能用實(shí)驗(yàn)方式呈現(xiàn)，我盡可能用實(shí)驗(yàn)方式直觀地展示出來，這樣既可以增加課堂的趣味性，提高學(xué)生的興趣和積極性，同時(shí)也凸顯問題的矛盾性。

例如教師可以用實(shí)驗(yàn)方式制造這樣一個(gè)矛盾問題場(chǎng)景;用水澆在燃燒的棉花上，棉花熄滅了，用水滴在包有金屬鈉的棉花團(tuán)上，棉花燃燒起來。一個(gè)是水能滅火，一個(gè)是水能點(diǎn)火，同樣是水，為什么會(huì)產(chǎn)生截然不同的相矛盾的結(jié)果，這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反差會(huì)較好地刺激學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生從不同角度辯證地思考問題。教師可以讓學(xué)生通過小組討論以團(tuán)體合作的方式來回答這個(gè)“矛盾性”問題。當(dāng)然這種“矛盾性”問題會(huì)有一定的難度，教師可以給以必要的提示和引導(dǎo)，水能滅火學(xué)生基本知道可以用降低溫度至著火點(diǎn)以下，水能點(diǎn)火需要教師告訴學(xué)生棉花里包著金屬鈉，金屬鈉比較活潑，能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣并放出熱，然后讓學(xué)生從燃燒的條件角度解釋水為什么能生火。通過前面這個(gè)矛盾性問題的鋪墊熱身，教師可以趁熱打鐵，用實(shí)驗(yàn)展示另一個(gè)與之相類似的矛盾問題場(chǎng)景：把點(diǎn)燃的蠟燭伸入裝滿二氧化碳的集氣瓶中，蠟燭熄滅，把點(diǎn)燃的鎂條深入到裝滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂條繼續(xù)劇烈燃燒，學(xué)生思考為什么二氧化碳有時(shí)可以用來滅火，有時(shí)又可以幫助燃燒？

在涉及大氣壓這塊知識(shí)時(shí)，教師可以在拓展性課程上讓學(xué)生以小組合作實(shí)驗(yàn)的方式體驗(yàn)一個(gè)“矛盾性”問題場(chǎng)景：小組里兩個(gè)學(xué)員分別拿著兩個(gè)相同的漏斗，漏斗口朝下，分別放上一個(gè)乒乓球，一個(gè)同學(xué)向上吸氣，另一個(gè)向下吹氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)乒乓球都沒掉下來，只不過前者乒乓球是靜靜不動(dòng)地吸在漏斗里，后者乒乓球在漏斗里原地打轉(zhuǎn)。學(xué)生思考為什么一個(gè)吸氣，一個(gè)吹氣，氣流方向相反，但產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)效果相同？

“矛盾性問題”的思考可以使學(xué)生在面對(duì)科學(xué)問題時(shí)能夠冷靜辯證多角度地多方位地加以分析，尤其是對(duì)學(xué)生辯證的思維能力培養(yǎng)有著較好的促進(jìn)作用，同時(shí)也能提高學(xué)生的科學(xué)表述能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

拓展性課程是對(duì)基礎(chǔ)性課程的延伸，補(bǔ)充、拓展和整合，拓展性課程的定位不能限于培養(yǎng)某種實(shí)用技能，課程目標(biāo)和內(nèi)容不必過于專業(yè)。從這個(gè)角度看，這兩種“主題式”科學(xué)探究較好展示了拓展性課程這一特點(diǎn)，變課堂的講授式為討論式實(shí)驗(yàn)探究式，展示了教學(xué)方式的多樣化，也充分展示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課、知識(shí)拓展課等另類科學(xué)課的魅力，體現(xiàn)了科學(xué)這門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)性綜合性多面性。這兩種“主題式”科學(xué)探究的開展對(duì)學(xué)生的思維無論是發(fā)散思維還是辯證思維都是一個(gè)較好的訓(xùn)練，也有利于學(xué)員小組合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著較好的促進(jìn)作用。

（責(zé)任編輯范娛艷）