基于學(xué)科核心素養(yǎng)培育的高中課堂實驗探究與創(chuàng)新研究

楊薇 馮莉 王妍

【摘 要】 實驗是科學(xué)課程的重要部分，實驗的操作性、探究性和創(chuàng)新性，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。依托實驗教學(xué)，促進學(xué)生的發(fā)展;基于學(xué)生的探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、探究能力。本文立足新課改下實驗教學(xué)現(xiàn)狀，從實驗的視角，闡述了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略。

【關(guān)鍵詞】 核心素養(yǎng) ?實驗 ?探究

良好的科學(xué)素養(yǎng)，能促進有效學(xué)習(xí)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過實驗教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，能夠在實驗探究中，感受科學(xué)的魅力，理解并懂得知識的應(yīng)用。應(yīng)強化實驗教學(xué)課程的構(gòu)建，通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。有助于挖掘?qū)W生的潛能，提高學(xué)習(xí)效率。核心素養(yǎng)的培育，應(yīng)著眼于學(xué)生對科學(xué)的情感與態(tài)度，對學(xué)科有正確的認識，有探究的熱情及方法，這都是學(xué)生深入學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，應(yīng)在課堂教學(xué)中得到充分體現(xiàn)。教師進行課堂實驗時要充分挖掘資源，從如下幾方面提升課堂實驗的有效性。

一、改進實驗?zāi)康?，將驗證實驗改進為探究實驗

學(xué)習(xí)科學(xué)并不是為了獲取知識本身，而是獲取知識的探索過程。教師應(yīng)盡可能地創(chuàng)設(shè)真實的探究情境，讓學(xué)生在探究中更多地獲取直接經(jīng)驗，引導(dǎo)他們通過不同的角度和方法，去認識科學(xué)世界的真實面貌，取得最大的收獲。例如：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，學(xué)生按教材中的方案操作后，發(fā)現(xiàn)誤差較大。其原因是實驗室所提供的小車質(zhì)量沒有辦法遠大于鉤碼的質(zhì)量?？梢詥l(fā)學(xué)生探究設(shè)計一個不需要小車質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量這個前提條件的創(chuàng)新實驗方案。

二、改良實驗器材，向廢物利用，微型化轉(zhuǎn)變

實驗器材的選擇，可不拘泥于課本，充分利用生活中的物品進行廢物利用，比如礦泉水瓶作為容器，學(xué)生在設(shè)計實驗中建構(gòu)科學(xué)知識，從而提高了學(xué)生的思維品質(zhì)，養(yǎng)成了樂于探究、謹慎求證的學(xué)習(xí)態(tài)度。例如，在“銅和稀硝酸反應(yīng)的實驗”中，可以把試管改成注射器，吸入氧氣的同時也能觀察生成NO2的現(xiàn)象。將生成物用注射器推入氫氧化鈉溶液中，同時也防止NO2污染環(huán)境。還可以考慮將實驗器材微型化，比如利用眼藥水瓶作為反應(yīng)容器，不僅節(jié)約了藥品，同時也保護了環(huán)境，加大了學(xué)生的參與度，體現(xiàn)了核心素養(yǎng)的訴求。

三、優(yōu)化實驗原理，將單一型發(fā)散為多樣型

一題還能多解，而科學(xué)世界是豐富多彩的，實現(xiàn)某一目的更是有多條路徑。有時，教材上由于種種原因，缺乏多角度、多方位地呈現(xiàn)。這時就不能只遵循教材中提供給思路，而要探討多種的實驗原理及其分析過程，體驗實驗原理的甄別過程。這樣不但擴充了學(xué)生知識面，也避免了認知上的偏頗。例如，在“DNA的粗提取與鑒定”實驗中，先讓學(xué)生思考選擇用雞血、兔血，還是羊血，并引導(dǎo)學(xué)生通過分析禽類和哺乳類動物血紅細胞結(jié)構(gòu)的差異性來探究該實驗的選材原理;再提出玻璃棒該如何攪拌，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)DNA的鏈狀結(jié)構(gòu)探究該實驗的操作原理。

四、優(yōu)化實驗技術(shù)，提升數(shù)字化工程

傳統(tǒng)的實驗儀器存在著缺陷：有的功能單一，不能記錄整個實驗過程中的變化;有的實驗結(jié)果的顯示不便于觀測和記錄，特別是在儀器需要移動的實驗中;有的數(shù)據(jù)的測量和計算較麻煩，需要的時間很多，無法當(dāng)堂完成。這些問題降低了實驗在科學(xué)教學(xué)中的價值。而利用多媒體技術(shù)，使用數(shù)字化實驗系統(tǒng)可以創(chuàng)設(shè)問題情景，直觀地展現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象，揭示科學(xué)本質(zhì)。例如，“金屬銹蝕條件的探究”實驗中，可以使用手持技術(shù)?？梢匝杆俚贸鰧嶒瀳D表讓學(xué)生當(dāng)場分析，讓學(xué)生感知科技的進步，也為將來進行高精尖工作打下基礎(chǔ)。

五、打造翻轉(zhuǎn)課堂，利用微課教學(xué)，提高學(xué)生在實驗教學(xué)中的參與度

建立高中實驗教學(xué)資源庫，包含實驗微課、實驗設(shè)計、翻轉(zhuǎn)課堂等資源，實現(xiàn)共享資源，分享經(jīng)驗和智慧。在實驗教學(xué)引入翻轉(zhuǎn)課堂，可提高學(xué)生的主體地位，形成“教師為引導(dǎo)者，學(xué)生為探究者，以內(nèi)容為探究線索”的新型教學(xué)模式，其實施流程：課前，教師分析學(xué)習(xí)內(nèi)容、制定教學(xué)任務(wù)、錄制實驗視頻、制作教學(xué)課件并準備習(xí)題;學(xué)生了解學(xué)習(xí)任務(wù)，觀看實驗視頻并學(xué)習(xí)教學(xué)課件，完成習(xí)題。課中，教師針對學(xué)生提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生完善實驗方案，并總結(jié)點評。這樣大大提升實驗課效率，將一些原來一節(jié)課難以完成的實驗，通過翻轉(zhuǎn)課堂得以解決。

六、改變實驗組織形式，以合作型為主

新課改要求突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，這也是核心素養(yǎng)的要求之一。高中階段的學(xué)生正值青春期，缺乏的不是刻板固守的強硬糾正，而是有力有效的方向引導(dǎo)。遵循學(xué)生的這一成長規(guī)律和個性特點，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，對學(xué)生進行合理分組，同齡人之間的互相幫助與促進比教師督促更加有效。無論從儀器的選擇和使用，還是數(shù)據(jù)的計算和分析，都力求讓學(xué)生以個人或小組的方式完成。

七、優(yōu)化實驗現(xiàn)象，將實驗事實轉(zhuǎn)為實驗問題

在實驗教學(xué)中，教師要抓住學(xué)生疑惑，變實驗事實為實驗問題，設(shè)計實驗，收集證據(jù)，查找資料，解釋現(xiàn)象，讓學(xué)生在質(zhì)疑、批判的過程中，能力得到發(fā)展和進步。教師應(yīng)不拘泥于書本上的結(jié)論，而要優(yōu)化實驗分析，用帶有質(zhì)疑與批判的眼光來審視實驗結(jié)果，發(fā)掘探究的素材，引領(lǐng)學(xué)生進行實驗探究。例如，在“鹽類的水解”的教學(xué)中，探究向FeCl3溶液中滴加Na2SO3會發(fā)生什么反應(yīng)？有的學(xué)生認為二者會發(fā)生雙水解反應(yīng)，有的學(xué)生認為二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)等?？勺寣W(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識設(shè)計實驗，學(xué)會用創(chuàng)造性的思維解決實際問題。

八、加強科學(xué)史實驗的重現(xiàn)，強化學(xué)生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度

科學(xué)史的教育價值意義重大，充分利用科學(xué)史作為素材來可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。重現(xiàn)科學(xué)家們探究過程中所做過的實驗，體會實驗的改進，科學(xué)的真實發(fā)展情景，體會科學(xué)探究的嚴謹和艱辛，可以強化學(xué)生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度?？茖W(xué)史既是實驗史，也是生活史，是充滿活力的，充分利用可以培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、探索、思考、合作等多方面的素養(yǎng)，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

九、改變實驗評價方式

核心素養(yǎng)下的評價的主體包含了學(xué)生、同伴和教師，要實現(xiàn)多元化評價。實際教學(xué)評價過程中，教師要建立對實驗結(jié)果與實驗過程的雙重評價機制，實驗的過程性評價，即包括對實驗儀器的使用、化學(xué)理論的運用和探究過程、實驗問題的分析等與實驗過程有關(guān)的內(nèi)容進行評價。實驗結(jié)果評價能給學(xué)生實時反饋，是課堂即時生成的討論素材。而學(xué)生圍繞實驗結(jié)果所開展的口頭評價的過程也是學(xué)生運用所學(xué)實驗知識和技能的過程，使評價融于學(xué)習(xí)之中，從而實現(xiàn)以評促學(xué)的目的，讓學(xué)生在評價中“知其然又知其所以然”，可為落實核心素養(yǎng)服務(wù)。

總之，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是促進學(xué)生全面發(fā)展的內(nèi)在要求。高中生處于個性發(fā)展的特殊期，核心素養(yǎng)著力于學(xué)生發(fā)散思維能力的培養(yǎng)。教師通過搭建科學(xué)探究的平臺，借助實驗教學(xué)手段，充分培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，促進學(xué)生有效學(xué)習(xí)地開展;依托自主探究學(xué)習(xí)，為學(xué)生搭建發(fā)散的思維空間;緊扣教學(xué)要求，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

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