淺談初中科學(xué)實驗教學(xué)的幾點(diǎn)思考

徐愛平

摘要：初中科學(xué)課程是以對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識為基礎(chǔ)、以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程。如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？關(guān)鍵在于科學(xué)學(xué)科特征。科學(xué)是一門實證課程，即觀察和實驗為基礎(chǔ)的課程。反之，實驗不僅是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的路徑。在科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)充分重視并發(fā)揮實驗功能，從而真正有效地提高每一位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實驗功能；科學(xué)實驗教學(xué)；科學(xué)素養(yǎng)

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

初中科學(xué)課程是以對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識為基礎(chǔ)、以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程。科學(xué)素養(yǎng)包括四個方面：從整體上認(rèn)識自然和科學(xué)，建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，積累必要的科學(xué)知識、技能；經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，習(xí)得科學(xué)探究的技能，掌握基本的科學(xué)研究方法；形成科學(xué)的情感、態(tài)度與價值觀；解決實際問題的能力。如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？關(guān)鍵在于科學(xué)學(xué)科特征?？茖W(xué)是一門實證課程，即以觀察和實驗為基礎(chǔ)的課程。反之，實驗不僅是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的路徑。在科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)充分重視并發(fā)揮實驗功能，從而真正有效地提高每一位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、幫助學(xué)生理解或建構(gòu)科學(xué)知識

科學(xué)知識是人類對客觀世界和人類自身系統(tǒng)的認(rèn)識，其表現(xiàn)形式包含科學(xué)事實、科學(xué)概念、科學(xué)原理、科學(xué)模型和科學(xué)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(tǒng)稱為科學(xué)理論?？茖W(xué)事實是經(jīng)驗部分，是理解或建構(gòu)其他科學(xué)知識的基礎(chǔ)與支撐。大量證據(jù)表明，在科學(xué)教學(xué)法中，教師如果僅給學(xué)生解釋各種概念和規(guī)律，可能會導(dǎo)致學(xué)生形成死的知識（inert knowledge），人類的學(xué)習(xí)分為兩大類：有意義的理解接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)。

有意義的理解接受學(xué)習(xí)就是能理解接受他人的觀點(diǎn)，但觀點(diǎn)不是直接接受的，而是必須要有科學(xué)事實的支撐理解后才會接受。即經(jīng)過理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)，理論才會接受，其簡圖是：科學(xué)理論→科學(xué)事實。在實驗教學(xué)中，若是基于有意義的理解接受教學(xué)，實驗就是創(chuàng)造科學(xué)事實，讓學(xué)生理解接受。例如，生態(tài)瓶的制作實驗，就是基于已經(jīng)學(xué)了生態(tài)系統(tǒng)成分及其穩(wěn)定性規(guī)律的基礎(chǔ)之上讓學(xué)生加以制作，通過該實驗讓學(xué)生更好地理解生態(tài)系統(tǒng)成分及其穩(wěn)定性規(guī)律。

有意義的理解接受學(xué)習(xí)不是一種創(chuàng)新學(xué)習(xí)。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)才是創(chuàng)新學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)的核心所在。其過程恰恰與前者相反：科學(xué)事實→科學(xué)理論。認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)家、發(fā)生認(rèn)識論教育哲學(xué)家皮亞杰認(rèn)為：人們通常在自身經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建構(gòu)自己的知識。在該學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生基于自然現(xiàn)象，提出科學(xué)問題，建立假設(shè)，設(shè)計方案，獲取更干凈的事實證據(jù)，檢驗假設(shè)，交流評價過程。即理論是學(xué)習(xí)者自己發(fā)現(xiàn)的，是真正的創(chuàng)新學(xué)習(xí)。如壓力的作用效果與壓力大小、受力面積大小的關(guān)系的規(guī)律，學(xué)生有一些原有的不干凈的自然現(xiàn)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(jìn)不會下陷容易前進(jìn)。建立猜想、假設(shè)，設(shè)計嚴(yán)密的方案，獲取更干凈的科學(xué)事實證據(jù)（即實驗），學(xué)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(guān)系的規(guī)律。

可以看到，無論哪一種學(xué)習(xí)方式，都離不開科學(xué)事實支撐。

二、讓學(xué)生得到科學(xué)方法的訓(xùn)練

1.獲得與科學(xué)實驗直接相關(guān)的科學(xué)方法的訓(xùn)練

在科學(xué)實驗教學(xué)中，需要進(jìn)行實驗條件的控制相同與預(yù)設(shè)不同；收集什么樣的現(xiàn)象或證據(jù)判斷因變量（直接收集證據(jù)法與轉(zhuǎn)換法）；證據(jù)的收集有定性的觀察，也有有的證據(jù)要做定量的測量；事實證據(jù)記錄內(nèi)容一多，為更快捷地記錄，還需立表格；測得的證據(jù)或數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理。由此，科學(xué)實驗?zāi)苡?xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法是：觀察、測量、控制變量法、證據(jù)收集的方法（直接收集證據(jù)法與轉(zhuǎn)換法）、表格建立的規(guī)范與方法、數(shù)據(jù)的處理等與科學(xué)實驗相關(guān)的科學(xué)方法。

例如，探究《種子萌發(fā)需要什么條件》時，我們先要列出可能影響種子萌發(fā)的所有因素，如溫度、水分、空氣、陽光等。我們?nèi)绾翁骄窟@些因素對種子萌發(fā)的影響呢？讓學(xué)生設(shè)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(xué)生根根據(jù)下圖中的方案填寫表格體會控制變量的這種科學(xué)方法，根據(jù)實驗方案填寫下表。

2.獲得與科學(xué)實驗間接相關(guān)的科學(xué)方法的訓(xùn)練

在發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中，實驗不是孤立的，它與其他科學(xué)探究的過程是一個有機(jī)整體。所以由此可以獲得根據(jù)自然現(xiàn)象提出科學(xué)問題的方法和能力，建立猜想和假設(shè)的方法和能力，方案設(shè)計的方法和能力，檢驗假設(shè)（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(xùn)練。

三、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感態(tài)度價值觀

在科學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生形成的科學(xué)情感態(tài)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(shù)據(jù)，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(jié)論，科學(xué)需要與他人進(jìn)行合作的觀念，敢于質(zhì)疑，不怕在實驗和研究中遇到的困難，關(guān)心社會重大課題，關(guān)心環(huán)境等。那么，在科學(xué)實驗教學(xué)法中如何充分發(fā)揮其培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的功能呢？

1.利用科學(xué)實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在信息加工模型中，受納器標(biāo)志著信息加工的開始，從教學(xué)角度，吸引和維持學(xué)生的注意是教學(xué)的第一步?？茖W(xué)教師應(yīng)仔細(xì)安排課堂教學(xué)，以便使學(xué)生把注意力集中到他們所教的內(nèi)容上。例如在上一堂有關(guān)甲殼類動物的科學(xué)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(jìn)教室，即使是最沒有興趣的學(xué)生這時也會集中注意力。

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

2.利用科學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

新課程中安排了許多科學(xué)史資料，教師在日常教學(xué)中要善于運(yùn)用各種方法讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)史，特別是一些科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明過程的介紹，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣，領(lǐng)略科學(xué)家的探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)態(tài)度。例如在學(xué)習(xí)生長激素的發(fā)現(xiàn)歷史時，通過重新沿著科學(xué)家的探索之路重新探索，孩子們認(rèn)識到科學(xué)是全人類智慧的結(jié)晶，科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是一個不斷完善和接近真理的過程，教師通過創(chuàng)造條件為孩子們呈現(xiàn)沿著科學(xué)家們做過的科學(xué)實驗，并讓孩子們了解科學(xué)家們遭遇挫折和失敗的例子，讓學(xué)生體驗到科學(xué)思想形成中的曲折與艱辛，培養(yǎng)他們戰(zhàn)勝困難不屈不撓的精神。通過史料為背景材料還可以引導(dǎo)學(xué)生充分了解科學(xué)的發(fā)展史，有利于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣，對避免過度學(xué)習(xí)有積極意義。

3.培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的觀念

在科學(xué)教學(xué)過程中，重視教給學(xué)生圍繞實驗原理、實驗過程、實驗現(xiàn)象等質(zhì)疑，從而提升實驗教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、敢于質(zhì)疑、善于釋疑的好習(xí)慣。例如，在做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時引導(dǎo)學(xué)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?jǐn)?shù)時，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么實驗前要檢查裝置的氣密性？導(dǎo)氣管中為什么要先充滿水？可以用木炭代替紅磷嗎？在科學(xué)教學(xué)過程中適時的引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，力求使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程想問、會問、敢問到善問，從而促進(jìn)學(xué)生積極發(fā)展思維、增強(qiáng)問題意識、優(yōu)化學(xué)習(xí)方法。

4.培養(yǎng)學(xué)生與人協(xié)作的觀念

現(xiàn)代教育不但強(qiáng)調(diào)人的個性發(fā)展和人的主體性，而且更強(qiáng)調(diào)人的群體性和合作意識的培養(yǎng)。這一點(diǎn)關(guān)系到學(xué)會生存的重要問題。學(xué)生在小組實驗活動中，需要合理的分工、協(xié)作，需要團(tuán)結(jié)互助，合作共事，才能完成實驗任務(wù)。例如，在學(xué)習(xí)顯微鏡使用的相關(guān)內(nèi)容時，筆者讓學(xué)生提前一天進(jìn)行預(yù)習(xí)，第二天直接把學(xué)生帶到實驗室進(jìn)行顯微鏡使用的實驗，當(dāng)時的情形出乎筆者的意料。經(jīng)過小組內(nèi)的交流，有的小組能快速找到清晰的像，而有的小組經(jīng)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(jìn)行表揚(yáng)，并要求他們進(jìn)一步總結(jié)自己找到像的竅門，進(jìn)行交流，并幫助那些沒有找到像的小組找到像，經(jīng)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(xí)得了知識與技能，更提高了與人協(xié)作的能力，從而強(qiáng)化協(xié)作觀念。

四、使學(xué)以致用的能力獲得提升

多數(shù)人認(rèn)為，只有探究的結(jié)果——科學(xué)知識的應(yīng)用：理解、解釋和預(yù)測自然現(xiàn)象等才是學(xué)以致用。其實，探究過程中出現(xiàn)的方法、隱含的科學(xué)情感態(tài)度價值觀都可以進(jìn)行學(xué)以致用。課程目標(biāo)中關(guān)于科學(xué)情感態(tài)度價值觀部分：樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維；尊重自然、敬畏生命的科學(xué)責(zé)任，養(yǎng)成與自然界和諧相處的生活態(tài)度，逐步形成用科學(xué)知識、方法和態(tài)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(rèn)識和科學(xué)的世界觀與方法論；了解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的關(guān)系，深化對科學(xué)的認(rèn)識，關(guān)心科技進(jìn)展，關(guān)注有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題，初步形成可持續(xù)發(fā)展的觀念。都是被科學(xué)探究整合進(jìn)來的。教學(xué)中需要教師把隱含這些觀念的具體事例整合進(jìn)來，讓學(xué)生自動生成這些科學(xué)素養(yǎng)，不斷地在一次次這樣的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中得到強(qiáng)化，使學(xué)生在脫離教師后，哪怕基礎(chǔ)知識忘記了，但其科學(xué)方法、科學(xué)情感態(tài)度價值觀得以保留，真正做到為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?？茖W(xué)實驗也一樣，也可直接加以學(xué)以致用。在各種工程技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造中，有些直接的就來自實驗，或?qū)嶒灱右愿倪M(jìn)。如電動機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造就是磁場對通電導(dǎo)線有力的作用；學(xué)生自己制作的生態(tài)瓶就可以作為學(xué)生自己的藝術(shù)品加以欣賞。

總之，在新課程背景下，科學(xué)實驗對于提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)具有不可代替的重要作用。需要科學(xué)教師結(jié)合教學(xué)實際，充分發(fā)揮實驗教學(xué)的功能，讓科學(xué)的教學(xué)成為教師和孩子們科學(xué)素養(yǎng)共同成長的樂園。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁運(yùn)開等.科學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)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(jìn)實驗教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J].山東教育學(xué)院學(xué)報，2002（1）.

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

[5]陳世軍.初中自然科學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].寧波教育學(xué)院學(xué)報，2005，7（2）：92-94.

（作者單位：浙江省常山縣城關(guān)中學(xué)324200）