設計生活實驗　促進科學探究

胡美珍

科學的核心是探究。初中科學教學的探究活動主要是通過實驗來完成的，而教材中所安排的實驗遠遠不能滿足教學需要。生活小實驗貼近生活實際，題材廣泛，內容豐富，簡單易行，取材方便，實驗時間短，便于學生操作與實踐。這些蘊涵科學原理的生活小實驗，既有助于突破教學重點、難點，又能激發(fā)學生學習科學的興趣，提高學生的探究能力，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。因此，教師自行設計生活小實驗，給學生提供充分的科學探究機會，在科學教學中顯得十分重要和必要。

一、觀察實驗，引發(fā)探究問題

進行科學探究，首要的是發(fā)現“問題”。生活小實驗可以給學生提供感性的素材，讓需要探究的問題在情境中自然誕生，讓學生自然產生探究和解決“問題”的欲望，使探究活動成為學生的一種心理需求，從而激發(fā)學生的探究興趣，引領學生主動進行探究。

如在“探究凸透鏡成像規(guī)律”教學時，筆者是這樣設計小實驗引發(fā)問題的：上課開始先發(fā)給每個學生一個放大鏡，讓學生在一張白紙上寫一個字，透過放大鏡觀看這個字，并改變放大鏡與白紙之間的距離。

教師：同學們在剛才的活動中看到了什么現象？

學生：當放大鏡離白紙較近時，看到的字是放大、正立的；當將放大鏡與白紙的距離增大時，字變成倒立了；當繼續(xù)增大放大鏡與白紙的距離時，倒立的字會變小。

教師：放大鏡是一個凸透鏡，寫在白紙上的字是一個物體，人眼通過放大鏡看到的字實際上是物體經凸透鏡成的像。根據這些現象，對于凸透鏡，同學們想弄清楚什么問題呢？

學生：我們想弄清楚物體經凸透鏡所成的像究竟跟凸透鏡與物體的距離有什么關系？

這樣在進行深入探究之前，先用一個小實驗創(chuàng)設問題情境，引出本課將要探究解決的問題。從而改變了學生按照給定的實驗方案“照方抓藥”的傳統教學方法，使驗證性實驗變成了探究性實驗，引領學生一步步走上了科學探究之路。

二、分析實驗，引導科學猜想

猜想是科學教學中需要培養(yǎng)的重要思想方法，也是科學探究活動的重要組成部分。但實際教學中，不少學生或者按照教材的提示說出一點猜想，或者沒有科學根據、不假思索地列舉許多因素，因而往往使“提出猜想”成為一種形式，學生很難通過這個環(huán)節(jié)領悟科學方法。在探究教學中，教師應當在這個環(huán)節(jié)上下些工夫，逐漸提高學生猜想的層次水平。尤其對于學生缺少足夠經驗的一些科學問題的教學時，教師更應提供某個或某些生活小實驗，讓學生通過分析實驗現象，并通過聯想，再提出科學的猜想。

如“探究浮力的大小”教學時，筆者是這樣設計的：

教師：浸在液體中的物體受到的浮力的大小可能跟哪些因素有關呢？請同學們充分發(fā)表意見，說出理由。

生1：浮力的大小可能跟液體的密度有關，密度越大，浮力越大。

生2：浮力的大小可能跟物體的形狀有關。

生3：浮力的大小可能跟物體浸沒液體的深度有關。

……

學生們雖然說出了很多種猜想，但因為沒有實驗作感性的支撐，很難聯想到與被物體排開液體重量有關。如何引導學生想到去考察被物體排開的那部分液體的重力，從而使學生能夠在有限的課堂時間內將精力集中到猜測的關鍵點上呢？于是我設計了兩個學生實驗活動。

【活動一】將一只空塑料瓶瓶底朝下浸入水中，逐漸將瓶下壓，感受一下空瓶所受浮力的大小，猜一猜，瓶子所受浮力大小可能與哪些因素有關？

【活動二】在一只塑料袋中裝滿水，用彈簧測力計懸掛著水袋將其浸入水中，并逐漸地使浸入水中的部分加大，觀察彈簧測力計讀數的變化，猜一猜，水袋所受浮力大小可能與什么因素有關？當水袋中的水面與容器中的水面相平時，彈簧測力計的讀數是多少？由此能否猜想一下，浮力的大小到底遵循什么規(guī)律？

學生在此實驗的基礎上交流猜想，再通過實驗分析，就可以得到如下的猜想：浸在水中的物體所受浮力的大小等于被物體排開水的重力。接著，再通過實驗驗證，并得出結論。

這樣，當學生的猜想沒有進入探究的核心范疇時，教師不斷再現學生已有知識，設計一些小實驗加以分析與引導。這種鋪墊為學生提供了思維的背景，再輔以思維方法上的指導，就能給學生合理、科學的猜想搭建平臺。

三、改編實驗，驗證假設結論

科學探究需要對假設的結論進行檢驗，這就要求我們對實驗結果進行比較、分析，進行科學解釋。同時，為了防止以偏概全，需要收集更多的證據支持、驗證假設的結論，并強化學生對結論的理解和掌握。

如浮力的成因一直是初中科學教學中的一個難點，在教學中，我按照教材（華師版八上）第74頁提供的裝置進行實驗：先把一個兩端蒙有橡皮膜的圓桶水平放入水中，觀察到橡皮膜的凸凹情況相同；再把圓桶豎直放入水中，觀察到橡皮膜的下表面凹陷的程度比上表面要大。要求學生根據上述現象得出浮力成因的假設結論。這時，有部分學生得出了“作用在物體上下表面的壓力差是浸在液體里的物體受到浮力的原因”的假設結論。但是，有幾個學生對此結論提出了質疑：在手工蒙扎兩端的橡皮膜時很難控制兩面薄膜的松緊情況，因此圓桶豎直放入水中時，上下薄膜的凸凹形變程度差異，不一定僅僅由上下表面的壓力差引起。

我不禁為學生敢于質疑的科學探究精神而欣慰，同時為讓學生信服這個結論，將圓桶改用可樂瓶再進行實驗，對“浮力產生的原因”進行驗證。實驗的方法是：取一個瓶口內徑略小于乒乓球直徑的無蓋可樂瓶，去掉其底部將瓶口倒置。（1）放入一只乒乓球，然后向瓶里注水，發(fā)現水從瓶口流出，乒乓球不上?。唬?）用手指堵住瓶口，再向瓶里注水，不久就發(fā)現乒乓球上浮。

這個實驗取材方便，簡單易做，為第一個實驗得出的結論提供了強有力的證據，且實驗現象更為明顯。學生對此實驗過程印象深刻，從而對浮力產生的原因有了更清晰的理解。

四、設計實驗，培養(yǎng)探究能力

指導學生自行設計科學實驗，是培養(yǎng)學生探究能力的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生實踐能力的重要途徑。既有利于培養(yǎng)學生的科學精神，又有益于學生領悟、運用和鞏固科學知識。同時，還可以將科學探究從課內向課外延伸。

如“探究種子萌發(fā)的條件”教學時，教師先將實驗所探究的影響種子萌發(fā)的多種因素，分解成一個個的單一因素，讓學生通過單個因素考慮種子萌發(fā)與外界條件的關系，進而引導學生設計出教材中所呈現的對照實驗，探究并得出種子萌發(fā)所需的外界條件。然后給學生布置了一個課外探究作業(yè)：同學們能設計另外的實驗方案來探究種子萌發(fā)的條件嗎？課后學生紛紛尋找身邊的器材，設計實驗方案，并進行實際試驗。學生設計的其中兩個方案為：

【方案一】材料：大豆種子50粒，有蓋相同塑料瓶5個，小勺1個，餐巾紙10張，標簽5張，清水。

實驗方案：取5個潔凈的塑料瓶，分別貼上寫有1—5的標簽，每個瓶中放入2張餐巾紙，并在餐巾紙上均勻地放上10粒種子，然后依照下表中處理方式操作。

【方案二】材料：大豆種子6粒，相同玻璃杯3只，一次性筷子3根，標簽3張，棉線，清水，如圖1。

實驗方案：

通過這樣的自行設計，并在課外親歷實驗的觀察、比較和分析的探究活動，學生對種子萌發(fā)所需的外界條件就銘記在心了。

又如在學習“功和功率”時，我布置學生測出自己跑步上樓時的功率。課后學生自行設計方案，幾個同學一起合作，很好地完成了任務。這不僅鞏固了知識，還強化了學生使用秒表、刻度尺等基本儀器的技能。

科學源于生活。實踐證明，只要平時多留心、多思考、多積累，適合科學教學的生活小實驗肯定會越來越多，科學課也會被學生越來越喜愛，學生的探究能力也會越來越強。