淺談如何拓展探究性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

阮燕娜

摘要：在新課標(biāo)的指導(dǎo)下，初中科學(xué)的課堂教學(xué)越來(lái)越重視“探究”教學(xué)，可是在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，基本還沿襲著原本的教學(xué)方式，這也漸漸不能滿(mǎn)足學(xué)生的真正需求及中考的要求了。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，實(shí)踐能力和發(fā)散思維，本文從三方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展：1.適當(dāng)拓展課本內(nèi)實(shí)驗(yàn)的廣度和深度，并及時(shí)總結(jié)現(xiàn)象及規(guī)律；2.拓展課本外探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神；3.拓展學(xué)校外簡(jiǎn)易家庭實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。這些實(shí)驗(yàn)的拓展將更有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵詞：拓展；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探究實(shí)驗(yàn)

美國(guó)有句諺語(yǔ)：I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand.意為：我聽(tīng)到了，我忘記了；我看到了，我記住了；我做過(guò)了，我理解了！這句話能很好的體現(xiàn)出咱初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中的重要性。在新課程教學(xué)改革的背景下，教學(xué)的主體，教學(xué)的思想、手段、技巧等多方面有極大的更新和進(jìn)步。但科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式并沒(méi)有什么變化，基本還是停留在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。一般都是教師先講解實(shí)驗(yàn)的步驟，注意細(xì)節(jié)，安全問(wèn)題等，然后就讓學(xué)生按照書(shū)本或?qū)嶒?yàn)冊(cè)中的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班的完成任務(wù)，這樣看似學(xué)生成功的完成了實(shí)驗(yàn)，也多數(shù)得到想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；可是，學(xué)生是否真能理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理及每步步驟的作用和意義呢？如果步驟操作失誤會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，又該如何糾正呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)規(guī)律又與生活中哪些情景有聯(lián)系呢？他們都不會(huì)去深究，只是機(jī)械的做完這些動(dòng)作。

這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使學(xué)生思維僵化，只知道被動(dòng)接受、模仿，發(fā)散思維、逆向思維，創(chuàng)新能力、探究能力、質(zhì)疑能力等都得不到培養(yǎng)提高。而且，近年中考科學(xué)試題越來(lái)越重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰坝每茖W(xué)知識(shí)解決生活中相關(guān)問(wèn)題的能力。因此改革傳統(tǒng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，開(kāi)發(fā)適應(yīng)當(dāng)今教育形勢(shì)需要的學(xué)生實(shí)驗(yàn)教育模式，已成當(dāng)務(wù)之急。那么怎樣創(chuàng)建適應(yīng)當(dāng)今教育形式的實(shí)驗(yàn)課教育模式呢？個(gè)人認(rèn)為可以從下面三個(gè)方面入手。

一、適當(dāng)拓展課本內(nèi)實(shí)驗(yàn)的廣度和深度，并讓學(xué)生自行及時(shí)總結(jié)現(xiàn)象及規(guī)律

比如在華師大八年級(jí)下課本中的“探究凸透鏡的成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，如果按部就班的讓學(xué)生完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獲得的信息量并不多，他們很難完全掌握凸透鏡的成像規(guī)律，而且有些學(xué)生也不會(huì)分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因。例如有次實(shí)驗(yàn)課時(shí)，其中有一組女同學(xué)就舉手求助，他們無(wú)論前后怎么移動(dòng)蠟燭，光屏上都沒(méi)有清晰的像的形成，仔細(xì)觀察后，原因很快就查明，他們忘記了實(shí)驗(yàn)要求，蠟燭的位置太低了，三者沒(méi)有在同一高度上，那只需要把蠟燭的位置適當(dāng)拔高就可以了，可是他們卻無(wú)力分析。另外， 有一次科學(xué)檢測(cè)中，考查了在該實(shí)驗(yàn)中，如果用書(shū)本把凸透鏡遮擋住三分之一，問(wèn)光屏中像的大小變化和明暗變化。當(dāng)學(xué)生面對(duì)這道題目時(shí)，回憶當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)的情境，發(fā)現(xiàn)課本上實(shí)驗(yàn)步驟中及實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中根本沒(méi)有這種情況，不得讓學(xué)生感到氣餒，使此題的得分率不高，從而說(shuō)明這次的凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺少分析歸納能力，也缺少總結(jié)能力。個(gè)人認(rèn)為最后的實(shí)驗(yàn)完全可以讓學(xué)生嘗試總結(jié)光源在不同焦距范圍內(nèi)靠近（遠(yuǎn)離）透鏡的過(guò)程中，物距和像距變化及像的性質(zhì)及大小變化規(guī)律，也可以進(jìn)行適度的拓展。有了這種想法后，我在實(shí)驗(yàn)操作步驟中穿插了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)“意外”，比如上文提到的三者不在同一高度時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，擋住凸透鏡不到二分之一面積，超過(guò)二分之一面積時(shí)所呈現(xiàn)的像的區(qū)別，并請(qǐng)學(xué)生來(lái)分析原因。甚至當(dāng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)“疑難雜癥”時(shí)也可以請(qǐng)“小老師”進(jìn)行分析指導(dǎo)，這些“小老師”有可能是平時(shí)成績(jī)處于中下的，可是卻有很強(qiáng)動(dòng)手能力的同學(xué)，通過(guò)這次的指導(dǎo)任務(wù)后，可以提高他們的學(xué)習(xí)積極性和自信心。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，他們不僅能總結(jié)出凸透鏡成像規(guī)律，更是能很好解釋出了平時(shí)易錯(cuò)且難以理解的習(xí)題，比如：為什么透過(guò)露珠看葉脈可以更清楚？被稱(chēng)為“七仙女”的神奇酒杯，空杯時(shí)為什么什么也看不見(jiàn)，斟上酒后，杯底就能顯現(xiàn)出栩栩如生的仙女圖。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的原理也能很好的理解了?？傊瑢?shí)驗(yàn)后學(xué)生能很好的把科學(xué)知識(shí)融入到生活中，科學(xué)的解釋生活中的現(xiàn)象和問(wèn)題，對(duì)科學(xué)的知識(shí)有了更高一層次的理解和應(yīng)用。

又比如學(xué)生在做測(cè)小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，問(wèn)題也是層出不窮，一會(huì)兒說(shuō)我電流表的指針未調(diào)零，一會(huì)兒說(shuō)我導(dǎo)線不夠長(zhǎng)，我燈不會(huì)亮，我滑動(dòng)變阻器移不動(dòng)......對(duì)于這些簡(jiǎn)單的問(wèn)題他們都不會(huì)自行分析，自行解決，見(jiàn)到這種情況后，我就讓他們先停下手中的任務(wù)，把他們的問(wèn)題先都寫(xiě)在黑板上，然后讓他們自行討論后得出解決的方案，讓他們學(xué)會(huì)如何分析電路故障，討論如何檢測(cè)電路元件的好壞，這樣不僅能提高他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題的能力，也能提高他們的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的問(wèn)題被他們一一解決后，學(xué)有余力的同學(xué)甚至利用并聯(lián)電路做起了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，這樣實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象就更加明顯了，他們自行進(jìn)行了適度的拓展使該實(shí)驗(yàn)的有效性得到了提高。

二、拓展課本外探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

在目前教育減負(fù)的大趨勢(shì)下，初中科學(xué)科目中每周都有一節(jié)科學(xué)探究課。在這堂課上如果只是老師講題，學(xué)生做練習(xí)，那對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提高幫助不大。所以在這節(jié)探究課上我就對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，讓學(xué)生和老師一起設(shè)計(jì)并操作完成一個(gè)書(shū)本所沒(méi)有的，而且取材方便的拓展性探究實(shí)驗(yàn)。

如在九年級(jí)上科學(xué)教學(xué)內(nèi)容中，機(jī)械效率，有用功，額外功等這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)是中考中非常重要的考點(diǎn)，而最常見(jiàn)的就是讓他們出現(xiàn)在滑輪組的習(xí)題中。我在平常的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生很難理解機(jī)械效率這個(gè)抽象的概念，于是在這科學(xué)探究課中，我就讓學(xué)生就這個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。在上這堂課的前一天，我們先提出探究實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題：在滑輪組（豎直）拉動(dòng)重物中，影響機(jī)械效率大小的因素有哪些？學(xué)生們小組交流后爭(zhēng)相提出各種假設(shè) ： 1、在其他條件相同的情況下，滑輪組的機(jī)械效率與提升的重物的重量有關(guān)；2、在其他條件相同的情況下，滑輪組的機(jī)械效率與滑輪組的連線方式（有效繩子段數(shù)）有關(guān)；3、在其他條件相同的情況下，滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪的重量大小有關(guān)；4、在其他條件相同的情況下，滑輪組的機(jī)械效率與繩子拉動(dòng)速度有關(guān)等等。通過(guò)和學(xué)生的討論，發(fā)現(xiàn)第四個(gè)選題很難保證在勻速拉動(dòng)的過(guò)程中體現(xiàn)出速度的明顯差異，決定放棄這個(gè)假設(shè)。師生達(dá)成共識(shí)后，由學(xué)生選擇自己感興趣的假設(shè)進(jìn)行分組（教師適當(dāng)調(diào)配），并設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)流程和數(shù)據(jù)測(cè)量表格，當(dāng)然這個(gè)過(guò)程中教師可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。在第二天的探究課上時(shí)，我先讓同學(xué)們自行挑選合適的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可讓同學(xué)們進(jìn)行反思，并且就實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題提一些改進(jìn)意見(jiàn)，如有些組的同學(xué)說(shuō)：“該實(shí)驗(yàn)很難控制勻速拉動(dòng)重物”針對(duì)這個(gè)問(wèn)題另一組的同學(xué)馬上提出了改進(jìn)意見(jiàn)“可以利用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拉動(dòng)”。而在做與動(dòng)滑輪重量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使動(dòng)滑輪的大小不變，有同學(xué)說(shuō)可以在原動(dòng)滑輪上吸一塊磁鐵，通過(guò)改變磁鐵的大小來(lái)改變動(dòng)滑輪的重量，這個(gè)改進(jìn)意見(jiàn)能更好的控制了實(shí)驗(yàn)變量。

通過(guò)這次師生合作完成的拓展性探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能較好的理解有用功，總功等數(shù)據(jù)的求法，能更好的理解影響機(jī)械效率的幾個(gè)重要因素，更能針對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)困難提出建議，真正而有效的對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展，并且提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、拓展學(xué)校外簡(jiǎn)易家庭實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力

開(kāi)展學(xué)生家庭實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)課堂教學(xué)的延續(xù)、拓展和深化。家庭實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了一個(gè)更為廣闊的空間，從問(wèn)題提出、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)果記錄及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)等等，都由學(xué)生獨(dú)自完成，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。由于家庭實(shí)驗(yàn)真實(shí)、直觀、安全、易做、有趣，學(xué)生通過(guò)做家庭實(shí)驗(yàn)?zāi)塬@得知識(shí)、獲取技能、發(fā)展能力，因此，家庭實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究能力方面有著不可替代的作用。

而且家里的器材方便易得，開(kāi)發(fā)一些家庭實(shí)驗(yàn)不僅現(xiàn)象直觀，也能使一些物品“變廢為寶”，例如可以用家里吃下來(lái)的花蛤殼和蟶子殼蛋殼等敲碎了來(lái)當(dāng)制取二氧化碳的原料，用醋酸來(lái)代替稀鹽酸，用礦泉水瓶來(lái)代替錐形瓶，用醫(yī)院里打點(diǎn)滴后的管子來(lái)當(dāng)導(dǎo)管，甚至可以用紫包菜葉來(lái)當(dāng)酸堿指示劑，對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生都比較有興趣，第二天到校后就爭(zhēng)先恐后的來(lái)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)總結(jié)能力也可以培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力。

當(dāng)我們?cè)趯W(xué)習(xí)《光的折射》時(shí)，可讓學(xué)生在家自行完成一些探究實(shí)驗(yàn)，所需的器材僅是一只碗、一枚硬幣。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將硬幣投入空碗中，人遠(yuǎn)立碗的一側(cè)，因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的，硬幣所反射的光線剛好被碗的邊緣擋住，我們恰好無(wú)法看到硬幣為止，然后逐漸把水注入碗中，光從空氣進(jìn)入水中，發(fā)生折射，由于光的折射現(xiàn)象的發(fā)生，硬幣便“浮”了上來(lái)，從而讓學(xué)生體驗(yàn)光的折射現(xiàn)象。更可以用一個(gè)透明的玻璃杯和一只筷子來(lái)體現(xiàn)光的折射，當(dāng)我們把筷子放入盛有水的杯子中時(shí)，從側(cè)面看筷子在水面處被折斷，這些實(shí)驗(yàn)都極易成功，可以讓學(xué)生在新課教學(xué)前都在家里嘗試一下，這樣不僅有利于提高課堂教學(xué)高效性，更能激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)課程的興趣。第二天學(xué)生來(lái)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候，有些也會(huì)提出一些實(shí)驗(yàn)時(shí)碰到的問(wèn)題，如：在加水的過(guò)程中硬幣會(huì)被水流沖動(dòng)，改變位置后使實(shí)驗(yàn)失敗，當(dāng)問(wèn)及該同學(xué)有沒(méi)有解決的策略時(shí)，他說(shuō)沒(méi)有。這時(shí)其他同學(xué)馬上提出了對(duì)策，說(shuō)可以用雙面膠把硬幣與碗底粘在一起，同時(shí)在注水時(shí)讓幫忙的人員沿著碗壁到，這同樣也培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。又比如在學(xué)“物體的沉浮條件”時(shí)，在預(yù)習(xí)完新課后，可讓學(xué)生以四人小組為單位先自行設(shè)計(jì)一些家里能做的探究實(shí)驗(yàn)，有些組的說(shuō)可以用空礦泉水瓶，沙子等來(lái)做探究實(shí)驗(yàn)，有些說(shuō)可以利用雞蛋，鹽，水等來(lái)做實(shí)驗(yàn)，從他們?cè)O(shè)計(jì)的可以看出有些組是從改變物體的自重來(lái)探究沉浮條件，有些是通過(guò)改變液體的密度，從而來(lái)改變浮力大小，來(lái)探究浮沉條件，那么對(duì)于他們的設(shè)計(jì)不要過(guò)多的點(diǎn)評(píng)，等他們做完家庭實(shí)驗(yàn)后，第二天來(lái)課堂上匯報(bào)時(shí)我們?cè)賮?lái)分析實(shí)際的成效。在這些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們實(shí)現(xiàn)了由“要我學(xué)”到“我要學(xué)”；“我樂(lè)學(xué)”到“我會(huì)學(xué)”的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生的主體作用得到了充分發(fā)揮，自學(xué)能力也充分的得到了提高，同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。因?yàn)楦鞣N實(shí)驗(yàn)有成功自然有失敗，關(guān)鍵是我們要重視實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)果，真正的體現(xiàn)“I do and I understand”！

布魯納曾說(shuō)過(guò)：“所謂知識(shí)，是過(guò)程，不是結(jié)果?！边@也正是我們科學(xué)實(shí)驗(yàn)所要體現(xiàn)的價(jià)值，要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，探究能力，實(shí)驗(yàn)分析能力及口頭表達(dá)能力。而拓展式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是依據(jù)探究式學(xué)習(xí)理論而設(shè)計(jì)的一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。它主張以學(xué)生為中心，以探索為手段，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)參與，積極體驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的目標(biāo)。通過(guò)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的全面創(chuàng)新拓展，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的真正的綜合能力和創(chuàng)新精神，這將更有利于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)！

參考文獻(xiàn)：

[1]《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備》第21卷

[2]《“拓展式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究》

[3] 《初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之我見(jiàn)》

（作者單位：浙江寧波北侖郭巨學(xué)校 315000）