適合學(xué)生發(fā)展的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)作業(yè)設(shè)計(jì)策略

沈偉云

摘要：實(shí)驗(yàn)作業(yè)，作為課堂實(shí)驗(yàn)的延伸，對(duì)理解科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生能力、發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)有著重要作用。筆者結(jié)合初中學(xué)生特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)作業(yè)如何適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要，作了一些有益的探索與思考。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)；實(shí)驗(yàn)作業(yè)；設(shè)計(jì)策略

文章編號(hào)：1005-6629（2015）12-0073-03 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證科學(xué)概念和規(guī)律的重要方法，也是探究未知領(lǐng)域、學(xué)習(xí)新知識(shí)、形成新思維的重要手段。實(shí)驗(yàn)一般有課堂演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)以及課外家庭實(shí)驗(yàn)作業(yè)。實(shí)驗(yàn)作業(yè)一般是指學(xué)生在家庭中自己設(shè)計(jì)研究方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用品，動(dòng)手操作、自主探究與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)是開(kāi)放式的，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)僅僅依靠課堂教學(xué)是不夠的，課外活動(dòng)是課堂教學(xué)在時(shí)間和空間上的延伸。由于受時(shí)間限制，課堂實(shí)驗(yàn)往往存在按部就班的操作、獲得預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論等現(xiàn)象。而實(shí)驗(yàn)作業(yè)就是一種能拓寬學(xué)生關(guān)注STS視野、踐行“從生活中來(lái)，到生活中去”理念的課外活動(dòng)。它有助于增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的親近感，增強(qiáng)學(xué)生的參與度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和探究能力，也有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。為此，筆者從教20年來(lái)，一直把實(shí)驗(yàn)作業(yè)作為科學(xué)作業(yè)的重要內(nèi)容，并孜孜不倦地追求適合學(xué)生發(fā)展的實(shí)驗(yàn)作業(yè)設(shè)計(jì)。

1走出實(shí)驗(yàn)“邊緣生”角色。加深對(duì)知識(shí)的理解

在課堂分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生大多是旁觀者，成為實(shí)驗(yàn)“邊緣生”，其實(shí)他們內(nèi)心深處也很想親自動(dòng)手操作，但又擔(dān)心操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)不成功被取笑?？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，課程的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)均應(yīng)適應(yīng)全體學(xué)生的需要，為每一個(gè)學(xué)生提供公平的學(xué)習(xí)科學(xué)的機(jī)會(huì)，布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)有助于他們走出“邊緣生”角色。

例如，在探究“產(chǎn)生鐵銹的條件有哪些”時(shí)，筆者把該活動(dòng)作為實(shí)驗(yàn)作業(yè)布置，給每位學(xué)生分發(fā)四支試管，鐵釘、蒸餾水、干燥劑由學(xué)生自己準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)方案通過(guò)學(xué)生交流討論，按圖1開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。幾天后，讓學(xué)生自己匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)原因，得出金屬銹蝕與水、空氣等物質(zhì)的作用有關(guān)，也與金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)，筆者有意識(shí)讓實(shí)驗(yàn)“邊緣生”來(lái)發(fā)言，并表?yè)P(yáng)了他們，通過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)作業(yè)，學(xué)生的自信心大大增強(qiáng)，在以后的課堂分組實(shí)驗(yàn)中也能積極參與其中了。

實(shí)驗(yàn)作業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力的同時(shí)，也有助于學(xué)生深入理解科學(xué)概念原理。學(xué)生通過(guò)完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)，在真實(shí)的情境中建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，親身體驗(yàn)了“從生活走向科學(xué)”的認(rèn)識(shí)過(guò)程，有助于培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決生活問(wèn)題的能力。

例如，對(duì)于“植物細(xì)胞在高濃度溶液中失水、低濃度溶液中吸水”的規(guī)律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)作業(yè)，讓學(xué)生選擇蘿卜、蘋(píng)果、茄子、黃瓜、馬鈴薯等多種材料做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而加深了學(xué)生對(duì)該知識(shí)的理解。也使學(xué)生明白了家里腌菜時(shí)缸中水會(huì)增多的原因。布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)，教師應(yīng)該按照教學(xué)進(jìn)度，結(jié)合學(xué)生實(shí)際制定計(jì)劃，分階段進(jìn)行。在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，會(huì)遇到許多問(wèn)題，隨著問(wèn)題的解決，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用，提高了學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

2 尊重學(xué)生個(gè)性，鼓勵(lì)學(xué)生自主開(kāi)發(fā)家庭實(shí)驗(yàn)

教師往往會(huì)結(jié)合學(xué)情實(shí)際，對(duì)實(shí)驗(yàn)作業(yè)材料的準(zhǔn)備、操作步驟、安全注意事項(xiàng)等方面，給予具體指導(dǎo)。這在實(shí)驗(yàn)作業(yè)的開(kāi)展中，是必不可少的。但是教師更應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)際，鼓勵(lì)學(xué)生自主開(kāi)發(fā)家庭實(shí)驗(yàn)。課程標(biāo)準(zhǔn)要求我們，探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，注意從學(xué)生熟悉的和感興趣的事物出發(fā)，聯(lián)系生活實(shí)際，充分利用各種器具和材料開(kāi)展活動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)作業(yè)的開(kāi)發(fā)上，教師的職責(zé)是充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，盡量發(fā)揮學(xué)生的聰明才智。為此，筆者規(guī)定學(xué)生結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，以小組為單位，每個(gè)學(xué)期自行“開(kāi)發(fā)”2至3個(gè)家庭小實(shí)驗(yàn)。

例如，學(xué)生在探究“壓強(qiáng)對(duì)氣體溶解度的影響”時(shí)，用注射器、活塞、試管設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，如圖2所示。當(dāng)向上拉活塞時(shí)，氣泡增多，當(dāng)向下推活塞時(shí)，氣泡減少，由此說(shuō)明了氣體的溶解度隨壓強(qiáng)的增大而增加，隨壓強(qiáng)的減小而減小。

家庭實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獨(dú)立自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的好載體，沒(méi)有教師的面對(duì)面指導(dǎo)，擁有的又是不正規(guī)的器材或生活用品，學(xué)生需自主思考器材的替代品、實(shí)驗(yàn)的操作步驟。怎樣獲得更好的實(shí)驗(yàn)效果？會(huì)促使并激發(fā)學(xué)生去大膽探索，驅(qū)動(dòng)學(xué)生求異思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。把廢舊品改成實(shí)驗(yàn)器材，本身就包含著一定的創(chuàng)造過(guò)程，如洗手液瓶改裝成簡(jiǎn)易的氣體發(fā)生器、用馬鈴薯作催化劑、用醫(yī)用雙氧水來(lái)制取氧氣等。

鼓勵(lì)學(xué)生自主開(kāi)發(fā)家庭實(shí)驗(yàn)，雖然制作簡(jiǎn)陋、設(shè)計(jì)不完善，但無(wú)不體現(xiàn)學(xué)生的主體作用和積極參與的熱情，對(duì)發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)十分有利。

3 體現(xiàn)合作理念，加強(qiáng)同伴間交流互助

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在合作中進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)小組成員之間的合作，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到合理分工的重要性，各盡所長(zhǎng)，互幫互學(xué)，初步養(yǎng)成善于與人交流、分享與協(xié)作的習(xí)慣，形成良好的相互尊重的人際關(guān)系。

例如，在學(xué)習(xí)催化劑知識(shí)后，筆者布置了一項(xiàng)作業(yè)：讓學(xué)生圍繞“催化劑”關(guān)鍵詞，以小組為單位，設(shè)計(jì)一個(gè)探究性家庭實(shí)驗(yàn)。許多學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)查找、同學(xué)問(wèn)討論，確定了許多方案，如催化劑用量與反應(yīng)速率的關(guān)系、催化劑使用次數(shù)與催化效率的關(guān)系等。其中有一個(gè)小組提供的方案很有新意，如“點(diǎn)燃白糖”實(shí)驗(yàn)，具體操作為取少量的白糖放在石棉網(wǎng)上，點(diǎn)火，白糖沒(méi)有燃燒，將新的香煙煙灰和白糖充分混合，再去點(diǎn)火，則產(chǎn)生藍(lán)色火焰。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，加深了對(duì)催化劑性質(zhì)和作用的理解，即催化劑能改變反應(yīng)速率但本身質(zhì)量、化學(xué)性質(zhì)并不改變。并且通過(guò)上網(wǎng)搜索、同學(xué)交流，明白了“煙灰”對(duì)白糖的燃燒反應(yīng)起著一種催化作用。

另外對(duì)于一些需要較長(zhǎng)時(shí)間才能觀察結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，如“種子的萌發(fā)條件”、動(dòng)手制作生態(tài)瓶等也可通過(guò)學(xué)生問(wèn)合作，以實(shí)驗(yàn)作業(yè)形式完成，非常適合學(xué)生發(fā)展相互協(xié)作的能力。

4 激發(fā)學(xué)生興趣，積極開(kāi)展鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)作業(yè)能彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上的不足，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和增進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。興趣是最好的老師，實(shí)驗(yàn)作業(yè)完成得好壞、質(zhì)量的高低很大程度上取決于學(xué)生的興趣程度。為此，教師首先要致力于選取趣味性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，如用收集到的干燥劑配制澄清石灰水，用米醋除去水垢、驗(yàn)證蛋殼成分是碳酸鈣等。簡(jiǎn)單易行、生活味濃的實(shí)驗(yàn)作業(yè)，易激發(fā)學(xué)生興趣。

實(shí)驗(yàn)作業(yè)又是一項(xiàng)重要的科學(xué)作業(yè)，這就要求實(shí)驗(yàn)作業(yè)具有一定的可測(cè)目標(biāo)，要求開(kāi)展積極評(píng)價(jià)，而評(píng)價(jià)應(yīng)以激勵(lì)為主。對(duì)于實(shí)驗(yàn)作業(yè)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的每一點(diǎn)進(jìn)步都應(yīng)給予及時(shí)的肯定，使他們樹(shù)立學(xué)好科學(xué)的信心。也要善于捕捉學(xué)生的創(chuàng)新點(diǎn)，如在學(xué)習(xí)溶液酸堿性時(shí)，通過(guò)酚酞試液、紫色石蕊試液可以判斷酸堿性。筆者告訴學(xué)生，其實(shí)生活中許多花也可制成酸堿指示劑，激發(fā)了學(xué)生探究興趣，于是筆者布置了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)：自制酸堿指示劑，對(duì)花切碎搗爛，用酒精浸制，所得的浸出液可以作為酸堿指示劑，從學(xué)生反饋情況看，測(cè)試了七種花的提取液，情況如下表：

教師要及時(shí)批改實(shí)驗(yàn)作業(yè)、通過(guò)課外個(gè)別交談、課堂提問(wèn)、向?qū)W生家長(zhǎng)了解情況等方式來(lái)了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)作業(yè)開(kāi)展情況，多作肯定性評(píng)價(jià)，并積極提出一些建設(shè)性的改進(jìn)意見(jiàn)。要及時(shí)創(chuàng)設(shè)展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)作業(yè)成果的平臺(tái)，在學(xué)習(xí)園地張貼設(shè)計(jì)方案，在實(shí)驗(yàn)角呈現(xiàn)自制教具，讓學(xué)生在班級(jí)里介紹演示實(shí)驗(yàn)作業(yè)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)到成功的喜悅。

5 注重能力培養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)

初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，倡導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究活動(dòng)的開(kāi)發(fā)，使學(xué)生在科學(xué)方法與能力上獲得比較全面的訓(xùn)練。如巧除水垢，自制簡(jiǎn)易凈水器，燃燒鑒別化纖織物與羊毛織物等家庭實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，就有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題能力。由于實(shí)驗(yàn)作業(yè)的器材大都是生活廢品，沒(méi)有損壞須賠償?shù)囊?guī)定，學(xué)生就會(huì)大膽、無(wú)所顧忌去設(shè)計(jì)、操作，甚至重組，手腦并用，極大地開(kāi)發(fā)了學(xué)生的智力，非常適合學(xué)生發(fā)展動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)思維品質(zhì)是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的思維過(guò)程中逐步養(yǎng)成和發(fā)展的，心理學(xué)研究表明，思維及其品質(zhì)是可以通過(guò)訓(xùn)練得到培養(yǎng)和發(fā)展的。林崇德教授認(rèn)為，培養(yǎng)思維品質(zhì)是發(fā)展智力和能力的突破口。教師要注重實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)應(yīng)適合發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)。

例如，在初中科學(xué)的復(fù)習(xí)階段，筆者布置了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)：以礦泉水瓶為材料，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)，并闡述其科學(xué)道理。從完成的作業(yè)來(lái)看，既有探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的，如在礦泉水瓶側(cè)壁從上到下扎幾個(gè)孔，說(shuō)明水的壓強(qiáng)與深度有關(guān)，在瓶下部四周扎幾個(gè)孔，說(shuō)明同一深度壓強(qiáng)相等；又有探究壓力效果與哪些因素有關(guān)的，如礦泉水瓶裝不同的水，海綿形變不同，來(lái)說(shuō)明壓力作用效果與壓力大小有關(guān)，對(duì)同一瓶礦泉水正放倒置，來(lái)探究壓力作用效果與受力面積有關(guān)；也有驗(yàn)證CO₂溶于水的，如在充滿(mǎn)CO₂的礦泉水瓶?jī)?nèi)倒入少量水，振蕩，迅速蓋嚴(yán)瓶蓋，會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶變扁；另外又如探究力有形變的作用效果，可把裝水瓶子制成一個(gè)凸透鏡，兩個(gè)空礦泉水瓶平放在一起，可探究氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系等等。通過(guò)從不同角度運(yùn)用不同的知識(shí)與方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生領(lǐng)悟知識(shí)問(wèn)的縱橫聯(lián)系，適合發(fā)展學(xué)生思維的靈活性品質(zhì)。根據(jù)礦泉水瓶材料要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，適合發(fā)展學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)。如用干電池、小燈炮、石墨棒來(lái)測(cè)驗(yàn)食鹽溶液、純堿溶液的導(dǎo)電性，加強(qiáng)了理化知識(shí)的整合，適合發(fā)展學(xué)生思維的深刻性品質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)作業(yè)，不僅能幫助學(xué)生進(jìn)一步理解基本科學(xué)概念、規(guī)律，養(yǎng)成探究精神，更適合于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。由于其具有貼近生活、趣味性強(qiáng)、靈活多樣、簡(jiǎn)便易行等特點(diǎn)，引起了廣大教師和學(xué)生的關(guān)注和喜愛(ài)。在實(shí)施過(guò)程中，由于學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和思維水平有限，儀器規(guī)格準(zhǔn)確度不夠，教師有時(shí)無(wú)法面對(duì)面指導(dǎo)等諸多原因，為此，如何使科學(xué)實(shí)驗(yàn)作業(yè)更加適合學(xué)生發(fā)展的需要，還有待于我們不斷地探索研究。