科學(xué)課優(yōu)化探究活動的實踐與思考

徐震宇

【摘要】近幾年的杭州中考，對學(xué)生進行科學(xué)探究與實驗的考查倍加重視，既突出了實驗和分析能力，又顧及了探究方法的全面性，且穩(wěn)中有變，在每次變化中，都有很多考生措手不及。本文旨在結(jié)合自身的教學(xué)實踐，通過“將生產(chǎn)、生活中的素材引進到探究教學(xué)中；超脫教材，全面提高學(xué)生探究能力；優(yōu)化實驗設(shè)計，培養(yǎng)思維品質(zhì)；探究活動落實到位，善于抓住學(xué)生閃光點”等四個策略來優(yōu)化課堂探究活動，全面提高學(xué)生的探究能力。

【關(guān)鍵詞】探究活動 實驗設(shè)計 提高 能力

【中圖分類號】G633.7，G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）07-0163-02

一、問題的提出

科學(xué)的核心是探究，這在浙江杭州中考科學(xué)卷中體現(xiàn)得較為充分。從2015年開始，探究實驗題的題量和分值都有所增加，由原來的5題40分提高到了6題49分。2016年中考探究性實驗分別是：第27題植物的光合作用，第28題過氧化氫的分解，第29題氧氣和二氧化硫的性質(zhì)，第30題伏安法測電阻，第31題凸透鏡成像實驗，32金屬性質(zhì)。這些考題的共同點是源于教材（都是教材上的實驗、探究或者是思考與討論），但高于教材（問題有著不同層度的拓展和改變）。這就使得考生看著都很熟悉，但是卻很容易在不經(jīng)意中失分。

以2016年杭州科學(xué)中考卷28題為例：小金為了探究溫度對 H2O2分解反應(yīng)速率的影響，借助如圖所示實驗裝置（夾持儀器略去）進行了兩次實驗，兩次實驗的部分設(shè)計如表所示：

（1）實驗 2 中應(yīng)加入 5%的H2O2 毫升。

（2）在兩次實驗中，可通過 來比較H2O2分解反應(yīng)速率的大小。

（3）實驗 2 中水浴溫度控制在80℃時，測定的反應(yīng)速率會比真實值偏大，其原因除錐形瓶內(nèi)氣體受熱膨脹外，還有。

（4）實驗結(jié)束后若要將 MnO2從混合物中分離出來，可采取的方法是。

本題來源于《科學(xué)》八下第三章第一節(jié)氧氣的制取中的活動，考查的對象卻變成了控制變量和物質(zhì)的分離等。如果我們在探究和實驗教學(xué)時過于程序化、規(guī)?；?，只是按照書本上所設(shè)計的“提出問題→猜想與假設(shè)→制定計劃與設(shè)計實驗→進行實驗與收集證據(jù)→分析與論證→合作與交流”按部就班，或者是比較重視實驗的操作，只重視實驗的假設(shè)而輕分析，有探究但探究水平不高，重視實驗結(jié)果或結(jié)論，對實驗過程的探索不重視等等，學(xué)生在解答這些問題時，就很難把握了。因此我們在日常教學(xué)中，優(yōu)化課堂探究活動，提高學(xué)生的實驗和探究能力就顯得尤為重要。

二、教學(xué)探索與實踐

（一）將生產(chǎn)、生活中的素材引進到探究教學(xué)中

近幾年中考的一個很大的特點是：聯(lián)系生活，突出探究，關(guān)注科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)知識源于生活，并在觀察的基礎(chǔ)上通過探究實驗歸納總結(jié)而形成。在進行科學(xué)探究時，建立假設(shè)和設(shè)計實驗等都與學(xué)生的生活經(jīng)驗直接相關(guān)。學(xué)生需要把學(xué)習的知識自覺地聯(lián)系于實際，提高感性認識，以促進自主設(shè)計實驗?zāi)芰Φ奶岣?。因此，教師要引?dǎo)學(xué)生善于到周圍的世界中去觀察、思考，調(diào)動學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，運用學(xué)過的實驗設(shè)計知識和方法，設(shè)計出實驗方案，并通過實際操作驗證實驗方案的正確與否。長此以往，不僅能夠激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的興趣，而且能使學(xué)生在不斷實踐中體驗到設(shè)計成功的快樂，增強實驗設(shè)計的自信心，提高自身的實踐與探究能力。

譬如“關(guān)于家庭照明用電時，為什么通一盞燈在晚上有時候較暗”，我們可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計如下實驗：連接一個基本的并聯(lián)電路，在干路上連接一個小電阻，再并聯(lián)幾個相同的小燈泡。依次開啟燈泡，分別讓一盞燈亮，兩盞燈亮、三盞燈亮……觀察燈泡的亮度情況。我們會發(fā)現(xiàn)，并聯(lián)的燈泡越多，燈的亮度越暗。通過對這一探究性實驗的現(xiàn)象觀察和分析，學(xué)生把家庭用電的“各家各戶的用電高峰期燈泡會變暗——電路中總電阻的變化——總電流的變化——各部分的電壓重新分配致使每一盞燈的電壓發(fā)生變化——實際功率發(fā)生變化”等聯(lián)系在了一起，從而對這一現(xiàn)象有了本質(zhì)的印象和深刻的認識。

（二）超脫教材，全面提高學(xué)生探究能力

如果關(guān)注2016年杭州中考模擬和杭州中考卷（第30題電學(xué)探究題）可發(fā)現(xiàn)，以往考查實驗設(shè)計都是要求根據(jù)已知步驟進行補充或者評價，而2016年對學(xué)生自主設(shè)計實驗?zāi)芰Φ目疾榱Χ扔兴龃?，一改慣例，變成完全由學(xué)生自己來設(shè)計，這是杭州近10年中考中首次出現(xiàn)過的新特點，也給我們指導(dǎo)教學(xué)提出了新要求——教師應(yīng)該幫助和指導(dǎo)學(xué)生掌握全面而系統(tǒng)的實驗和探究能力。

1.改變原有模式，提高探究能力

在現(xiàn)行教材中有著大量的探究與實驗，在教學(xué)時，如果過于程序化、規(guī)?；?，并且完全依著教材進行教學(xué)，那么將大大地限制了學(xué)生思維的變通和發(fā)散，不利于學(xué)生探究能力的形成。如果在此時，我們能引導(dǎo)學(xué)生超脫教材的束縛，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課題研究的方式嘗試著從建立假設(shè)開始，一直到實驗記錄表等內(nèi)容都由學(xué)生自行設(shè)計完成，并經(jīng)常組織學(xué)生進行評價和完善，學(xué)生就不會因為出現(xiàn)類似的變化而感到不適應(yīng)了。

譬如科學(xué)八上“探究測定人的反應(yīng)速度”時，我們讓學(xué)生自行完成探究的整體過程設(shè)計，并由學(xué)生進行評價。在評價中發(fā)現(xiàn)，多位學(xué)生原本認為反應(yīng)的快慢應(yīng)該由秒表等來測定，但是，通過討論和評價發(fā)現(xiàn)，用尺子的長度來間接地反應(yīng)出快慢比用秒表測量誤差更小。同時也發(fā)現(xiàn)，有些同學(xué)設(shè)計的實驗記錄表（如下表）比書本上設(shè)計的記錄表更規(guī)范。

2.善于設(shè)計實驗，理清關(guān)系

在要求學(xué)生自行設(shè)計探究過程時，我們也應(yīng)該教會學(xué)生如何理清關(guān)系，再進行實驗設(shè)計。

譬如科學(xué)七上“比熱容”的探究實驗時，在設(shè)計實驗前，我們指導(dǎo)學(xué)生理清以下幾個問題：①理論依據(jù)是什么？（Q=cmΔt），②如何判斷比熱容的大?。浚ㄎ障嗤臒崃?，不同的物質(zhì)升高的溫度越高，比熱容越大）③實驗中哪些是變量，哪個是可變量？④如何確定Q的大小？⑤在這個實驗中設(shè)計的原則和方法有哪些？⑥根據(jù)變量和可變量，你認為我們需要哪些儀器？⑦你認為在實驗中需要測定哪些相關(guān)量？嘗試著編制一張實驗記錄表。⑧嘗試著寫出探究實驗的具體過程。

通過一系列的問題討論，學(xué)生理清了各個細節(jié)問題，接著進行實驗設(shè)計就順手拈來，水到渠成了。

（三）優(yōu)化實驗設(shè)計，培養(yǎng)思維品質(zhì)

實驗設(shè)計不僅是使學(xué)生獲取科學(xué)知識、認識科學(xué)規(guī)律、形成科學(xué)概念的重要途徑，而且通過學(xué)生自己思考設(shè)計實驗，既可以培養(yǎng)學(xué)生動手動腦解決問題的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。

1.實驗設(shè)計多元化，培養(yǎng)思維發(fā)散性

實驗教學(xué)能給學(xué)生思維較大的活動范圍，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要途徑。結(jié)合科學(xué)實驗的特點，讓學(xué)生從多角度、多層次、多方面去觀察、思考、想象，從而提出多種設(shè)想和解決問題的方法，可以培養(yǎng)學(xué)生的求異創(chuàng)新思維。

如讓學(xué)生設(shè)計三種不同方法鑒別某種黑色粉末是氧化銅還是炭粉，在明確實驗?zāi)康暮鸵蠛?，學(xué)生能自主地運用科學(xué)基礎(chǔ)知識和實驗操作技能，設(shè)計出以下一些可行的方案：（1）分別灼燒黑色粉末，能燃燒的是炭粉；（2）將黑色粉末溶于稀硫酸，能溶解生成藍色溶液的是氧化銅；（3）將黑色粉末與氧化銅混合后一起裝入試管并加熱，能有紅色固體物質(zhì)產(chǎn)生的是氧化銅。這些方案涉及的知識面廣，如利用了碳能與氧氣反應(yīng)的性質(zhì)；堿性氧化物與酸反應(yīng)的性質(zhì)，硫酸銅溶液顯藍色的特點；碳的還原性等。通過這樣的設(shè)計，調(diào)動了每個學(xué)生自主學(xué)習的積極性和參與熱情，開拓了學(xué)生思維空間；同時，通過比較選擇，提高了學(xué)生分析問題的能力，增強了學(xué)生思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性。

2.實驗設(shè)計多變通，培養(yǎng)思維靈活性

在教學(xué)中我們會發(fā)現(xiàn)，教材中有很多的實驗還是偏向于驗證性實驗，實驗?zāi)Ｊ絾我唬拗屏藢W(xué)生思維的變通和發(fā)散。如果我們在教學(xué)時能引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生從多角度對實驗進行評價和改進，或許同學(xué)們會把實驗完成的更加出色，獲得意外的收獲。

比如，在驗證硫酸能與堿發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)時，我們引導(dǎo)學(xué)生討論一下用硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實驗設(shè)計中特點和不足（缺點是不夠簡便），并鼓勵學(xué)生進行另行設(shè)計。結(jié)果有些同學(xué)把該實驗改為向盛有氫氧化銅沉淀的試管里加入硫酸溶液，使藍色沉淀溶解后成藍色硫酸銅溶液的反應(yīng)等，現(xiàn)象也很明顯。

實踐表明，學(xué)生自行設(shè)計的實驗，更富有直觀性和說服力。像這樣通過實驗設(shè)計的變通，既減少了思維定勢所帶來的負面影響，又變通了知識儲備的應(yīng)用效果，培養(yǎng)了思維的靈活性，收到事半功倍的教學(xué)效果。

（四）探究活動落實到位，善于抓住學(xué)生閃光點

縱觀每次中考卷的實驗探究題，雖然從2015年開始，實驗探究題的題量和分值都有所增加，但是主要的考查內(nèi)容仍然還是實驗的現(xiàn)象、實驗的影響因素和實驗的結(jié)論等的原因分析，實驗的操作方法和操作原因等相關(guān)內(nèi)容。所以，我們在教學(xué)的過程中，一定要將探究活動的過程、方法和相關(guān)實驗落實到位，絕對不能將探究活動變成探究討論，習題上的探究，或者多媒體探究實驗。

通過探究進行實驗的設(shè)計等，再通過實驗來驗證，既可以增強科學(xué)學(xué)科的趣味性，為學(xué)生留下深刻的印象，提高學(xué)生的動手能力，而且，通過學(xué)生自己實驗，我們可以發(fā)現(xiàn)很多沒有在課前預(yù)設(shè)的“問題”，如果我們能夠?qū)⑦@些閃光點加以討論和利用，這對于提高學(xué)生的能力也是很好的材料。

2015年杭州中考科學(xué)卷探究題第31題：在利用光具座技術(shù)進行凸透鏡成像實驗中（1）如圖所示，一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小最亮的光斑。由圖可知凸透鏡對光線具有 的作用，該凸透鏡的焦距是 cm.（2）在凸透鏡成像實驗測量物距和像距的過程中 （選填物距或像距）的測量誤差較大，原因是 。

此題第二小題是原創(chuàng)的。如果在科學(xué)七下“凸透鏡成像規(guī)律”的探究實驗中，我們僅僅進行過程探究或者視頻實驗，雖然我們也能發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律，明確實驗要求三心同高等，我們也會對常見問題和現(xiàn)象進行分析，但是，對于這道題，學(xué)生還是很難正確地回答。假如我們在教學(xué)中能夠把該探究實驗真真切切的落到實處，效果就不一樣了。我在組織學(xué)生的實驗中，就有學(xué)生在完成倒立等大的實像時發(fā)現(xiàn)，當v=u=2f時，像的大小并不完全相同，如果能夠抓住此閃光點進行拓展，我相信，學(xué)生解答此題就不難了。

三、實踐思考

由于現(xiàn)在教材很重視學(xué)生的探究實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，需要探究的內(nèi)容很多，如果每個實驗都進行全面而具體的探究活動，在教學(xué)時間上不允許。目前我們采用的是點帶面，每學(xué)期選擇幾個點具體落實，其他實驗，我們經(jīng)常采用課前設(shè)計、課內(nèi)評價和完善，課內(nèi)或課后實驗的模式。由于農(nóng)村初中留守學(xué)生較多，缺乏家庭監(jiān)管等原因，課前和課后的效果大打折扣，這將有待今后探索完善。

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