核心素養(yǎng)視角下的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

李陳

[摘要]以《光合作用》的教學(xué)為例，著眼于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，設(shè)計(jì)“創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課——問(wèn)題引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)探究——聚焦任務(wù)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，拓展思維”等初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程。在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，靈活運(yùn)用各種手段，巧妙結(jié)合初中科學(xué)的知識(shí)特點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生的探究興趣，注重提升學(xué)生的思維能力，積極發(fā)展學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，初中科學(xué)，光合作用

[中圖分類號(hào)]G633.98[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2020）11-0081-04

一、背景

學(xué)科核心素養(yǎng)是一種彰顯學(xué)科特色、凸顯學(xué)科本質(zhì)、體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值的素養(yǎng)，是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合核心素養(yǎng)的落實(shí)。科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受科學(xué)教育的過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有科學(xué)學(xué)科特性的品質(zhì)，主要包括科學(xué)觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面。

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)貫穿科學(xué)學(xué)習(xí)的全過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體?？茖W(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要從科學(xué)觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，以有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

梅里爾強(qiáng)調(diào)“要將學(xué)習(xí)置于真實(shí)的、聯(lián)系生活的任務(wù)序列中”。而教師的具體的教學(xué)任務(wù)也應(yīng)置于真實(shí)、循序漸進(jìn)的任務(wù)序列中，并在實(shí)際問(wèn)題情境中完成。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先提出問(wèn)題或者任務(wù)，然后針對(duì)各個(gè)問(wèn)題或各項(xiàng)任務(wù)具體設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中完成相關(guān)任務(wù)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。這樣的教學(xué)以任務(wù)為中心，在完成任務(wù)的過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文以《光合作用》的教學(xué)為例，立足于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”為教學(xué)核心，談?wù)勅绾伍_展初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、基于核心素養(yǎng)的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

（一）教學(xué)內(nèi)客分析

《光合作用》是浙教版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)第三章第六節(jié)的內(nèi)容。光合作用聯(lián)系了前面章節(jié)學(xué)習(xí)的氧氣和二氧化碳，揭示了這兩種氣體如何參與生命活動(dòng)，為后面的物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。本課時(shí)介紹了光合作用的原理和設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光合作用的條件、產(chǎn)物和原料，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由原理到實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。教材中，“光合作用的原理”大多是陳述性知識(shí)，運(yùn)用閱讀指導(dǎo)法引導(dǎo)學(xué)生自主獲取新知，重在培養(yǎng)學(xué)生的閱讀、分析、歸納、整理能力。教材安排了驗(yàn)證“光合作用的條件、產(chǎn)物和原料”的實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想方法，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)方案不斷修改完成的過(guò)程，掌握水浴加熱、脫色處理等基本實(shí)驗(yàn)技能。

（二）教學(xué)目標(biāo)

1.科學(xué)觀念與應(yīng)用

（1）能說(shuō)出光合作用的條件、原料和產(chǎn)物。

（2）能理解光合作用的原理。

2.科學(xué)思維與創(chuàng)新

體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程中的思維活動(dòng)，如分析、比較、判斷、歸納、演繹、想象、綜合等。

3.科學(xué)探究與交流

（1）經(jīng)歷科學(xué)探究的一般過(guò)程。

（2）初步學(xué)會(huì)合作交流、控制實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)置對(duì)照等方法。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

樹立“質(zhì)疑、創(chuàng)新、進(jìn)取”的科學(xué)精神。

（三）教學(xué)重難點(diǎn)

1.重點(diǎn)：光合作用的條件、原料和產(chǎn)物。

2.難點(diǎn)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。

（四）教學(xué)準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)用品：金魚藻、豌豆、天竺葵、三葉草等校園植物;燒杯、試管、膠頭滴管、石棉網(wǎng)、三腳架、酒精燈、鑷子、表面皿等器材;毛巾、熱水壺、粥湯等物品;BTB試劑、酒精、碘液等藥品。

（五）教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)生活情境，導(dǎo)人新課

課始，教師應(yīng)巧妙利用學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象和具體事例創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)人新課，讓學(xué)生感受科學(xué)就在身邊，科學(xué)問(wèn)題存在于生活中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與欲望，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。熟悉但又未知的知識(shí)情境，能激活學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生積極思考，使學(xué)生樂(lè)學(xué)、想學(xué)。

[案例1]《光合作用》引入片段

教學(xué)本節(jié)課時(shí)恰逢立夏節(jié)氣，本地有吃“立夏狗”和“立夏餅”的習(xí)俗，于是筆者結(jié)合吃“立夏餅”這一生活事例設(shè)計(jì)了課堂導(dǎo)人環(huán)節(jié)，先請(qǐng)學(xué)生講述立夏的風(fēng)俗，使他們處于熟悉的生活情境中;然后展示新情境：做光合作用實(shí)驗(yàn)前，教師用手拿起立夏餅，發(fā)現(xiàn)手指接觸的部位出現(xiàn)了變色（如圖1）。

教師：立夏餅為什么變了顏色？請(qǐng)結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋立夏餅變色的原因。

學(xué)生：立夏餅之所以變色是因?yàn)槔蠋煹氖稚险从械庖?，淀粉遇到碘液變藍(lán)。

教師：淀粉遇到碘液真的會(huì)變藍(lán)嗎？讓我們一起來(lái)驗(yàn)證。

之后，學(xué)生自主挑選實(shí)驗(yàn)材料，開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并交流“粥湯與碘液”實(shí)驗(yàn)。

教師：感謝同學(xué)們幫老師解答了立夏餅變色的疑惑。但是，老師又有了新的疑惑：同學(xué)們餓了，就會(huì)吃食物，然后長(zhǎng)大長(zhǎng)高。但是植物并不會(huì)吃東西，它們是如何長(zhǎng)大長(zhǎng)高的呢？

評(píng)析：結(jié)合“立夏餅”創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生通過(guò)小組討論得出“淀粉遇到碘液變藍(lán)”的結(jié)論，并親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，強(qiáng)化對(duì)新知的理解與掌握。問(wèn)題的設(shè)置使學(xué)生經(jīng)歷了理性思辨、思考質(zhì)疑、取證驗(yàn)證的過(guò)程，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)精神的發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論將貫穿于本節(jié)課的教學(xué)，“淀粉遇到碘液變藍(lán)”這一結(jié)論也將作為驗(yàn)證光合作用產(chǎn)物的判定標(biāo)準(zhǔn)。

2.問(wèn)題引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)探究

將問(wèn)題具體化、情境化處理，能創(chuàng)設(shè)出適合課堂實(shí)驗(yàn)探究的簡(jiǎn)化情境，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。

評(píng)析：這樣梯度呈現(xiàn)、循環(huán)上升的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為光照條件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做好了鋪墊，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。而創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，豐富了酒精脫色的方法，凸顯了酒精脫色的本質(zhì)。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析綜合、推理論證、方案改進(jìn)等科學(xué)探究與創(chuàng)新的過(guò)程，發(fā)展了科學(xué)素養(yǎng)。

5.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，拓展思維空間

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芡卣箤W(xué)生的思維空間，激發(fā)學(xué)生的求知欲，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提升學(xué)生的思維能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力。利用新材料改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的基本方向，也是解決疑難實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的突破口。

[案例5]《光合作用》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證二氧化碳是光合作用的原料

教師：我們完成了任務(wù)二和任務(wù)三，驗(yàn)證了光合作用能產(chǎn)生淀粉及需要光照。其實(shí)，老師還做了“二氧化碳是光合作用的原料”實(shí)驗(yàn)。下面我們一起來(lái)學(xué)習(xí)這一創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。（學(xué)生非常驚訝和好奇）

實(shí)驗(yàn)操作：往BTB試劑（溴百里酚藍(lán)試劑）中吹入大量二氧化碳（讓學(xué)生當(dāng)堂吹起，觀察BTB試劑的顏色變化：藍(lán)色變?yōu)辄S綠色）。取三支拇指試管，分別編號(hào)為A、B、C，其中A、B兩支試管中放入等量金魚藻，C作為對(duì)照，不放金魚藻。A、C試管倒入等量的黃綠色BTB試劑，B試管倒入等量藍(lán)色BTB試劑。放在窗外陽(yáng)光下，使金魚藻進(jìn)行光合作用。（BTB試劑是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的水生生物的呼吸試劑，它在酸性條件下呈黃色，在堿性條件下呈藍(lán)色，可以根據(jù)BTB試劑的顏色變化判斷植物生活環(huán)境中二氧化碳的含量變化。）

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖8.A試管中溶液由黃綠色變?yōu)榈{(lán)色，B、C試管中顏色變化不明顯。

現(xiàn)象分析：由于A試管中金魚藻進(jìn)行了光合作用，使二氧化碳明顯減少，BTB試劑才發(fā)生了顏色變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：二氧化碳是光合作用的原料。

評(píng)析：以BTB試劑作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，突破了教材實(shí)驗(yàn)中二氧化碳量難以控制的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光合作用的原料、條件、產(chǎn)物的驗(yàn)證，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究光合作用的影響因素的興趣，發(fā)展了學(xué)生批判質(zhì)疑的能力。

三、基于核心素養(yǎng)的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的各個(gè)環(huán)節(jié)中，教師結(jié)合初中科學(xué)的知識(shí)特點(diǎn)，靈活運(yùn)用各種手段，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提高學(xué)生的評(píng)價(jià)交流水平，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，筆者有了如下思考：

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重情境創(chuàng)設(shè)

“科學(xué)探究與交流”核心素養(yǎng)是指具有科學(xué)探究的意識(shí)，能在真實(shí)情境中提出科學(xué)問(wèn)題。合適的情境創(chuàng)設(shè)是學(xué)生提出問(wèn)題的關(guān)鍵。只有實(shí)現(xiàn)“情境——問(wèn)題——探究——認(rèn)知”的構(gòu)建，才能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式應(yīng)多樣化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式可以是探究式、啟發(fā)式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、問(wèn)題導(dǎo)引式。每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，都可以采取不同的教學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想方式是讓學(xué)生在情境中探究問(wèn)題，在探究中建構(gòu)知識(shí)，在應(yīng)用中啟迪思維。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)要催生教學(xué)相長(zhǎng)

上完《光合作用》這節(jié)課，師生都產(chǎn)生了很多有價(jià)值的研究問(wèn)題（如碘液濃度對(duì)染色的影響;葉片表皮結(jié)構(gòu)對(duì)顯色的影響;天竺葵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的原因;酒精濃度對(duì)葉片褪色后脆硬程度的影響），通過(guò)對(duì)問(wèn)題的交流討論，促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)。