探究初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中問題細(xì)化設(shè)計(jì)的策略

劉振東

(浙江省杭州市保俶塔實(shí)驗(yàn)學(xué)校 浙江杭州 310007)

在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師首先要設(shè)計(jì)一些能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)熱情的問題。在實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)上，要以學(xué)生作為切入點(diǎn)，以學(xué)生的科學(xué)水平為基礎(chǔ)，以啟發(fā)學(xué)生思考為目標(biāo)。只有教師提出足夠吸引學(xué)生的問題或猜想，學(xué)生才能提高自己的學(xué)習(xí)熱情，積極參與到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究活動中，才能達(dá)到更好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。本文緊扣實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，探討科學(xué)教師如何將問題細(xì)化設(shè)計(jì)，希望給科學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提供一些借鑒意義。

一、在猜想和假設(shè)環(huán)節(jié)進(jìn)行問題細(xì)化設(shè)計(jì)

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，假設(shè)和猜想非常重要，很多假設(shè)其實(shí)是讓學(xué)生能夠從一個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，然后用自己的話表達(dá)出來，這就來自于學(xué)生的日常生活，但有些學(xué)生不能順利將科學(xué)知識和日常生活聯(lián)系起來，去表達(dá)自己的猜想。由此可以看出，中學(xué)生在思維發(fā)展和語言表達(dá)上還存在一些不足，如果教師把每一堂課的實(shí)驗(yàn)任務(wù)直接安排給學(xué)生，讓學(xué)生自由組合，自己去完成，這樣做只是在完成教學(xué)進(jìn)度，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此處省略猜想和假設(shè)環(huán)節(jié)，沒有辦法激發(fā)學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的熱情，以及學(xué)生對科學(xué)知識的探究興趣。站在學(xué)生的角度來看，假設(shè)活動是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的第一步，是有效開展完整的教學(xué)實(shí)踐活動的開始。猜想和假設(shè)環(huán)節(jié)是進(jìn)行問題細(xì)化設(shè)計(jì)的開始，會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生會對科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，會鍛煉自己的猜想、假設(shè)及語言表達(dá)能力。長此以往，學(xué)生對科學(xué)實(shí)踐中的原理就會剖析得更加準(zhǔn)確，有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高[1]。

例如，教學(xué)浙教版八年級上冊第三章“生命活動的調(diào)節(jié)”時，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“動物的行為”這一節(jié)。在課堂時，我提問學(xué)生：大家在日常生活中有沒有通過觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)比較特殊的動物行為讓你印象深刻呢？大家眾說紛紜，我接著問：那誰知道動物發(fā)出一些特別行為時候的目的是什么嗎？這時學(xué)生們列出了各種行為，如求偶、宣示主權(quán)等。這時，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生對課本上的動物行為根據(jù)剛才學(xué)生說的分類要求進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)很多行為用學(xué)生說的并不能解釋清楚，然后我繼續(xù)下一步具體的提問，根據(jù)課本上的圖片讓學(xué)生分析動物的行為，當(dāng)學(xué)生實(shí)在沒有想法的時候，我會給學(xué)生幾個選項(xiàng)“覓食行為、遷徙行為、繁殖行為、爭斗行為、防御行為”等，供學(xué)生猜想，這樣一來學(xué)生都積極假設(shè)，積極想象，有的還編成了幾句話的小故事回答我的問題。通過這樣的問題引導(dǎo)，學(xué)生展開了假設(shè)、猜想環(huán)節(jié)，可以有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、在實(shí)驗(yàn)原理環(huán)節(jié)進(jìn)行問題細(xì)化設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代化的教學(xué)環(huán)境中，教師需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況制定不同難度的問題，讓學(xué)生看到教師對自己的尊重和關(guān)心。教師要引導(dǎo)學(xué)生，共同找到解決問題的方法，達(dá)到良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理探究環(huán)節(jié)，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和獨(dú)立思考能力，只有踏實(shí)學(xué)習(xí)科學(xué)知識，才會形成科學(xué)的思維能力，才能更好地在實(shí)驗(yàn)課堂上完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。教師也要注意從實(shí)驗(yàn)原理上進(jìn)行問題細(xì)化的設(shè)計(jì)，對問題進(jìn)行提煉，讓學(xué)生去獨(dú)立思考，小組合作，或者在教師問題的指引下，逐步理解和消化實(shí)驗(yàn)原理的知識，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和分析。在新課程改革的背景下，提高學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)是重中之重，這要求學(xué)生能夠在課堂上自主探索，獨(dú)立思考，然而初中科學(xué)這門學(xué)科主要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，這也是將來學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的起點(diǎn)。為了發(fā)揮初中實(shí)驗(yàn)研究的作用，教師也要在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理的過程中細(xì)化設(shè)計(jì)問題，讓這些問題點(diǎn)燃學(xué)生的求知欲望，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。盡管初中的學(xué)生具有一段時間的實(shí)踐積累，已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，但在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用過程中仍然會出現(xiàn)一些不知道如何下手的情況。所以，初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一定要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和探索，給學(xué)生一個正確的思考方向或者思路，然后教師再根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理去細(xì)化問題的設(shè)計(jì)，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，為學(xué)生鋪設(shè)一步一步的臺階，給學(xué)生制定相應(yīng)的問題。學(xué)生如果能夠沿著教師鋪設(shè)的問題逐步找到實(shí)驗(yàn)原理，形成自己的一套辦法，這就能使學(xué)生取得良好的科學(xué)學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力[2]。

比如，教學(xué)浙教版八年級上冊初中科學(xué)第一章“水和水的溶液”，探究“水的浮力”，由于每個學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)這門學(xué)科的時候基礎(chǔ)知識存在一定差異，所以我為學(xué)生設(shè)計(jì)一些不同難度的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逐層學(xué)習(xí)，層層深入。首先，我根據(jù)“所有的液體對于浸入其中的其他物體都有一個向上浮力產(chǎn)生”的實(shí)驗(yàn)原理，對提問的問題具體化。我問學(xué)生：浮力的大小會跟浸入液體的深度有關(guān)系嗎？浮力的大小和物體的重力有關(guān)嗎？通常用什么公式來計(jì)算物體受到的浮力呢？經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和記錄，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)找到了規(guī)律，發(fā)現(xiàn)浮力的大小等于排開液體所受到的重力大小。通過這樣的問題引導(dǎo)，讓學(xué)生的思考方向更加具體，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)原理的角度出發(fā)去探究。

三、在實(shí)驗(yàn)方案環(huán)節(jié)進(jìn)行問題細(xì)化設(shè)計(jì)

由于在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中個別實(shí)驗(yàn)過程有些復(fù)雜，導(dǎo)致沒有什么經(jīng)驗(yàn)的初中生在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程中會出現(xiàn)一些問題。所以，在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的這一環(huán)節(jié)，教師要給予學(xué)生一定的指導(dǎo)，細(xì)化問題，讓學(xué)生通過思考找到自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的思路，最終完成一個完整的方案設(shè)計(jì)。探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，所以學(xué)生在設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的方案時，經(jīng)常會遇到各種問題，這個時候，需要教師對學(xué)生加以引導(dǎo)，并將問題實(shí)際化、具體化，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)方案設(shè)計(jì)過程中的精髓，得到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，從而更好地完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)活動。在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)加強(qiáng)師生之間的互動，活躍課堂氣氛，更好地開展實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。教師也要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行溝通和合作，教師在課堂中提出問題的時候，要有效增加師生之間的互動，活躍課堂氣氛。拉近師生間的關(guān)系，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中學(xué)到更多的科學(xué)知識，這對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效率，也有重要作用。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過程細(xì)化，還有助于突破實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，通過方案設(shè)計(jì)能夠引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的科學(xué)思維過程[3]。

例如，教學(xué)浙教版八年級上冊第二章“天氣與氣候”這一部分內(nèi)容時，其中“大氣的壓強(qiáng)”涉及了壓強(qiáng)的知識，我向?qū)W生介紹了著名的托里拆利實(shí)驗(yàn)，然后提出兩方面的問題：是大氣壓隨著高度變化的規(guī)律是什么？液體的沸點(diǎn)和氣壓有什么關(guān)系？在此基礎(chǔ)上詢問學(xué)生：大家還能怎樣計(jì)算出大氣壓強(qiáng)呢？學(xué)生都在糾結(jié)思考運(yùn)用哪個方案更好，雖然學(xué)生設(shè)計(jì)的方案不一定能夠精密計(jì)算出大氣壓強(qiáng)，但這也給了學(xué)生一個思考的方向。這樣的問題引導(dǎo)學(xué)生對差異進(jìn)行比較，突破了學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)時的重難點(diǎn)，并且，通過問題的細(xì)化引導(dǎo)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，鼓勵了學(xué)生去探索新知識，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

四、在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)進(jìn)行問題細(xì)化設(shè)計(jì)

在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)中，教師也要注意細(xì)化問題，巧妙進(jìn)行問題設(shè)計(jì)，這不僅有利于學(xué)生在操作過程中加以思考，還可以幫助學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)操作過程，讓初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具針對性，有助于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解。初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及了多種實(shí)驗(yàn)裝置，有時候同一實(shí)驗(yàn)可以用不一樣的實(shí)驗(yàn)原理，使用不同的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證，這時候很多學(xué)生不會選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方法，如果教師能在學(xué)生選擇裝置時設(shè)計(jì)一些對比性的問題，不但能幫助學(xué)生鞏固科學(xué)知識，還能開闊學(xué)生的眼界，幫助學(xué)生獲得知識升華，養(yǎng)成勤思考、獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。所以，在問題細(xì)化設(shè)計(jì)的背景下，教師可以借助一些對比性的問題，引導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)裝置，加入到實(shí)驗(yàn)操作的過程中[4]。

例如，教學(xué)浙教版九年級上冊科學(xué)第三章“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”時，其中“測定小燈泡的電功率”是教學(xué)的重點(diǎn)。我給學(xué)生介紹了有一些難度的伏安法測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)。在八年級的科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生就掌握了電路的連接。在學(xué)生連接電路之前，我結(jié)合學(xué)生的科學(xué)知識水平，設(shè)想了常見的錯誤實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)行如下問題設(shè)計(jì)：第一，我將最后一根導(dǎo)線連接之后，發(fā)現(xiàn)燈馬上亮起來了，這時發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表均有示數(shù)，請大家分析原因是什么。這樣就是要求學(xué)生意識到在電路連接時，首先需要將開關(guān)斷開，以免出現(xiàn)短路危害。第二，我在閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表指針反偏了，請學(xué)生對其原因進(jìn)行分析。第三，開關(guān)閉合后，我發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏轉(zhuǎn)到最右邊，請大家分析原因是什么。提前預(yù)見學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中常見的問題，有助于學(xué)生在實(shí)際操作過程中更加得心應(yīng)手，促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題能力的提升[5]。

五、結(jié)束語

總而言之，初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的問題細(xì)化設(shè)計(jì)，是一個不可替代的重要部分，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一定要深入探索和分析。在實(shí)驗(yàn)探究中，教師應(yīng)深入探究問題細(xì)化的策略，盡量給予學(xué)生更多思考的平臺，讓學(xué)生能夠慢慢鍛煉自己，提升對科學(xué)知識的感知和領(lǐng)悟。通過問題的細(xì)化，幫助學(xué)生熟悉整個實(shí)驗(yàn)探究的過程，從而使學(xué)生在科學(xué)思維上獲得提高，讓學(xué)生能在問題的引導(dǎo)下獨(dú)立完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。