為科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說“說理”

李 娟

(浙江省寧波市北侖區(qū)靈山書院 315806)

1 一道中考說理題折射出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題

科學(xué)說理題是基于客觀真實(shí)的現(xiàn)象為素材，需要學(xué)生運(yùn)用正確的科學(xué)知識(shí)(原理、規(guī)律等)通過運(yùn)用較多的科學(xué)語言(例如文字描述、科學(xué)公式、圖表等)，聯(lián)系因果關(guān)系，按一定邏輯順序來闡述、解釋某一科學(xué)問題或科學(xué)現(xiàn)象的綜合性試題，它能考查學(xué)生所具備的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)技能、邏輯思維、語言表達(dá)能力，是一類能考查學(xué)生綜合能力的試題.近幾年浙江省各地科學(xué)中考及各年段期末考試中都出現(xiàn)了不同類型的說理題，多數(shù)用以解釋生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理為主，而學(xué)生得分普遍不高，尤其是對(duì)生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)不全面，表述不透徹，這樣的現(xiàn)狀對(duì)目前科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求.回顧2020年寧波市中考閱卷經(jīng)歷，答卷中出現(xiàn)的各種典型錯(cuò)誤依然讓人記憶猶新.

(2020年寧波市中考題第29題)1852年，法拉第經(jīng)過深入的思考和大量的嘗試，建立了“力線”的概念.他認(rèn)為在磁極周圍充滿了力線，依靠力線將磁極間的作用聯(lián)系起來.他還利用細(xì)鐵屑把這種所謂的“力線”形象地呈現(xiàn)出來.小科進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):①在玻璃板上均勻地撒上一層薄薄的細(xì)鐵屑.②把玻璃板放在條形磁鐵上，觀察細(xì)鐵屑的分布情況.③輕敲玻璃板，再觀察細(xì)鐵屑的分布情況.請(qǐng)回答:

圖1

(1)如圖1所示為實(shí)驗(yàn)步驟③得到的細(xì)鐵屑分布情況.請(qǐng)你在答題卷對(duì)應(yīng)的位置上畫出經(jīng)過A點(diǎn)的磁感線.

(2)實(shí)驗(yàn)步驟②中未敲玻璃板,“力線”未能通過細(xì)鐵屑呈現(xiàn)出來，而步驟③中輕敲玻璃板“力線”能通過細(xì)鐵屑呈現(xiàn)出來.上述原因分別是什么?

該題以法拉第大量嘗試，建立“力線”概念的科學(xué)史料為素材，以教材中“力線”概念的建立為出發(fā)點(diǎn)，要求學(xué)生畫出磁感線，然后通過力學(xué)知識(shí)分析力線呈現(xiàn)的原因.這道題將力學(xué)和磁現(xiàn)象有機(jī)結(jié)合，要求學(xué)生運(yùn)用力學(xué)知識(shí)和正確的科學(xué)語言表述磁現(xiàn)象的形成，對(duì)學(xué)生建立磁感線概念以及理解磁感線的意義具有積極的作用，精準(zhǔn)的說理需要學(xué)生具備較縝密的邏輯思維能力，較綜合的分析能力.

考生答卷中幾種出現(xiàn)頻率較多的錯(cuò)誤如下：

答1：未輕敲玻璃板前，鐵粉撒在磁鐵四周，因?yàn)榇盆F兩極磁性大，中間磁性小，不能把鐵粉吸過來；輕敲后，鐵粉飛了起來，受到的磁性大，所以就被吸過去了，呈現(xiàn)力線.

分析：有些考生面對(duì)未曾解釋過的陌生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)情景，不能很快找到知識(shí)的切入點(diǎn)，不會(huì)準(zhǔn)確地用科學(xué)概念術(shù)語來解釋.僅僅依據(jù)感覺來體會(huì)，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來推斷，解釋科學(xué)現(xiàn)象時(shí)過于口語化，缺乏科學(xué)性，嚴(yán)謹(jǐn)性和條理性.

答2：磁鐵周圍撒鐵粉，有的撒在力線上，有的沒有，因?yàn)閼T性，鐵粉保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以不表現(xiàn)，但是輕敲后，改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以呈現(xiàn)出來了.

分析：有些考生在語言表達(dá)上雖然明白用力的知識(shí)去解釋磁現(xiàn)象，但眉毛胡子一把抓，不能抓住關(guān)鍵點(diǎn)，東拉西扯，空話連篇，甚至自相矛盾、漏洞百出.

答3：(1)輕敲玻璃板前，鐵粉分布在條形磁鐵周圍，未做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所以不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；輕敲后，鐵粉由于慣性保持不動(dòng)，所以相對(duì)于磁鐵做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出力線.

(2)分子之間同時(shí)存在引力與斥力，輕敲玻璃板前鐵粉與鐵粉距離較遠(yuǎn)，引力較小，不能形成“力線”；輕敲玻璃板后鐵粉離磁極較近，引力大于斥力，所以形成“力線”.

分析：有些考生對(duì)知識(shí)考查點(diǎn)認(rèn)識(shí)不明確，不知道從哪個(gè)角度著手，用何種物理知識(shí)來解釋現(xiàn)象，即不能明確題目中情景到底與哪些科學(xué)概念是相關(guān)聯(lián)的，看著問題不知所云.

答4：未敲擊玻璃板時(shí)鐵粉受到重力、摩擦力和引力，因?yàn)橹亓Υ笥谝?，所以不能被磁鐵吸引；輕敲玻璃板后，摩擦力消失，引力大于重力，所以就被吸過來了.

分析：有些考生理論聯(lián)系實(shí)際的能力較弱，對(duì)陌生物體的實(shí)際受力分析，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和力關(guān)系的邏輯推理不正確，缺乏科學(xué)性，基礎(chǔ)知識(shí)不踏實(shí).

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程引發(fā)上述現(xiàn)象可能的原因

2.1 科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式誤區(qū)多

在目前科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不同學(xué)校因?yàn)榻虒W(xué)設(shè)施配備和課時(shí)安排等差別，不少科學(xué)教師認(rèn)為，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，不如直接講解的效率高，只要學(xué)生會(huì)解題，就無需再進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)；另外，部分實(shí)驗(yàn)演示確實(shí)比較麻煩，可視性不高，也難以達(dá)到相應(yīng)的效果.加上有的學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)?zāi)康男院湍托?，或?qū)嶒?yàn)操作不嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)自己的要求不高，所以實(shí)驗(yàn)課總顯得效率低下；另外多媒體應(yīng)用的普及和簡(jiǎn)易，有不少實(shí)驗(yàn)過程都可以通過視頻來展示，師生之間慢慢默認(rèn)了這種“高效方便”的模式.久而久之，學(xué)生的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)得不到實(shí)踐，基礎(chǔ)知識(shí)得不到鞏固，實(shí)驗(yàn)只浮于表面，不能深入本質(zhì).在說理題的表述中學(xué)生就不容易確切把握知識(shí)切入點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜而陌生的現(xiàn)象本質(zhì)的表達(dá)一籌莫展.

2.2 科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一

目前初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然偏重于傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)通常是灌輸式的教學(xué)模式，教師示范，學(xué)生負(fù)責(zé)觀看聽講；課堂分組實(shí)驗(yàn)中，老師往往會(huì)講解實(shí)驗(yàn)原理，有時(shí)甚至把詳細(xì)的步驟傳授給學(xué)生，或呈現(xiàn)于實(shí)驗(yàn)單上，把學(xué)生要的試劑都局限在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，學(xué)生只需要按部就班地進(jìn)行各自的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到目的即可，缺乏足夠的探索，甚至有小組出現(xiàn)與預(yù)期不同的結(jié)論時(shí)也沒有及時(shí)的修正、拓展和創(chuàng)新，學(xué)生的“學(xué)”都限定在教師的“教”內(nèi).這些操作都極不利于學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，讓他們根據(jù)現(xiàn)象來一一做出解釋更是“紙上談兵”.其實(shí)生活中處處有科學(xué)，事事講科學(xué)，作為教師，要善于引導(dǎo)學(xué)生多發(fā)現(xiàn)問題，主動(dòng)解決問題，不要讓科學(xué)的理論脫離了生活的實(shí)際.

2.3 啟發(fā)式探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)不深入

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)與實(shí)踐，科學(xué)與社會(huì)生活的聯(lián)系.因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要多角度的、更深入的進(jìn)行探究活動(dòng).實(shí)驗(yàn)探究不僅僅是完成實(shí)驗(yàn)而已，更重要的是學(xué)生在自覺、主動(dòng)、積極、手腦并用的基礎(chǔ)上，對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)過程遇到的問題進(jìn)行反復(fù)猜想、思考、認(rèn)識(shí)提高的過程，之間還貫穿著同學(xué)間的合作與溝通，并形成分析、歸納的能力.然而現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，有些學(xué)校新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)配套的裝置沒及時(shí)更新，40分鐘的實(shí)驗(yàn)課很難讓學(xué)生的想象得以充分發(fā)揮，實(shí)驗(yàn)儀器有所局限等各種因素，導(dǎo)致啟發(fā)式探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)不充分，也不能很好調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，思維得不到很好的提高.

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透說理的策略建議

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途經(jīng)，實(shí)際教學(xué)中立足教材，把思考、體驗(yàn)、表達(dá)有機(jī)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，鼓?lì)同學(xué)生一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)步驟和每個(gè)步驟的預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)后及時(shí)反饋，自主創(chuàng)新，學(xué)會(huì)讓科學(xué)原理滲透到生活的方方面面，這些操作對(duì)揭示實(shí)驗(yàn)原委都有實(shí)際的推動(dòng)作用.

3.1 關(guān)注問題導(dǎo)向，精設(shè)實(shí)驗(yàn)選題

蘇聯(lián)心理學(xué)家維果茨基的研究揭示，設(shè)置恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)主題必須通過深入細(xì)致的考察，了解學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”.作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開端，選擇實(shí)用有效的實(shí)驗(yàn)主題顯得尤為重要.為什么要開設(shè)這節(jié)實(shí)驗(yàn)？它與書本哪一些知識(shí)點(diǎn)息息相關(guān)？采用怎樣的方式來開展？可否用最接地氣的家庭實(shí)驗(yàn)來達(dá)到同樣的知識(shí)再現(xiàn)和應(yīng)用？這些問題在開設(shè)實(shí)驗(yàn)之前教師一定要了然于心.將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐漸拓展為探究性實(shí)驗(yàn)，一方面要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題的基礎(chǔ)上加以拓展，變換教學(xué)設(shè)計(jì)的角度，鼓勵(lì)學(xué)生利用身邊物品去演示，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生科研思維、提升學(xué)生創(chuàng)造能力的目的.另一方面加強(qiáng)課本知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐以及當(dāng)前熱點(diǎn)問題相結(jié)合，注重選題的實(shí)用價(jià)值以及在實(shí)際情況下與其它學(xué)科知識(shí)的交叉滲透，注重選題對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng).

比如在學(xué)習(xí)電路連接的實(shí)驗(yàn)過程中，傳統(tǒng)的驗(yàn)證性教學(xué)會(huì)給學(xué)生現(xiàn)成的電路圖，實(shí)驗(yàn)儀器和方案，學(xué)生只要按照?qǐng)D對(duì)應(yīng)連接，閉合開關(guān)后就完成了老師布置的“任務(wù)”.這樣的過程不僅不符合中學(xué)生心理特征，也會(huì)讓他們?cè)谒魅粺o味的機(jī)械活動(dòng)中逐漸失去探究的求知欲.他們需要在操作中體驗(yàn)，在或錯(cuò)或?qū)Φ慕Y(jié)果中尋求未知.于是設(shè)計(jì)一個(gè)“你能否利用桌上的儀器使兩盞燈泡同時(shí)亮”的實(shí)驗(yàn)主題就符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn).學(xué)生在探索的過程中，可能有些人正確連對(duì)了串聯(lián)和并聯(lián)，有的學(xué)生可能連出了局部短路，有的學(xué)生可能連出了電源短路，各種電路連接情況一一展現(xiàn)，教師再針對(duì)性講解，靈動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生對(duì)這些錯(cuò)誤的出現(xiàn)和預(yù)防印象更深刻.

3.2 具化認(rèn)知過程，建模實(shí)驗(yàn)流程

在新課改的背景要求我們要改變以往傳統(tǒng)思想和傳統(tǒng)教學(xué)模式，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變成更為開放、自由的新體驗(yàn)方式，首先要確定學(xué)生的主體地位.教師可以在課前讓學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)計(jì)劃制定和流程安排.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?，?qǐng)同學(xué)們集思廣益，提出設(shè)計(jì)方案，老師將其呈現(xiàn)于黑板，其他同學(xué)就可能出現(xiàn)的問題多角度設(shè)疑，不斷完善設(shè)計(jì)方案.在全面地了解實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的環(huán)節(jié)后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有了深刻的把握和理解，體驗(yàn)過程更高效，也有利于發(fā)展學(xué)生邏輯推理能力.

綜上，科學(xué)現(xiàn)象蘊(yùn)藏科學(xué)本質(zhì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)將現(xiàn)象重現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)說理將本質(zhì)表達(dá).在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多關(guān)注問題的導(dǎo)向，現(xiàn)象的剖析，設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)，反思的多元.只要我們能不斷思考，不斷嘗試，緊緊圍繞教學(xué)主線，就一定能讓我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加“有理”，“有據(jù)”，“有用”.