課堂實(shí)驗(yàn)賦能科學(xué)思維的養(yǎng)成

摘要：科學(xué)思維是核心素養(yǎng)的一個(gè)方面，充分利用學(xué)生的求知欲以及動(dòng)手能力，積極在課堂上開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并通過設(shè)計(jì)引課、問題情境、對比實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)生活化等不同類型的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力、實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力，賦能學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：課堂實(shí)驗(yàn) 賦能 科學(xué)思維

一、背景

課程目標(biāo)明確指出：科學(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中獲得科學(xué)知識，通過多種途徑尋求證據(jù)，不斷發(fā)現(xiàn)問題，運(yùn)用創(chuàng)造性思維和邏輯推理解決問題，并通過評價(jià)與交流達(dá)成共識，解決科學(xué)問題，形成科學(xué)探究能力、實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。那么在教學(xué)的過程中，如何利用課堂實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢？筆者來談?wù)務(wù)n堂實(shí)驗(yàn)對科學(xué)思維養(yǎng)成的賦能作用。

二、備課中的思考

思考（一）：七年級剛?cè)雽W(xué)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的積極性很高，經(jīng)常跑到辦公室問我，“老師，要做實(shí)驗(yàn)嗎？”“老師，什么時(shí)候做實(shí)驗(yàn)？”若看到我拿著實(shí)驗(yàn)器材，好多學(xué)生就爭先恐后地圍過來幫忙“老師，我來幫你?！薄巴郏∽鰧?shí)驗(yàn)嘍！”那種激動(dòng)的心情無以言表，如何充分利用學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，是值得思考的問題。

思考（二）：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里非常興奮，但大多數(shù)學(xué)生的興致主要就集中在一些有趣的現(xiàn)象上，很少有學(xué)生能冷靜觀察和注意那些不明顯的現(xiàn)象，能認(rèn)真思考“這是為什么”的學(xué)生則更少了。如何引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)既要去“探索”，還要去“深究”，是迫切需要教師思考和關(guān)注的。

思考（三）：在教學(xué)實(shí)踐中，難免遇到課堂實(shí)驗(yàn)操作失敗的事例，可能是偶發(fā)，也可能是教師特別的安排。當(dāng)遇到類似實(shí)驗(yàn)失敗的情況，學(xué)生大多數(shù)會(huì)選擇重做，而不會(huì)深究失敗的緣由，因此也錯(cuò)失了很多知識積累的機(jī)會(huì)。那么，教師該如何引導(dǎo)學(xué)生尋找錯(cuò)誤的關(guān)鍵所在呢？

思考（四）：有些課堂實(shí)驗(yàn)，在探究活動(dòng)過程會(huì)出現(xiàn)課本描述之外的現(xiàn)象。這些干擾現(xiàn)象會(huì)分散學(xué)生注意力；同時(shí)由于學(xué)生自身知識儲(chǔ)備的局限，學(xué)生難以對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出準(zhǔn)確分析，不利于學(xué)生形成正確的結(jié)論。如何引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中在重要現(xiàn)象上尤為重要。

思考（五）：教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)或布置給學(xué)生的課后家庭實(shí)驗(yàn)，若所選器材過于復(fù)雜，不利于學(xué)生實(shí)際操作，導(dǎo)致學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣不高。如果能將實(shí)驗(yàn)器材簡單化和生活化，使學(xué)生更親近科學(xué)，更有利于學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐，提高學(xué)習(xí)科學(xué)的動(dòng)力。那么如何讓科學(xué)課堂更貼近生活，也需要教師多加思考。

三、教學(xué)片段設(shè)計(jì)及反思

片段（一）：在“物質(zhì)的溶解”這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，筆者事先將一小塊松香溶解在酒精中，配制成一杯無色透明的溶液。在新課引入時(shí)，將一定量的水倒入上述溶液中，以“如何讓水變牛奶”的魔術(shù)形式進(jìn)行課前導(dǎo)入，神奇的魔術(shù)立即激起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，引起學(xué)生的探究興趣，這份好奇心始終貫穿整個(gè)堂課。最后告訴學(xué)生三種物質(zhì)成分，首尾呼應(yīng)，很自然解決了“影響物質(zhì)溶解性的因素”這一重難點(diǎn)知識。

反思：興趣是最好的老師，能促使學(xué)生積極探索科學(xué)知識。教師設(shè)計(jì)出好的引課，充分運(yùn)用各種手段，如魔術(shù)、謎語、游戲等，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能自主參與科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生的探究思維，促進(jìn)科學(xué)思維的養(yǎng)成。

片段（二）：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一個(gè)制備氣體的實(shí)驗(yàn)，也是操作裝置最為復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。教材中只有一幅裝置圖，學(xué)生按照裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)經(jīng)常手忙腳亂毫無秩序。為此，筆者設(shè)計(jì)問題如下：1.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的第一步是裝藥品嗎？如果裝了藥品后發(fā)現(xiàn)漏氣怎么辦？（提醒學(xué)生制備氣體的第一步是檢查裝置的氣密性）2.裝好藥品后是否可以直接加熱？本實(shí)驗(yàn)中高錳酸鉀反應(yīng)速度如何？如何防止反應(yīng)太快時(shí)氣流帶出固體藥品堵塞導(dǎo)管？（提醒學(xué)生在試管口放一團(tuán)棉花）3.固定好試管后就能加熱嗎？是不是需要考慮需要收集幾瓶氣體，分別用什么方法收集？如果先進(jìn)行加熱操作，再進(jìn)行集氣瓶的準(zhǔn)備結(jié)果會(huì)如何？（提醒學(xué)生事先準(zhǔn)備好集氣瓶再進(jìn)行加熱）4.反應(yīng)開始時(shí)剛出來的氣體是氧氣嗎？需要立即收集嗎？何時(shí)收集更合適呢？（提醒學(xué)生開始出來的氣體是空氣，等氣泡連續(xù)均勻冒出后再收集）5.收集需要的氣體后要結(jié)束實(shí)驗(yàn)，能直接撤離酒精燈嗎？是否該注意水槽中的水會(huì)倒吸？（提醒學(xué)生要先將水槽中的導(dǎo)管取出，防止水倒吸而導(dǎo)致試管炸裂）

反思：通過設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣制取實(shí)驗(yàn)，內(nèi)化成學(xué)生內(nèi)在的知識，為學(xué)生學(xué)習(xí)其他氣體的制取和收集構(gòu)建模型。同時(shí)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)深度思考，還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治鏊季S，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

片段（三）：在完成用石灰石和稀鹽酸制二氧化碳實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，筆者給學(xué)生布置了“將點(diǎn)燃的蠟燭插在食用堿中，后倒入適量食醋”的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)布置學(xué)生完成以下幾個(gè)問題：1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳有何不同？（原理相似都是碳酸鹽和酸性溶液反應(yīng)；都得到?jīng)]有可燃性不具助燃性的氣體；反應(yīng)速度不同。）2.實(shí)驗(yàn)室能選用食用堿和食醋這兩種藥品制取二氧化碳行嗎？（學(xué)生對比后知道，食用堿和食醋反應(yīng)速度過快，不易控制，不適宜實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳）3.兩組藥品在形狀上有何差別？如果相同反應(yīng)時(shí)間，石灰石和食用堿哪種產(chǎn)生氣體多？（提醒學(xué)生從表面積大小考慮影響反應(yīng)速率快慢的因素）

反思：設(shè)置對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過對結(jié)果的比較分析，尋找相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，獲得新知。并且通過對比實(shí)驗(yàn)，更有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察、分析、推理和論證能力。

片段（四）：在演示鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者故意設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，一組鐵絲表面的氧化膜沒有用砂紙打磨干凈，另一組鐵絲表面是打磨光亮的。我和學(xué)生各做一組，結(jié)果學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗了，我重新打磨鐵絲后再次讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生很激動(dòng)，出乎意料的是比前一次實(shí)驗(yàn)時(shí)還要激動(dòng)和興奮。我抓住這次機(jī)會(huì)，讓學(xué)生思考猜想為什么沒有出現(xiàn)預(yù)期的反應(yīng)現(xiàn)象？有學(xué)生猜想氧氣不純含雜質(zhì)氣體太多，火柴燃燒消耗了太多氧氣導(dǎo)致氧氣不足，這些猜想確實(shí)有一定的道理，不過通過分析最終一一給予否定，最后引導(dǎo)他們聯(lián)系燃燒的條件，從而得出氧化膜對該實(shí)驗(yàn)的影響。在做鋁在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生自然而然能夠先去除氧化膜再進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)。且在以后遇到有關(guān)金屬單質(zhì)與其他物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)（如生銹的鐵釘與稀酸的反應(yīng)），學(xué)生有了這一次深刻的體驗(yàn)，很容易就聯(lián)想到氧化膜附著的問題。

反思：設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究障礙，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)機(jī)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生享受付出努力后獲得成功的自豪感，保證教學(xué)任務(wù)的順利完成，同時(shí)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)提高學(xué)生的知識遷移能力和知識分析的應(yīng)用能力。

片段（五）：教材上的演示實(shí)驗(yàn)“被壓縮的氣體對瓶塞做功”，是用打氣筒壓縮吸濾瓶中的氣體，被壓縮的氣體將瓶塞沖出。我將其進(jìn)行簡化處理：取一個(gè)礦泉水瓶，里面裝入少量的清水，蓋上瓶蓋，讓學(xué)生用力擠捏瓶身，并注意操作安全，不要將瓶口對著他人，引導(dǎo)學(xué)生觀察瓶口發(fā)生的現(xiàn)象（瓶塞沖出時(shí)在瓶口很明顯能看到有一團(tuán)白霧產(chǎn)生）并分析對應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因（壓縮氣體做功使氣體內(nèi)能增加，水蒸氣遇冷液化形成白霧）。

反思：改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)器材生活化，使學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)與社會(huì)生活實(shí)踐緊密結(jié)合，整合學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)與學(xué)到的間接經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性思維，解決日常生活中遇到的問題，提高學(xué)生對知識的分析應(yīng)用能力。

四、結(jié)語

教師通過課前學(xué)習(xí)課標(biāo)，鉆研教材，進(jìn)行有深度的備課。在教學(xué)活動(dòng)中，通過設(shè)計(jì)并開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，打造有深度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生初步形成科學(xué)探究意識，促進(jìn)科學(xué)思維的進(jìn)一步養(yǎng)成，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。筆者將繼續(xù)致力于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索。