指向探究實(shí)踐素養(yǎng)培養(yǎng)的初中科學(xué)教學(xué)實(shí)踐研究

作者簡(jiǎn)介：項(xiàng)建曉（1985一），女，浙江省杭州市夏衍初級(jí)中學(xué)。

2023年5月，教育部辦公廳印發(fā)了《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動(dòng)方案》，提出要落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，辦好人民滿意的教育。該方案還指出，要深化中小學(xué)科學(xué)教育改革，強(qiáng)化做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)上述教育目標(biāo)，當(dāng)前教育界探究了許多新的教學(xué)模式，如項(xiàng)目化學(xué)習(xí)模式、大單元整體教學(xué)模式、跨學(xué)科教學(xué)模式等。但無(wú)論課堂教學(xué)方式如何轉(zhuǎn)變，都離不開(kāi)探究實(shí)踐。探究實(shí)踐貫穿于學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、解決科學(xué)問(wèn)題等各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)具有重要價(jià)值。

一、更新迭代，剖析科學(xué)課程中各核心素養(yǎng)之間的關(guān)系

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）指出，科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)?？茖W(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過(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)展所需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是科學(xué)課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等方面。

具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)觀念是構(gòu)成科學(xué)課程核心素養(yǎng)的科學(xué)本質(zhì)，在探究實(shí)踐中形成，是其他素養(yǎng)的基礎(chǔ)，居于突出位置?？茖W(xué)思維是科學(xué)概念形成的工具，也是科學(xué)觀念建立的工具，還可以遷移到其他領(lǐng)域，是科學(xué)課程培養(yǎng)的核心素養(yǎng)的核心。探究實(shí)踐體現(xiàn)科學(xué)發(fā)生、發(fā)展、應(yīng)用的過(guò)程，有助于學(xué)生建立科學(xué)觀念和科學(xué)思維，是培養(yǎng)其他素養(yǎng)的主要途徑。態(tài)度責(zé)任是認(rèn)識(shí)科學(xué)觀念、形成科學(xué)思維、完成探究實(shí)踐的前提，是社會(huì)主義核心價(jià)值觀在科學(xué)課程中的集中體現(xiàn)。總之，各個(gè)核心素養(yǎng)之間相互依存，共同構(gòu)成一個(gè)完整的體系，體現(xiàn)了科學(xué)課程的育人價(jià)值。

新課標(biāo)提出要培養(yǎng)學(xué)生的探究實(shí)踐素養(yǎng)，突出了探究實(shí)踐在課程教學(xué)中的重要地位，其指向?qū)W生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，突出科學(xué)教育的探究性、實(shí)踐性、跨學(xué)科性以及學(xué)生的主體性；遵循提出問(wèn)題、建立假設(shè)、設(shè)計(jì)方案獲取事實(shí)與證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)并交流討論的一般探究邏輯；蘊(yùn)含構(gòu)建符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)本質(zhì)的觀念，從而增強(qiáng)科學(xué)教育活動(dòng)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)在吸引力的現(xiàn)實(shí)意義[2]。所以，探究實(shí)踐是培養(yǎng)其他核心素養(yǎng)的主要途徑，也是科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。探究實(shí)踐不僅能使學(xué)生深刻理解科學(xué)概念和原理，形成科學(xué)觀念，還能培養(yǎng)學(xué)生的信息處理能力、分析和解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐操作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、交流合作能力等，使學(xué)生形成尊重事實(shí)、勇于質(zhì)疑、積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的科學(xué)態(tài)度。

二、建立模型，開(kāi)展探究實(shí)踐形式的課堂教學(xué)研究

探究實(shí)踐可以概括為“探問(wèn)題、究原理、踐真知”的過(guò)程。探問(wèn)題，是指在真實(shí)情境下合理提出具有探究性的問(wèn)題；究原理，是指結(jié)合問(wèn)題情境分析科學(xué)原理和規(guī)律，依托合作學(xué)習(xí)的方式，著力培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，使其理解科學(xué)本質(zhì)；踐真知，是一種評(píng)估、完善探究方案的手段，最終目的是解決問(wèn)題。教師要善于發(fā)現(xiàn)生活中的科學(xué)知識(shí)，聯(lián)系教材內(nèi)容，在課堂中以解決問(wèn)題為主線，讓學(xué)生展開(kāi)探究實(shí)踐，自己則從旁引導(dǎo)，幫助學(xué)生體悟科學(xué)探究的具體過(guò)程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理并做出判斷，進(jìn)一步交流、思考存在的疑問(wèn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。筆者基于對(duì)探究實(shí)踐的理解，構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型（如圖1所示），以期對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)起導(dǎo)向作用。

（一）以復(fù)雜活動(dòng)中的可操作點(diǎn)為切口，凸顯探究實(shí)踐的深刻性

在初中科學(xué)教學(xué)中，有一些探究活動(dòng)比較復(fù)雜，操作比較困難，實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng)，且實(shí)驗(yàn)可能會(huì)失敗，因此時(shí)常被放棄，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

例如，浙教版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)第3章第6節(jié)《光合作用》涉及光合作用的條件和產(chǎn)物、光合作用的原料等探究活動(dòng)，要選擇合適的植物銀邊天竺葵進(jìn)行暗處理，并光照4小時(shí)以上，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中需要采用酒精的水浴加熱方式來(lái)溶解葉綠素。這些過(guò)程操作起來(lái)費(fèi)時(shí)煩瑣，那有沒(méi)有可操作點(diǎn)讓學(xué)生展開(kāi)探究呢？帶著這個(gè)問(wèn)題，筆者展開(kāi)教學(xué)設(shè)計(jì)。整堂課以探究植物光合作用的部分原料和產(chǎn)物為主要內(nèi)容，采用四人小組合作的學(xué)習(xí)方式，根據(jù)教材中的活動(dòng)設(shè)計(jì)方案并討論，不斷修正方案，通過(guò)生生互評(píng)、教師輔助優(yōu)化等方式，梳理出完整而具體的探究流程，并分析每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖。學(xué)生基于前認(rèn)知展開(kāi)合理猜想，并通過(guò)設(shè)計(jì)方案獲取事實(shí)和證據(jù)，檢驗(yàn)猜想的同時(shí)產(chǎn)生新的思路，并繼續(xù)驗(yàn)證其他猜想，最終得出科學(xué)規(guī)律，這不僅能激發(fā)學(xué)生的探究思維，還能鼓勵(lì)學(xué)生自主提出質(zhì)疑，并逐步驗(yàn)證。

筆者選擇了“淀粉遇碘液變藍(lán)”這個(gè)切入口，將現(xiàn)象和結(jié)果清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生更直觀地驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物。為方便操作，筆者簡(jiǎn)化了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，提前準(zhǔn)備好了兩組經(jīng)過(guò)暗處理和光照處理的若干銀杏葉，分別分發(fā)給每個(gè)小組，讓學(xué)生將兩張已提前煮熟的銀杏葉子放在酒精中浸泡漂白，并水浴加熱，褪去葉綠素，然后讓學(xué)生去沖洗兩張葉片，并在葉片上滴碘液，觀察葉片兩側(cè)的顏色變化。加熱可以保留葉片中的淀粉，讓現(xiàn)象更明顯，讓學(xué)生看到光合作用產(chǎn)生淀粉的事實(shí)，從而得出光合作用需要光照的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生還可以借助淀粉遇碘變藍(lán)的現(xiàn)象來(lái)驗(yàn)證光合作用是否發(fā)生，比如驗(yàn)證葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，二氧化碳和水是光合作用的原料等。本課的教學(xué)設(shè)計(jì)思路模型如圖2所示。

這樣的探究實(shí)踐可以讓學(xué)生將課堂上難以直接呈現(xiàn)的探究過(guò)程清晰展示出來(lái)，體現(xiàn)出探究實(shí)踐的選擇性和深刻性，不僅能讓學(xué)生看到結(jié)果，還能讓學(xué)生看到產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的過(guò)程，讓整個(gè)課堂成為學(xué)生探究科學(xué)原理的主陣地。

（二）以解決問(wèn)題為專題復(fù)習(xí)的抓手，體現(xiàn)探究實(shí)踐的綜合性

復(fù)習(xí)課以回憶舊知為主，在查漏補(bǔ)缺的同時(shí)鞏固強(qiáng)化學(xué)生的記憶，雖顧全了知識(shí)點(diǎn)的涵蓋面，但會(huì)導(dǎo)致不同層次的學(xué)生沒(méi)有取得理想的復(fù)習(xí)效果，兩極分化更為突出。專題內(nèi)容涉及的知識(shí)點(diǎn)具有較強(qiáng)的典型性和綜合性，以生活中遇到的真實(shí)問(wèn)題為情境，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向。將專題內(nèi)容設(shè)計(jì)成可探究實(shí)踐的內(nèi)容，有利于激發(fā)學(xué)生的復(fù)習(xí)欲望，讓科學(xué)知識(shí)貫穿課堂內(nèi)外，并滲透到生活中去，讓復(fù)習(xí)課堂更加生動(dòng)，凸顯科學(xué)的本質(zhì)。

以《物質(zhì)的鑒別》復(fù)習(xí)專題為例，學(xué)生只有掌握常見(jiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，才能對(duì)相同類型的物質(zhì)進(jìn)行性質(zhì)的鑒別，并歸納梳理出一般規(guī)律，應(yīng)用于實(shí)際生活中。針對(duì)學(xué)生的興趣點(diǎn)，筆者以生活中含有酸堿性的物質(zhì)作為導(dǎo)入，比如潔廁液、小蘇打、白醋、管道疏通劑、爆炸鹽等，提煉出一個(gè)共性問(wèn)題鑒定物質(zhì)的主要成分。筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中先設(shè)置了一個(gè)目標(biāo)一鑒別未貼標(biāo)簽的兩種無(wú)色透明液體A、B（鹽酸和氫氧化鈉）的“身份”，并以一個(gè)變色花的小魔術(shù)來(lái)引起學(xué)生的探究興趣（做一朵噴灑過(guò)無(wú)色酚酞的白色濾紙干花，先在花上噴灑未知溶液A，干花變成紅色，繼續(xù)噴灑另一瓶溶液B，干花上的紅色褪去）。學(xué)生根據(jù)先后產(chǎn)生的特殊現(xiàn)象對(duì)“原液身份”進(jìn)行合理的猜想（主要是猜想酸、堿或具有堿性的其他物質(zhì)，如碳酸鈉等），再通過(guò)小組合作的方式對(duì)猜想的物質(zhì)進(jìn)行合理的排除，并根據(jù)所學(xué)的酸堿鹽的性質(zhì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)猜測(cè)進(jìn)行一一驗(yàn)證，最終確定溶液B為鹽酸，溶液A為氫氧化鈉或氫氧化鉀。為了明確溶液A的準(zhǔn)確成分，筆者在課堂上增加了一個(gè)金屬離子的焰色反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，最終確定溶液A為氫氧化鈉。本課的教學(xué)設(shè)計(jì)思路模型如圖3所示。

在問(wèn)題的引導(dǎo)下，學(xué)生小組展開(kāi)探究，針對(duì)常見(jiàn)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行鑒別，并歸納出物質(zhì)性質(zhì)存在差異的根本原因是構(gòu)成微粒的性質(zhì)差異，因此具有相同構(gòu)成微粒的物質(zhì)就會(huì)具有相同的化學(xué)性質(zhì)。這樣的歸納方法，讓學(xué)生體會(huì)到探究實(shí)踐的價(jià)值就是不斷地質(zhì)疑并進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)大量證據(jù)形成普遍規(guī)律。這樣的課堂更具有意義，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究實(shí)踐素養(yǎng)。

（三）以突破教學(xué)疑難點(diǎn)為起點(diǎn)，彰顯探究實(shí)踐的生成性

科學(xué)教學(xué)過(guò)程中常常會(huì)存在一些疑難問(wèn)題，比如空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)不成功，氣壓對(duì)液體沸點(diǎn)的影響實(shí)驗(yàn)失敗等。教師如果能及時(shí)收集這些課堂內(nèi)生成的疑點(diǎn)，讓學(xué)生進(jìn)行深入探究，就能使學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)有更深刻的體會(huì)。

在帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)“空氣中氧氣含量測(cè)定的再認(rèn)識(shí)”時(shí)，筆者依托教學(xué)中的疑點(diǎn)，讓學(xué)生進(jìn)行再探究，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生的思維更加活躍，分析實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)條件等進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)來(lái)解決問(wèn)題。筆者提出“如何消耗完瓶?jī)?nèi)的氧氣？如何減少污染？如何讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更快顯現(xiàn)出來(lái)？”等問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行思考和討論，并提出質(zhì)疑，做出判斷，最終選擇鐵粉為材料，通過(guò)加入催化劑、升高溫度、采取密閉環(huán)境等方法來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。然后，筆者借助暖寶寶中的原材料進(jìn)行對(duì)照分析，讓學(xué)生觀察暖寶寶使用后產(chǎn)生的物質(zhì)，說(shuō)說(shuō)發(fā)生反應(yīng)的科學(xué)原理，了解暖寶寶能持續(xù)保暖幾個(gè)小時(shí)的原因。本課的教學(xué)設(shè)計(jì)思路如圖4所示。

在這樣的課堂中，教師發(fā)揮引導(dǎo)作用，學(xué)生展開(kāi)自主思考探究，并不斷修正，充分展現(xiàn)出探究實(shí)踐的本質(zhì)。這樣的探究實(shí)踐是一種值得教師借鑒和學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，重點(diǎn)在于教師要學(xué)會(huì)收集探究資源，提升科學(xué)課堂的生成性，實(shí)現(xiàn)科學(xué)課程的目標(biāo)。

三、進(jìn)階融合，落地科學(xué)課堂中探究實(shí)踐素養(yǎng)的培養(yǎng)

新課標(biāo)指出，要使學(xué)生掌握基本的科學(xué)方法，具有初步的探究實(shí)踐能力。因此，筆者認(rèn)為在未來(lái)的教學(xué)中，探究實(shí)踐的基本模型可概括為探問(wèn)題、究原理、踐真知三個(gè)要素，簡(jiǎn)潔明了地呈現(xiàn)探究實(shí)踐的過(guò)程和結(jié)果。初中生具有從情境中提出探究問(wèn)題、制訂探究計(jì)劃的能力，也具有利用所學(xué)知識(shí)和方法獲取信息、處理信息并歸納總結(jié)的能力，還具有一定的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、實(shí)施、評(píng)價(jià)方案的能力，更具有一定的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)意識(shí)[2]。相較于小學(xué)學(xué)段的目標(biāo)，初中科學(xué)教學(xué)對(duì)學(xué)生有了更高的要求：一是核心素養(yǎng)的提升，二是思維能力的發(fā)展，三是學(xué)習(xí)方式的改變，四是學(xué)習(xí)意識(shí)轉(zhuǎn)變成學(xué)習(xí)能力，五是科學(xué)方法運(yùn)用的復(fù)雜性和系統(tǒng)性。

依托于特定的情境和真實(shí)的課堂教學(xué)，是落實(shí)科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的最好模式，將其融入教學(xué)過(guò)程中還可以促進(jìn)跨學(xué)科概念的滲透?？鐚W(xué)科概念，是從不同學(xué)科領(lǐng)域提煉出來(lái)的共同概念，它超越了學(xué)科界限，可以使學(xué)生更好地把握科學(xué)的整體性、連貫性，也能促進(jìn)學(xué)生對(duì)多學(xué)科知識(shí)的理解和遷移應(yīng)用。而探究實(shí)踐正是考驗(yàn)跨學(xué)科概念學(xué)習(xí)效果的基石，也是檢驗(yàn)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)情況的最好標(biāo)準(zhǔn)。

上文所列舉的課堂教學(xué)實(shí)例強(qiáng)化了探究實(shí)踐在初中科學(xué)課堂中的應(yīng)用，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)方式，突出了探究實(shí)踐的科學(xué)方法、一般規(guī)律以及問(wèn)題解決的意義，讓學(xué)生的核心素養(yǎng)得到了一定程度的提升。

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