摘 要：無實驗載體探究是初中科學(xué)探究的重要組成部分，已成為當(dāng)前教學(xué)和考查中的重要形式。但由于缺乏實驗載體而存在著情境創(chuàng)設(shè)的隨意性和非真實性，導(dǎo)致不少情境創(chuàng)設(shè)缺乏科學(xué)性。提出真實性情境設(shè)計應(yīng)來源于真實實驗、科學(xué)史上的探究、真實生活情境、當(dāng)前科技成果和研究性學(xué)習(xí)中問題的再現(xiàn)和提煉等五種途徑。

關(guān)鍵詞：無實驗載體探究；真實性情境；情境創(chuàng)設(shè)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-010X（2008）12-0056-03

科學(xué)探究從探究的載體來分，可簡單地分為以實驗為載體的探究和無實驗載體的探究。在以實驗為載體的探究活動中，學(xué)生在科學(xué)實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、獲得解釋或者提出假設(shè)，通過科學(xué)實驗來給予驗證，從而完成探究活動。顯然，在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生所進行的實驗多數(shù)是經(jīng)過前人摸索而逐漸形成的再現(xiàn)實驗，即使是教師開發(fā)的創(chuàng)新性實驗或?qū)W生自主提出的實驗方案大多也經(jīng)歷過實踐檢驗，探究情境具有真實性和科學(xué)性。所謂無實驗載體探究即探究過程中沒有真實的實驗載體，探究情境需要教師創(chuàng)設(shè)。因為是主觀創(chuàng)設(shè)的，形式靈活，又無需實驗檢驗，情境是建立在人為的“科學(xué)”推論的基礎(chǔ)上，因此，在教學(xué)活動中大量地應(yīng)用著。

無實驗載體探究雖沒有真實的實驗情境，但這并不意味著探究缺乏真實性，也并不意味著探究情境可隨心所欲地設(shè)計。然而，在教學(xué)活動中，確實存在著離開科學(xué)性基礎(chǔ)的創(chuàng)設(shè)，從而導(dǎo)致探究情境不真實、不科學(xué)，從而違背了科學(xué)探究的本質(zhì)和教學(xué)的價值追求。無實驗載體探究與非真實性問題探究是本質(zhì)完全不同的兩類問題。

一、非真實性問題

非真實性問題是指那些人為編造的不符合科學(xué)特點和真實情況的問題，多屬主觀猜測，會誤導(dǎo)師生對科學(xué)的認識，人為增加負擔(dān)，降低學(xué)習(xí)興趣，將科學(xué)教學(xué)導(dǎo)向歧途。常見的非真實性情境類型有下列三種。

1．情境創(chuàng)設(shè)的假設(shè)缺乏科學(xué)性。

例如，假如光在同一均勻物質(zhì)中不沿直線傳播，下列現(xiàn)象可能出現(xiàn)的是

A．地球上沒有晝夜之分

B．做操時更容易排直隊伍

C．陽光下的人影更清晰

D．更容易形成日食和月食

該題考查意圖是哪些現(xiàn)象屬于光的直線傳播，但該題“光在同一均勻物質(zhì)中不沿直線傳播”的假設(shè)缺乏科學(xué)性，離開科學(xué)依據(jù)為前提進行的假設(shè)本來就是一種偽科學(xué)探究，是必須反對的。作為中考題，更應(yīng)避免出現(xiàn)這類非科學(xué)性假設(shè)，以免造成不必要的誤導(dǎo)。

假設(shè)是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)，有些教師和命題者為了追求新奇，別出心裁地提出假設(shè)，或?qū)W(xué)生提出的各種假設(shè)無原則地肯定，而不顧假設(shè)是否存在著真實性和科學(xué)性。假設(shè)允許是不正確的，鼓勵開放式，但反對離開科學(xué)性的漫無邊際的“隨想”。

2．創(chuàng)設(shè)的實驗情境在現(xiàn)實中無法實現(xiàn)。

例如，小妍發(fā)現(xiàn)水池中的噴水器（圖略）噴水時竟自動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與水方向相反。仔細觀察后，她決定進一步探究影響噴水器旋轉(zhuǎn)速度的因素。于是，她用易拉罐進行模擬實驗，步驟如下：

①用細線系住中心拉環(huán)，然后用小號鐵釘在離罐底0.5厘米的罐體上斜打一個孔，使罐中水能如圖（圖略）所示方向噴出。

②把罐子浸入水中，灌滿水后，快速提離水面，記下罐子在10秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，此時罐中仍有水。

③在離罐底0.5厘米的罐體上改變斜孔的數(shù)目，重復(fù)實驗步驟②，并把結(jié)果記錄于下表（表略）。

請回答：

（1）由本實驗可知，噴水器出水孔越多，旋轉(zhuǎn)的速度__________。

（2）小妍又猜測，噴水器旋轉(zhuǎn)的速度可能與出水孔的大小有關(guān)。于是，她又另取了幾只易拉罐，以及幾枚粗細不同的小、中、大號鐵釘。請補填右表中“孔的數(shù)目”、“釘子型號”兩行，完成實驗記錄表的設(shè)計（表略）。

（3）若還要驗證噴水器旋轉(zhuǎn)的速度與出水處水的壓強有關(guān)，請簡述操作方法。__________________。

應(yīng)該說該題為學(xué)生提供了一個很好的探究情境，這個探究情境來源于現(xiàn)實，與科學(xué)結(jié)合緊密，又具有探究性。但是，命題者顯然也是主觀想象來設(shè)計，題中提出要在“罐體上斜打一個孔”，試想，易拉罐罐壁如此之薄，斜打一個孔不知命題者是如何才能辦到的，筆者根據(jù)試題要求進行多次實驗，結(jié)果令人失望。即使能打出斜孔，在步驟③要求學(xué)生探究旋轉(zhuǎn)速度與出水孔數(shù)量之間的關(guān)系時也遭遇可行性問題。試想，要探究兩者的關(guān)系，需控制其他因素，但這種方法中出水孔數(shù)量不同將會導(dǎo)致出水孔壓強不同，壓強不同這一因素顯然會干擾前兩者關(guān)系，這在下一小題來考查學(xué)生，而此時又要求學(xué)生不要考慮這一因素，這豈不自相矛盾？因此，該小題缺乏探究的科學(xué)性。

主觀想象是可行的，并不意味著真實世界里是可行的、在現(xiàn)實中是可操作的。只有經(jīng)過實驗檢驗才行。實驗室是科學(xué)的最高法庭，科學(xué)探究的情境創(chuàng)設(shè)同樣不能離開實驗而進行純粹的推論或“科學(xué)”想象。

3．創(chuàng)設(shè)的實驗情境考慮不周。

例如，某同學(xué)為驗證與光合作用相關(guān)的一些結(jié)論，設(shè)計了如圖所示的一組實驗，燒瓶中的溶液pH大于7，均含適量的焦性沒食子酸，焦性沒食子酸在堿性環(huán)境下遇氧氣會由無色變褐色。請回答：

（1）金魚藻在適宜條件能進行光合作用，從生態(tài)系統(tǒng)的成分看，金魚藻屬_____________。

（2）如果要研究光合作用是否需要CO2，應(yīng)選用__________兩個燒瓶進行對照。一段時間后，________號瓶最先變褐色。

（3）如果本實驗不加指示劑，為判斷光合作用是否進行，還可采用的方法有：（寫出一種即可）。

此題屬于科學(xué)探究題，命題者提供了探究情境，要求學(xué)生根據(jù)題給信息進行科學(xué)探究而無需也無法進行真實的實驗探究。命題者只是希望學(xué)生能根據(jù)情境進行推論性的探究。該題給出“焦性沒食子酸在堿性環(huán)境下遇氧氣會由無色變褐色”的信息，要求學(xué)生運用光合作用原理判斷出裝置④將會因CO2被吸收而呈堿性。但實際上，即使溶液中CO2被完全吸收，也不可能導(dǎo)致溶液呈堿性。再加上題中還出現(xiàn)了“含CO2釋放劑”，造成審題干擾。該題的前提屬于命題者的主觀想象，由于考慮不周全，更由于命題者也沒有根據(jù)這一實驗方案去進行真實的實驗驗證，從而導(dǎo)致探究情境創(chuàng)設(shè)不真實，缺乏科學(xué)性。

在嚴(yán)肅的地區(qū)性中考題中出現(xiàn)不真實缺乏科學(xué)性的無實驗載體探究情境，由此可見，無實驗載體探究情境的真實性和科學(xué)性設(shè)計面臨著考驗，其中混雜著不真實的缺乏科學(xué)性的情境正扭曲著新課程崇尚的科學(xué)探究。

二、無實驗載體探究

真實性問題情境強調(diào)體現(xiàn)科學(xué)的真諦及其與科學(xué)、技術(shù)和社會的關(guān)系，其情境、設(shè)問及解決問題的方法等都能真實反映科學(xué)學(xué)科的特點和獨特價值。它能接近學(xué)生與科學(xué)和現(xiàn)實生活的距離，是學(xué)生重要的潛在動機資源。真實性問題的解決方法或策略更適用于真實的情境，有利于學(xué)生把現(xiàn)在科學(xué)問題解決的學(xué)習(xí)經(jīng)驗遷移到以后的生活及工作中，通過真實的問題能有效整合科學(xué)知識技能、過程方法、情感態(tài)度價值觀三維目標(biāo)，滲透人文教育，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)真問題和解決真問題的過程中感受到問題解決的愉悅，學(xué)會解決科學(xué)問題的真方法，體悟到真實科學(xué)問題之美，使得科學(xué)問題的本身價值和問題解決的過程價值得以充分體現(xiàn)和發(fā)揮。原創(chuàng)的真實性科學(xué)問題還能減少考試的練習(xí)效應(yīng)，有利于公平、客觀地考查學(xué)生學(xué)業(yè)水平和分析解決實際問題的能力，有效地遏制題海戰(zhàn)術(shù)，引導(dǎo)科學(xué)教學(xué)全面落實課程目標(biāo)。

那么，無實驗載體探究怎樣才能做到真實性情境的設(shè)計呢？筆者認為可以有如下五種途徑進行創(chuàng)設(shè)。

1．真實實驗的再現(xiàn)與提煉。

例如，實驗室中有飽和食鹽水和蒸餾水各一瓶，為了區(qū)分它們，某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計了以下四種方案。你認為不能把兩者區(qū)分開來的是（）

A.進行導(dǎo)電性試驗，能導(dǎo)電的是飽和食鹽水

B.用壓強計來測定同深度處的壓強，壓強較大的是飽和食鹽水

C.分別加入少量食鹽晶體，晶體不能繼續(xù)溶解的是飽和食鹽水

D.用普通顯微鏡觀察，能看到鈉離子的是飽和食鹽水

科學(xué)探究的一個重要形式是科學(xué)實驗，對這些已有的實驗進行深加工，當(dāng)我們在設(shè)計無實驗載體探究時，完全可以從已有的實驗探究中進行再現(xiàn)和提煉或進行重組都能形成新的探究情境。

2．科學(xué)史中探究的再現(xiàn)與提煉。

例如，對物體下落的快慢與物體輕重的關(guān)系，歷史上曾先后有過兩種不同的觀點：亞里士多德認為重的物體下落得快，而伽俐略認為輕重不同的物體下落的快慢是一樣的。下面是三位同學(xué)在研究了物體下落的快慢與物體輕重的關(guān)系后所作的交流：

（1）如果亞里士多德的觀點是對的，那么小剛的實驗結(jié)果應(yīng)該是___________。

（2）導(dǎo)致小強和小麗實驗結(jié)果不同的原因，主要是存在___________的干擾。

科學(xué)家的探究，也就是科學(xué)家運用科學(xué)的方法、通過探索的途徑去發(fā)現(xiàn)人們尚未認識的科學(xué)事物及其規(guī)律的過程。盡管學(xué)生是使用探究法學(xué)習(xí)科學(xué)知識，而科學(xué)家是在努力增進人類對自然界的了解，但學(xué)生和科學(xué)家所從事的活動和思維過程有許多相同之處，學(xué)生與科學(xué)家的探究思維本質(zhì)上是一致的。都要經(jīng)歷問題、假說或猜想、收集證據(jù)、解釋、評價、交流與推廣等環(huán)節(jié)。只不過“科學(xué)家是為了求知而探究，而學(xué)生探究是為了求知。”

科學(xué)史豐富的探究為無實驗載體探究的情境創(chuàng)設(shè)提供了無窮的資源。

3．真實生活情境的再現(xiàn)與提煉。

例如，小明和他的伙伴們對科學(xué)探究抱有濃厚興趣，下面是他們的一項研究。

研究課題：啤酒瓶打開后逸出氣體的主要成分是什么？

實驗準(zhǔn)備：用集氣瓶收集滿3～4瓶從剛打開的啤酒瓶中逸出的氣體。

實驗步驟：

（1）將帶火星的木條放入集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)木條未復(fù)燃，則說明該氣體主要成分不是_________氣體。

（2）將濕潤藍色石蕊試紙放在集氣瓶口，發(fā)現(xiàn)試紙變紅色，則說明該氣體中含有能與水反應(yīng)且生成的溶液顯________性的氣體。

（3）向另一瓶氣體中傾倒澄清石灰水，振蕩后發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，則可證明該氣體中一定大量含有 氣體。

科學(xué)探究應(yīng)用于實際問題的解決，才會賦予它積極的意義?，F(xiàn)實生活中有許多真實而富有趣味的科學(xué)探究，成為創(chuàng)設(shè)無實驗載體探究取之不盡的源泉。這類情境既是肯定了科學(xué)探究在生活生產(chǎn)實踐中的重要作用，也是引導(dǎo)學(xué)生投身到真實的生活情境中，運用已有的知識解決實際問題，因此值得推崇。

4．當(dāng)前科技成果的再現(xiàn)與提煉。

例如，神舟六號載人飛船成功返航，標(biāo)志著我國已跨入航天領(lǐng)域國際領(lǐng)先行列。某研究性學(xué)習(xí)小組查閱資料得知，宇宙飛船中用超氧化鉀（KO2）作為氧氣再生劑。超氧化鉀是一種固體，它與人呼出的二氧化碳反應(yīng)生成氧氣：4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2。為了驗證這個反應(yīng)能夠產(chǎn)生氧氣，該小組同學(xué)以大理石和鹽酸反應(yīng)生成的CO2來與KO2反應(yīng)制取O2，設(shè)計了如圖裝置，請完成如下探究問題（問題其余部分略去）

當(dāng)前科技成果是學(xué)生感興趣的科學(xué)話題，從當(dāng)前科技成果中提煉進行無實驗載體探究情境的創(chuàng)設(shè)，既體現(xiàn)了科學(xué)價值，又激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。選擇一些與科學(xué)基礎(chǔ)知識緊密相關(guān)的新的應(yīng)用情境，根據(jù)需要設(shè)計各種考查角度，能夠較好地考查學(xué)生知識儲備、檢索、信息處理和應(yīng)用知識分析解決實際問題的能力。

一個無實驗載體探究的教學(xué)活動能否在教學(xué)中達成三維教學(xué)目標(biāo)，取決于所創(chuàng)設(shè)的情境的真實性和科學(xué)性。因為，問題情境真實可信，有利于激發(fā)學(xué)生探究問題的熱情；問題及其解決方法符合科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究問題的基本特點，有利于學(xué)生主動探索知識、進行創(chuàng)造性思維，以提高學(xué)生獲取信息和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性品質(zhì)。

【責(zé)任編輯 張桂英】