汪瑾

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題作為科學(xué)考試的常見題型，一直以來得分率都不高。究其原因，除了這類題目本身具有一定難度的因素外，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中無法得到有效訓(xùn)練也是一個(gè)重要原因。學(xué)生得到的訓(xùn)練一般來說有兩個(gè)來源：課堂和習(xí)題。在當(dāng)前浙教版科學(xué)課本中出現(xiàn)的“實(shí)驗(yàn)”、“活動”、“探究”環(huán)節(jié)中，完整的實(shí)驗(yàn)過程基本都是給出的，如果教師僅僅對書本上的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行逐步講解，然后按步驟操作，那么充其量只能實(shí)現(xiàn)知識目標(biāo)，學(xué)生的探究能力是完全無法得到培養(yǎng)的。正因如此，學(xué)生遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題型才會不知從何寫起，只能憑感覺和經(jīng)驗(yàn)粗略的寫出過程，造成大量失分。由此可見，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在課堂中日?；?，讓學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一般方法至關(guān)重要。

針對一個(gè)具體的探究實(shí)驗(yàn)，如果僅僅給出一個(gè)問題或假設(shè)，就讓學(xué)生開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對初中學(xué)生來說難度是非常大的。為學(xué)生在通向目標(biāo)的路上鋪設(shè)臺階，降低難度是課堂上教師義不容辭的使命。完成這一使命的一個(gè)重要手段，便是教師的有效提問?！疤釂柕煤眉唇痰煤谩?，這是西方學(xué)者德加默的一句經(jīng)典教育語錄，一個(gè)優(yōu)秀的提問能夠啟發(fā)學(xué)生的思考，給學(xué)生鋪設(shè)通往學(xué)習(xí)目標(biāo)的道路，讓學(xué)生更好的完成自我導(dǎo)引，主動前進(jìn)。“提問得好”應(yīng)該以“有效提問”為基礎(chǔ)，為的是將一個(gè)有效的、合適的問題在相應(yīng)的時(shí)段提出。如果提問過于淺顯，則學(xué)生無須動腦;如果提問過于深奧，則學(xué)生無從動腦。有效提問可以增進(jìn)師生交流，激發(fā)學(xué)生求知欲望，啟迪學(xué)生思維。

在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，如何針對不同的探究內(nèi)容設(shè)置相似的探究性問題，既保證“問題式”課堂教學(xué)的有效進(jìn)行，又能幫助學(xué)生逐漸形成一套通用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法呢？眾所周知，科學(xué)探究有基本相似的一套步驟，即：提出問題，建立假設(shè)或提出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獲取證據(jù)，得出結(jié)論。筆者發(fā)現(xiàn)，難度最大的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，其實(shí)也有基本相似的步驟：（1）根據(jù)假設(shè)確定要改變哪些量，觀察或測量哪些量;（2）分別確定怎樣改變、觀察或測量這些量;（3）整理上述結(jié)論，完善實(shí)驗(yàn)方案。教師在課堂上，可以按照上述步驟依次提問，在講評習(xí)題時(shí)重復(fù)并強(qiáng)化上述思考過程。接下來，本文將通過一些案例，就這種“問題式”課堂的實(shí)踐作一些探討。

【例析一】探究摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)。

（選自浙教版科學(xué)七下第三章第六節(jié)摩擦力）

提出問題：摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)。

建立猜想：摩擦力的大小與物體表面上的壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面積、滑動速度等有關(guān)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

教師提問引導(dǎo)：

1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要改變哪些量，測量哪些量？

答：改變物體表面上的壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面積、滑動速度，測量摩擦力的大小。

2.怎樣改變物體表面上的壓力、接觸面的粗糙程度、接觸面積和滑動速度，怎樣測量摩擦力的大??？

答：通過在物體上加砝碼改變壓力，通過在桌面上是否鋪毛巾改變接觸面的粗糙程度，通過物塊平放與豎放改變接觸面積，通過改變拉動速度改變滑動速度，利用二力平衡原理，物塊勻速直線運(yùn)動時(shí)拉力等于摩擦力，利用彈簧測力計(jì)測出物塊勻速直線運(yùn)動時(shí)的拉力間接得到摩擦力。

3.本次實(shí)驗(yàn)有多變量，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意什么？

答：控制變量。

4.根據(jù)上述問題，畫出實(shí)驗(yàn)方案。

上述問題對于學(xué)生來說回答難度并不大，鋪墊到這里，學(xué)生寫出完整實(shí)驗(yàn)方案的難度也不大了。相比課本中的實(shí)驗(yàn)方案（如下圖），學(xué)生方案將更加全面。在實(shí)際操作中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)控制物塊保持勻速直線運(yùn)動的難度較大，提出可以用電動機(jī)代替手拉的改進(jìn)方案。同時(shí)，這個(gè)疑問也利于學(xué)生感受習(xí)題中會遇到的經(jīng)典改進(jìn)方案（木塊不動接觸面動）的優(yōu)點(diǎn)。

【例析二】定量探究浮力大小的相關(guān)因素。

（選自浙教版科學(xué)八上第一章第三節(jié)浮力）

提出問題：浮力大小與哪些因素有關(guān)。

建立猜想：與液體密度和排開液體體積有關(guān)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

教師提問引導(dǎo)：現(xiàn)在我們降低難度，控制液體為水，即只定量探究浮力大小與排開液體多少的關(guān)系。請大家思考下列問題。

1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要改變哪些量，測量哪些量？

答：改變排開液體體積，測量浮力大小和排開液體體積。

2.怎樣改變排開液體體積？

答：通過改變物體浸入水中的程度改變排開液體體積。

3.怎樣測量浮力大??？

答：利用稱重法測量浮力大小。即先在空氣中測出鉤碼重力為G，在將鉤碼浸入水中，測出拉力為F，浮力即為G-F。

4.怎樣測量排開液體體積（提醒：器材溢水杯）。

答：將溢水杯中裝滿水（強(qiáng)調(diào)裝滿），用量筒在溢水口接水。將物體浸入水中溢出的水體積即為排開液體體積。

5.（拓展）如果只提供量筒，物體很小，能放入量筒，能測出排開液體體積嗎？

答：可以?，F(xiàn)在量筒中裝入適量水，讀出體積為V1，將物體浸入水中，讀出此時(shí)體積為V2，V2-V1即為排開液體體積。

6.用小桶接到水后，在擁有彈簧測力計(jì)的前提下，我們還可以測什么？

答：排開液體的重力。

教師引導(dǎo)：由于液體重力和體積存在一定關(guān)系，且在當(dāng)前情況下測重力更為方便，我們改為定量探究浮力大小與排開液體重力的關(guān)系。

7.直接就能得到排開液體重力嗎？

答：不能，需要先測出小桶重力。

8.根據(jù)上述問題，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)記錄表格。

值得一提的是，本活動在課本上并沒有給出具體的操作步驟和記錄表格，明確要求學(xué)生自己在筆記本上寫下簡單的實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表。通過與其他同學(xué)交流，確定實(shí)驗(yàn)步驟，并完成實(shí)驗(yàn)記錄表的設(shè)計(jì)。這表明對于本活動，學(xué)生能在教師引導(dǎo)下自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為學(xué)生的能力目標(biāo)。顯然，如果此時(shí)仍然直接給出操作步驟進(jìn)行講解，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)背離教學(xué)目標(biāo)。

【例析三】杭州市濱江區(qū)2016-2017學(xué)年七上期末統(tǒng)考科學(xué)試卷第45題。

45.（6分）石英粉是重要的化工原料，小明爸爸在石英粉廠工作，他想知道石英粉的密度，可是身邊只有天平。他求助于正在七年級就讀的兒子，聰明的小明利用天平（含砝碼），一個(gè)玻璃杯、足量的水，就完成了測量石英粉密度的實(shí)驗(yàn)。（ρ水為已知）

下面是小明同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，請你幫他補(bǔ)充完整。

（1）用天平測出空玻璃杯的質(zhì)量m0;

（2）給玻璃杯中裝滿石英粉，測出_______;

（3）__________;

（4）用已知量和測量量對應(yīng)的字母寫出石英粉密度的表達(dá)式ρ粉=____。

這道題在當(dāng)年濱江區(qū)的得分率很低，很多同學(xué)連題意都沒有理解。利用前文提到的分析方法，其實(shí)這道題并沒有大家想象的那么難。

1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測量哪些量？

答：測量石英粉的質(zhì)量和體積。

2.怎樣測量石英粉的質(zhì)量？

答：先測出空杯的質(zhì)量為m0（如步驟一），再給玻璃杯中裝滿石英粉，測出玻璃杯和石英粉的總質(zhì)量m1，m1-m0即為石英粉的質(zhì)量。

3.怎樣測量石英粉的體積？（提示：提供了足量的水）

答：將石英粉倒出，倒?jié)M水，水的體積即為石英粉的體積。

4.沒有量筒，怎樣測得水的體積？（提示：提供天平，已知ρ水）

答：用天平測出玻璃杯和水的總質(zhì)量m2，m2-m0即為水的質(zhì)量，由此水的體積為? ? ? ? ? ，即為石英粉的體積。

5.總結(jié)上述結(jié)果，得出石英粉密度的表達(dá)式。

答：ρ粉=

上文中畫線處即為本題的答案。這個(gè)案例充分說明，即使當(dāng)你拿到題目時(shí)對題目用意一頭霧水，只要遵循設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的步驟，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，就能找到想要的答案。

在實(shí)驗(yàn)課上，通過“問題式”課堂教學(xué)的使用，大問題被轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)容易解決的小問題，由難變易，進(jìn)而得到突破。整個(gè)課堂變得生動活潑，師生交流更多了，學(xué)生的思維含量更高了，學(xué)生與老師之間智慧的火花更多了，積極性也更強(qiáng)了。有效問題設(shè)置在表面上看是一種活動，本質(zhì)上則是設(shè)計(jì)者的品質(zhì)與能力的顯露，反映了在認(rèn)識事物過程中其思維的直覺、獨(dú)立、批判、求異和概括品質(zhì)，體現(xiàn)了洞察、辨析、類比、推廣和抽象的能力。學(xué)生在課堂上能與老師爭論起來，就說明學(xué)生真正學(xué)習(xí)到了知識，敢于用知識解決實(shí)際問題，為了是更好的掌握知識。如此，便形成了良性循環(huán)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。

不過，在操作的過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用“問題式”課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，也還需要明確兩點(diǎn)問題。

1.運(yùn)用“問題式”課堂教學(xué)的方法進(jìn)行授課的過程中，一定會產(chǎn)生矛盾體，并不是像以往那樣，老師講完所備的課，而是要解決學(xué)生突發(fā)的問題。教師的授課的過程中，不再是知識的傳授者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的助手。教師應(yīng)該放下“架子”，在課堂上與學(xué)生一直解決學(xué)生的問題，有時(shí)可能問題很棘手，教師要學(xué)會說“不會”，與學(xué)生一同思考，解決問題。從而改變現(xiàn)有課堂中老師講，學(xué)生聽的局面。正如是說，教育的藝術(shù)不在于傳授，而在于喚醒、激勵(lì)和鼓舞。

2.這樣的分析步驟學(xué)生是沒有能力立刻掌握的，必須依靠一定量的訓(xùn)練。毫無疑問，課堂是訓(xùn)練的最佳場所。教師以課本中現(xiàn)成且必備的活動探究為載體，讓學(xué)生在沒有看書的前提下通過教師合適的引導(dǎo)自己設(shè)計(jì)出書本上的實(shí)驗(yàn)（甚至比書本上更佳的方案），同時(shí)，在日常練習(xí)中要求學(xué)生嘗試運(yùn)用這樣的分析方法，并在講解習(xí)題時(shí)加以強(qiáng)化。長此以往，我相信，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案將不再是學(xué)生解題路上的絆腳石。

（作者單位：浙江省杭州聞濤中學(xué)）