◎ 王 穎

初中科學(xué)學(xué)科的核心能力包括三個(gè)方面：做計(jì)劃能力、獲取與描述證據(jù)的能力、使用證據(jù)的能力。在科學(xué)學(xué)科中，有很多問(wèn)題解決類(lèi)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，需要教師在教學(xué)中對(duì)“做計(jì)劃”“獲取與描述證據(jù)”“證據(jù)使用”各環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文結(jié)合“食物中主要營(yíng)養(yǎng)成分的檢驗(yàn)”一課中的教學(xué)實(shí)踐，來(lái)具體介紹有效獲取證據(jù)是如何進(jìn)行的。

一、基于課程標(biāo)準(zhǔn)，確定核心能力落腳點(diǎn)

學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)中，一般要經(jīng)歷“形成假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)操作→觀察記錄→實(shí)驗(yàn)分析→得出結(jié)論”這六個(gè)過(guò)程，在這些過(guò)程中，絕不僅僅是知道實(shí)驗(yàn)怎么做、現(xiàn)象是什么那么簡(jiǎn)單，它應(yīng)該是一個(gè)學(xué)生獲取“科學(xué)知識(shí)”“科學(xué)能力”和“科學(xué)價(jià)值取向”的綜合過(guò)程。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)該明確對(duì)學(xué)生核心能力培養(yǎng)的落腳點(diǎn)，而核心能力的確立則必須依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)。

“食物中主要營(yíng)養(yǎng)成分的檢驗(yàn)”是初中科學(xué)（牛津上海版）教材第10章“健康的身體”中第2節(jié)“營(yíng)養(yǎng)與健康”的第2課時(shí)，《上海市初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“課程標(biāo)準(zhǔn)”）中對(duì)于本節(jié)課所做出的目標(biāo)要求見(jiàn)表1。

表1 課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

通過(guò)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步研讀后發(fā)現(xiàn)，這節(jié)課主要是通過(guò)學(xué)生活動(dòng)（即“食物中營(yíng)養(yǎng)成分的鑒定”），來(lái)達(dá)成“初步學(xué)會(huì)鑒別食物中的部分營(yíng)養(yǎng)成分”這一學(xué)習(xí)水平的。結(jié)合教材內(nèi)容，筆者把“學(xué)習(xí)活動(dòng)”和“學(xué)習(xí)水平”分解如圖1所示。

圖1 “學(xué)習(xí)活動(dòng)”和“學(xué)習(xí)水平”分解圖示

根據(jù)圖1可以看出，兩個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)共同的關(guān)鍵詞是“鑒別”，即學(xué)生需要獲取證據(jù)來(lái)做出“有”或者“無(wú)”的定性判斷。據(jù)此，本節(jié)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生核心能力的落腳點(diǎn)確立為“獲取證據(jù)”。獲取證據(jù)過(guò)程的科學(xué)性和有效性是本節(jié)課的關(guān)注要點(diǎn)。

二、細(xì)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，移除“落腳點(diǎn)”上的“絆腳石”

只有有效的證據(jù)，才能作為正確判斷的科學(xué)依據(jù)；而科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，則是獲得有效證據(jù)的必要途徑。教師需要細(xì)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，預(yù)先梳理出可能影響探究能力達(dá)成的共性問(wèn)題，并有針對(duì)性地將這些在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的“絆腳石”，通過(guò)各種方式移除。教師在實(shí)際授課中梳理出兩個(gè)主要問(wèn)題。

問(wèn)題1 如何科學(xué)分配獲取證據(jù)所需的操作時(shí)間和思維時(shí)間？

有效獲取證據(jù)的關(guān)鍵取決于實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范，因此教師在首次教學(xué)時(shí)耗費(fèi)了大量時(shí)間講解和演示“物質(zhì)的檢驗(yàn)方法”，學(xué)生用了近30分鐘的時(shí)間完成對(duì)“檢驗(yàn)葡萄糖、蛋白質(zhì)和脂肪的方法”的技能學(xué)習(xí)和操作體驗(yàn)，然后在10分鐘內(nèi)匆匆完成了對(duì)四種食物中主要營(yíng)養(yǎng)成分的探究。整個(gè)過(guò)程學(xué)生的思維容量很低，既沒(méi)有有依據(jù)的假設(shè)過(guò)程，也沒(méi)有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思維過(guò)程，更沒(méi)有對(duì)獲取證據(jù)的過(guò)程進(jìn)行是否科學(xué)的思辨與體驗(yàn)，因此能夠有效獲取證據(jù)完成判斷的比例是很低的。

問(wèn)題分析：教師想要保證學(xué)生獲取證據(jù)的操作過(guò)程科學(xué)規(guī)范的初衷是好的，但缺乏對(duì)學(xué)生已有知識(shí)和能力的關(guān)注，對(duì)于學(xué)生已知已會(huì)的內(nèi)容還要手把手地教，反復(fù)“炒冷飯”，既壓縮了學(xué)生寶貴的思維時(shí)間，也降低了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。

解決辦法：立足已有經(jīng)驗(yàn)，利用預(yù)習(xí)單優(yōu)化能有效獲取證據(jù)的技能學(xué)習(xí)。

學(xué)生在六年級(jí)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)酒精燈加熱液體、液體的移取與混合、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與描述等相關(guān)技能，并具備對(duì)顏色變化所反映出的定性鑒定的理解能力。但時(shí)間間隔較長(zhǎng)，一些實(shí)驗(yàn)規(guī)范和技巧難免生疏，鑒于實(shí)踐技能從認(rèn)知到操作需要一個(gè)過(guò)程，信息量比較大，如果學(xué)生在課前有所預(yù)演，那么在課堂操作時(shí)會(huì)更有針對(duì)性。

教師在課前先將相關(guān)要點(diǎn)整理成預(yù)習(xí)單（圖2），以圖解的方式將抽象知識(shí)直觀化，通過(guò)課前預(yù)習(xí)的方法引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)舊知、預(yù)習(xí)新知。學(xué)生通過(guò)前期的自主學(xué)習(xí)，對(duì)檢驗(yàn)的大致步驟、所需試劑、顏色變化等，結(jié)合已有的操作技能在腦海中進(jìn)行推演，為課堂的實(shí)踐操作在認(rèn)知上做好準(zhǔn)備。

圖2 預(yù)習(xí)單節(jié)選

效果分析：良好的預(yù)習(xí)反饋到課堂環(huán)節(jié)，使學(xué)生在技能學(xué)習(xí)板塊的實(shí)驗(yàn)成功率非常高。學(xué)生完成“檢驗(yàn)葡萄糖、蛋白質(zhì)和脂肪的方法”（學(xué)方法）的時(shí)間，由原本的30分鐘縮短到少于15分鐘，給學(xué)生預(yù)留了近25分鐘的時(shí)間完成“檢驗(yàn)日常食物中的一些主要營(yíng)養(yǎng)成分”（用方法）活動(dòng)，學(xué)生有更充分的時(shí)間去體驗(yàn)和改善探究活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保獲取證據(jù)盡可能地科學(xué)有效。

問(wèn)題2 如何排除獲得證據(jù)過(guò)程中的顏色干擾？

雖然學(xué)生已經(jīng)初步具備了“檢驗(yàn)日常食物中一些主要營(yíng)養(yǎng)成分”的技能和方法，但在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，還是存在一些會(huì)影響到證據(jù)有效呈現(xiàn)的干擾因素。學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷物質(zhì)的有無(wú)，但如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中顏色出現(xiàn)偏差，則會(huì)給學(xué)生的判斷帶來(lái)很大的困惑。

問(wèn)題分析：教材提供的一些待測(cè)食材，像面粉、牛奶、青菜等，本身就具有一定的基礎(chǔ)顏色，檢驗(yàn)過(guò)程中反應(yīng)色的變化受到基礎(chǔ)色的影響，會(huì)與學(xué)生已有的認(rèn)知產(chǎn)生偏差，影響判斷。學(xué)生會(huì)搞不清楚到底是自身操作不規(guī)范導(dǎo)致的，還是實(shí)驗(yàn)材料本身的問(wèn)題。如果是前者，學(xué)生可以進(jìn)行思辨分析并改進(jìn)，但如果是后者，則超出了學(xué)生解決問(wèn)題的能力范圍。畢竟化學(xué)反應(yīng)對(duì)于初一學(xué)生而言是個(gè)神奇而又難以理解和掌控的過(guò)程，他們無(wú)法預(yù)想到添加試劑的多少和次序會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生天差地別的變化。

解決辦法：靈活改進(jìn)教材，利用對(duì)照試驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)保證獲取證據(jù)的科學(xué)有效。

（1）將教材中可能會(huì)干擾到證據(jù)有效獲取的食材（比如牛奶）去除掉，面粉糊盡量取用上清液，青菜榨汁時(shí)去掉綠色的菜葉部分，蘋(píng)果榨汁后容易氧化變紅就用生梨代替……總之，盡量減少食材的基礎(chǔ)色對(duì)學(xué)生判斷的影響。

（2）將前期做蛋白質(zhì)、葡萄糖檢驗(yàn)時(shí)的試管貼好標(biāo)簽，一左一右放在試管架上，等學(xué)生檢驗(yàn)完成時(shí)同樣一左一右地放在原處。那么在后期做食物成分檢驗(yàn)時(shí)將檢驗(yàn)蛋白質(zhì)是否存在的試管放在標(biāo)有蛋白質(zhì)的試管旁，而將檢驗(yàn)葡萄糖是否存在的試管放在標(biāo)有葡萄糖的試管旁，這樣可以通過(guò)相近顏色的對(duì)照，來(lái)幫助學(xué)生判斷所獲取的證據(jù)能否有效支持假設(shè)。

（3）兩個(gè)同學(xué)為一個(gè)合作實(shí)驗(yàn)組，前后四個(gè)實(shí)驗(yàn)組為一個(gè)大組，對(duì)一種食物進(jìn)行檢驗(yàn)。這樣就相當(dāng)于進(jìn)行了四次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組除了將本組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與先前所做的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象作對(duì)照之外，還可以與周?chē)渌齻€(gè)組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)四次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象證據(jù)比較，既可以保證獲取證據(jù)的科學(xué)、準(zhǔn)確，又有利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、開(kāi)展自糾與互糾。

效果分析：通過(guò)上述細(xì)節(jié)上的改進(jìn)，學(xué)生在前期方法學(xué)習(xí)中的良好效果在應(yīng)用環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)。學(xué)生通過(guò)與本組對(duì)照組以及其他三個(gè)組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顏色對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性很好地反饋出獲取的證據(jù)是有效的，能夠作為科學(xué)判斷的依據(jù)。只有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組在檢驗(yàn)蛋白質(zhì)時(shí)顏色與其他實(shí)驗(yàn)組相比較明顯偏藍(lán)，這恰恰又成為教師利用實(shí)驗(yàn)失誤的“反面教材”進(jìn)行個(gè)案分析的大好機(jī)會(huì)，通過(guò)請(qǐng)?jiān)摻M學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其他小組進(jìn)行對(duì)照分析，在自糾和互糾的過(guò)程中，找出出現(xiàn)色差的原因是原本只要加3—4滴的硫酸銅被加到了1滴管，使學(xué)生深刻體會(huì)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)有效獲取證據(jù)的必要性。

三、總結(jié)與反思

鑒于初中學(xué)生實(shí)驗(yàn)問(wèn)題解決的能力相對(duì)較弱的現(xiàn)實(shí)情況，教師對(duì)核心能力的培養(yǎng)要根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重，不可面面俱到，通過(guò)排除非能力因素對(duì)學(xué)生探究活動(dòng)所產(chǎn)生的障礙，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究的指導(dǎo)，讓盡可能多的學(xué)生體驗(yàn)到解決問(wèn)題過(guò)程的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和解決問(wèn)題之后的成就感。

如果說(shuō)實(shí)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生科學(xué)思維建立和核心能力培養(yǎng)的工具，實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程則是學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)與核心能力的提升過(guò)程。教學(xué)過(guò)程只是載體，學(xué)生在課堂上培養(yǎng)針對(duì)問(wèn)題制定計(jì)劃，獲取和描述證據(jù)，并使用證據(jù)解決問(wèn)題的能力，對(duì)今后進(jìn)入社會(huì)、解決實(shí)際生活中的各種問(wèn)題都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。我們的學(xué)生在課堂上獲取的可能是證明某種科學(xué)結(jié)論的技能或方法，而在解決課堂問(wèn)題的過(guò)程中所形成的科學(xué)有效、求實(shí)求真的精神，作為科學(xué)學(xué)科的育人目標(biāo)，也將體現(xiàn)在每位學(xué)生未來(lái)的價(jià)值取向之中。