徐愛(ài)平

摘要：初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)、以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程。如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？關(guān)鍵在于科學(xué)學(xué)科特征?？茖W(xué)是一門(mén)實(shí)證課程，即觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程。反之，實(shí)驗(yàn)不僅是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的路徑。在科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)充分重視并發(fā)揮實(shí)驗(yàn)功能，從而真正有效地提高每一位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)功能；科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）22-0070

初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)、以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程?？茖W(xué)素養(yǎng)包括四個(gè)方面：從整體上認(rèn)識(shí)自然和科學(xué)，建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，積累必要的科學(xué)知識(shí)、技能；經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，習(xí)得科學(xué)探究的技能，掌握基本的科學(xué)研究方法；形成科學(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀；解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？關(guān)鍵在于科學(xué)學(xué)科特征?？茖W(xué)是一門(mén)實(shí)證課程，即以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程。反之，實(shí)驗(yàn)不僅是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的路徑。在科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)充分重視并發(fā)揮實(shí)驗(yàn)功能，從而真正有效地提高每一位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、幫助學(xué)生理解或建構(gòu)科學(xué)知識(shí)

科學(xué)知識(shí)是人類(lèi)對(duì)客觀世界和人類(lèi)自身系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，其表現(xiàn)形式包含科學(xué)事實(shí)、科學(xué)概念、科學(xué)原理、科學(xué)模型和科學(xué)理論等。其中后四種較抽象，不易理解。為便于闡述，后四種我們統(tǒng)稱(chēng)為科學(xué)理論?？茖W(xué)事實(shí)是經(jīng)驗(yàn)部分，是理解或建構(gòu)其他科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)與支撐。大量證據(jù)表明，在科學(xué)教學(xué)法中，教師如果僅給學(xué)生解釋各種概念和規(guī)律，可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生形成死的知識(shí)（inert knowledge），人類(lèi)的學(xué)習(xí)分為兩大類(lèi)：有意義的理解接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)。

有意義的理解接受學(xué)習(xí)就是能理解接受他人的觀點(diǎn)，但觀點(diǎn)不是直接接受的，而是必須要有科學(xué)事實(shí)的支撐理解后才會(huì)接受。即經(jīng)過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)，理論才會(huì)接受，其簡(jiǎn)圖是：科學(xué)理論→科學(xué)事實(shí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，若是基于有意義的理解接受教學(xué)，實(shí)驗(yàn)就是創(chuàng)造科學(xué)事實(shí)，讓學(xué)生理解接受。例如，生態(tài)瓶的制作實(shí)驗(yàn)，就是基于已經(jīng)學(xué)了生態(tài)系統(tǒng)成分及其穩(wěn)定性規(guī)律的基礎(chǔ)之上讓學(xué)生加以制作，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更好地理解生態(tài)系統(tǒng)成分及其穩(wěn)定性規(guī)律。

有意義的理解接受學(xué)習(xí)不是一種創(chuàng)新學(xué)習(xí)。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)才是創(chuàng)新學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)的核心所在。其過(guò)程恰恰與前者相反：科學(xué)事實(shí)→科學(xué)理論。認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)家、發(fā)生認(rèn)識(shí)論教育哲學(xué)家皮亞杰認(rèn)為：人們通常在自身經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)自己的知識(shí)。在該學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生基于自然現(xiàn)象，提出科學(xué)問(wèn)題，建立假設(shè)，設(shè)計(jì)方案，獲取更干凈的事實(shí)證據(jù)，檢驗(yàn)假設(shè)，交流評(píng)價(jià)過(guò)程。即理論是學(xué)習(xí)者自己發(fā)現(xiàn)的，是真正的創(chuàng)新學(xué)習(xí)。如壓力的作用效果與壓力大小、受力面積大小的關(guān)系的規(guī)律，學(xué)生有一些原有的不干凈的自然現(xiàn)象，如：公路上載重量越大的汽車(chē)對(duì)路面的破壞越大，用泥馬在灘涂上行進(jìn)不會(huì)下陷容易前進(jìn)。建立猜想、假設(shè)，設(shè)計(jì)嚴(yán)密的方案，獲取更干凈的科學(xué)事實(shí)證據(jù)（即實(shí)驗(yàn)），學(xué)生自己生成壓力的作用效果與壓力大小、受力面積大小的關(guān)系的規(guī)律。

可以看到，無(wú)論哪一種學(xué)習(xí)方式，都離不開(kāi)科學(xué)事實(shí)支撐。

二、讓學(xué)生得到科學(xué)方法的訓(xùn)練

1.獲得與科學(xué)實(shí)驗(yàn)直接相關(guān)的科學(xué)方法的訓(xùn)練

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件的控制相同與預(yù)設(shè)不同；收集什么樣的現(xiàn)象或證據(jù)判斷因變量（直接收集證據(jù)法與轉(zhuǎn)換法）；證據(jù)的收集有定性的觀察，也有有的證據(jù)要做定量的測(cè)量；事實(shí)證據(jù)記錄內(nèi)容一多，為更快捷地記錄，還需立表格；測(cè)得的證據(jù)或數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理。由此，科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡?xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法是：觀察、測(cè)量、控制變量法、證據(jù)收集的方法（直接收集證據(jù)法與轉(zhuǎn)換法）、表格建立的規(guī)范與方法、數(shù)據(jù)的處理等與科學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科學(xué)方法。

例如，探究《種子萌發(fā)需要什么條件》時(shí)，我們先要列出可能影響種子萌發(fā)的所有因素，如溫度、水分、空氣、陽(yáng)光等。我們?nèi)绾翁骄窟@些因素對(duì)種子萌發(fā)的影響呢？讓學(xué)生設(shè)計(jì)多個(gè)因素影響的研究方案時(shí)，每一次只改變其中的某一個(gè)因素而控制其余幾個(gè)因素不變的控制變量方法，讓學(xué)生根根據(jù)下圖中的方案填寫(xiě)表格體會(huì)控制變量的這種科學(xué)方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案填寫(xiě)下表。

2.獲得與科學(xué)實(shí)驗(yàn)間接相關(guān)的科學(xué)方法的訓(xùn)練

在發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)不是孤立的，它與其他科學(xué)探究的過(guò)程是一個(gè)有機(jī)整體。所以由此可以獲得根據(jù)自然現(xiàn)象提出科學(xué)問(wèn)題的方法和能力，建立猜想和假設(shè)的方法和能力，方案設(shè)計(jì)的方法和能力，檢驗(yàn)假設(shè)（如比較、分類(lèi)、分析、綜合、抽象和概括）的方法和能力，交流評(píng)價(jià)的方法和能力都獲得訓(xùn)練。

三、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生形成的科學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀主要包括：保持對(duì)自然的好奇心、尊重事實(shí)，一絲不茍地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能聽(tīng)取和分析不同的意見(jiàn)，不輕信未被大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)所證明的結(jié)論，科學(xué)需要與他人進(jìn)行合作的觀念，敢于質(zhì)疑，不怕在實(shí)驗(yàn)和研究中遇到的困難，關(guān)心社會(huì)重大課題，關(guān)心環(huán)境等。那么，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法中如何充分發(fā)揮其培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的功能呢？

1.利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在信息加工模型中，受納器標(biāo)志著信息加工的開(kāi)始，從教學(xué)角度，吸引和維持學(xué)生的注意是教學(xué)的第一步?？茖W(xué)教師應(yīng)仔細(xì)安排課堂教學(xué)，以便使學(xué)生把注意力集中到他們所教的內(nèi)容上。例如在上一堂有關(guān)甲殼類(lèi)動(dòng)物的科學(xué)課時(shí)，上課一開(kāi)始，筆者手里拿著一只活蹦亂跳的、水淋淋的螃蟹進(jìn)教室，即使是最沒(méi)有興趣的學(xué)生這時(shí)也會(huì)集中注意力。

從學(xué)生的心理特征在學(xué)習(xí)科學(xué)方面的表現(xiàn)來(lái)看，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象是引起學(xué)生興趣的主要因素。學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲得成功會(huì)使他們對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生更加濃厚的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極性和主動(dòng)性。例如，在學(xué)習(xí)《植物生殖方式的多樣性》的內(nèi)容后，我們組織學(xué)生做了扦插實(shí)驗(yàn)，看著這些學(xué)生親手種下的植物一天天的長(zhǎng)大，他們無(wú)比興奮。又如，在學(xué)習(xí)了《物質(zhì)的分離》后，我們組織學(xué)生在教室制備硫酸銅晶體并觀察它的生長(zhǎng)。學(xué)生熱情非常高，課堂上也更加積極。

2.利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

新課程中安排了許多科學(xué)史資料，教師在日常教學(xué)中要善于運(yùn)用各種方法讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)史，特別是一些科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明過(guò)程的介紹，以激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，領(lǐng)略科學(xué)家的探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)態(tài)度。例如在學(xué)習(xí)生長(zhǎng)激素的發(fā)現(xiàn)歷史時(shí)，通過(guò)重新沿著科學(xué)家的探索之路重新探索，孩子們認(rèn)識(shí)到科學(xué)是全人類(lèi)智慧的結(jié)晶，科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)不斷完善和接近真理的過(guò)程，教師通過(guò)創(chuàng)造條件為孩子們呈現(xiàn)沿著科學(xué)家們做過(guò)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并讓孩子們了解科學(xué)家們?cè)庥龃煺酆褪〉睦?，讓學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)思想形成中的曲折與艱辛，培養(yǎng)他們戰(zhàn)勝困難不屈不撓的精神。通過(guò)史料為背景材料還可以引導(dǎo)學(xué)生充分了解科學(xué)的發(fā)展史，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣，對(duì)避免過(guò)度學(xué)習(xí)有積極意義。

3.培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的觀念

在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，重視教給學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等質(zhì)疑，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、敢于質(zhì)疑、善于釋疑的好習(xí)慣。例如，在做鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析為什么集氣瓶要留少量水？再如在用紅磷燃燒法測(cè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性？導(dǎo)氣管中為什么要先充滿水？可以用木炭代替紅磷嗎？在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中適時(shí)的引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，力求使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程想問(wèn)、會(huì)問(wèn)、敢問(wèn)到善問(wèn)，從而促進(jìn)學(xué)生積極發(fā)展思維、增強(qiáng)問(wèn)題意識(shí)、優(yōu)化學(xué)習(xí)方法。

4.培養(yǎng)學(xué)生與人協(xié)作的觀念

現(xiàn)代教育不但強(qiáng)調(diào)人的個(gè)性發(fā)展和人的主體性，而且更強(qiáng)調(diào)人的群體性和合作意識(shí)的培養(yǎng)。這一點(diǎn)關(guān)系到學(xué)會(huì)生存的重要問(wèn)題。學(xué)生在小組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，需要合理的分工、協(xié)作，需要團(tuán)結(jié)互助，合作共事，才能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。例如，在學(xué)習(xí)顯微鏡使用的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，筆者讓學(xué)生提前一天進(jìn)行預(yù)習(xí)，第二天直接把學(xué)生帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行顯微鏡使用的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)的情形出乎筆者的意料。經(jīng)過(guò)小組內(nèi)的交流，有的小組能快速找到清晰的像，而有的小組經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間也找不到清晰的像，因?yàn)樗麄儾粫?huì)正確使用顯微鏡。后來(lái)，筆者對(duì)那些找到了像的小組進(jìn)行表?yè)P(yáng)，并要求他們進(jìn)一步總結(jié)自己找到像的竅門(mén)，進(jìn)行交流，并幫助那些沒(méi)有找到像的小組找到像，經(jīng)過(guò)孩子們的交流，每一個(gè)小組都有人幫，就這樣在人人為我、我為人人的氛圍中，孩子們習(xí)得了知識(shí)與技能，更提高了與人協(xié)作的能力，從而強(qiáng)化協(xié)作觀念。

四、使學(xué)以致用的能力獲得提升

多數(shù)人認(rèn)為，只有探究的結(jié)果——科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用：理解、解釋和預(yù)測(cè)自然現(xiàn)象等才是學(xué)以致用。其實(shí)，探究過(guò)程中出現(xiàn)的方法、隱含的科學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀都可以進(jìn)行學(xué)以致用。課程目標(biāo)中關(guān)于科學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀部分：樹(shù)立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，訓(xùn)練嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維；尊重自然、敬畏生命的科學(xué)責(zé)任，養(yǎng)成與自然界和諧相處的生活態(tài)度，逐步形成用科學(xué)知識(shí)、方法和態(tài)度去看待和解決個(gè)人與社會(huì)問(wèn)題的意識(shí)；形成對(duì)自然界的整體認(rèn)識(shí)和科學(xué)的世界觀與方法論；了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，深化對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，關(guān)心科技進(jìn)展，關(guān)注有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，初步形成可持續(xù)發(fā)展的觀念。都是被科學(xué)探究整合進(jìn)來(lái)的。教學(xué)中需要教師把隱含這些觀念的具體事例整合進(jìn)來(lái)，讓學(xué)生自動(dòng)生成這些科學(xué)素養(yǎng)，不斷地在一次次這樣的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中得到強(qiáng)化，使學(xué)生在脫離教師后，哪怕基礎(chǔ)知識(shí)忘記了，但其科學(xué)方法、科學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀得以保留，真正做到為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)也一樣，也可直接加以學(xué)以致用。在各種工程技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造中，有些直接的就來(lái)自實(shí)驗(yàn)，或?qū)?shí)驗(yàn)加以改進(jìn)。如電動(dòng)機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造就是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用；學(xué)生自己制作的生態(tài)瓶就可以作為學(xué)生自己的藝術(shù)品加以欣賞。

總之，在新課程背景下，科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)具有不可代替的重要作用。需要科學(xué)教師結(jié)合教學(xué)實(shí)際，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，讓科學(xué)的教學(xué)成為教師和孩子們科學(xué)素養(yǎng)共同成長(zhǎng)的樂(lè)園。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁運(yùn)開(kāi)等.科學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2006.

[2]《2013年中考說(shuō)明》浙江省教育廳教研室制定

[3]聶玉蓮.談改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J].山東教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（1）.

[4]教育部.科學(xué)（7-9年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.

[5]陳世軍.初中自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].寧波教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，7（2）：92-94.

（作者單位：浙江省常山縣城關(guān)中學(xué)324200）