李娟

[摘 要]核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是當前教育界關(guān)注的重要話題。科學(xué)方法是科學(xué)素養(yǎng)的四要素之一，是科學(xué)教學(xué)的核心，也是近幾年中考考查的重點。讓學(xué)生闡述各種生活現(xiàn)象、實驗原理的說理題便應(yīng)運而生。在中考復(fù)習(xí)中，教師發(fā)現(xiàn)中考對分析科學(xué)現(xiàn)象、解釋科學(xué)原理的思維能力要求并不高，但學(xué)生失分嚴重。究其原因是學(xué)生的語言表達能力不足。文章以一道中考題為例，針對學(xué)生在解釋科學(xué)實驗現(xiàn)象類說理題時出現(xiàn)的典型問題，反思科學(xué)實驗教學(xué)，認為教師應(yīng)注意從實驗設(shè)計、語言表達、演示推理等多個方面進行分析研究，在科學(xué)實驗教學(xué)中提升學(xué)生解答實驗說理題的能力。

[關(guān)鍵詞]中考;實驗說理題;科學(xué)實驗教學(xué)

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）08-0087-03

一、一道中考說理題折射出的科學(xué)實驗教學(xué)問題

科學(xué)說理題是以客觀真實的現(xiàn)象為素材，需要學(xué)生用正確的科學(xué)知識（如原理、規(guī)律等）、科學(xué)語言（如文字、公式、圖表等），按一定的邏輯順序闡述、解釋某一科學(xué)問題或科學(xué)現(xiàn)象的綜合性試題，它能考查學(xué)生的科學(xué)知識、科學(xué)技能、邏輯思維能力、語言表達能力，是能考查學(xué)生綜合能力的一類試題。近幾年來，浙江省各地科學(xué)中考及期末考試中都出現(xiàn)了不同類型的說理題，多數(shù)以解釋生活現(xiàn)象和實驗原理為主。對于這類實驗說理題，學(xué)生普遍得分不高。原因是學(xué)生對生活現(xiàn)象和實驗原理的認識不全面、表述不準確。這樣的現(xiàn)狀對科學(xué)實驗教學(xué)提出了新的要求。筆者回顧2020年寧波市中考閱卷的經(jīng)歷，對考生答卷中出現(xiàn)的各種典型錯誤依然記憶猶新。

[例題]（2020年浙江省寧波市中考科學(xué)第29題）1852年，法拉第經(jīng)過深入的思考和大量的嘗試，建立了“力線”的概念。他認為在磁極周圍充滿了力線，依靠力線將磁極間的作用聯(lián)系起來。他還利用細鐵屑把這種所謂的“力線”形象地呈現(xiàn)出來。小科進行了如下實驗：①在玻璃板上均勻地撒上一層薄薄的細鐵屑。②把玻璃板放在條形磁鐵上，觀察細鐵屑的分布情況。③輕敲玻璃板，再觀察細鐵屑的分布情況。請回答：

（1）如圖1所示為實驗步驟③得到的細鐵屑分布情況。請你在答題卷對應(yīng)的位置上畫出經(jīng)過[A]點的磁感線。

（2）實驗步驟②中未敲玻璃板“力線”未能通過細鐵屑呈現(xiàn)出來，而步驟③中輕敲玻璃板“力線”能通過細鐵屑呈現(xiàn)出來。上述原因分別是什么？

該題以法拉第大量嘗試，建立“力線”概念的科學(xué)史料為素材，以教材中“力線”概念的建立為出發(fā)點，要求學(xué)生畫出磁感線，然后通過力學(xué)知識分析力線呈現(xiàn)的原因。該題將力學(xué)和磁現(xiàn)象有機結(jié)合起來，要求學(xué)生運用力學(xué)知識和科學(xué)語言表述磁現(xiàn)象的形成過程，對學(xué)生建立磁感線的概念以及理解磁感線的意義具有積極的作用。精準說理需要學(xué)生具備縝密的邏輯思維和較強的綜合分析能力。

考生答卷中出現(xiàn)頻率較高的錯誤如下：

錯誤1：未輕敲玻璃板前，鐵粉撒在磁鐵四周，因為磁鐵兩極磁性大，中間磁性小，不能把鐵粉吸過來;輕敲后，鐵粉飛了起來，受到的磁性大，所以就被吸過去了，呈現(xiàn)“力線”。

分析：有些考生在面對陌生的科學(xué)實驗現(xiàn)象時，不能快速找到知識的切入點，不會準確地用科學(xué)語言來解釋，僅僅憑感覺，根據(jù)生活經(jīng)驗來推斷現(xiàn)象成因。有些考生解釋科學(xué)現(xiàn)象時用語過于口語化，缺乏科學(xué)性、嚴謹性和條理性。

錯誤2：在磁鐵周圍撒鐵粉，有的撒在“力線”上，有的沒有，因為慣性，鐵粉保持原來的運動狀態(tài)，所以不表現(xiàn)，但是輕敲后，改變了運動狀態(tài)，所以呈現(xiàn)出來了。

分析：有些考生解答該題時雖然明白要用力的知識解釋磁現(xiàn)象，但在語言表達上眉毛胡子一把抓，抓不住關(guān)鍵點，東拉西扯，空話連篇，甚至自相矛盾、漏洞百出。

錯誤3：

（1）輕敲玻璃板前，鐵粉分布在條形磁鐵周圍，未做切割磁感線運動，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流;輕敲玻璃板后，鐵粉因為慣性保持不動，所以相對磁鐵做切割磁感線運動，表現(xiàn)出“力線”。

（2）分子之間同時存在引力與斥力，輕敲玻璃板前，鐵粉離磁極較遠，引力較小，不能形成“力線”;輕敲玻璃板后，鐵粉離磁極較近，引力大于斥力，所以能形成“力線”。

分析：有些考生對考查的知識點掌握不牢固，不知道從哪里著手，不知道用哪個知識點來解釋現(xiàn)象，即不明確題目中描述的現(xiàn)象到底與哪些科學(xué)概念相關(guān)，看著問題不知所云。

錯誤4：未敲擊玻璃板時，鐵粉受到重力、摩擦力和引力，因為重力大于引力，所以不能被磁鐵吸引;輕敲玻璃板后，摩擦力消失，引力大于重力，所以就被吸過來了。

分析：有些考生基礎(chǔ)知識掌握不扎實，理論聯(lián)系實際的能力較弱，對物體的實際受力情況、運動狀態(tài)以及鐵粉位置與力的關(guān)系的邏輯推理不正確，缺乏科學(xué)性。

二、引發(fā)上述解題錯誤的原因

（一）科學(xué)實驗教學(xué)誤區(qū)較多

在目前的科學(xué)實驗教學(xué)中，不同學(xué)校因為教學(xué)設(shè)施配備和課時安排有差別，讓科學(xué)教師認為進行科學(xué)實驗教學(xué)需要花費大量的時間，不如直接講解效率高，只要學(xué)生會解題，就無須再進行專門的實驗演示，部分實驗演示確實比較麻煩，可視性不佳，也難以取得相應(yīng)的效果。而且有的學(xué)生做實驗時缺乏目的性和耐心，或操作實驗時不嚴謹，對自己的要求不高，所以實驗教學(xué)效率低下。多媒體應(yīng)用的普及度和便利性，使不少實驗都可以通過視頻來展示，師生逐漸認可了這種“高效方便”的實驗演示方式。久而久之，學(xué)生的體驗性學(xué)習(xí)得不到落實，基礎(chǔ)知識得不到鞏固。因此，在解答實驗說理題時，學(xué)生就不容易準確把握知識的切入點，因而對復(fù)雜、陌生現(xiàn)象的本質(zhì)的表達一籌莫展。

（二）科學(xué)實驗教學(xué)模式較單一

部分初中科學(xué)實驗教學(xué)仍然偏重于采用傳統(tǒng)的驗證性實驗方法，演示實驗通常采用灌輸式的教學(xué)方法，教師示范，學(xué)生觀察和聽講。在課堂分組實驗中，教師往往會講解實驗原理，有時甚至把詳細的步驟告知學(xué)生或呈現(xiàn)在實驗單上，把學(xué)生要用到的器材、試劑都擺在實驗臺上，學(xué)生只需按部就班地進行各自的實驗，完成即可，缺乏探索，甚至有的小組出現(xiàn)與預(yù)期不同的結(jié)論時也沒有及時地修正、拓展和創(chuàng)新，學(xué)生的“學(xué)”都限定在教師的“教”內(nèi)。這些操作不利于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，讓他們對實驗現(xiàn)象一一做出解釋更是“紙上談兵”。其實，生活中處處有科學(xué)，事事講科學(xué)，因此教師在教學(xué)中要善于引導(dǎo)學(xué)生多發(fā)現(xiàn)問題，主動解決問題，不要讓科學(xué)理論脫離生活實際。

（三）科學(xué)實驗教學(xué)中用語不夠嚴謹

教師在科學(xué)實驗教學(xué)中使用通俗易懂的口語化語言進行講解，可以有效激發(fā)學(xué)生的好奇心，吸引學(xué)生的注意力。但是在實驗原理和現(xiàn)象解釋的教學(xué)中，教師若不重視科學(xué)術(shù)語的嚴謹性和邏輯推理的嚴密性，或是將教學(xué)用語與日常習(xí)慣用語混用，就會影響學(xué)生對實驗?zāi)康暮瓦^程的理解，影響學(xué)生對實驗現(xiàn)象的準確分析，進而影響學(xué)生對科學(xué)基礎(chǔ)知識的把握和應(yīng)用，學(xué)生在表述說理時就會出現(xiàn)缺乏系統(tǒng)性、口語化明顯等問題。例如，教師在“摩擦力的影響因素”實驗教學(xué)中多用“某物體對某物體的摩擦力”這種表達，少用“某物體受到的摩擦力”這種沒有指出受力物體和施力物體的表達。學(xué)生經(jīng)常聽到模糊不清的表達，就會不自覺地進行模仿，就會在遇到一個物體受到多個力或多個物體受到多個力的復(fù)雜情況中習(xí)慣性地從簡表達，結(jié)果勢必導(dǎo)致“漏力”“錯力”，受力分析就會亂成一團麻。

（四）啟發(fā)式探究實驗教學(xué)不夠深入

新課程標準倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，強調(diào)科學(xué)與實踐、科學(xué)與社會生活的聯(lián)系。因此，科學(xué)實驗教學(xué)需要多角度深入開展探究活動。實驗探究不僅僅是完成實驗而已，更重要的是學(xué)生在自覺、主動、積極、手腦并用的基礎(chǔ)上對在某個實驗過程中遇到的問題進行反復(fù)分析、思考，其間還穿插著學(xué)生間的合作與溝通。然而在現(xiàn)實實驗教學(xué)中，有些新實驗所需的裝置學(xué)校沒有及時配齊，40分鐘的實驗課很難讓學(xué)生的想象得以充分發(fā)揮，導(dǎo)致探究實驗教學(xué)中啟發(fā)不充分，也不能很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的思維能力得不到很好的提高。

三、科學(xué)實驗教學(xué)中滲透說理的策略

科學(xué)實驗教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，教師在實際教學(xué)中應(yīng)立足教材，把思考、體驗、表達有機結(jié)合起來。具體可讓學(xué)生在實驗前明確實驗?zāi)康?，并鼓勵學(xué)生一起設(shè)計實驗，理解實驗步驟和每個步驟可能達到的預(yù)期結(jié)果。讓學(xué)生完成實驗后及時反饋，自主創(chuàng)新，學(xué)會將科學(xué)原理滲透到生活的方方面面。這些操作對揭示實驗原理有實際的推動作用。

（一）關(guān)注問題導(dǎo)向，精設(shè)實驗主題

心理學(xué)家維果茨基的研究顯示，設(shè)置恰當?shù)慕虒W(xué)主題必須經(jīng)過深入細致的考察，了解學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”。在科學(xué)實驗教學(xué)的開端設(shè)置實用有效的實驗主題顯得尤為重要。為什么要開設(shè)這節(jié)實驗課？它與課本中的哪些知識點息息相關(guān)？應(yīng)該采用怎樣的方式開展？可否用最接地氣的家庭實驗進行同樣的知識再現(xiàn)和應(yīng)用？在開設(shè)實驗之前，教師對這些問題一定要了然于胸。將傳統(tǒng)的驗證性實驗逐漸拓展為探究性實驗，一方面要從學(xué)生實際出發(fā)，在常規(guī)的實驗教學(xué)問題的基礎(chǔ)上加以拓展，轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計的角度，鼓勵學(xué)生利用身邊物品進行演示，達到訓(xùn)練科學(xué)思維、提升創(chuàng)造能力的目的;另一方面要加強課本知識與社會實踐以及當前熱點問題的結(jié)合，注重選題的實用價值以及在實際情況下與其他學(xué)科知識的融合。

比如，在學(xué)習(xí)電路連接的實驗中，傳統(tǒng)的驗證性教學(xué)會給學(xué)生提供現(xiàn)成的電路圖、實驗儀器和方案，學(xué)生只要照圖連接好實驗器材，閉合開關(guān)后就完成了實驗任務(wù)。這樣的過程不僅不符合學(xué)生的心理特征，還會讓他們在索然無味的機械操作中逐漸失去探究的興趣。學(xué)生需要在實驗操作中進行體驗，在或錯或?qū)Φ慕Y(jié)果中尋求未知。教師可以設(shè)計一個“你能否利用桌上的儀器使兩個燈泡同時發(fā)亮？”的實驗讓學(xué)生探究。學(xué)生在探究的過程中，可能連成了串聯(lián)和并聯(lián)電路，也可能連成了局部短路的電路，還可能連成了電源短路的電路。各種電路連接情況一一出現(xiàn)，這時教師再有針對性地講解，這樣的實驗教學(xué)才會使學(xué)生的印象更深刻。

（二）具化認知過程，建模實驗流程

新課改要求教師改變傳統(tǒng)思想和傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生在實驗中有更為豐富的體驗。為此，教師可以在課前讓學(xué)生直接參與實驗計劃的制訂和實驗流程的安排，讓學(xué)生集思廣益，提出實驗設(shè)計方案，并不斷完善實驗設(shè)計方案。在全面了解實驗環(huán)節(jié)后，學(xué)生對實驗過程有了較深刻的認識和理解，過程體驗更豐富，也有利于發(fā)展邏輯推理能力。

教師利用生活中學(xué)生容易接觸到的物品和材料設(shè)計實驗方案，進行實驗教學(xué)的課外延伸，可讓學(xué)生多角度認知實驗原理。學(xué)生逐漸會用不同原理來解釋各種生活現(xiàn)象。例如，“瓶吞雞蛋”的實驗是關(guān)于大氣壓的一個體驗性實驗，相似原理的實驗還有如何使套在錐形瓶口的氣球鼓起和癟下等。那么“能否運用生活中常見的物品使雞蛋被吐出來或使氣球鼓起來呢？”利用這些拓展性實驗，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考。有的學(xué)生用蠟燭加熱，有的學(xué)生用熱水澆試管底部，有的學(xué)生用吹風(fēng)機吹，最后總結(jié)出內(nèi)外氣壓相互抗衡是使該類現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因。

（三）增強問題意識，強化知識遷移

美國心理學(xué)家、結(jié)構(gòu)主義教育思想的代表人物布魯納說過：使學(xué)生對一門學(xué)科有興趣的最好方法是使他知道這門學(xué)科是值得學(xué)習(xí)的。為了使學(xué)生充分理解實驗原理、實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，教師在實驗教學(xué)中要增強學(xué)生的問題意識，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣探索知識，體會實驗的樂趣，樂于把錯誤或失誤的部分表達出來，讓同學(xué)們評判。實驗結(jié)束后，教師可以鼓勵學(xué)生用個性化的圖文結(jié)合的方式重現(xiàn)實驗流程，用專業(yè)、嚴謹?shù)膶嶒瀳蟾嬲故緦嶒灥某晒槍嶒炦^程中的易錯點及現(xiàn)象，設(shè)置相應(yīng)的問答題。

例如，在教學(xué)“磁力線”實驗后設(shè)置以下問題：

（1）撒在磁鐵周圍的鐵粉靜止時受到了哪些力的作用？以其中一粒鐵粉為例畫出受力示意圖。

（2）輕敲玻璃板后，有哪些力會發(fā)生明顯的變化？最終會導(dǎo)致什么結(jié)果？

學(xué)生在實驗活動中感受到了快樂，實驗結(jié)束后得到了有針對性的解答，認識到實踐活動對科學(xué)學(xué)習(xí)是有用的，進而提高學(xué)習(xí)科學(xué)知識的積極性。

綜上所述，科學(xué)現(xiàn)象蘊藏科學(xué)本質(zhì)，科學(xué)實驗教學(xué)將實驗現(xiàn)象重現(xiàn)，實驗說理要求將相關(guān)本質(zhì)問題表達清楚。在科學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)多關(guān)注問題，剖析現(xiàn)象，這就要求教師設(shè)計的問題串一定要精準。只要教師不斷思考，不斷嘗試，就一定能讓科學(xué)實驗教學(xué)更加“有理” “有據(jù)”“有用”。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 楊曉燕，錢偉興，陳寧.培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的實驗教學(xué)體系與模式探究[J].實驗室研究與探索，2009（11）：156-158.

[2]? 陳晨.初中物理教師實驗素養(yǎng)現(xiàn)狀與影響因素的研究[D].沈陽： 沈陽師范大學(xué)，2016 .

[3]? 熊春玲，王衛(wèi).新課程背景下初中物理實驗教學(xué)評價初探[J].教育實踐與研究（中學(xué)版），2009（2）：8-10.

[4]? 黎莎，謝立.關(guān)注知識本質(zhì) 注重科學(xué)探究：關(guān)于實驗“阻力對物體運動的影響”的深入理解[J].中學(xué)物理，2021（14）：57-58.

（責任編輯 易志毅）