唐塘穎

（浙江省余姚中學(xué), 浙江 寧波 315400）

一、實驗前置——在實驗原理驗證和方案優(yōu)化中激發(fā)主動學(xué)習(xí)動機(jī)

考慮到實驗操作比較耗時，且實驗結(jié)果存在眾多不確定性，筆者在提出本節(jié)課實驗主題后，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時間設(shè)計具體的實驗內(nèi)容，完成實驗操作，并做好拍攝記錄和視頻制作工作，這樣學(xué)生有較為充分的時間通過生生溝通、師生溝通對初步實驗進(jìn)行改進(jìn)。

由于水循環(huán)的內(nèi)容在初中已有所涉及，且各環(huán)節(jié)也較易理解，這就為實驗前置提供了可能。實驗1“模擬水循環(huán)主要環(huán)節(jié)”和實驗2“不同質(zhì)地土壤下滲量比較”全部由學(xué)生自主尋找實驗器材并完成方案設(shè)計，教師主要參與實驗問題背后原因的分析討論。具體操作過程如下。

1.實驗1

實驗1源自湘教版教材“水循環(huán)”這一課中的活動案例（見圖1）。學(xué)生一開始完全按教材中的提示進(jìn)行操作，酒精燈加熱燒瓶幾分鐘后，有水汽從玻璃管中大量釋放出來，但發(fā)現(xiàn)在玻璃板上的水汽凝結(jié)效果并不明顯。思考后，學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)和化學(xué)知識，選擇了接觸面小得多的燒瓶（見圖2），發(fā)現(xiàn)水汽在遇到裝有冰塊的燒瓶底部后凝結(jié)的效果更明顯。

2.實驗2（見表1）

表1 “不同質(zhì)地土壤下滲量比較”實驗方案和過程

（續(xù)上表）

實驗2中第一次實驗操作后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：淤泥下滲速度最快。這一實驗現(xiàn)象與他們已有認(rèn)知不相符。師生間線上展開了激烈討論：（1）三份土樣分別采自哪里？（2）在加水前，土壤有攪拌均勻嗎？從圖5看，瓶內(nèi)顆粒大小不一，還有較多空隙。（3）三份土樣的濕潤程度一樣嗎？學(xué)生反思總結(jié)：要重視實驗的細(xì)節(jié)和科學(xué)性，實驗中變量很多，盡量控制變量，減小其他因素的干擾。在完成改進(jìn)后，第二次實驗效果明顯（見表2）。學(xué)生還受到啟發(fā)——應(yīng)該將實驗主題修正為“相同濕度條件下不同質(zhì)地土壤下滲量比較”。

表2 相同濕度條件下不同質(zhì)地土壤下滲情況比較

二、教別人學(xué)習(xí)——在實驗過程和結(jié)果表達(dá)中體現(xiàn)主動學(xué)習(xí)思想

總結(jié)提煉、發(fā)展解釋是支持學(xué)生知識理解與整合的策略，“教中學(xué)”就是一套有效的發(fā)展解釋的策略。[1]學(xué)習(xí)新知的最好方法之一就是把它教給別人。從學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)維度看，這也能幫助學(xué)生認(rèn)同和接受學(xué)習(xí)活動的價值。

學(xué)生在課余時間進(jìn)行的實驗設(shè)計、操作步驟、實驗反思等一系列心路歷程如何呈現(xiàn)給其他學(xué)生？如何借助實驗達(dá)成設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)？如何測量非該組學(xué)生對這一學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況？筆者認(rèn)為，可以鼓勵實驗組學(xué)生思考“我可以教別人嗎”“我怎樣才能教會別人”，將實驗現(xiàn)象拍攝成視頻，制作成“微課”，并將其與課堂教學(xué)進(jìn)行整合，成為教學(xué)素材之一。此時，每個學(xué)生都有機(jī)會成為彼此的老師，每個學(xué)生都感到自己被賦予了一種權(quán)利和職責(zé)。[2]

1.實驗導(dǎo)入新課，建立水循環(huán)概念

將課前完成的“模擬水循環(huán)主要環(huán)節(jié)”實驗做成微課導(dǎo)入，實驗組的學(xué)生對實驗進(jìn)行講解，同時設(shè)計兩處錯誤，要求非實驗組學(xué)生在觀看微課視頻的過程中找出錯誤并修正。用學(xué)生自己完成的實驗導(dǎo)入本身就可以激發(fā)學(xué)生的興趣，同時，“看視頻糾錯”環(huán)節(jié)需要學(xué)生高度集中注意力，并且是基于其初中已有的水循環(huán)舊知這一學(xué)習(xí)起點(diǎn)。糾錯環(huán)節(jié)，既可以檢測學(xué)生對初中水循環(huán)知識的掌握程度，又能幫助其建立新舊知識間的聯(lián)系。

微課解說詞：同學(xué)們，我們今天將通過實驗?zāi)M水循環(huán)的主要環(huán)節(jié)。我們準(zhǔn)備了酒精燈、石棉網(wǎng)、鐵架臺、一塊亞克力板、兩個燒瓶、一根彎玻璃導(dǎo)管。兩個燒瓶分別用來裝自來水和冰水，一根彎玻璃導(dǎo)管用來模擬蒸發(fā)環(huán)節(jié)。當(dāng)燒瓶中的水加熱沸騰后，我們看到玻璃管中有充足的水汽釋放出來，當(dāng)水汽遇到溫度較低的裝有冰水的燒瓶底部后，馬上冷卻凝結(jié)成小水滴。等待了大概1分鐘后，有小水滴相繼滴落到亞克力板上，小水滴不大，我們覺得效果不是很明顯。小組同學(xué)提議，可以延長玻璃導(dǎo)管，換成更長的玻璃導(dǎo)管，以增加底盤上的水量。

解說詞中畫橫線的就是設(shè)計的兩處錯誤，基礎(chǔ)好的學(xué)生在第一遍觀看時就能很快找出問題。當(dāng)然，筆者在與學(xué)生課前交流中已提醒實驗組學(xué)生做好預(yù)設(shè)——若同學(xué)們未實現(xiàn)有效觀察、思維受阻時，可以提出以下問題供思考：（1）玻璃導(dǎo)管模擬的是水循環(huán)中哪個環(huán)節(jié)？（2）如何增加實驗中底盤的水量？相當(dāng)于是給學(xué)生一個學(xué)習(xí)支架。這個糾錯環(huán)節(jié)，學(xué)生思維發(fā)散性強(qiáng)，區(qū)分度明顯。

2.深度解析實驗，體悟水循環(huán)環(huán)節(jié)

在講解“下滲”環(huán)節(jié)時，播放學(xué)生制作的實驗2“不同質(zhì)地土壤下滲量比較”的微課視頻。筆者提出問題：（1）第一次實驗觀察到淤泥下滲的速度最快，請思考實驗中出現(xiàn)了什么問題？（2）如何改進(jìn)？請未參與本實驗的學(xué)生和實驗組的學(xué)生都說說第一次實驗中存在的具體操作問題并提出改進(jìn)措施。師生對話后繼續(xù)播放改進(jìn)后的第二次實驗視頻。

實驗組的學(xué)生在第一次實驗效果不明顯后能主動分析原因，對實驗進(jìn)行改進(jìn)，再次實驗，再改進(jìn)，再實驗，不斷完善。教師對實驗組學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)即歷程進(jìn)行評價，高度贊揚(yáng)了他們尊重事實的科學(xué)品質(zhì)和敢于嘗試的強(qiáng)大執(zhí)行力。此外，讓未參與本實驗的學(xué)生指出同伴的操作問題并提出改進(jìn)措施，可以激發(fā)他們投入學(xué)習(xí)的意愿，同時可以觀察此部分學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生在真實情境中接觸非線性、非結(jié)構(gòu)化的知識，發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)概念的微妙和深刻之意，從而真正理解概念。

三、延伸時空——在基于問題的挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)中產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)意愿

從學(xué)生的認(rèn)知思維發(fā)展角度而言，學(xué)生在學(xué)習(xí)或者探究某主題時，其思維是連續(xù)且不斷向精致化發(fā)展的。[3]因此，評價學(xué)生掌握與否，除了紙筆測驗，筆者進(jìn)一步延伸教學(xué)時空，要求學(xué)生圍繞“水循環(huán)的地理意義”這一難度更大、創(chuàng)造性更強(qiáng)的實驗主題，選取其中一個地理意義，設(shè)計和實施地理模擬實驗。鼓勵學(xué)生參與到具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動中，用基于問題的學(xué)習(xí)代替一味“刷題”，產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的意愿。

以下是其中一組學(xué)生設(shè)計的“模擬‘江心洲’的形成”的實驗方案和過程（見表3）。

表3 “模擬‘江心洲’的形成”實驗方案和過程