初中科学实验“问题式”课堂教学的探讨与实践

汪瑾

实验设计题作为科学考试的常见题型，一直以来得分率都不高。究其原因，除了这类题目本身具有一定难度的因素外，学生在日常学习中无法得到有效训练也是一个重要原因。学生得到的训练一般来说有两个来源：课堂和习题。在当前浙教版科学课本中出现的“实验”、“活动”、“探究”环节中，完整的实验过程基本都是给出的，如果教师仅仅对书本上的实验过程进行逐步讲解，然后按步骤操作，那么充其量只能实现知识目标，学生的探究能力是完全无法得到培养的。正因如此，学生遇到实验设计的题型才会不知从何写起，只能凭感觉和经验粗略的写出过程，造成大量失分。由此可见，将实验设计在课堂中日常化，让学生在课堂上学习到设计实验的一般方法至关重要。

针对一个具体的探究实验，如果仅仅给出一个问题或假设，就让学生开始设计实验，对初中学生来说难度是非常大的。为学生在通向目标的路上铺设台阶，降低难度是课堂上教师义不容辞的使命。完成这一使命的一个重要手段，便是教师的有效提问。“提问得好即教得好”，这是西方学者德加默的一句经典教育语录，一个优秀的提问能够启发学生的思考，给学生铺设通往学习目标的道路，让学生更好的完成自我导引，主动前进。“提问得好”应该以“有效提问”为基础，为的是将一个有效的、合适的问题在相应的时段提出。如果提问过于浅显，则学生无须动脑;如果提问过于深奥，则学生无从动脑。有效提问可以增进师生交流，激发学生求知欲望，启迪学生思维。

在初中科学实验的教学中，如何针对不同的探究内容设置相似的探究性问题，既保证“问题式”课堂教学的有效进行，又能帮助学生逐渐形成一套通用的实验设计方法呢？众所周知，科学探究有基本相似的一套步骤，即：提出问题，建立假设或提出猜想，设计实验，获取证据，得出结论。笔者发现，难度最大的设计实验环节，其实也有基本相似的步骤：（1）根据假设确定要改变哪些量，观察或测量哪些量;（2）分别确定怎样改变、观察或测量这些量;（3）整理上述结论，完善实验方案。教师在课堂上，可以按照上述步骤依次提问，在讲评习题时重复并强化上述思考过程。接下来，本文将通过一些案例，就这种“问题式”课堂的实践作一些探讨。

【例析一】探究摩擦力的大小跟哪些因素有关。

（选自浙教版科学七下第三章第六节摩擦力）

提出问题：摩擦力的大小跟哪些因素有关。

建立猜想：摩擦力的大小与物体表面上的压力、接触面的粗糙程度、接触面积、滑动速度等有關。

设计实验：

教师提问引导：

1.这个实验需要改变哪些量，测量哪些量？

答：改变物体表面上的压力、接触面的粗糙程度、接触面积、滑动速度，测量摩擦力的大小。

2.怎样改变物体表面上的压力、接触面的粗糙程度、接触面积和滑动速度，怎样测量摩擦力的大小？

答：通过在物体上加砝码改变压力，通过在桌面上是否铺毛巾改变接触面的粗糙程度，通过物块平放与竖放改变接触面积，通过改变拉动速度改变滑动速度，利用二力平衡原理，物块匀速直线运动时拉力等于摩擦力，利用弹簧测力计测出物块匀速直线运动时的拉力间接得到摩擦力。

3.本次实验有多变量，在设计时应注意什么？

答：控制变量。

4.根据上述问题，画出实验方案。

上述问题对于学生来说回答难度并不大，铺垫到这里，学生写出完整实验方案的难度也不大了。相比课本中的实验方案（如下图），学生方案将更加全面。在实际操作中，学生发现控制物块保持匀速直线运动的难度较大，提出可以用电动机代替手拉的改进方案。同时，这个疑问也利于学生感受习题中会遇到的经典改进方案（木块不动接触面动）的优点。

【例析二】定量探究浮力大小的相关因素。

（选自浙教版科学八上第一章第三节浮力）

提出问题：浮力大小与哪些因素有关。

建立猜想：与液体密度和排开液体体积有关。

设计实验：

教师提问引导：现在我们降低难度，控制液体为水，即只定量探究浮力大小与排开液体多少的关系。请大家思考下列问题。

1.这个实验需要改变哪些量，测量哪些量？

答：改变排开液体体积，测量浮力大小和排开液体体积。

2.怎样改变排开液体体积？

答：通过改变物体浸入水中的程度改变排开液体体积。

3.怎样测量浮力大小？

答：利用称重法测量浮力大小。即先在空气中测出钩码重力为G，在将钩码浸入水中，测出拉力为F，浮力即为G-F。

4.怎样测量排开液体体积（提醒：器材溢水杯）。

答：将溢水杯中装满水（强调装满），用量筒在溢水口接水。将物体浸入水中溢出的水体积即为排开液体体积。

5.（拓展）如果只提供量筒，物体很小，能放入量筒，能测出排开液体体积吗？

答：可以。现在量筒中装入适量水，读出体积为V1，将物体浸入水中，读出此时体积为V2，V2-V1即为排开液体体积。

6.用小桶接到水后，在拥有弹簧测力计的前提下，我们还可以测什么？

答：排开液体的重力。

教师引导：由于液体重力和体积存在一定关系，且在当前情况下测重力更为方便，我们改为定量探究浮力大小与排开液体重力的关系。

7.直接就能得到排开液体重力吗？

答：不能，需要先测出小桶重力。

8.根据上述问题，写出实验步骤，画出实验记录表格。

值得一提的是，本活动在课本上并没有给出具体的操作步骤和记录表格，明确要求学生自己在笔记本上写下简单的实验步骤，设计实验记录表。通过与其他同学交流，确定实验步骤，并完成实验记录表的设计。这表明对于本活动，学生能在教师引导下自主设计实验已经成为学生的能力目标。显然，如果此时仍然直接给出操作步骤进行讲解，将远远背离教学目标。

【例析三】杭州市滨江区2016-2017学年七上期末统考科学试卷第45题。

45.（6分）石英粉是重要的化工原料，小明爸爸在石英粉厂工作，他想知道石英粉的密度，可是身邊只有天平。他求助于正在七年级就读的儿子，聪明的小明利用天平（含砝码），一个玻璃杯、足量的水，就完成了测量石英粉密度的实验。（ρ水为已知）

下面是小明同学设计的实验步骤，请你帮他补充完整。

（1）用天平测出空玻璃杯的质量m0;

（2）给玻璃杯中装满石英粉，测出_______;

（3）__________;

（4）用已知量和测量量对应的字母写出石英粉密度的表达式ρ粉=____。

这道题在当年滨江区的得分率很低，很多同学连题意都没有理解。利用前文提到的分析方法，其实这道题并没有大家想象的那么难。

1.这个实验需要测量哪些量？

答：测量石英粉的质量和体积。

2.怎样测量石英粉的质量？

答：先测出空杯的质量为m0（如步骤一），再给玻璃杯中装满石英粉，测出玻璃杯和石英粉的总质量m1，m1-m0即为石英粉的质量。

3.怎样测量石英粉的体积？（提示：提供了足量的水）

答：将石英粉倒出，倒满水，水的体积即为石英粉的体积。

4.没有量筒，怎样测得水的体积？（提示：提供天平，已知ρ水）

答：用天平测出玻璃杯和水的总质量m2，m2-m0即为水的质量，由此水的体积为          ，即为石英粉的体积。

5.总结上述结果，得出石英粉密度的表达式。

答：ρ粉=

上文中画线处即为本题的答案。这个案例充分说明，即使当你拿到题目时对题目用意一头雾水，只要遵循设计实验的步骤，对实验进行分析，就能找到想要的答案。

在实验课上，通过“问题式”课堂教学的使用，大问题被转化为一个个容易解决的小问题，由难变易，进而得到突破。整个课堂变得生动活泼，师生交流更多了，学生的思维含量更高了，学生与老师之间智慧的火花更多了，积极性也更强了。有效问题设置在表面上看是一种活动，本质上则是设计者的品质与能力的显露，反映了在认识事物过程中其思维的直觉、独立、批判、求异和概括品质，体现了洞察、辨析、类比、推广和抽象的能力。学生在课堂上能与老师争论起来，就说明学生真正学习到了知识，敢于用知识解决实际问题，为了是更好的掌握知识。如此，便形成了良性循环，提高学生的科学素养和综合能力。

不过，在操作的过程中，笔者也发现，运用“问题式”课堂进行实验教学的过程中，也还需要明确两点问题。

1.运用“问题式”课堂教学的方法进行授课的过程中，一定会产生矛盾体，并不是像以往那样，老师讲完所备的课，而是要解决学生突发的问题。教师的授课的过程中，不再是知识的传授者，而是学生学习的助手。教师应该放下“架子”，在课堂上与学生一直解决学生的问题，有时可能问题很棘手，教师要学会说“不会”，与学生一同思考，解决问题。从而改变现有课堂中老师讲，学生听的局面。正如是说，教育的艺术不在于传授，而在于唤醒、激励和鼓舞。

2.这样的分析步骤学生是没有能力立刻掌握的，必须依靠一定量的训练。毫无疑问，课堂是训练的最佳场所。教师以课本中现成且必备的活动探究为载体，让学生在没有看书的前提下通过教师合适的引导自己设计出书本上的实验（甚至比书本上更佳的方案），同时，在日常练习中要求学生尝试运用这样的分析方法，并在讲解习题时加以强化。长此以往，我相信，设计实验方案将不再是学生解题路上的绊脚石。

（作者单位：浙江省杭州闻涛中学）