科学实验活动拓展性课程的基本理念

郑青岳

摘 要：科学实验活动拓展性课程对于培养学生科学探究、实践创新等核心素养、激发学生对科学的学习兴趣，起着不可替代的作用。为了使这门课程能够发挥应有的作用，在选择活动内容、设计活动方案时，应当尽可能为学生学习科学方法、动手操作提供更多的机会，要着力扩展学生的科学视野、激发学生学习科学的兴趣、促进学生的深度学习。要以这些思想作为课程的基本理念，指导课程的开发工作。

关键词：科学实验；拓展性课程；深度学习

浙江省教育厅要求全省义务教育各学校开设知识拓展类、体艺特长类、实践活动类拓展性课程。其中，实践活动类课程是初中科学极为重要的拓展性课程，它对于培养学生科学探究、实践创新等核心素养，以及激发学生对科学的学习兴趣，起着不可替代的作用。为了推进拓展性课程的实施，受浙江教育出版社之邀，笔者主编出版了一套《义务教育拓展性课程·科学实验活动》（共5册），供全省各初中学校开设拓展性课程选用。本文将阐述我们编制科学实验活动拓展性课程的基本理念。

一、 为学生学习科学方法提供机会

科学学习包括科学知识的学习和科学方法的学习等方面。从某种意义上说，方法比知识具有更为广泛的迁移效应，因此也更有价值。虽然在《科学》教科书的学习中，学生可以学到不少科学方法，但科学方法的内涵是非常丰富的，我们应当利用拓展性课程为学生提供更多科学方法训练的机会。

案例1 学会估计

估计是生活中常用的科学方法，它是“抓大放小”、近似处理问题的方法。生活中常常要估计时间、距离、质量，等等。为了让学生学会抓住事物的主要方面，忽略次要方面，我们在七年级上册安排了一个“学会估计”的系列活动，其中一个活动是：估计纸的张数。具体做法如下：

（1）将字典在不看页码的情况下对半分开，中间夹一张纸条，如图1。

（2）将分出的一半，再对半分开，中间再夹一张纸条，如图2。

（3）数出四分之一书的张数，再乘以4（如果书很厚，也可以按这样的方法取出八分之一，数出张数，再乘以8），你估计该书纸的张数为________张。

（4）根据书的页码算出书中纸的张数，再加上前言、目录等的张数，该书实际纸的张数为______张。你估计的张数与实际张数相差______张。

二、为学生动手操作提供机会

俗话说“心灵手巧”，这说明手和大脑有着非常密切的关系。人的大脑控制与管理着整个人体的各个部门，人体各个部门的活动又能促进大脑机能的成熟与发展。脑科学的研究证明：大脑有6万个神经细胞控制着人体躯干，但控制手的却有多达20万个神经细胞。也就是说，大脑皮层的相应区域中，双手所占的“地盘”要比人体整个躯干（包括内脏）所占“地盘”还大。当孩子双手活动时，指头上的神经细胞会随时将信息传到大脑，大脑将这些信息结合起来，进行综合、加工、处理，又不断发出指令调整手的动作，使动作准确完善。这一过程中，手和大脑都得到锻炼。科学实验活动拓展性课程作为活动类课程，应当为学生创造更多动手操作的机会。

案例2 纸锅烧水

许多书介绍这个活动，是用纸杯作锅的。纸杯虽然取材方便，操作简便，但直接用纸杯烧水，学生的主要活动是观察，而动手操作的机会极少。对此，我们采用的方法是：让学生用纸折一个纸盒，以取代现成的纸杯。这既让学生学习一种生活的技能，又让他们获得动手操作的机会。具体的做法如下：（1）取一张A4打印纸横向对中切开，按图3所示画2条横线、2条纵线，标上序号；（2）将纸沿横线①向下折；（3）沿纵线①向左折；（4）将右边上面的纸展开，压出一个三角形；（5）将纸沿纵线向右折；（6）将左边上面纸展开，顶部压出三角形；（7）将中间重合处的纸向上折；（8）拆开已折部分，将纸的另一边按相同方法折；（9）将折痕部分复原，形成纸盒。

三、着力扩展学生的科学视野

教科书出于对课时、学生层次差异等方面的考虑，对内容的选择作出了较多的限制，使得许多与生活密切相关的科学知识无法纳入其中。但选择科学实验活动拓展性课程的学生，对科学有着更强求知欲望，他们希望对科学能有更为宽广的认识。科学实验活动拓展性课程应当让学生在活动过程中，学到更为丰富的科学知识和科学方法，着力扩展学生的科学视野。

案例3 露点的测量

露点概念在生活中十分常见，但学生并不知道露点概念的意义，更不知道露点是怎样测量出来的。对此，我们安排了如下测量露点的活动：

（1）将金属罐的外包装纸撕去，用剪刀将金属罐的盖中间部分剪去，如圖4所示。

（2）将室温的水注入金属罐中约三分之二。

（3）用吸水纸将金属罐的外壁擦干。

（4）在金属罐中加入少量的冰块。

（5）在罐中小心插入一支温度计，同时用搅棒缓慢搅动， 如图5所示。

（6）当金属罐外壁开始出现薄薄的一层水膜时，如图6所示，准确记录此时的水温。

（7）按步骤（2）至（6）重复进行2次，将温度记录在下表中。

[实验次数 第一次 第二次 第三次 平均值 水温 ]

（8）计算三次实验中当罐体外壁出现水汽时的水温平均值，这个温度就是金属罐所在空间空气的露点

四、激发学生学习科学的兴趣

兴趣是最好的老师，人是否乐意接受某事物，跟这个事物是否有趣直接相关。玩是孩子的生活方式，也是孩子的学习方式。科学实验活动拓展性课程可以为学生在玩中学科学提供很好的机会，学生在活动中可以观察到大量有趣的现象。在选择科学实验活动项目时，应当充分考虑学生的心理需求，让活动更有玩味。

案例4 制作简易打气筒

（1）用剪刀的尖端在塑料瓶壁腰部钻一个小孔，如图7（a）；

（2）用剪刀的尖端把塑料瓶盖钻出一个直径5毫米左右的小孔，如图7（b）；

（3）取一个小气球，将它剪短，只选取其下半部分的球肚。将气球套住瓶盖，把气球过长的部分往盖子的内部折进去，如图7（c），然后将瓶盖旋紧塑料瓶，如图7（d）；

（4）在瓶盖接近边缘的对称的四个位置用小刀在橡皮膜上割出四个小孔，如图8（a）；

（5）另取一个气球套在瓶盖上，用大拇指按住塑料瓶壁上的小孔，使劲地按压塑料瓶壁，然后放开（放开时，手指不要压着小孔）。一挤一放，就可以把气球吹大，如图8（b）。

五、促进学生进行深度的学习

科学实验活动项目的选择，仅仅让学生感觉好玩是不够的，还应引导学生对科学问题深入地探究，进行深度的学习。在深度学习中，提高探究的能力。为此，应当对原有的一些实验活动进行再开发，挖掘出蕴含其中的丰富内涵。

案例5 探究影响双锥体滚动方向的因素

双锥体自动爬坡是大家非常熟悉的一个活动。当将双锥体放在V形轨道之间时，双锥体就会自动向上爬升。许多书本对这个活动的介绍，只是向学生展示一个奇异的现象，并说明双锥体在高处的重心要低于在低处时的重心。仅此，学生的收获是非常有限的。为此，我们让学生对这一现象进行实验探究，通过测量，自己寻找隐蔽的因素，自己获得探索的结论。具体做法如下：

（1）你认为双锥体能否向上滚可能跟哪些因素有关？

___________________________________

（2）将V形轨道的上端垫高约2厘米并保持不变，即保持轨道的坡度不变。

①量出轨道上端书的高度h0（即木条上、下端高度差），记录在表格中。

②调节2条木条之间的夹角，使两个玻璃漏斗做成的双锥体横放在轨道上恰能静止不动。量出此时两木条之间的夹角α0；再将双锥体横放在轨道上两个高低不同的位置A、B（B的位置比A高），分别测出漏斗颈中心所处的高度（如图9）。将有关数据记录在表格中。

③保持轨道的坡度不变，稍增大V形轨道2条木条之间的夹角，双锥体横放在轨道上时将向哪个方向运动？测量此时2条木条之间的夹角；再将双锥体横放在轨道上两个不同的位置A、B，测出漏斗颈中心所处的高度。将有关数据记录在表格中。

④再稍增大V形轨道2条木条之间的夹角，重复③中的实验，将有关的实验现象和数据记录在表格中。

⑤保持轨道的坡度不變，使V形轨道2条木条之间的夹角稍小于α0，双锥体横放在轨道上时将向哪个方向运动？测出此时2条木条之间的夹角；再将双锥体横放在轨道上两个不同的位置A、B，测出漏斗颈中心所处的高度，将有关的实验现象和数据记录在表格中。

⑥再稍减小V形轨道2条木条之间的夹角，重复⑤中的实验，将有关的实验现象和数据记录在表格中。

（3）保持V形轨道2条木条之间的夹角α0不变（即保持2条木条上端的间距不变）。

①增大轨道上端的高度，使其稍大于h0，双锥体横放在轨道上时将向哪个方向运动？测出此时V形轨道上、下高度差；再将双锥体横放在轨道上两个不同的位置A、B，测出漏斗颈中心所在的高度。将有关的实验现象和数据记录在表格中。

②再稍增大轨道上端的高度，重复①中的实验。将有关的实验现象和数据记录在表格中。

③减小轨道上端的高度，使其稍小于h0，双锥体横放在轨道上时将向哪个方向运动，测出此时V形轨道上、下高度差；再将双锥体横放在轨道上两个不同的位置A、B，测出漏斗颈中心所在的高度。将有关的实验现象和数据记录在表格中。

④再稍减小轨道上端的高度，重复③中的实验。将有关的实验现象和数据记录在表格中。

[ 两木条之间的夹角

/度 木条上、下高度差/cm 漏斗运动（向上/向下/静止） 漏斗在A、B两位置的高度 A位

置/cm B位

置/cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ]

（4）分析表格中双锥体不同运动状态时间的相关数据，你得出的结论是：

致谢：参与本文涉及案例编写的作者有：王小虎，王小琴，游爱艳，颜贻奎，翁庆双，在此一并致谢！