浅谈初中科学实验教学的几点思考

徐爱平

摘要：初中科学课程是以对科学本质的认识为基础、以提高学生科学素养为宗旨的综合课程。如何提高学生的科学素养？关键在于科学学科特征。科学是一门实证课程，即观察和实验为基础的课程。反之，实验不仅是提高学生科学素养的内容，也是提高学生科学素养的路径。在科学教学中，应充分重视并发挥实验功能，从而真正有效地提高每一位学生的科学素养。

关键词：实验功能；科学实验教学；科学素养

中图分类号：G632.0文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）22-0070

初中科学课程是以对科学本质的认识为基础、以提高学生科学素养为宗旨的综合课程。科学素养包括四个方面：从整体上认识自然和科学，建立良好的认知结构，积累必要的科学知识、技能；经历科学探究的过程，习得科学探究的技能，掌握基本的科学研究方法；形成科学的情感、态度与价值观；解决实际问题的能力。如何提高学生的科学素养？关键在于科学学科特征。科学是一门实证课程，即以观察和实验为基础的课程。反之，实验不仅是提高学生科学素养的内容，也是提高学生科学素养的路径。在科学教学中，应充分重视并发挥实验功能，从而真正有效地提高每一位学生的科学素养。

一、帮助学生理解或建构科学知识

科学知识是人类对客观世界和人类自身系统的认识，其表现形式包含科学事实、科学概念、科学原理、科学模型和科学理论等。其中后四种较抽象，不易理解。为便于阐述，后四种我们统称为科学理论。科学事实是经验部分，是理解或建构其他科学知识的基础与支撑。大量证据表明，在科学教学法中，教师如果仅给学生解释各种概念和规律，可能会导致学生形成死的知识（inert knowledge），人类的学习分为两大类：有意义的理解接受学习和发现式学习。

有意义的理解接受学习就是能理解接受他人的观点，但观点不是直接接受的，而是必须要有科学事实的支撑理解后才会接受。即经过理论联系实际的学习，理论才会接受，其简图是：科学理论→科学事实。在实验教学中，若是基于有意义的理解接受教学，实验就是创造科学事实，让学生理解接受。例如，生态瓶的制作实验，就是基于已经学了生态系统成分及其稳定性规律的基础之上让学生加以制作，通过该实验让学生更好地理解生态系统成分及其稳定性规律。

有意义的理解接受学习不是一种创新学习。发现式学习才是创新学习，是学习的核心所在。其过程恰恰与前者相反：科学事实→科学理论。认知发展心理学家、发生认识论教育哲学家皮亚杰认为：人们通常在自身经验的基础上建构自己的知识。在该学习过程中，学生基于自然现象，提出科学问题，建立假设，设计方案，获取更干净的事实证据，检验假设，交流评价过程。即理论是学习者自己发现的，是真正的创新学习。如压力的作用效果与压力大小、受力面积大小的关系的规律，学生有一些原有的不干净的自然现象，如：公路上载重量越大的汽车对路面的破坏越大，用泥马在滩涂上行进不会下陷容易前进。建立猜想、假设，设计严密的方案，获取更干净的科学事实证据（即实验），学生自己生成压力的作用效果与压力大小、受力面积大小的关系的规律。

可以看到，无论哪一种学习方式，都离不开科学事实支撑。

二、让学生得到科学方法的训练

1.获得与科学实验直接相关的科学方法的训练

在科学实验教学中，需要进行实验条件的控制相同与预设不同；收集什么样的现象或证据判断因变量（直接收集证据法与转换法）；证据的收集有定性的观察，也有有的证据要做定量的测量；事實证据记录内容一多，为更快捷地记录，还需立表格；测得的证据或数据需要进行分析和处理。由此，科学实验能训练学生的科学方法是：观察、测量、控制变量法、证据收集的方法（直接收集证据法与转换法）、表格建立的规范与方法、数据的处理等与科学实验相关的科学方法。

例如，探究《种子萌发需要什么条件》时，我们先要列出可能影响种子萌发的所有因素，如温度、水分、空气、阳光等。我们如何探究这些因素对种子萌发的影响呢？让学生设计多个因素影响的研究方案时，每一次只改变其中的某一个因素而控制其余几个因素不变的控制变量方法，让学生根根据下图中的方案填写表格体会控制变量的这种科学方法，根据实验方案填写下表。

2.获得与科学实验间接相关的科学方法的训练

在发现式学习中，实验不是孤立的，它与其他科学探究的过程是一个有机整体。所以由此可以获得根据自然现象提出科学问题的方法和能力，建立猜想和假设的方法和能力，方案设计的方法和能力，检验假设（如比较、分类、分析、综合、抽象和概括）的方法和能力，交流评价的方法和能力都获得训练。

三、培养学生的科学情感态度价值观

在科学实验教学中，学生形成的科学情感态度价值观主要包括：保持对自然的好奇心、尊重事实，一丝不苟地处理实验数据，能听取和分析不同的意见，不轻信未被大量实验事实所证明的结论，科学需要与他人进行合作的观念，敢于质疑，不怕在实验和研究中遇到的困难，关心社会重大课题，关心环境等。那么，在科学实验教学法中如何充分发挥其培养科学素养的功能呢？

1.利用科学实验激发学生的学习兴趣

在信息加工模型中，受纳器标志着信息加工的开始，从教学角度，吸引和维持学生的注意是教学的第一步。科学教师应仔细安排课堂教学，以便使学生把注意力集中到他们所教的内容上。例如在上一堂有关甲壳类动物的科学课时，上课一开始，笔者手里拿着一只活蹦乱跳的、水淋淋的螃蟹进教室，即使是最没有兴趣的学生这时也会集中注意力。

从学生的心理特征在学习科学方面的表现来看，在科学实验中产生的现象是引起学生兴趣的主要因素。学生亲自动手实验获得成功会使他们对实验产生更加浓厚的兴趣，调动了学生学习科学的积极性和主动性。例如，在学习《植物生殖方式的多样性》的内容后，我们组织学生做了扦插实验，看着这些学生亲手种下的植物一天天的长大，他们无比兴奋。又如，在学习了《物质的分离》后，我们组织学生在教室制备硫酸铜晶体并观察它的生长。学生热情非常高，课堂上也更加积极。

2.利用科学实验培养学生的科学精神

新课程中安排了许多科学史资料，教师在日常教学中要善于运用各种方法让学生领略科学史，特别是一些科学上的重大发现、发明过程的介绍，以激发学生对科学的兴趣，领略科学家的探究方法，培养学生的探索精神和科学态度。例如在学习生长激素的发现历史时，通过重新沿着科学家的探索之路重新探索，孩子们认识到科学是全人类智慧的结晶，科学规律的发现是一个不断完善和接近真理的过程，教师通过创造条件为孩子们呈现沿着科学家们做过的科学实验，并让孩子们了解科学家们遭遇挫折和失败的例子，让学生体验到科学思想形成中的曲折与艰辛，培养他们战胜困难不屈不挠的精神。通过史料为背景材料还可以引导学生充分了解科学的发展史，有利于激发学生对科学探究的兴趣，对避免过度学习有积极意义。

3.培養学生质疑的观念

在科学教学过程中，重视教给学生围绕实验原理、实验过程、实验现象等质疑，从而提升实验教学的质量，培养学生勤于思考、敢于质疑、善于释疑的好习惯。例如，在做铁丝在氧气中燃烧的实验时引导学生分析为什么集气瓶要留少量水？再如在用红磷燃烧法测空气中氧气体积分数时，引导学生思考为什么实验前要检查装置的气密性？导气管中为什么要先充满水？可以用木炭代替红磷吗？在科学教学过程中适时的引导学生质疑，力求使学生的学习过程想问、会问、敢问到善问，从而促进学生积极发展思维、增强问题意识、优化学习方法。

4.培养学生与人协作的观念

现代教育不但强调人的个性发展和人的主体性，而且更强调人的群体性和合作意识的培养。这一点关系到学会生存的重要问题。学生在小组实验活动中，需要合理的分工、协作，需要团结互助，合作共事，才能完成实验任务。例如，在学习显微镜使用的相关内容时，笔者让学生提前一天进行预习，第二天直接把学生带到实验室进行显微镜使用的实验，当时的情形出乎笔者的意料。经过小组内的交流，有的小组能快速找到清晰的像，而有的小组经过很长时间也找不到清晰的像，因为他们不会正确使用显微镜。后来，笔者对那些找到了像的小组进行表扬，并要求他们进一步总结自己找到像的窍门，进行交流，并帮助那些没有找到像的小组找到像，经过孩子们的交流，每一个小组都有人帮，就这样在人人为我、我为人人的氛围中，孩子们习得了知识与技能，更提高了与人协作的能力，从而强化协作观念。

四、使学以致用的能力获得提升

多数人认为，只有探究的结果——科学知识的应用：理解、解释和预测自然现象等才是学以致用。其实，探究过程中出现的方法、隐含的科学情感态度价值观都可以进行学以致用。课程目标中关于科学情感态度价值观部分：树立科学思想，崇尚科学精神，训练严谨的科学思维；尊重自然、敬畏生命的科学责任，养成与自然界和谐相处的生活态度，逐步形成用科学知识、方法和态度去看待和解决个人与社会问题的意识；形成对自然界的整体认识和科学的世界观与方法论；了解科学、技术、社会、环境之间的关系，深化对科学的认识，关心科技进展，关注有关的社会热点问题，初步形成可持续发展的观念。都是被科学探究整合进来的。教学中需要教师把隐含这些观念的具体事例整合进来，让学生自动生成这些科学素养，不断地在一次次这样的学习训练中得到强化，使学生在脱离教师后，哪怕基础知识忘记了，但其科学方法、科学情感态度价值观得以保留，真正做到为学生的终身学习打下基础。科学实验也一样，也可直接加以学以致用。在各种工程技术的发明创造中，有些直接的就来自实验，或对实验加以改进。如电动机的发明创造就是磁场对通电导线有力的作用；学生自己制作的生态瓶就可以作为学生自己的艺术品加以欣赏。

总之，在新课程背景下，科学实验对于提高学生科学素养具有不可代替的重要作用。需要科学教师结合教学实际，充分发挥实验教学的功能，让科学的教学成为教师和孩子们科学素养共同成长的乐园。

参考文献：

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（作者单位：浙江省常山县城关中学324200）