指向深度学习的初中科学实验作业创设与实施

□浙江省杭州市瓶窑镇第一中学 白剑芳

科学课程是初中教育体系的重要组成，旨在培养学生的探究意识和科学精神。为了实现这一目标，教师要优化初中科学实验作业设计，将学生的基本学情与课程重点内容加以整合，布置针对性的实验作业，让学生在实践中深化知识理解，亲身体会科学精神的实质，以此达到深度学习的教育目的。文章针对指向深度学习初中科学实验作业的实施路径进行探析，以期为广大教育工作者提供参考。

一、指向深度学习的初中科学实验作业的相关概述

（一）深度学习与科学实验作业的内涵

深度学习是指学生在浅层学习的基础上对课程内容展开深入研究，可以从以下三个角度进行分类。第一，从学习方式上看，这一理念通常表现为对知识的批判性理解，强调新旧知识的有效结合，尤其是强调它们之间的逻辑关系；第二，从学习过程上看，深度学习是指学生将现有的知识和技能迁移到全新情境中，保证问题的顺利解决，同时使他们对新课内容形成全新认识；第三，从学习结果上看，深度学习要求学生在批判性学习过程中建立与新知识点的关联性，鼓励他们积极探索、反思、创造，对课程内容形成更加深刻理解。初中科学实验作业是指教师根据本课重点内容以及学生的真实学情提出个性化的思考问题，要求他们结合现有知识储备提出猜想，通过动手操作、合作探究等多种途径总结出问题的正确答案，保证实验作业的顺利完成。这也是课堂教学中不可忽视的关键环节，可以帮助学生及时巩固所学内容，以动手操作的方式提高其科学素养。

（二）指向深度学习的科学实验作业的实践意义

指向深度学习的科学实验作业强调以学生为主体，结合课程内容组织多元化、开放性的实践活动，让学生在动手操作中走向深度学习。此类作业比较关注知识迁移、解决问题和创新设计，引导学生将所学内容灵活应用于实践，促进知识运用能力的提升。另外，初中科学实验作业重视学生在过程中的反馈，帮助他们摆脱传统思维的限制，能够从不同视角分析问题，自主探究解决问题的多种方案，使学生具有批判性、建构性、主动性等特征。如此一来，学生获得了良好的作业体验感，拥有更多展示自我的机会，在合理猜想、提出假设、动手操作、观察记录、反思总结等过程中对科学知识形成更加深刻理解，有利于培养其探究意识和创造能力，真正做到深度学习。由此可见，初中科学实验作业为学生提供了学以致用的渠道，让他们在亲身体验中强化科学素养，以此实现深度学习的教学目标。

二、指向深度学习的初中科学实验作业的创设

（一）精选实验，驱动深度学习

深度学习过程具有双向建构性，一方面指学生对新课知识深层次内涵的建构，另一方面指学生对原有学习经验和知识储备的重组。这就意味着，指向深度学习的初中科学实验作业必须体现学科特点，且具体内容符合初中生的基本学情，还要能调动他们的学习兴趣，使其主动参与到实验中，以此促成深度学习。因此，教师在设计科学实验作业时应遵循以下原则：第一，主体性。一切活动的设计都以学生的认知能力和科学基础为中心，保证实验内容适合他们的思维水平；第二，趣味性。要想提高作业完成效率，教师在精选实验内容时要考虑到学生的喜好，加入丰富的拓展性素材，使他们对实验作业充满研究兴趣。第三，逻辑性。教师在筛选实验时要根据学生的年龄、思维等因素设置由易到难的思考任务，引导他们自主分析科学知识间的逻辑关系，完成单一性到综合性的实验划分。

另外，实验主题也要与本课核心知识有着密切联系，教师可以从生活角度和学科领域出发，对实验方案、所学器材等方面进行改良，尽量不与教材中提及的实验重合，给学生带来一定新鲜感，使其顺利完成实验任务，达到驱动深度学习的目的。以浙教版七年级上册《汽化和液化》为例，通过本课的学习使学生经历了物态变化的过程，知道物质的沸点，了解物态变化中的吸热和放热现象，并能利用物态变化知识分析自然界和现实生活中的相关现象。如此一来，教师便可以确定实验作业的主题：探究沸腾前后气泡变化规律。学生自行准备实验所需器材，如铁架台、酒精灯、小烧杯、温度计、纸板等，结合本课所学内容进行研究，先行针对以下问题进行大胆猜想：（1）沸腾前，气泡大小有何变化？（2）沸腾后如果继续加热，温度会越来越高吗？气泡大小有何变化？而后自行设计实验方案并加以实践，注意水沸腾后不要立即熄灭酒精灯，将观察到的现象以表格的方式记录下来，结合课上所学内容归纳总结出沸腾的特点，学生可以将这一问题带到课堂上与其他同学进行讨论，强化科学知识运用能力的同时有效驱动深度学习。

精选实验使科学作业更具针对性，让初中生在能力范围内进行自主探究，巩固所学内容的同时使他们对新课知识形成全新见解，逐渐树立起学习自信心，在实验作业的引领下有效增强学生的操作能力和思维能力，为达到深度学习的目标做好充分准备。

（二）创设情境，触发问题思考

从本质上说，深度学习的实现需要学生在不同情境中灵活运用所学内容解决实际问题，这样才能使他们从真正意义上掌握新课知识的内涵。指向深度学习的初中科学实验作业就是把学生引入真实的实验情境中，使他们充分体会到科学课程的魅力，带着兴奋、期待等多种情绪进行研究。在这个过程中，教师要起到引导作用，鼓励学生大胆提出自己的想法，对实验方案、所需器材等方面做出更细致的规划，以此锻炼科学思维的广阔性和深刻性。为了避免学生在全新情境中产生不良体验，逐渐对实验产生抗拒心理，教师可以根据实践中的某个流程或某个注意事项进行提问，调动学生的积极性和主动性，确保他们全身心投入到实验中，在问题的引领下展开深入思考。举个简单的例子，当教师布置完实验作业后，可以先行询问学生的个人想法，让他们说出实验具体方案，继续追问他人是否有更好的意见，在问题情境下使学生展开深层次的思考，保证实验作业的顺利完成。

以浙教版七年级下册《声音的产生与传播》为例，本课重难点在于让学生知道声音产生的原理和声音的传播需要介质。完成基础知识教学后，教师利用多媒体设备播放视频《舞动的烛焰》，在视觉和听觉的共同刺激下使学生保持注意力的高度集中，认真观看视频内容，让他们用自己的语言描述实验现象以及核心主题，顺利引出声波的概念。而后，教师布置课后作业，要求学生做类比实验，思考声音以哪种形式向外传播。很快便有人主动提出方案，用水槽装二分之一的水，待水面平静后用胶头滴管吸取少量水，将水一滴滴落入水中，观察水面的变化，以此证明声音能以波的形式通过液体向外传播。接着，教师提出疑问：“其他同学是否认同这一观点？你还有更好的建议吗？”在自由讨论中得出多种结论。教师让他们利用课余时间完成操作后制作一份详细的实验报告，并在最后总结声波的应用。学生通过实际操作证明了声音通过固体、液体、气体以声波形式向外传播，而声波的应用范围也比较广泛，如超声波粉碎胆结石、用来测量海水深度、B 超可以帮助医生分析病人体内的病变等。

通过创设情境的方式使学生对科学实验作业产生强烈的探索欲，积极思考教师提出的问题，结合本节课收获的理论知识自行设计实验方案，在深度思考中构建完整的科学知识框架，有利于批判性思维的培养。

（三）合作交流，提高思维深度

在初中科学课堂中，教师是教学活动的策划者和组织者，为学生指明清晰的学习方向，在实验作业中亦是如此。教师负责告知此次实验作业的主题，让学生以独立思考的方式提出猜想，并制定相应的实验方案，而后引导他们在此基础上进行合作探究，以此锻炼其深刻性思维。合作探究可以详细分为五个方面，分别是提出问题、设计方案、具体实施、反思总结、展示交流，教师可以对各小组进行指导，从提出要求和提供方法两个角度出发。在这个过程中，组内成员要依次发表自己的见解，其他人有“质疑”和“赞同”的权利，结合本课所学的科学知识阐述个人观点。为了更好地交流，学生明确实验作业的具体内容后，可以通过查阅书籍、网络搜索等途径了解更多与此次实验有关的内容，在脑海中进行深加工，再用自己的语言加以转述，经过组内成员的共同努力确定实验最终方案，顺利完成此次科学作业。

在多方位、深层次的合作交流中，每一名学生都有发言的机会，使其创造力和表达力得到提升，逐渐形成多维视角，在实验主题的引领下产生多样性想法，在自主思考与小组合作中得出解决问题的具体方案，学生既实现了新课知识的建构，又培养了他们的团结协作精神，有效提高科学思维的深度和广度。以浙教版八年级上册《水的浮力》为例，通过本节课的学习使学生认识了浮力及其方向，掌握了影响浮力大小的因素，对阿基米德原理形成初步理解。对此，教师布置科学实验作业：探究在水中的物体是否一定受到浮力？（如表1 所示）学生先行根据现有的知识积累进行独立思考，而后将自己的结论分享给组内其他成员，以此确定最终的实验方案：用弹簧秤测量铜块在空气中的重力，再将它浸没在水中，观察并记录弹簧秤示数，这样就能证明在液体中的物体也受浮力并得到其大小。

表1 科学实验作业

接着，教师指导学生用蜡烛熔化后的适量液体石蜡倒入干燥烧杯，立即将铜块放置在石蜡上等待凝固，再将水慢慢倒入烧杯中至铜块完全浸没，最后用弹簧测力计竖直上拉铜块，拉动瞬间记录弹簧测力计读数为F。最后一个环节便是成果展示，每个学习小组到讲台进行结果对比，一致发现F 大于G，分析该结果产生原因。其他学生负责点评，以激励性语言为主，使他们享受到成功的喜悦。

指向深度学习的科学实验作业是学生之间、师生之间实现深度互动的平台，学生在这个过程中能够养成认真观察、仔细聆听、合作交流等良好的学习习惯，在实验作业的指引下对科学知识形成深刻理解，实现探究能力和合作意识的同步提升，以此达成深度学习。

（四）注重评价，促进深度反思

评价是初中科学教学中的关键环节，教师的点评可以使学生养成反思的良好习惯，助力于深度学习理念的顺利落实。具体来说，评价是教师对学生课堂表现、思维品质、作业完成效果等多个方面的综合性评价，指引学生科学素养的全方位发展。要想使学生达到深度学习的效果，教师要从实验作业入手，根据他们展示的实验成果以及学生在完成过程中的具体表现进行评价，可以通过面对面点评或线上沟通两种方式让他们知道自身的闪光点和不足之处，为学生的深度学习提供帮助。所以，教师布置完科学实验作业后，要留心观察学生的反馈，在恰当的时机进行评价，可以提出几点意见，也可以指出实验方案中存在的问题，促使他们高效地完成实验作业。需要注意的是，初中生正处在青春期，渴望得到他人的表扬与赞美，有利于学习自信心的树立，这就意味着教师的评价要以激励性语言为主，充分肯定学生的想法与操作，推动他们进行深入思考。

当学生提出一个新颖的实验方案时，教师要利用持续性评价驱动他们进行实际操作，不断挖掘其个人潜力，使其充分体会到科学课程的乐趣，对实验作业充满兴趣；当学生在实验中遇到瓶颈时，教师要给予一定帮助，使他们重新树立自信心，在反思中明确问题所在，通过针对性改进顺利完成实验。以浙教版八年级下册《氧化与燃烧》为例，教师布置本课实验作业：探究燃烧的三个必要条件。学生按照教材中提供的思路进行实践，在烧杯中注入30℃的水，水中放入一小块白磷，烧杯上盖一个薄铜片，铜片上放一些干燥的红磷，铜片另一端放一小块已经用滤纸吸去表面水分的白磷，用酒精灯给水加热后观察实验现象。但有的学生发现铜片上的白磷并没有燃烧，难免有些沮丧。此时，教师鼓励他们自行思考实验失败的原因，并针对每个人表现突出的地方进行表扬，经过深度反思使学生意识到，原来是白磷的水分并未吸取干净，导致没有出现明显的燃烧现象。

完成实验后，教师重点表扬他们不轻言放弃、一丝不苟的精神品质，在操作中一直给予“做得非常棒”“感觉很快就要成功了”的暗示，直至实验的顺利完成，让学生充分享受到科学实验带来的成就感，更加积极地对待其他实验作业，深化科学知识理解的同时实现思维品质的提升，使其养成深度反思的习惯，在个性化点评下提高学生的科学素养。

三、结语

综上所述，指向深度学习的初中科学实验作业具有科学性和人文性特点。其中，科学性是符合学生的认知规律和思维水平，人文性是结合了学生的兴趣爱好和学习态度，为他们提供了广阔的探究空间，在实验作业的驱动下实现深度学习。对此，教师应精选实验内容，明确作业主题后通过创设情境、合作交流等方式引导学生进行自主操作，让他们对科学知识形成全新认识。除此之外，教师也要提高对评价环节的重视程度，认真点评学生的实验成果，促使他们对自身的表现进行深度反思，在实验作业的引领下促进学生科学素养的进一步发展。