科学课优化探究活动的实践与思考

徐震宇

【摘要】近几年的杭州中考，对学生进行科学探究与实验的考查倍加重视，既突出了实验和分析能力，又顾及了探究方法的全面性，且稳中有变，在每次变化中，都有很多考生措手不及。本文旨在结合自身的教学实践，通过“将生产、生活中的素材引进到探究教学中；超脱教材，全面提高学生探究能力；优化实验设计，培养思维品质；探究活动落实到位，善于抓住学生闪光点”等四个策略来优化课堂探究活动，全面提高学生的探究能力。

【关键词】探究活动 实验设计 提高 能力

【中图分类号】G633.7，G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）07-0163-02

一、问题的提出

科学的核心是探究，这在浙江杭州中考科学卷中体现得较为充分。从2015年开始，探究实验题的题量和分值都有所增加，由原来的5题40分提高到了6题49分。2016年中考探究性实验分别是：第27题植物的光合作用，第28题过氧化氢的分解，第29题氧气和二氧化硫的性质，第30题伏安法测电阻，第31题凸透镜成像实验，32金属性质。这些考题的共同点是源于教材（都是教材上的实验、探究或者是思考与讨论），但高于教材（问题有着不同层度的拓展和改变）。这就使得考生看着都很熟悉，但是却很容易在不经意中失分。

以2016年杭州科学中考卷28题为例：小金为了探究温度对 H2O2分解反应速率的影响，借助如图所示实验装置（夹持仪器略去）进行了两次实验，两次实验的部分设计如表所示：

（1）实验 2 中应加入 5%的H2O2 毫升。

（2）在两次实验中，可通过 来比较H2O2分解反应速率的大小。

（3）实验 2 中水浴温度控制在80℃时，测定的反应速率会比真实值偏大，其原因除锥形瓶内气体受热膨胀外，还有。

（4）实验结束后若要将 MnO2从混合物中分离出来，可采取的方法是。

本题来源于《科学》八下第三章第一节氧气的制取中的活动，考查的对象却变成了控制变量和物质的分離等。如果我们在探究和实验教学时过于程序化、规模化，只是按照书本上所设计的“提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→合作与交流”按部就班，或者是比较重视实验的操作，只重视实验的假设而轻分析，有探究但探究水平不高，重视实验结果或结论，对实验过程的探索不重视等等，学生在解答这些问题时，就很难把握了。因此我们在日常教学中，优化课堂探究活动，提高学生的实验和探究能力就显得尤为重要。

二、教学探索与实践

（一）将生产、生活中的素材引进到探究教学中

近几年中考的一个很大的特点是：联系生活，突出探究，关注科学素养。科学知识源于生活，并在观察的基础上通过探究实验归纳总结而形成。在进行科学探究时，建立假设和设计实验等都与学生的生活经验直接相关。学生需要把学习的知识自觉地联系于实际，提高感性认识，以促进自主设计实验能力的提高。因此，教师要引导学生善于到周围的世界中去观察、思考，调动学生已有的生活经验，运用学过的实验设计知识和方法，设计出实验方案，并通过实际操作验证实验方案的正确与否。长此以往，不仅能够激发学生探索科学奥秘的兴趣，而且能使学生在不断实践中体验到设计成功的快乐，增强实验设计的自信心，提高自身的实践与探究能力。

譬如“关于家庭照明用电时，为什么通一盏灯在晚上有时候较暗”，我们可以指导学生设计如下实验：连接一个基本的并联电路，在干路上连接一个小电阻，再并联几个相同的小灯泡。依次开启灯泡，分别让一盏灯亮，两盏灯亮、三盏灯亮……观察灯泡的亮度情况。我们会发现，并联的灯泡越多，灯的亮度越暗。通过对这一探究性实验的现象观察和分析，学生把家庭用电的“各家各户的用电高峰期灯泡会变暗——电路中总电阻的变化——总电流的变化——各部分的电压重新分配致使每一盏灯的电压发生变化——实际功率发生变化”等联系在了一起，从而对这一现象有了本质的印象和深刻的认识。

（二）超脱教材，全面提高学生探究能力

如果关注2016年杭州中考模拟和杭州中考卷（第30题电学探究题）可发现，以往考查实验设计都是要求根据已知步骤进行补充或者评价，而2016年对学生自主设计实验能力的考查力度有所增大，一改惯例，变成完全由学生自己来设计，这是杭州近10年中考中首次出现过的新特点，也给我们指导教学提出了新要求——教师应该帮助和指导学生掌握全面而系统的实验和探究能力。

1.改变原有模式，提高探究能力

在现行教材中有着大量的探究与实验，在教学时，如果过于程序化、规模化，并且完全依着教材进行教学，那么将大大地限制了学生思维的变通和发散，不利于学生探究能力的形成。如果在此时，我们能引导学生超脱教材的束缚，鼓励和引导学生根据课题研究的方式尝试着从建立假设开始，一直到实验记录表等内容都由学生自行设计完成，并经常组织学生进行评价和完善，学生就不会因为出现类似的变化而感到不适应了。

譬如科学八上“探究测定人的反应速度”时，我们让学生自行完成探究的整体过程设计，并由学生进行评价。在评价中发现，多位学生原本认为反应的快慢应该由秒表等来测定，但是，通过讨论和评价发现，用尺子的长度来间接地反应出快慢比用秒表测量误差更小。同时也发现，有些同学设计的实验记录表（如下表）比书本上设计的记录表更规范。

2.善于设计实验，理清关系

在要求学生自行设计探究过程时，我们也应该教会学生如何理清关系，再进行实验设计。

譬如科学七上“比热容”的探究实验时，在设计实验前，我们指导学生理清以下几个问题：①理论依据是什么？（Q=cmΔt），②如何判断比热容的大小？（吸收相同的热量，不同的物质升高的温度越高，比热容越大）③实验中哪些是变量，哪个是可变量？④如何确定Q的大小？⑤在这个实验中设计的原则和方法有哪些？⑥根据变量和可变量，你认为我们需要哪些仪器？⑦你认为在实验中需要测定哪些相关量？尝试着编制一张实验记录表。⑧尝试着写出探究实验的具体过程。

通过一系列的问题讨论，学生理清了各个细节问题，接着进行实验设计就顺手拈来，水到渠成了。

（三）优化实验设计，培养思维品质

实验设计不仅是使学生获取科学知识、认识科学规律、形成科学概念的重要途径，而且通过学生自己思考设计实验，既可以培养学生动手动脑解决问题的能力，又可以培养学生发散思维能力和创新设计能力。

1.实验设计多元化，培养思维发散性

实验教学能给学生思维较大的活动范围，是培养学生创新思维和创新能力的重要途径。结合科学实验的特点，让学生从多角度、多层次、多方面去观察、思考、想象，从而提出多种设想和解决问题的方法，可以培养学生的求异创新思维。

如让学生设计三种不同方法鉴别某种黑色粉末是氧化铜还是炭粉，在明确实验目的和要求后，学生能自主地运用科学基础知识和实验操作技能，设计出以下一些可行的方案：（1）分别灼烧黑色粉末，能燃烧的是炭粉；（2）将黑色粉末溶于稀硫酸，能溶解生成蓝色溶液的是氧化铜；（3）将黑色粉末与氧化铜混合后一起装入试管并加热，能有红色固体物质产生的是氧化铜。这些方案涉及的知识面广，如利用了碳能与氧气反应的性质；碱性氧化物与酸反应的性质，硫酸铜溶液显蓝色的特点；碳的还原性等。通过这样的设计，调动了每个学生自主学习的积极性和参与热情，开拓了学生思维空间；同时，通过比较选择，提高了学生分析问题的能力，增强了学生思维的发散性和创造性。

2.实验设计多变通，培养思维灵活性

在教学中我们会发现，教材中有很多的实验还是偏向于验证性实验，实验模式单一，限制了学生思维的变通和发散。如果我们在教学时能引导和鼓励学生从多角度对实验进行评价和改进，或许同学们会把实验完成的更加出色，获得意外的收获。

比如，在验证硫酸能与碱发生反应的性质时，我们引导学生讨论一下用硫酸溶液和氢氧化钠溶液反应的实验设计中特点和不足（缺点是不够简便），并鼓励学生进行另行设计。结果有些同学把该实验改为向盛有氢氧化铜沉淀的试管里加入硫酸溶液，使蓝色沉淀溶解后成蓝色硫酸铜溶液的反应等，现象也很明显。

实践表明，学生自行设计的实验，更富有直观性和说服力。像这样通过实验设计的变通，既减少了思维定势所带来的负面影响，又变通了知识储备的应用效果，培养了思维的灵活性，收到事半功倍的教学效果。

（四）探究活动落实到位，善于抓住学生闪光点

纵观每次中考卷的实验探究题，虽然从2015年开始，实验探究题的题量和分值都有所增加，但是主要的考查内容仍然还是实验的现象、实验的影响因素和实验的结论等的原因分析，实验的操作方法和操作原因等相关内容。所以，我们在教学的过程中，一定要将探究活动的过程、方法和相关实验落实到位，绝对不能将探究活动变成探究讨论，习题上的探究，或者多媒体探究实验。

通过探究进行实验的设计等，再通过实验来验证，既可以增强科学学科的趣味性，为学生留下深刻的印象，提高学生的动手能力，而且，通过学生自己实验，我们可以发现很多没有在课前预设的“问题”，如果我们能够将这些闪光点加以讨论和利用，这对于提高学生的能力也是很好的材料。

2015年杭州中考科学卷探究题第31题：在利用光具座技术进行凸透镜成像实验中（1）如图所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小最亮的光斑。由图可知凸透镜对光线具有 的作用，该凸透镜的焦距是 cm.（2）在凸透镜成像实验测量物距和像距的过程中 （选填物距或像距）的测量误差较大，原因是 。

此题第二小题是原创的。如果在科学七下“凸透镜成像规律”的探究实验中，我们仅仅进行过程探究或者视频实验，虽然我们也能发现凸透镜成像规律，明确实验要求三心同高等，我们也会对常见问题和现象进行分析，但是，对于这道题，学生还是很难正确地回答。假如我们在教学中能够把该探究实验真真切切的落到实处，效果就不一样了。我在组织学生的实验中，就有学生在完成倒立等大的实像时发现，当v=u=2f时，像的大小并不完全相同，如果能够抓住此闪光点进行拓展，我相信，学生解答此题就不难了。

三、实践思考

由于现在教材很重视学生的探究实验能力的培养，需要探究的内容很多，如果每个实验都进行全面而具体的探究活动，在教学时间上不允许。目前我们采用的是点带面，每学期选择几个点具体落实，其他实验，我们经常采用课前设计、课内评价和完善，课内或课后实验的模式。由于农村初中留守学生较多，缺乏家庭监管等原因，课前和课后的效果大打折扣，这将有待今后探索完善。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育初中科学课程标准（2011年版），北京师范大学出版社，2012年1月

[2]王耀村主编.“浙江省中小学学科教学建议”案例解读，浙江教育出版社，2015年8月

[3]沈鸿博主编.中学化学教材教法，东北师范大学出版社，1990年6月

[4]皮连生，劉杰 主编.现代教学设计，首都师范大学出版社，2010年2月