初中科学实验探究环节中的问题细化设计

陈海南

科学是一个以实验为基础的学科，只有通过有效的实验教学，才能使学生获取知识，形成良好的科学素养。在实际的科学实验教学中往往需要进一步细化问题设计，引发学生思考，调节学生思维节奏，使学生的知识得到巩固、实验技能得到提高、能力得到发展。本文从实验探究各个环节入手设计问题丰富教材内容，开拓学生思维，以获得更好的实验教学效果。

科学实验  实验教学  问题设计

在实验教学过程中，教师可以从实验的各个环节恰当地设计问题，点燃学生的思维火花，激发学生对知识的渴求，充分调动学生的思维积极性。实验探究环节中所设计的问题要以学生为主体，以学生的能力提高为目的，以能够引发学生的思考为导向，所以教师在设计问题时既要从教的角度考虑课堂教学有效、高效地进行，更要从学生学的角度考虑学习活动有效、高效地进行，如果教师设计的问题能引起学生的实验探究兴趣，就会促使学生投入到有效的学习中来。笔者根据历年来听课所得和本人实验教学经历，对科学实验中的问题设计进行了初步探索，认为可以从以下六个方面入手。

一、从猜想与假设环节设计问题

猜想与假设是科学探究的重要要素之一，是一种有根据的预测，对初中生而言，大多数猜想来自于学生对生活现象的认识，但他们有时很难用科学的语言来表达自己的猜想，因此，教师有必要设计适当的问题，引导学生思考和表达。

例1在探究哪些因素会影响液体蒸发的快慢时，有位老师设计如下问题：

1.有什么办法能让衣服干得更快一些？（让学生从生活经验角度考虑，提出本节课要研究的问题的假设。）学生列举：①放在阳光下，②挂在风大的地方，③用烘灯照，④放在火炉边烤，⑤用电吹風吹，⑥摊开，⑦用衣架撑开，⑧用电熨斗烫。

2.能否把刚才列举的办法归类？（让学生找出这些办法的共同点，培养学生的归纳能力。）②⑤都跟吹风有关;①③④⑤⑧都跟温度有关;⑥⑦都是撑开了。

3.与吹风有关，用什么科学量表述？（空气的流速。蒸发是指液体的蒸发，空气在液体表面的流动，所以科学的表达是：液体表面的空气流动速度。）

4.撑开了，用什么科学量来描述？（表面积大了，更准确的表述是液体的表面积。）

5.如何用科学的语言表述三个影响液体蒸发快慢的因素？（液体表面空气流动的速度越大，液体的温度越高，液体的表面积越大，蒸发越快。）

上述案例，展示了猜想与假设环节教师对相关问题的设计与运用，从熟悉的生活现象着手，通过适当的问题引导学生对生活现象进行思考和归纳，再让学生试着从科学的角度来表述现象，从而引出科学的假设。一系列问题的设计，教师从具体到抽象、从生活到科学、从现象到科学假设，教会了学生如何思考问题、如何建立科学的假设。

二、从实验原理入手设置问题

学生掌握了一定的实验原理，但在运用时无从下手的情况时有发生，老师可利用几个阶梯式的问题给学生铺好台阶，让学生沿着台阶较轻松地自主解决问题，同时训练学生的心智技能。

例2  伏安法测电阻教学时考虑到学生的基础不同，笔者从实验原理欧姆定律变形公式入手设置了如下问题：

1.我们根据什么公式可以计算定值电阻的阻值？如果要测量一个电阻的阻值需要测出哪些科学量？（引入实验原理。）

2.这些科学量分别用什么仪器测量？这些仪器在电路中如何连接？（请画出部分电路图，见图1。）

3.除了刚才的仪器外还需要哪些仪器才能完成电阻的测量？（完善刚才的部分电路图。）

从实验原理设置的问题大多比较抽象，学生要应用更多的综合性知识，这就需要教师给学生铺好台阶，让学生较轻松地解决难题，从而拓宽学生的发散性思维。

三、从实验方案设计过程细化问题

有些探究实验因为实验设计过程复杂有难度，学生在实验设计过程中会遇到难以解决的困难，这时教师可通过问题引导，让学生通过对所提问题的思考获得实验设计的思路，从而完成实验方案设计。

例3  在伏安法测电阻教学中学生完善了电路图后出现两种实验方案：一种只画出电流表、电压表、待测电阻，另一种在此基础上加了滑动变阻器。

1.这两个电路图有什么不同？哪一个方案更好？（引导学生比较两图不同之处，有些学生认为：只要测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流，就可根据R=U/I算出电阻的值，只用电流表、电压表就行，不需要滑动变阻器。）

2.提问加了滑动变阻器的小组：你们为什么要将滑动变阻器接入电路中？（变阻器能改变电路中的电流。）

3.追问：你们改变电路中的电流对本实验有什么作用？（引导学生分析：前一个电路只能测一个电压值和相应的电流值，而后一个电路利用滑动变阻器改变接入电路中的电阻大小，从而改变电路中的电流，待测电阻两端的电压跟着改变，就可以测出多组不同的电流值和对应的电压值。）

4.定值电阻的阻值是不变的，测出一次计算就够了，为什么要测多组不同的值？（引导学生分析：多测几组不同的电流和相应的电压，就可以求得多个电阻的测量值，通过取平均值的方法减小测量误差，提高测量精确度。多次测量取平均值减小误差是科学实验中经常要用到的方法，因此电路中有必要接入滑动变阻器。）

这四个问题把电路中为何要接入滑动变阻器的原因分析清楚，突破实验方案设计中的难点，同时复习了科学中常用减小误差的方法。笔者通过问题逐步引导学生认识到方案一的不足之处，学习实验设计的科学方法，在解决问题中引发思维冲突，用新的证据做出判断，学会如何设计、改进与完善实验方案，锻炼学生的发散思维能力，有利于学生理解科学探究中事实证据与理论解释之间的关系。

四、从对比实验装置入手设计问题

初中科学中化学实验装置多种多样，学生经常难以选择，如果教师在学生选择实验装置时设置对比性问题，不但可以巩固旧知识，而且可以拓宽学生思维，训练学生知识迁移能力，促使学生养成勤于思考、善于思考的学习习惯。

例4  在学习实验室制取二氧化碳的实验中，可以对比氧气的实验室制取设置如下问题：

1.实验室制取氧气的装置有几种？分别有什么特点？（复习制取氧气的两种装置。）

2.制取一种气体，选用发生装置需要考虑什么？选用收集装置需要考虑什么？（复习选用发生装置需要考虑反应物的状态和反应条件，收集装置需要考虑生成气体的密度、溶解性、是否与空气中某种气体反应等。）

3.哪一种装置可用来制取二氧化碳？（根据实验室制取二氧化碳的原料选择双氧水分解的装置，二氧化碳能溶于水及密度比空气大选择向上排空气法收集。）

4.如果实验室没有稀盐酸，能用浓盐酸代替吗？能用稀硫酸代替吗？（学生分析利用浓盐酸制取会导致收集到的二氧化碳中混有较多的氯化氢气体而纯度不高，所以不宜用浓盐酸。教师当堂演示稀硫酸和大理石反应，学生观察到一开始有气泡产生，但很快就不再产生气泡，引发学生思维冲突，教师讲解解决学生思维上的难点。）

5.若没有大理石可用什么药品或身边的物品代替？请写出相应的化学方程式。（把科学引向生活，提高学生学习兴趣，利用知识迁移拓展学生思维，巩固所学知识。）

通过对比思维学生认识到相同的实验装置可以制取多种气体，装置的使用不是唯一的。后面几个问题使科学实验更具有趣味性、探索性和综合性，让学生有了更深的思考，提升了学生的科学思维能力。

五、从实验操作过程细化问题

在实验操作上设计一些问题，结合实验操作进行分析，不但能够带动学生思考，使学生投入到课堂中来，提高实验教学的有效性，而且对问题的回答也是学生对实验操作的理解和熟悉的过程，让学生对整个实验教学内容有更深的理解。

例5  伏安法测小灯泡电功率实验时，笔者在学生连接电路图前针对学生常见的错误操作和易错题设置问题如下：

1.有同学连完最后一根导线，发现灯马上就亮了，而且电压表、电流表都有示数，为什么？（强调连接电路时，开关应断开。）

2.有同学开关闭合后发现电流表的指针反偏，这是为什么？我们如何解决？（强调电流表在接入电路中时要从正接线柱流入，负接线柱流出。）

3.若开关闭合后电流表指针指在最右边，可能是什么原因造成？（让学生分析简单的电路问题，强调电流表量程选择要合适，滑动变阻器接法要正确等。）

4.开关闭合后发现小灯泡不亮，电压表的读数接近电源电压，而电流表读数為零，这又是为什么？我们可以用什么的方法来解决？（分析电路故障，并提出解决办法。）

通过上述问题，不但暴露了学生平时在连接电路时的一些错误操作，而且巩固了电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用方法，进一步理解滑动变阻器在电路中的作用，还进行了电路故障分析，并做出相应的处理方法，在以后的实验操作中学生会自觉遵守操作规范，一旦碰到类似的问题也能快速而正确地处理。

从实验操作角度设计问题不仅能锻炼学生的动手能力，还能培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。教师在设置问题的时候既要做到适当深入，又不要超过学生的能力范围，最好是学生能够通过思考自己得出结论的问题。

六、从观察实验现象设计问题

有些实验的现象会出乎学生的意料，教师在实际的实验教学之中可利用这样的内容去进行问题的设计，展开教学内容，延伸学生知识，提高学生的思维能力，让学生更积极地参与到课堂学习中来。

例6  在探究“氢氧化钙性质实验”中：在试管中加入3毫升氯化铁溶液，然后滴加氢氧化钙溶液，观察现象时试管中并没有出现预料中的红褐色沉淀。

1.难道氢氧化钙和氯化铁不能反应？（促使学生思考，根据复分解反应氢氧根离子遇上铁离子会生成氢氧化铁红褐色絮状沉淀。）

2.没有出现红褐色沉淀可能由什么原因造成？（学生猜想氢氧化钙变质了或者氯化铁变质了，氢氧化钙和氯化铁溶质质量分数太小等，极大地激起学生的探究激情。）教师演示在试管中先加入3毫升氢氧化钙溶液，然后滴加氯化铁溶液，溶液中马上产生期盼中的红褐色沉淀。

3.为什么改变加入溶液的顺序就产生红褐色沉淀？（用事实激起学生心中的疑问，分析：氢氧化钙溶液质量分数很小，它的密度小于氯化铁溶液，将氢氧化钙溶液滴入氯化铁溶液，氢氧化钙浮在上面，氢氧根离子和铁离子不能充分接触，难以形成沉淀。）

从实验现象入手可以设置各种形式的问题，学生在回答问题的同时加深了对实验现象的理解，通过对实验现象的思考，学生的实验探究更加深入，思维也进一步发散。

实验问题的细化设计是实验教学的重要组成部分，是发展学生拓展性思维，促进学生有效实验学习的重要方式。学生思考问题的过程实际上就是参与实验的过程，可以加深其对实验的认识，激发其对科学知识的学习兴趣，促进学生自觉主动地学习。科学实验中的问题设计必须简洁，提问要切中要点，抓住关键和本质。教师在实验中设计问题时还要考虑问题的数量、层次性以及价值和意义，尽量把时间留给学生思考，让学生去感知，让问题成为学生实验学习的向导。教师只有充分重视实验各个环节问题设计的有效性，努力在教学中摸索，才能真正提高实验效率，取得较好的实验教学效果。

参考文献

[1] 钱琼华.浅谈初中化学实验教学中拓展性问题的设计[J].化学教与学，2014（12）.

[2] 丁华英.初中化学实验教学设计的探究与实践[J].科技创新导报，2009（12）.

【责任编辑  郭振玲】