優化實驗教學功能 培養學生科學素養

潘建仁

【摘要】21世紀是科學技術快速發展時期，也是對人才需求大、需求更高的時期。作為學校教育如何培養適應新時期的各類人才，尤其是探究型、創新型人才更是一項非常重要而艱巨的任務。而實驗教學則是培養人才的有效途徑之一，它有利于激發學生的學習興趣，有利于培養培養學生觀察問題、分析問題和實際動手能力，有利于培養實事求是、勇于探索、不斷創新的科學素養。然而令人遺憾的是如今的實驗教學仍是教學中最薄弱的環節，教師講學生做，為實驗而實驗，流于形式，造成學生長于記憶運算，而弱于動手操作能力。對此，我們對實驗教學進行了一定的改進，優化實驗教學功能，再現設計思路，通過實驗過程與學生反思評價并步同行，突出學生主體參與的角色地位，引導學生發揮自主性、創造性，使學生在“學中做”、“做中學”，在反思評價中提高各種能力和科學素養。

【關鍵詞】實驗教學 科學探究 科學素養

“葉綠體中色素的提取與分離”的實驗是科學的一個重要教學內容，實驗的目的主要是讓學生通過動手進行實驗操作和實驗觀察，讓學生初步學會提取、分離葉綠體中色素的方法和技能；引導學生將書本知識和實驗現象聯系起來，培養學生的探究能力，同時培養學生的分析概括能力。按照過去的教學方式，教師通常以小組實驗的形式開展教學活動。

這樣的課，學生熱情高漲，學生按照教師的指令動手做實驗，實驗的成功率也很高。然而，通過仔細分析，學生的行為實際上是對教師指令的被動回應：提取綠色葉片中的色素，根據色素在層析液中的溶解度不同，分離出葉綠體中的色素，使之產生一種預定的變化。這樣做，看似在觀察與探究，實質上仍然停留在“告訴事實、驗證結論”的水平，學生通過實驗記住的結論是：葉綠體中有橙黃色的胡蘿卜素、黃色的葉黃素、藍綠色的葉綠素a、黃綠色的葉綠素b。因為這個現象對感官的刺激最強烈，至于“為什么要進行這個實驗？”“在實驗中應當搜集哪些數據和材料？”“對搜集的數據和材料如何處理？”“怎樣根據實驗所得的數據和材料推出合理的結論？”“如何將自己的實驗結果與他人進行交流？”“還有別的實驗方法可以代替嗎？”等問題，并沒有引起普遍的重視，導致實驗教學始終停留在驗證事實的水平，很難上升到科學問題層面。

針對上述情況，站在培養科學素養的高度對實驗進行了改進和拓展。

首先是對學習者進行分析。一方面，學生對本實驗具有濃厚的興趣，學生從生活和已學知識中，對葉綠體色素種類的知識已經有了一定的積累，比如在生活中經常會看到或聽到過有關葉綠素和胡蘿卜素的知識，但沒有提取和分離過各種綠色葉片中的色素。因此學生對親自從葉片提取和分離葉綠體色素具有濃厚的興趣和渴望。做好“葉綠體中色素的提取與分離”實驗，不但可使學生學會處理有關問題的方法，還可以激發學生學習科學的興趣，加深對有關知識的認識。另一方面學生認知結構的局限對實驗原理的理解不夠透徹。在學生進行實驗前，教師應對實驗原理給予簡要說明。由于學生對化學藥品的性質不了解，可能會不清楚此實驗用的有機溶劑具有毒性，并且一般實驗室沒有排毒設備，所以，一定要提醒學生注意一些實驗安全防護措施。其次對學習內容進行分析。由于這是一個探究性實驗，培養學生的探究能力為本實驗的核心任務。教學目標是初步學會提取、分離葉綠體中色素的方法，能基本合理地完成操作過程，并能根據葉綠體色素溶解特性，合理選用提取色素的溶劑；探究葉綠體中的幾種色素，能說出葉綠體中的色素種類，并能將葉綠體中各種色素的顏色與其種類對應。有條件時還可以探究葉色與葉綠體色素的關系；提高觀察、分析、判斷等思維能力。學會對本實驗中的相關問題做出假設，并能夠根據實驗結果分析假設是否正確；激發學生對學習科學的興趣和熱愛。

再次是精心設計教學過程。一是創設情境，提出假設。本次實驗是一個探究性實驗，為了能激發學生探究的興趣，教師需營造一個讓學生主動觀察、思考、探索的學習情境。本實驗是一類提供方法步驟的探究性實驗。學生可以按照教材中的方法步驟進行操作，也可以根據老師的啟發引導，自己大膽地設計實驗。但不能讓學生盲目地進行實驗操作，要明確每一步的目的，且操作正確。教師可以為學生分析實驗原理，且通過符合學生認知結構和實驗研究的一系列問題，引導學生積極思維和進入“角色”，主動地參與實驗設計的過程。學生通過科學思維方式和科學研究方法的訓練，勢必會產生一種采用自己參與設計的實驗方案來探究問題的迫切愿望。為了使學生能準確、順利地完成自主性實驗操作，在學生實驗前教師可進行演示實驗或放映有關實驗過程的錄象，包括實驗操作要點、觀察指導等。

最后是教學拓展。教學目標中已經明確了本實驗的探究性質，但實驗的結果并非意味著探究活動的終結。學生還可以對實驗的一些方法、步驟以及實驗材料等作進一步的探究。由于學生還未具備足夠的化學知識，教師可以介紹其它幾種能夠溶解葉綠素的有機溶劑，比如乙醇、石油醚。讓他們在實驗中比較和發展最佳效果。對實驗操作過程的探究，根據實驗原理設計一個實驗：怎樣能夠將植物葉片中的色素提取出來？得到植物色素提取液后，設計一個實驗：怎樣將各種色素分離？在本實驗中，強調“濾紙條上的濾液細線不能觸到層析液”，那如果濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，情況會怎樣？改進和拓展的實驗，引發出許多科學問題，這時的實驗教學就不再是僅僅為了實驗而實驗了，而是為了科學在做實驗。

我們常常說“事實勝于雄辯”，其實，在實驗教學中更要提倡“實驗勝于講解”。從“優化功能”到“提升素養”并不象我們原先想象中的那樣輕松、簡單，它其實是一個“十分艱難”又“非常痛苦”的過程，是一個不斷學習、不斷進步的過程。只有當教師比較細心地關注教學設計、關注學生已有的經驗時，“優化實驗教學功能”才能轉化為有研究意義的“培養學生科學素養”，盡管有時的拓展實驗研究沒有得到實驗證據的支持，但在科學探究的道路上，任何科學家或教育家是不會否定這種有研究價值的活動。

【參考文獻】

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