適合學生發展的初中科學實驗作業設計策略

沈偉云

摘要：實驗作業，作為課堂實驗的延伸，對理解科學知識、培養學生能力、發展學生思維品質有著重要作用。筆者結合初中學生特點，對實驗作業如何適應學生發展的需要，作了一些有益的探索與思考。

關鍵詞：初中科學；實驗作業；設計策略

文章編號：1005-6629（2015）12-0073-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

實驗是驗證科學概念和規律的重要方法，也是探究未知領域、學習新知識、形成新思維的重要手段。實驗一般有課堂演示實驗、學生分組實驗以及課外家庭實驗作業。實驗作業一般是指學生在家庭中自己設計研究方案，準備實驗用品，動手操作、自主探究與教學內容密切相關的實驗。

初中科學課程標準指出，科學教學應當是開放式的，培養學生的科學素養僅僅依靠課堂教學是不夠的，課外活動是課堂教學在時間和空間上的延伸。由于受時間限制，課堂實驗往往存在按部就班的操作、獲得預設的實驗結論等現象。而實驗作業就是一種能拓寬學生關注STS視野、踐行“從生活中來，到生活中去”理念的課外活動。它有助于增進學生對科學實驗的親近感，增強學生的參與度，提高學生學習科學的興趣和探究能力，也有利于學生創新思維的形成。為此，筆者從教20年來，一直把實驗作業作為科學作業的重要內容，并孜孜不倦地追求適合學生發展的實驗作業設計。

1走出實驗“邊緣生”角色。加深對知識的理解

在課堂分組實驗時，筆者發現，許多學生大多是旁觀者，成為實驗“邊緣生”，其實他們內心深處也很想親自動手操作，但又擔心操作不規范、實驗不成功被取笑。科學課程標準指出，課程的設計和實驗均應適應全體學生的需要，為每一個學生提供公平的學習科學的機會，布置實驗作業有助于他們走出“邊緣生”角色。

例如，在探究“產生鐵銹的條件有哪些”時，筆者把該活動作為實驗作業布置，給每位學生分發四支試管，鐵釘、蒸餾水、干燥劑由學生自己準備。實驗方案通過學生交流討論，按圖1開展實驗。幾天后，讓學生自己匯報實驗現象、分析實驗原因，得出金屬銹蝕與水、空氣等物質的作用有關，也與金屬內部的結構有關，筆者有意識讓實驗“邊緣生”來發言，并表揚了他們，通過幾次實驗作業，學生的自信心大大增強，在以后的課堂分組實驗中也能積極參與其中了。

實驗作業在培養學生實際操作能力的同時，也有助于學生深入理解科學概念原理。學生通過完成實驗作業，在真實的情境中建構科學知識，親身體驗了“從生活走向科學”的認識過程，有助于培養學生觀察能力、應用科學知識解決生活問題的能力。

例如，對于“植物細胞在高濃度溶液中失水、低濃度溶液中吸水”的規律，通過實驗作業，讓學生選擇蘿卜、蘋果、茄子、黃瓜、馬鈴薯等多種材料做實驗，進而加深了學生對該知識的理解。也使學生明白了家里腌菜時缸中水會增多的原因。布置實驗作業，教師應該按照教學進度，結合學生實際制定計劃，分階段進行。在學生動手實驗的過程中，會遇到許多問題，隨著問題的解決，進一步加深了學生對知識的理解和運用，提高了學生獨立解決問題的能力。

2 尊重學生個性，鼓勵學生自主開發家庭實驗

教師往往會結合學情實際，對實驗作業材料的準備、操作步驟、安全注意事項等方面，給予具體指導。這在實驗作業的開展中，是必不可少的。但是教師更應結合教學實際，鼓勵學生自主開發家庭實驗。課程標準要求我們，探究活動的設計應當符合學生的認知特點，注意從學生熟悉的和感興趣的事物出發，聯系生活實際，充分利用各種器具和材料開展活動，在實驗作業的開發上，教師的職責是充分調動學生的主觀能動性，盡量發揮學生的聰明才智。為此，筆者規定學生結合教學內容，以小組為單位，每個學期自行“開發”2至3個家庭小實驗。

例如，學生在探究“壓強對氣體溶解度的影響”時，用注射器、活塞、試管設計了一個實驗方案，如圖2所示。當向上拉活塞時，氣泡增多，當向下推活塞時，氣泡減少，由此說明了氣體的溶解度隨壓強的增大而增加，隨壓強的減小而減小。

家庭實驗是學生獨立自主開展實驗的好載體，沒有教師的面對面指導，擁有的又是不正規的器材或生活用品，學生需自主思考器材的替代品、實驗的操作步驟。怎樣獲得更好的實驗效果？會促使并激發學生去大膽探索，驅動學生求異思維，發展學生的創新意識。把廢舊品改成實驗器材，本身就包含著一定的創造過程，如洗手液瓶改裝成簡易的氣體發生器、用馬鈴薯作催化劑、用醫用雙氧水來制取氧氣等。

鼓勵學生自主開發家庭實驗，雖然制作簡陋、設計不完善，但無不體現學生的主體作用和積極參與的熱情，對發展學生的實踐能力和創新意識十分有利。

3 體現合作理念，加強同伴間交流互助

科學課程標準指出，教師應鼓勵學生在合作中進行學習，通過小組成員之間的合作，使學生認識到合理分工的重要性，各盡所長，互幫互學，初步養成善于與人交流、分享與協作的習慣，形成良好的相互尊重的人際關系。

例如，在學習催化劑知識后，筆者布置了一項作業：讓學生圍繞“催化劑”關鍵詞，以小組為單位，設計一個探究性家庭實驗。許多學生通過上網查找、同學問討論，確定了許多方案，如催化劑用量與反應速率的關系、催化劑使用次數與催化效率的關系等。其中有一個小組提供的方案很有新意，如“點燃白糖”實驗，具體操作為取少量的白糖放在石棉網上，點火，白糖沒有燃燒，將新的香煙煙灰和白糖充分混合，再去點火，則產生藍色火焰。通過該實驗，加深了對催化劑性質和作用的理解，即催化劑能改變反應速率但本身質量、化學性質并不改變。并且通過上網搜索、同學交流，明白了“煙灰”對白糖的燃燒反應起著一種催化作用。

另外對于一些需要較長時間才能觀察結果的實驗，如“種子的萌發條件”、動手制作生態瓶等也可通過學生問合作，以實驗作業形式完成，非常適合學生發展相互協作的能力。

4 激發學生興趣，積極開展鼓勵性評價

實驗作業能彌補課堂實驗在時間和空間上的不足，有利于激發學生的興趣和增進學習內驅力。興趣是最好的老師，實驗作業完成得好壞、質量的高低很大程度上取決于學生的興趣程度。為此，教師首先要致力于選取趣味性較強的實驗，如用收集到的干燥劑配制澄清石灰水，用米醋除去水垢、驗證蛋殼成分是碳酸鈣等。簡單易行、生活味濃的實驗作業，易激發學生興趣。

實驗作業又是一項重要的科學作業，這就要求實驗作業具有一定的可測目標，要求開展積極評價，而評價應以激勵為主。對于實驗作業中發現學生的每一點進步都應給予及時的肯定，使他們樹立學好科學的信心。也要善于捕捉學生的創新點，如在學習溶液酸堿性時，通過酚酞試液、紫色石蕊試液可以判斷酸堿性。筆者告訴學生，其實生活中許多花也可制成酸堿指示劑，激發了學生探究興趣，于是筆者布置了一項實驗作業：自制酸堿指示劑，對花切碎搗爛，用酒精浸制，所得的浸出液可以作為酸堿指示劑，從學生反饋情況看，測試了七種花的提取液，情況如下表：

教師要及時批改實驗作業、通過課外個別交談、課堂提問、向學生家長了解情況等方式來了解學生實驗作業開展情況，多作肯定性評價，并積極提出一些建設性的改進意見。要及時創設展示學生實驗作業成果的平臺，在學習園地張貼設計方案，在實驗角呈現自制教具，讓學生在班級里介紹演示實驗作業，讓學生充分體驗到成功的喜悅。

5 注重能力培養，發展學生思維品質

初中科學課程標準指出，倡導學生參與科學探究活動的開發，使學生在科學方法與能力上獲得比較全面的訓練。如巧除水垢，自制簡易凈水器，燃燒鑒別化纖織物與羊毛織物等家庭實驗的開展，就有助于培養學生的實踐能力和解決問題能力。由于實驗作業的器材大都是生活廢品，沒有損壞須賠償的規定，學生就會大膽、無所顧忌去設計、操作，甚至重組，手腦并用，極大地開發了學生的智力，非常適合學生發展動手能力、思維能力和創新能力。

實驗思維品質是學生在實驗探究的思維過程中逐步養成和發展的，心理學研究表明，思維及其品質是可以通過訓練得到培養和發展的。林崇德教授認為，培養思維品質是發展智力和能力的突破口。教師要注重實驗作業的設計應適合發展學生的思維品質。

例如，在初中科學的復習階段，筆者布置了一項實驗作業：以礦泉水瓶為材料，要求學生設計一項小實驗，并闡述其科學道理。從完成的作業來看，既有探究液體內部壓強特點的，如在礦泉水瓶側壁從上到下扎幾個孔，說明水的壓強與深度有關，在瓶下部四周扎幾個孔，說明同一深度壓強相等；又有探究壓力效果與哪些因素有關的，如礦泉水瓶裝不同的水，海綿形變不同，來說明壓力作用效果與壓力大小有關，對同一瓶礦泉水正放倒置，來探究壓力作用效果與受力面積有關；也有驗證CO₂溶于水的，如在充滿CO₂的礦泉水瓶內倒入少量水，振蕩，迅速蓋嚴瓶蓋，會發現瓶變扁；另外又如探究力有形變的作用效果，可把裝水瓶子制成一個凸透鏡，兩個空礦泉水瓶平放在一起，可探究氣體壓強與流速關系等等。通過從不同角度運用不同的知識與方法設計實驗，促使學生領悟知識問的縱橫聯系，適合發展學生思維的靈活性品質。根據礦泉水瓶材料要求學生自主設計實驗，適合發展學生思維的獨創性品質。如用干電池、小燈炮、石墨棒來測驗食鹽溶液、純堿溶液的導電性，加強了理化知識的整合，適合發展學生思維的深刻性品質。

實驗作業，不僅能幫助學生進一步理解基本科學概念、規律，養成探究精神，更適合于培養學生實驗設計能力，促進學生創新思維能力的發展。由于其具有貼近生活、趣味性強、靈活多樣、簡便易行等特點，引起了廣大教師和學生的關注和喜愛。在實施過程中，由于學生認知特點和思維水平有限，儀器規格準確度不夠，教師有時無法面對面指導等諸多原因，為此，如何使科學實驗作業更加適合學生發展的需要，還有待于我們不斷地探索研究。