科學課優化探究活動的實踐與思考

徐震宇

【摘要】近幾年的杭州中考，對學生進行科學探究與實驗的考查倍加重視，既突出了實驗和分析能力，又顧及了探究方法的全面性，且穩中有變，在每次變化中，都有很多考生措手不及。本文旨在結合自身的教學實踐，通過“將生產、生活中的素材引進到探究教學中；超脫教材，全面提高學生探究能力；優化實驗設計，培養思維品質；探究活動落實到位，善于抓住學生閃光點”等四個策略來優化課堂探究活動，全面提高學生的探究能力。

【關鍵詞】探究活動 實驗設計 提高 能力

【中圖分類號】G633.7，G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）07-0163-02

一、問題的提出

科學的核心是探究，這在浙江杭州中考科學卷中體現得較為充分。從2015年開始，探究實驗題的題量和分值都有所增加，由原來的5題40分提高到了6題49分。2016年中考探究性實驗分別是：第27題植物的光合作用，第28題過氧化氫的分解，第29題氧氣和二氧化硫的性質，第30題伏安法測電阻，第31題凸透鏡成像實驗，32金屬性質。這些考題的共同點是源于教材（都是教材上的實驗、探究或者是思考與討論），但高于教材（問題有著不同層度的拓展和改變）。這就使得考生看著都很熟悉，但是卻很容易在不經意中失分。

以2016年杭州科學中考卷28題為例：小金為了探究溫度對 H2O2分解反應速率的影響，借助如圖所示實驗裝置（夾持儀器略去）進行了兩次實驗，兩次實驗的部分設計如表所示：

（1）實驗 2 中應加入 5%的H2O2 毫升。

（2）在兩次實驗中，可通過 來比較H2O2分解反應速率的大小。

（3）實驗 2 中水浴溫度控制在80℃時，測定的反應速率會比真實值偏大，其原因除錐形瓶內氣體受熱膨脹外，還有。

（4）實驗結束后若要將 MnO2從混合物中分離出來，可采取的方法是。

本題來源于《科學》八下第三章第一節氧氣的制取中的活動，考查的對象卻變成了控制變量和物質的分離等。如果我們在探究和實驗教學時過于程序化、規模化，只是按照書本上所設計的“提出問題→猜想與假設→制定計劃與設計實驗→進行實驗與收集證據→分析與論證→合作與交流”按部就班，或者是比較重視實驗的操作，只重視實驗的假設而輕分析，有探究但探究水平不高，重視實驗結果或結論，對實驗過程的探索不重視等等，學生在解答這些問題時，就很難把握了。因此我們在日常教學中，優化課堂探究活動，提高學生的實驗和探究能力就顯得尤為重要。

二、教學探索與實踐

（一）將生產、生活中的素材引進到探究教學中

近幾年中考的一個很大的特點是：聯系生活，突出探究，關注科學素養。科學知識源于生活，并在觀察的基礎上通過探究實驗歸納總結而形成。在進行科學探究時，建立假設和設計實驗等都與學生的生活經驗直接相關。學生需要把學習的知識自覺地聯系于實際，提高感性認識，以促進自主設計實驗能力的提高。因此，教師要引導學生善于到周圍的世界中去觀察、思考，調動學生已有的生活經驗，運用學過的實驗設計知識和方法，設計出實驗方案，并通過實際操作驗證實驗方案的正確與否。長此以往，不僅能夠激發學生探索科學奧秘的興趣，而且能使學生在不斷實踐中體驗到設計成功的快樂，增強實驗設計的自信心，提高自身的實踐與探究能力。

譬如“關于家庭照明用電時，為什么通一盞燈在晚上有時候較暗”，我們可以指導學生設計如下實驗：連接一個基本的并聯電路，在干路上連接一個小電阻，再并聯幾個相同的小燈泡。依次開啟燈泡，分別讓一盞燈亮，兩盞燈亮、三盞燈亮……觀察燈泡的亮度情況。我們會發現，并聯的燈泡越多，燈的亮度越暗。通過對這一探究性實驗的現象觀察和分析，學生把家庭用電的“各家各戶的用電高峰期燈泡會變暗——電路中總電阻的變化——總電流的變化——各部分的電壓重新分配致使每一盞燈的電壓發生變化——實際功率發生變化”等聯系在了一起，從而對這一現象有了本質的印象和深刻的認識。

（二）超脫教材，全面提高學生探究能力

如果關注2016年杭州中考模擬和杭州中考卷（第30題電學探究題）可發現，以往考查實驗設計都是要求根據已知步驟進行補充或者評價，而2016年對學生自主設計實驗能力的考查力度有所增大，一改慣例，變成完全由學生自己來設計，這是杭州近10年中考中首次出現過的新特點，也給我們指導教學提出了新要求——教師應該幫助和指導學生掌握全面而系統的實驗和探究能力。

1.改變原有模式，提高探究能力

在現行教材中有著大量的探究與實驗，在教學時，如果過于程序化、規模化，并且完全依著教材進行教學，那么將大大地限制了學生思維的變通和發散，不利于學生探究能力的形成。如果在此時，我們能引導學生超脫教材的束縛，鼓勵和引導學生根據課題研究的方式嘗試著從建立假設開始，一直到實驗記錄表等內容都由學生自行設計完成，并經常組織學生進行評價和完善，學生就不會因為出現類似的變化而感到不適應了。

譬如科學八上“探究測定人的反應速度”時，我們讓學生自行完成探究的整體過程設計，并由學生進行評價。在評價中發現，多位學生原本認為反應的快慢應該由秒表等來測定，但是，通過討論和評價發現，用尺子的長度來間接地反應出快慢比用秒表測量誤差更小。同時也發現，有些同學設計的實驗記錄表（如下表）比書本上設計的記錄表更規范。

2.善于設計實驗，理清關系

在要求學生自行設計探究過程時，我們也應該教會學生如何理清關系，再進行實驗設計。

譬如科學七上“比熱容”的探究實驗時，在設計實驗前，我們指導學生理清以下幾個問題：①理論依據是什么？（Q=cmΔt），②如何判斷比熱容的大小？（吸收相同的熱量，不同的物質升高的溫度越高，比熱容越大）③實驗中哪些是變量，哪個是可變量？④如何確定Q的大小？⑤在這個實驗中設計的原則和方法有哪些？⑥根據變量和可變量，你認為我們需要哪些儀器？⑦你認為在實驗中需要測定哪些相關量？嘗試著編制一張實驗記錄表。⑧嘗試著寫出探究實驗的具體過程。

通過一系列的問題討論，學生理清了各個細節問題，接著進行實驗設計就順手拈來，水到渠成了。

（三）優化實驗設計，培養思維品質

實驗設計不僅是使學生獲取科學知識、認識科學規律、形成科學概念的重要途徑，而且通過學生自己思考設計實驗，既可以培養學生動手動腦解決問題的能力，又可以培養學生發散思維能力和創新設計能力。

1.實驗設計多元化，培養思維發散性

實驗教學能給學生思維較大的活動范圍，是培養學生創新思維和創新能力的重要途徑。結合科學實驗的特點，讓學生從多角度、多層次、多方面去觀察、思考、想象，從而提出多種設想和解決問題的方法，可以培養學生的求異創新思維。

如讓學生設計三種不同方法鑒別某種黑色粉末是氧化銅還是炭粉，在明確實驗目的和要求后，學生能自主地運用科學基礎知識和實驗操作技能，設計出以下一些可行的方案：（1）分別灼燒黑色粉末，能燃燒的是炭粉；（2）將黑色粉末溶于稀硫酸，能溶解生成藍色溶液的是氧化銅；（3）將黑色粉末與氧化銅混合后一起裝入試管并加熱，能有紅色固體物質產生的是氧化銅。這些方案涉及的知識面廣，如利用了碳能與氧氣反應的性質；堿性氧化物與酸反應的性質，硫酸銅溶液顯藍色的特點；碳的還原性等。通過這樣的設計，調動了每個學生自主學習的積極性和參與熱情，開拓了學生思維空間；同時，通過比較選擇，提高了學生分析問題的能力，增強了學生思維的發散性和創造性。

2.實驗設計多變通，培養思維靈活性

在教學中我們會發現，教材中有很多的實驗還是偏向于驗證性實驗，實驗模式單一，限制了學生思維的變通和發散。如果我們在教學時能引導和鼓勵學生從多角度對實驗進行評價和改進，或許同學們會把實驗完成的更加出色，獲得意外的收獲。

比如，在驗證硫酸能與堿發生反應的性質時，我們引導學生討論一下用硫酸溶液和氫氧化鈉溶液反應的實驗設計中特點和不足（缺點是不夠簡便），并鼓勵學生進行另行設計。結果有些同學把該實驗改為向盛有氫氧化銅沉淀的試管里加入硫酸溶液，使藍色沉淀溶解后成藍色硫酸銅溶液的反應等，現象也很明顯。

實踐表明，學生自行設計的實驗，更富有直觀性和說服力。像這樣通過實驗設計的變通，既減少了思維定勢所帶來的負面影響，又變通了知識儲備的應用效果，培養了思維的靈活性，收到事半功倍的教學效果。

（四）探究活動落實到位，善于抓住學生閃光點

縱觀每次中考卷的實驗探究題，雖然從2015年開始，實驗探究題的題量和分值都有所增加，但是主要的考查內容仍然還是實驗的現象、實驗的影響因素和實驗的結論等的原因分析，實驗的操作方法和操作原因等相關內容。所以，我們在教學的過程中，一定要將探究活動的過程、方法和相關實驗落實到位，絕對不能將探究活動變成探究討論，習題上的探究，或者多媒體探究實驗。

通過探究進行實驗的設計等，再通過實驗來驗證，既可以增強科學學科的趣味性，為學生留下深刻的印象，提高學生的動手能力，而且，通過學生自己實驗，我們可以發現很多沒有在課前預設的“問題”，如果我們能夠將這些閃光點加以討論和利用，這對于提高學生的能力也是很好的材料。

2015年杭州中考科學卷探究題第31題：在利用光具座技術進行凸透鏡成像實驗中（1）如圖所示，一束平行于凸透鏡主光軸的光線經過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小最亮的光斑。由圖可知凸透鏡對光線具有 的作用，該凸透鏡的焦距是 cm.（2）在凸透鏡成像實驗測量物距和像距的過程中 （選填物距或像距）的測量誤差較大，原因是 。

此題第二小題是原創的。如果在科學七下“凸透鏡成像規律”的探究實驗中，我們僅僅進行過程探究或者視頻實驗，雖然我們也能發現凸透鏡成像規律，明確實驗要求三心同高等，我們也會對常見問題和現象進行分析，但是，對于這道題，學生還是很難正確地回答。假如我們在教學中能夠把該探究實驗真真切切的落到實處，效果就不一樣了。我在組織學生的實驗中，就有學生在完成倒立等大的實像時發現，當v=u=2f時，像的大小并不完全相同，如果能夠抓住此閃光點進行拓展，我相信，學生解答此題就不難了。

三、實踐思考

由于現在教材很重視學生的探究實驗能力的培養，需要探究的內容很多，如果每個實驗都進行全面而具體的探究活動，在教學時間上不允許。目前我們采用的是點帶面，每學期選擇幾個點具體落實，其他實驗，我們經常采用課前設計、課內評價和完善，課內或課后實驗的模式。由于農村初中留守學生較多，缺乏家庭監管等原因，課前和課后的效果大打折扣，這將有待今后探索完善。

參考文獻：

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