科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程的基本理念

鄭青岳

摘 要：科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、實(shí)踐創(chuàng)新等核心素養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，起著不可替代的作用。為了使這門課程能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，在選擇活動(dòng)內(nèi)容、設(shè)計(jì)活動(dòng)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法、動(dòng)手操作提供更多的機(jī)會(huì)，要著力擴(kuò)展學(xué)生的科學(xué)視野、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣、促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。要以這些思想作為課程的基本理念，指導(dǎo)課程的開發(fā)工作。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn)；拓展性課程；深度學(xué)習(xí)

浙江省教育廳要求全省義務(wù)教育各學(xué)校開設(shè)知識(shí)拓展類、體藝特長類、實(shí)踐活動(dòng)類拓展性課程。其中，實(shí)踐活動(dòng)類課程是初中科學(xué)極為重要的拓展性課程，它對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、實(shí)踐創(chuàng)新等核心素養(yǎng)，以及激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，起著不可替代的作用。為了推進(jìn)拓展性課程的實(shí)施，受浙江教育出版社之邀，筆者主編出版了一套《義務(wù)教育拓展性課程·科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)》（共5冊），供全省各初中學(xué)校開設(shè)拓展性課程選用。本文將闡述我們編制科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程的基本理念。

一、 為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法提供機(jī)會(huì)

科學(xué)學(xué)習(xí)包括科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和科學(xué)方法的學(xué)習(xí)等方面。從某種意義上說，方法比知識(shí)具有更為廣泛的遷移效應(yīng)，因此也更有價(jià)值。雖然在《科學(xué)》教科書的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以學(xué)到不少科學(xué)方法，但科學(xué)方法的內(nèi)涵是非常豐富的，我們應(yīng)當(dāng)利用拓展性課程為學(xué)生提供更多科學(xué)方法訓(xùn)練的機(jī)會(huì)。

案例1 學(xué)會(huì)估計(jì)

估計(jì)是生活中常用的科學(xué)方法，它是“抓大放小”、近似處理問題的方法。生活中常常要估計(jì)時(shí)間、距離、質(zhì)量，等等。為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)抓住事物的主要方面，忽略次要方面，我們在七年級上冊安排了一個(gè)“學(xué)會(huì)估計(jì)”的系列活動(dòng)，其中一個(gè)活動(dòng)是：估計(jì)紙的張數(shù)。具體做法如下：

（1）將字典在不看頁碼的情況下對半分開，中間夾一張紙條，如圖1。

（2）將分出的一半，再對半分開，中間再夾一張紙條，如圖2。

（3）數(shù)出四分之一書的張數(shù)，再乘以4（如果書很厚，也可以按這樣的方法取出八分之一，數(shù)出張數(shù)，再乘以8），你估計(jì)該書紙的張數(shù)為________張。

（4）根據(jù)書的頁碼算出書中紙的張數(shù)，再加上前言、目錄等的張數(shù)，該書實(shí)際紙的張數(shù)為______張。你估計(jì)的張數(shù)與實(shí)際張數(shù)相差______張。

二、為學(xué)生動(dòng)手操作提供機(jī)會(huì)

俗話說“心靈手巧”，這說明手和大腦有著非常密切的關(guān)系。人的大腦控制與管理著整個(gè)人體的各個(gè)部門，人體各個(gè)部門的活動(dòng)又能促進(jìn)大腦機(jī)能的成熟與發(fā)展。腦科學(xué)的研究證明：大腦有6萬個(gè)神經(jīng)細(xì)胞控制著人體軀干，但控制手的卻有多達(dá)20萬個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。也就是說，大腦皮層的相應(yīng)區(qū)域中，雙手所占的“地盤”要比人體整個(gè)軀干（包括內(nèi)臟）所占“地盤”還大。當(dāng)孩子雙手活動(dòng)時(shí)，指頭上的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)隨時(shí)將信息傳到大腦，大腦將這些信息結(jié)合起來，進(jìn)行綜合、加工、處理，又不斷發(fā)出指令調(diào)整手的動(dòng)作，使動(dòng)作準(zhǔn)確完善。這一過程中，手和大腦都得到鍛煉。科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程作為活動(dòng)類課程，應(yīng)當(dāng)為學(xué)生創(chuàng)造更多動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

案例2 紙鍋燒水

許多書介紹這個(gè)活動(dòng)，是用紙杯作鍋的。紙杯雖然取材方便，操作簡便，但直接用紙杯燒水，學(xué)生的主要活動(dòng)是觀察，而動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)極少。對此，我們采用的方法是：讓學(xué)生用紙折一個(gè)紙盒，以取代現(xiàn)成的紙杯。這既讓學(xué)生學(xué)習(xí)一種生活的技能，又讓他們獲得動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。具體的做法如下：（1）取一張A4打印紙橫向?qū)χ星虚_，按圖3所示畫2條橫線、2條縱線，標(biāo)上序號(hào)；（2）將紙沿橫線①向下折；（3）沿縱線①向左折；（4）將右邊上面的紙展開，壓出一個(gè)三角形；（5）將紙沿縱線向右折；（6）將左邊上面紙展開，頂部壓出三角形；（7）將中間重合處的紙向上折；（8）拆開已折部分，將紙的另一邊按相同方法折；（9）將折痕部分復(fù)原，形成紙盒。

三、著力擴(kuò)展學(xué)生的科學(xué)視野

教科書出于對課時(shí)、學(xué)生層次差異等方面的考慮，對內(nèi)容的選擇作出了較多的限制，使得許多與生活密切相關(guān)的科學(xué)知識(shí)無法納入其中。但選擇科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程的學(xué)生，對科學(xué)有著更強(qiáng)求知欲望，他們希望對科學(xué)能有更為寬廣的認(rèn)識(shí)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在活動(dòng)過程中，學(xué)到更為豐富的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法，著力擴(kuò)展學(xué)生的科學(xué)視野。

案例3 露點(diǎn)的測量

露點(diǎn)概念在生活中十分常見，但學(xué)生并不知道露點(diǎn)概念的意義，更不知道露點(diǎn)是怎樣測量出來的。對此，我們安排了如下測量露點(diǎn)的活動(dòng)：

（1）將金屬罐的外包裝紙撕去，用剪刀將金屬罐的蓋中間部分剪去，如圖4所示。

（2）將室溫的水注入金屬罐中約三分之二。

（3）用吸水紙將金屬罐的外壁擦干。

（4）在金屬罐中加入少量的冰塊。

（5）在罐中小心插入一支溫度計(jì)，同時(shí)用攪棒緩慢攪動(dòng)， 如圖5所示。

（6）當(dāng)金屬罐外壁開始出現(xiàn)薄薄的一層水膜時(shí)，如圖6所示，準(zhǔn)確記錄此時(shí)的水溫。

（7）按步驟（2）至（6）重復(fù)進(jìn)行2次，將溫度記錄在下表中。

[實(shí)驗(yàn)次數(shù) 第一次 第二次 第三次 平均值 水溫 ]

（8）計(jì)算三次實(shí)驗(yàn)中當(dāng)罐體外壁出現(xiàn)水汽時(shí)的水溫平均值，這個(gè)溫度就是金屬罐所在空間空氣的露點(diǎn)

四、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣

興趣是最好的老師，人是否樂意接受某事物，跟這個(gè)事物是否有趣直接相關(guān)。玩是孩子的生活方式，也是孩子的學(xué)習(xí)方式。科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)拓展性課程可以為學(xué)生在玩中學(xué)科學(xué)提供很好的機(jī)會(huì)，學(xué)生在活動(dòng)中可以觀察到大量有趣的現(xiàn)象。在選擇科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生的心理需求，讓活動(dòng)更有玩味。

案例4 制作簡易打氣筒

（1）用剪刀的尖端在塑料瓶壁腰部鉆一個(gè)小孔，如圖7（a）；

（2）用剪刀的尖端把塑料瓶蓋鉆出一個(gè)直徑5毫米左右的小孔，如圖7（b）；

（3）取一個(gè)小氣球，將它剪短，只選取其下半部分的球肚。將氣球套住瓶蓋，把氣球過長的部分往蓋子的內(nèi)部折進(jìn)去，如圖7（c），然后將瓶蓋旋緊塑料瓶，如圖7（d）；

（4）在瓶蓋接近邊緣的對稱的四個(gè)位置用小刀在橡皮膜上割出四個(gè)小孔，如圖8（a）；

（5）另取一個(gè)氣球套在瓶蓋上，用大拇指按住塑料瓶壁上的小孔，使勁地按壓塑料瓶壁，然后放開（放開時(shí)，手指不要壓著小孔）。一擠一放，就可以把氣球吹大，如圖8（b）。

五、促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)項(xiàng)目的選擇，僅僅讓學(xué)生感覺好玩是不夠的，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)問題深入地探究，進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)。在深度學(xué)習(xí)中，提高探究的能力。為此，應(yīng)當(dāng)對原有的一些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行再開發(fā)，挖掘出蘊(yùn)含其中的豐富內(nèi)涵。

案例5 探究影響雙錐體滾動(dòng)方向的因素

雙錐體自動(dòng)爬坡是大家非常熟悉的一個(gè)活動(dòng)。當(dāng)將雙錐體放在V形軌道之間時(shí)，雙錐體就會(huì)自動(dòng)向上爬升。許多書本對這個(gè)活動(dòng)的介紹，只是向?qū)W生展示一個(gè)奇異的現(xiàn)象，并說明雙錐體在高處的重心要低于在低處時(shí)的重心。僅此，學(xué)生的收獲是非常有限的。為此，我們讓學(xué)生對這一現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通過測量，自己尋找隱蔽的因素，自己獲得探索的結(jié)論。具體做法如下：

（1）你認(rèn)為雙錐體能否向上滾可能跟哪些因素有關(guān)？

___________________________________

（2）將V形軌道的上端墊高約2厘米并保持不變，即保持軌道的坡度不變。

①量出軌道上端書的高度h0（即木條上、下端高度差），記錄在表格中。

②調(diào)節(jié)2條木條之間的夾角，使兩個(gè)玻璃漏斗做成的雙錐體橫放在軌道上恰能靜止不動(dòng)。量出此時(shí)兩木條之間的夾角α0；再將雙錐體橫放在軌道上兩個(gè)高低不同的位置A、B（B的位置比A高），分別測出漏斗頸中心所處的高度（如圖9）。將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表格中。

③保持軌道的坡度不變，稍增大V形軌道2條木條之間的夾角，雙錐體橫放在軌道上時(shí)將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？測量此時(shí)2條木條之間的夾角；再將雙錐體橫放在軌道上兩個(gè)不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所處的高度。將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表格中。

④再稍增大V形軌道2條木條之間的夾角，重復(fù)③中的實(shí)驗(yàn)，將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

⑤保持軌道的坡度不變，使V形軌道2條木條之間的夾角稍小于α0，雙錐體橫放在軌道上時(shí)將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？測出此時(shí)2條木條之間的夾角；再將雙錐體橫放在軌道上兩個(gè)不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所處的高度，將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

⑥再稍減小V形軌道2條木條之間的夾角，重復(fù)⑤中的實(shí)驗(yàn)，將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（3）保持V形軌道2條木條之間的夾角α0不變（即保持2條木條上端的間距不變）。

①增大軌道上端的高度，使其稍大于h0，雙錐體橫放在軌道上時(shí)將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？測出此時(shí)V形軌道上、下高度差；再將雙錐體橫放在軌道上兩個(gè)不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所在的高度。將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

②再稍增大軌道上端的高度，重復(fù)①中的實(shí)驗(yàn)。將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

③減小軌道上端的高度，使其稍小于h0，雙錐體橫放在軌道上時(shí)將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，測出此時(shí)V形軌道上、下高度差；再將雙錐體橫放在軌道上兩個(gè)不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所在的高度。將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

④再稍減小軌道上端的高度，重復(fù)③中的實(shí)驗(yàn)。將有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。

[ 兩木條之間的夾角

/度 木條上、下高度差/cm 漏斗運(yùn)動(dòng)（向上/向下/靜止） 漏斗在A、B兩位置的高度 A位

置/cm B位

置/cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ]

（4）分析表格中雙錐體不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是：

致謝：參與本文涉及案例編寫的作者有：王小虎，王小琴，游愛艷，顏貽奎，翁慶雙，在此一并致謝！