科學實驗活動拓展性課程的基本理念

鄭青岳

摘 要：科學實驗活動拓展性課程對于培養學生科學探究、實踐創新等核心素養、激發學生對科學的學習興趣，起著不可替代的作用。為了使這門課程能夠發揮應有的作用，在選擇活動內容、設計活動方案時，應當盡可能為學生學習科學方法、動手操作提供更多的機會，要著力擴展學生的科學視野、激發學生學習科學的興趣、促進學生的深度學習。要以這些思想作為課程的基本理念，指導課程的開發工作。

關鍵詞：科學實驗；拓展性課程；深度學習

浙江省教育廳要求全省義務教育各學校開設知識拓展類、體藝特長類、實踐活動類拓展性課程。其中，實踐活動類課程是初中科學極為重要的拓展性課程，它對于培養學生科學探究、實踐創新等核心素養，以及激發學生對科學的學習興趣，起著不可替代的作用。為了推進拓展性課程的實施，受浙江教育出版社之邀，筆者主編出版了一套《義務教育拓展性課程·科學實驗活動》（共5冊），供全省各初中學校開設拓展性課程選用。本文將闡述我們編制科學實驗活動拓展性課程的基本理念。

一、 為學生學習科學方法提供機會

科學學習包括科學知識的學習和科學方法的學習等方面。從某種意義上說，方法比知識具有更為廣泛的遷移效應，因此也更有價值。雖然在《科學》教科書的學習中，學生可以學到不少科學方法，但科學方法的內涵是非常豐富的，我們應當利用拓展性課程為學生提供更多科學方法訓練的機會。

案例1 學會估計

估計是生活中常用的科學方法，它是“抓大放小”、近似處理問題的方法。生活中常常要估計時間、距離、質量，等等。為了讓學生學會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“學會估計”的系列活動，其中一個活動是：估計紙的張數。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）數出四分之一書的張數，再乘以4（如果書很厚，也可以按這樣的方法取出八分之一，數出張數，再乘以8），你估計該書紙的張數為________張。

（4）根據書的頁碼算出書中紙的張數，再加上前言、目錄等的張數，該書實際紙的張數為______張。你估計的張數與實際張數相差______張。

二、為學生動手操作提供機會

俗話說“心靈手巧”，這說明手和大腦有著非常密切的關系。人的大腦控制與管理著整個人體的各個部門，人體各個部門的活動又能促進大腦機能的成熟與發展。腦科學的研究證明：大腦有6萬個神經細胞控制著人體軀干，但控制手的卻有多達20萬個神經細胞。也就是說，大腦皮層的相應區域中，雙手所占的“地盤”要比人體整個軀干（包括內臟）所占“地盤”還大。當孩子雙手活動時，指頭上的神經細胞會隨時將信息傳到大腦，大腦將這些信息結合起來，進行綜合、加工、處理，又不斷發出指令調整手的動作，使動作準確完善。這一過程中，手和大腦都得到鍛煉。科學實驗活動拓展性課程作為活動類課程，應當為學生創造更多動手操作的機會。

案例2 紙鍋燒水

許多書介紹這個活動，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，學生的主要活動是觀察，而動手操作的機會極少。對此，我們采用的方法是：讓學生用紙折一個紙盒，以取代現成的紙杯。這既讓學生學習一種生活的技能，又讓他們獲得動手操作的機會。具體的做法如下：（1）取一張A4打印紙橫向對中切開，按圖3所示畫2條橫線、2條縱線，標上序號；（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）將折痕部分復原，形成紙盒。

三、著力擴展學生的科學視野

教科書出于對課時、學生層次差異等方面的考慮，對內容的選擇作出了較多的限制，使得許多與生活密切相關的科學知識無法納入其中。但選擇科學實驗活動拓展性課程的學生，對科學有著更強求知欲望，他們希望對科學能有更為寬廣的認識。科學實驗活動拓展性課程應當讓學生在活動過程中，學到更為豐富的科學知識和科學方法，著力擴展學生的科學視野。

案例3 露點的測量

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

（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，同時用攪棒緩慢攪動， 如圖5所示。

（6）當金屬罐外壁開始出現薄薄的一層水膜時，如圖6所示，準確記錄此時的水溫。

（7）按步驟（2）至（6）重復進行2次，將溫度記錄在下表中。

[實驗次數 第一次 第二次 第三次 平均值 水溫 ]

（8）計算三次實驗中當罐體外壁出現水汽時的水溫平均值，這個溫度就是金屬罐所在空間空氣的露點

四、激發學生學習科學的興趣

興趣是最好的老師，人是否樂意接受某事物，跟這個事物是否有趣直接相關。玩是孩子的生活方式，也是孩子的學習方式。科學實驗活動拓展性課程可以為學生在玩中學科學提供很好的機會，學生在活動中可以觀察到大量有趣的現象。在選擇科學實驗活動項目時，應當充分考慮學生的心理需求，讓活動更有玩味。

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小孔，如圖7（a）；

（2）用剪刀的尖端把塑料瓶蓋鉆出一個直徑5毫米左右的小孔，如圖7（b）；

（3）取一個小氣球，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部折進去，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位置用小刀在橡皮膜上割出四個小孔，如圖8（a）；

（5）另取一個氣球套在瓶蓋上，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，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、促進學生進行深度的學習

科學實驗活動項目的選擇，僅僅讓學生感覺好玩是不夠的，還應引導學生對科學問題深入地探究，進行深度的學習。在深度學習中，提高探究的能力。為此，應當對原有的一些實驗活動進行再開發，挖掘出蘊含其中的豐富內涵。

案例5 探究影響雙錐體滾動方向的因素

雙錐體自動爬坡是大家非常熟悉的一個活動。當將雙錐體放在V形軌道之間時，雙錐體就會自動向上爬升。許多書本對這個活動的介紹，只是向學生展示一個奇異的現象，并說明雙錐體在高處的重心要低于在低處時的重心。僅此，學生的收獲是非常有限的。為此，我們讓學生對這一現象進行實驗探究，通過測量，自己尋找隱蔽的因素，自己獲得探索的結論。具體做法如下：

（1）你認為雙錐體能否向上滾可能跟哪些因素有關？

___________________________________

（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調節2條木條之間的夾角，使兩個玻璃漏斗做成的雙錐體橫放在軌道上恰能靜止不動。量出此時兩木條之間的夾角α0；再將雙錐體橫放在軌道上兩個高低不同的位置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）。將有關數據記錄在表格中。

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將向哪個方向運動？測量此時2條木條之間的夾角；再將雙錐體橫放在軌道上兩個不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所處的高度。將有關數據記錄在表格中。

④再稍增大V形軌道2條木條之間的夾角，重復③中的實驗，將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

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將向哪個方向運動？測出此時2條木條之間的夾角；再將雙錐體橫放在軌道上兩個不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所處的高度，將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

⑥再稍減小V形軌道2條木條之間的夾角，重復⑤中的實驗，將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

（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將向哪個方向運動？測出此時V形軌道上、下高度差；再將雙錐體橫放在軌道上兩個不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所在的高度。將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

②再稍增大軌道上端的高度，重復①中的實驗。將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

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將向哪個方向運動，測出此時V形軌道上、下高度差；再將雙錐體橫放在軌道上兩個不同的位置A、B，測出漏斗頸中心所在的高度。將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

④再稍減小軌道上端的高度，重復③中的實驗。將有關的實驗現象和數據記錄在表格中。

[ 兩木條之間的夾角

/度 木條上、下高度差/cm 漏斗運動（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動狀態時間的相關數據，你得出的結論是：

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！