淺談初中科學(xué)探究之“深”與“淺”

葉春花

科學(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識，認識自然的重要途徑，它既是新課標(biāo)理念實施中的一種全新的學(xué)習(xí)方法，也是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。科學(xué)探究活動能有效激發(fā)學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，能讓學(xué)生學(xué)會從日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究的實際情景中，發(fā)現(xiàn)有探究價值的問題。科學(xué)探究活動可有效培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⑻骄磕芰Α?chuàng)新能力。因而科學(xué)探究也就理所當(dāng)然成為中考考查的重點和熱點。關(guān)于科學(xué)探究淺談三點其“深”與“淺”。

一、地位“深”，起點“淺”

《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準》在總體上把科學(xué)課程的內(nèi)容劃分為五大部分：“科學(xué)探究”、“生命科學(xué)”、“物質(zhì)科學(xué)”、“地球和宇宙”和“科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境”。科學(xué)探究在科學(xué)教育中，既是科學(xué)教育的目標(biāo)，也是科學(xué)課程內(nèi)容整合和呈現(xiàn)的主要方式。以科學(xué)探究作為課程內(nèi)容的整合方式，體現(xiàn)了科學(xué)教育的本質(zhì)。下圖所示為以科學(xué)探究作為整合方式的科學(xué)課程的結(jié)構(gòu)。

可見，科學(xué)探究處于相當(dāng)重要的位置——地位“深”，但是對科學(xué)探究的設(shè)計需提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，符合學(xué)生的認知規(guī)律，從學(xué)生身邊熟悉的事物出發(fā)，圍繞各部分的具體內(nèi)容和目標(biāo)，設(shè)計各種形式的、為學(xué)生所喜愛的探究活動，并使之在要求上各有側(cè)重、相互補充。

二、科學(xué)探究之方法 “深”

《新課程標(biāo)準》要求，在突出科學(xué)探究內(nèi)容的同時，也要重視研究方法的指導(dǎo)，使學(xué)生在進行科學(xué)探究的過程中，逐漸拓寬視野，初步領(lǐng)悟到科學(xué)研究方法的真諦。在初中科學(xué)探究中常用到的方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法、模型法、類比法、等效替代法、圖像法等等。

初中科學(xué)學(xué)習(xí)中涉及到的方法廣而多，對學(xué)生來說有一定的深度與難度——方法“深”，但在探究過程中步驟明確，緊緊圍繞科學(xué)探究的六個方面（如圖）——步驟“淺”。

三、能力“深”，知識“淺”

中考科學(xué)探究的考查形式多樣化，涉及每一種題型，需要學(xué)生具備一定的考試能力，比如：①科學(xué)探究中文字信息和圖表信息的理解能力；②科學(xué)探究中提出問題及作出假設(shè)的能力；③科學(xué)探究中的實驗方案設(shè)計的能力；④科學(xué)探究中的數(shù)據(jù)處理及得出結(jié)論的能力；⑤科學(xué)探究中的評價、表達、交流等能力。

例1：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了獲得高產(chǎn)，就要設(shè)法提高作物的光合作用強度。為此，某興趣小組開展了“探究影響光合作用強度的環(huán)境因素”實驗研究。

實驗原理：植物光合作用的強度可以通過檢測氧氣的釋放速率來測定，產(chǎn)生的氧氣滯留在葉片，會使葉片在液體中上浮。

實驗器材：長勢相似的綠蘿葉片、不同濃度NaHCO3溶液（可分解釋放CO2 ）、注射器、打孔器、如圖所示的實驗臺（不同高度放有三組燒杯）等.

實驗步驟：

①用打孔器在綠蘿葉片上取大小相同的小圓葉片若干，用注射器排出葉片細胞間隙的氣體，使葉片在蒸餾水中都能下沉；

②在每組的三個燒杯中分別加入體積相同、濃度不同的NaHCO3溶液（不考慮溶液密度差異），然后用鑷子將小圓葉片放入燒杯中，每個燒杯10片；

③點亮LED燈帶，記錄每個燒杯中8個葉片上浮到水面所需的時間。

實驗結(jié)果：葉片上浮的平均時間記錄如表. （單位：秒）

實驗結(jié)論：在其他條件相同時，光照越強、二氧化碳濃度越大，光合作用越強。

評價反思：

①本實驗的重要改進是用LED冷光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈，這一改進對該探究的主要意義是____________________。

②實驗中每個燒杯放10個小圓葉片，而統(tǒng)計時只選取前8個小圓葉片上浮的平均時間，這樣做的目的是____________________。

解析：

（1）信息獲取的能力：實驗步驟③植物光合作用的強度可以通過檢測氧氣的釋放速率來測定；產(chǎn)生的氧氣滯留在葉片 ，會使葉片在液體中上浮。

（2）解決問題的能力：點亮LED燈帶，記錄每個燒杯中8個葉片上浮到水面所需的時間，時間越長，表示光合作用強度越弱。觀察實驗裝置可以知道，該生物興趣小組是以二氧化碳（濃度不同的NaHCO3溶液）和光照強度（不同高度放有三組燒杯：距離光源的遠近）為變量設(shè)置的實驗來驗證光合作用的強弱。

（3）遷移知識的能力：① 本實驗的重要改進是用LED冷光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈，這一改進對該探究的主要意義是減小白熾燈發(fā)熱造成不同的溫度條件。 ②實驗中每個燒杯放10個小圓葉片，而統(tǒng)計時只選取前8個小圓葉片上浮的平均時間，這樣做的目的是排除偶然性，使實驗結(jié)果更可靠。

在實驗探究中考查的能力有一定的深度——能力“深”，學(xué)生需要初中三年中持續(xù)的培養(yǎng)，但考查的知識緊緊圍繞課本——知識“淺”，聯(lián)系生活實際，不斷提高學(xué)生運用基礎(chǔ)知識解決問題的能力。

科學(xué)探究在初中科學(xué)學(xué)習(xí)中處于一個相當(dāng)重要的位置， 其地位“深”——是初中科學(xué)課程的首要內(nèi)容；其方法“深”——種類多樣，抽象難理解； 其能力“深”——能獲取信息，會解決問題。但初中科學(xué)探究所面臨的對象是初中生，必須符合初中生的認知發(fā)展規(guī)律，所以其起點“淺”——來源于生活實際；其步驟“淺”——緊緊圍繞七年級教材的六個探究步驟；其知識“淺”——涉及面廣，但都從基礎(chǔ)開始。初中科學(xué)探究雖“深”“淺”不一，但培養(yǎng)學(xué)生卻腳踏實地。