以核心素養為導向的初中科學實驗教學探討

方淑貞

【內容摘要】核心素養是學生接受教育階段逐漸形成適應社會發展、終身發展需要的關鍵能力、觀念和品格，初中科學學科以核心素養為導向開展實驗教學，突出強調了對學生個體科學探究意識、科學應用能力、科學質疑反思和科學創新精神的綜合培養。教師在教學中要真正把學習的主動權交給學生，讓學生在動手操作和自由探索的過程中，經歷提出問題、猜想假設、設計實驗方案、驗證假設等學習過程，促使學生能在自主發展、合作參與、創新實踐的科學探究活動中，逐漸形成勇于探索和敢于創新的思維品質和科學探究能力。

【關鍵詞】核心素養 初中科學 實驗教學

初中科學是富含邏輯關系的綜合性課程，涵蓋了物理、化學、生物、地理多學科知識內容，可以幫助學生更全面、更清晰的認識客觀世界，使學生能從科學視角理解客觀事物的本質屬性。因此，教師在科學實驗教學中，應始終立足于學生科學素養的全面發展，圍繞學生的興趣特點和個性特征，精心設計科學活動實驗方案，讓學生在動手動腦的自由探索活動中，敢于質疑批判，提出創造性的觀點結論。教師要以組織者、合作者的身份，啟發學生對事物關系進行抽象概括、推理論證，讓學生在高質高效的評估、交流、反思的科學探究思考中，實現思維品質與創新精神的全面發展。

一、創設問題情境，激活科學觀念

教師在科學課程中以核心素養為導向開展實驗教學，要引導學生思維求異性、獨創性、靈活性的多向發展，通過問題情境創設，激發學生的問題意識，使學生在充分理解科學概念和規律的基礎上，可以靈活運用科學觀念、知識技能解決解釋實際問題。因此，教師在課堂中要密切聯系學生的生活經驗和認知水平，精心設計巧妙的科學問題情境，讓學生在趣味性和探究性的問題啟示下產生認知沖突，能在概括、思考、分析的過程中，認識科學事實、科學現象的本質屬性，深刻理解抽象、復雜的科學概念原理。

例如，浙教版八上2.3節《大氣的壓強》的教學過程中，教師可以密切聯系學生的生活經驗提出問題，“同學們，污水堵住下水道時，可以用什么器材進行疏通？”“為什么用吸盤可以清理疏通下水道中的污物？是什么原理？”通過問題情境啟發學生思維，引導學生從科學視角深化對自然現象的掌握和理解，感知和體驗人們是怎樣利用大氣壓的，最終結合科學知識親身經歷物理現象到本質原理的思維過程。利用吸盤疏通下水道時，通過擠壓空氣使污物和吸盤間的氣壓變小，由于污物以下的管道與外界相連相通，外界大氣壓大于污物與吸盤間的氣壓時，吸盤緊壓下水道口內外空氣無法流通，使污物以下大氣壓大于吸盤與污物間的氣壓，拽動吸盤向上的壓力使管道與污物間形成空隙，讓學生在問題思考中明白，下水道的污物是在大氣壓的作用下解體，進而使水流出，啟發學生經過抽象概括，準確理解其中的原理?！巴瑢W們，我們生活在大氣的底部，你知道嗎？大氣正在用強大的力壓在我們身上，你感覺到了嗎？你是否可以利用身邊的器材設計實驗，證實空氣中真的存在大氣壓強？”教師在問題情境中引導學生聯系生活實際，應用已掌握的科學知識，來分析解決相關問題，使學生在情境探究中逐步實現對科學知識的深度理解。

教師在科學課程教學中，要立足于學生的生活經驗，設計具有思考性、探索性的問題情境，啟發學生思維靈活性和創造性的多向發展，通過創設符合學生思維規律的學習內容，進一步提升學生提出問題的思維能力，使學生在嘗試性、探究性的學習中，運用科學知識解釋問題，建構科學觀念素養。

二、觀察質疑探究，形成科學思維

科學思維素養是學生對科學事實、科學現象、科學過程內在規律的概括反應，教師在科學課程教學中，可通過實驗演示，引導學生對問題進行推理、猜想、假設、質疑，打開學生的思維空間，使學生在抽象思維與形象思維的相互作用下，經歷感性到理性的認知過程，教師要成為課堂的組織者和指導者，鼓勵學生大膽質疑、猜想、探索，啟發學生密切聯系生活經驗進行思考，讓學生在問題類比、觀察、分析、論證的過程中，更好的理解科學知識，借助科學知識的邏輯推理，形成新穎、獨特、個性的創新論點。

例如，《大氣的壓強》教學過程中，教師可通過實驗展示，激活學生的科學抽象與形象思維，讓學生結合科學原理和與核心概念，判斷推理解釋自然界中各種與大氣壓相關的現象?！跋旅嫖覀円黄饋碛^看兩個小魔術，請你們觀察分析，看一看大氣是否有壓強？”第一次實驗，“先用釘子將裝滿水的瓶子扎洞，瓶蓋擰緊后，為什么水不會流出來？”通過實驗讓學生產生認知沖突，激發學生的探究興趣，初步形成科學思維。第二次實驗，“將硬紙片放置于瓶口，倒置過來后硬紙片會掉下，然后，將瓶內裝滿水再一次將紙片放置于瓶口，倒置過來后紙片沒有掉下”讓學生在思考中探究其中的原因。“裝滿水的瓶子蓋上紙片為什么沒有掉下來？”“是什么力托住了紙片？”讓學生在抽象思維和形象思維相互補充作用下，進行類比、歸納、推理、分析，“實驗開始時，紙片受重力作用掉下”“然后，灌水排凈瓶內的空氣后，硬紙板在水的壓力和自身重力的作用下，反而沒有掉下，這個力來自哪里？”讓學生在觀察、思考、分析中理解，“是大氣壓強托住了硬紙板”從而了解大氣壓強的存在。

教師在科學實驗教學中，要真正把學習的主動權交給學生，啟發引導學生結合自身生活認知經驗，對已知的知識信息展開抽象概括、質疑分析，通過科學思維創新與邏輯推理，準確抓住事物的關鍵要素，并提出個性化的新穎論點。

三、獨立設計實驗，發展科學探究

教師在核心素養理念下開展核心實驗教學，應注重培養學生的科學探究能力，讓學生在獨立實驗中綜合運用科學知識獲取信息、處理信息，使學生在實驗探究親自操作中提升實驗設計、驗證、實踐操作的能力，教師在組織學生實驗探究過程中，要求學生以小組合作的形式，各自獨立完成科學實驗設計，同時教師適當對學生進行啟示，引導學生通過不斷的改進、交流、評價，逐步形成、具備科學探究意識，獨立設計實驗方案獲取證據的能力。

例如，《大氣的壓強》教學過程中，教師在實驗演示完成后，啟發學生討論、思考、探究生活中的大氣壓強現象?！暗喂苤械囊后w為什么不會滴落？我們用瓶子喝水時，水是怎樣進入口中的？護士打針，是怎樣用注射器吸取藥液的？活塞式抽水機是怎樣將水壓出來的？帶有掛鉤的吸盤為什么能牢牢地貼在瓷磚表面？”不同的實驗活動，讓學生通過實驗、推理、實踐等過程進一步理解大氣壓強的存在并能用準確的語言解釋大氣壓現象。“大氣壓強究竟有多大呢？”“我們可以用什么樣的方法表示大氣壓強的大小呢？”進一步培養學生的科學探究精神，“你可以通過實驗測量大氣壓強嗎？”組織引導學生利用“針筒、彈簧測力計、刻度尺、吸盤、鉤碼等器材分組設計實驗粗測大氣壓的值”各學習小組獨立討論實驗方案、設計實驗步驟，教師適當啟發學生思考討論測量原理，同時對實驗過程中的注意事項進行適當的引導和提示，最后各小組討論得出一致性的實驗方案并進行實驗。通過不斷深入的科學探究，使學生明白測量原理P=F/S及粗略測量大氣壓的方法，加深對大氣壓強的理解和認識。在實驗活動結束后，教師向學生闡述托里拆利實驗，進一步豐富學生的科學思維視野，讓學生課外活動中延伸拓展科學探究能力，形成嚴謹的科學精神。

教師在實驗教學中指導學生相互評價交流，提出創新觀點，讓學生之間共享學習經驗，勇于探究、學以致用、實踐創新，進而使學生在設計實驗的過程中，了解大氣壓的測量方法和技術，能通過設計實驗解釋相關科學現象，提高科學探究能力。

四、課外回顧反思，培養科學態度

以核心素養為導向的科學教學，應強調對學生科學態度與社會責任擔當的培養和發展，讓學生能在把握科學本質的基礎上，能進一步理解科學技術與自然社會之間的關系，使學生逐步樹立正確的科學態度和責任。教師可將課堂知識延伸至課外，為學生提供充足的自主探究空間和時間，使學生從實驗中提出問題，通過觀察、分析、推理、質疑、反思、評價中獲得證據，得出結論，并作出解釋，感受科學對現實自然生活的影響，培養實事求是的科學態度。

例如，《大氣的壓強》教學過程中，教師為學生布置課外體驗活動，“同學們，課堂實驗中測出大氣壓值不是很精確，你有辦法測得更精確嗎？”要求學生回顧課堂知識，并結合自己已掌握的知識經驗，運用空盒氣壓計？水銀氣壓計等材料，精準測定大氣壓的值。通過課外拓展了解托里拆利實驗旳原理、目的、器材、現象和結論，進一步深刻理解大氣壓的特點，并能計算大氣壓的值，P₀=ρ_汞gh=13.6×10³kg/m³×9.8N/kg×0.76m=1.013×10⁵Pa。在課外活動中，讓學生清晰的梳理思路，并促使學生依據實驗現象計算大氣壓強旳數值，將學生的思維引入現實社會應用中，“為什么深礦井無法將水抽到地面上？”讓學生通過親身實驗、測量、探究，運用大氣壓知識解釋實際現象，知道原因得出結論，樹立嚴謹求實的科學態度。

教師在科學實驗教學過程中，組織學生進行回顧、總結，評價、反思，使學生可以充分發揮創造性、邏輯性思維，基于實驗中的證據和邏輯進行反思，讓學生能及時改進糾正思路，理解科學技術的本質以及科學技術與自然社會間的關系，使學生在積極的思維活動和探索中，形成嚴謹的實事求是的科學態度，具備熱愛社會、熱愛自然、保護環境的責任感。

總之，教師在初中科學實驗教學中，要注重對學生探究意識和反思能力的引導培養，使學生在豐富多彩、自由民主的交流探討、分析思考中，能靈活運用科學知識技能解決問題，不斷深化對科學本質的認知和學習。教師要在課堂中發揮學生的主體價值，營造活躍、輕松、積極、樂觀、向上的環境氛圍，同時密切聯系學生的認知經驗和思維特點，設計具有探索性和創造性的學習內容，讓學生可以在猜測假設、抽象分析、推理論證的實驗探究學習中，相互交流、相互滲透、相互影響，共同提高實驗學習能力，加深對科學知識的理解和掌握。

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（作者單位：浙江省杭州市余杭區黃湖鎮中學）