從實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到理性思維
——初中科學(xué)課堂教學(xué)改革的新視角

盧玲芬

引言：初中科學(xué)包含物理、生物、化學(xué)、天文等學(xué)科內(nèi)容，其具有較強(qiáng)的綜合性與實(shí)踐性。學(xué)生需要通過完成大量實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、掌握基本的實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)方法，并對一些猜想及原理做有效驗(yàn)證，同時也要學(xué)會使用一些簡單的實(shí)驗(yàn)器械。在教學(xué)改革的時代背景下，初中科學(xué)教師不僅要完成階段性的教學(xué)任務(wù)，也要在教學(xué)過程中對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行合理優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性能力，并使學(xué)生學(xué)會以理性的態(tài)度面對科學(xué)問題，發(fā)展學(xué)生的理性思維，從而形成學(xué)生對科學(xué)知識的理性認(rèn)識。以下就是筆者對如何站在發(fā)展理性思維的角度進(jìn)行科學(xué)教學(xué)改革的分析與論述。

一、當(dāng)前初中科學(xué)課堂教學(xué)改革問題分析

當(dāng)前初中科學(xué)課堂教學(xué)改革中主要存在以下問題：其一，實(shí)驗(yàn)演示課件化，教師對多媒體的認(rèn)知存在本質(zhì)上的誤區(qū)，過分注重多媒體的教育功能，而忽視了科學(xué)教學(xué)本身的實(shí)踐性與真實(shí)性，分離了科學(xué)與實(shí)際生活的距離；其二，課堂探究程序化，不少教師嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，按部就班地開展教學(xué)活動，但實(shí)際上，有限的教學(xué)時間不足以支撐教師完成每一步實(shí)驗(yàn)教學(xué)；其三，分組實(shí)驗(yàn)合作化，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是以小組的形式進(jìn)行的獨(dú)立探究與自主學(xué)習(xí)，不單只需要小組合作，也需要獨(dú)立探究，但不少教師在教學(xué)中過于強(qiáng)調(diào)合作，而導(dǎo)致學(xué)生缺少獨(dú)立探究的機(jī)會。

二、初中科學(xué)課堂教學(xué)改革注意事項(xiàng)

為了使學(xué)生充分參與課堂，發(fā)揮自身的主觀能動性，并多角度、全方位地探索科學(xué)知識與科學(xué)問題，教師應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以生為本，在課堂上凸顯學(xué)生的主體地位，時刻關(guān)注學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)動態(tài)，并注意夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)基礎(chǔ)，加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)科學(xué)事實(shí)、概念以及原理的深度理解，使其掌握基本的科學(xué)知識與科學(xué)學(xué)習(xí)方法。同時，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣，鼓勵學(xué)生嘗試以不同的方法解決科學(xué)問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。

三、初中科學(xué)課堂教學(xué)改革的具體實(shí)踐

1.從事實(shí)驗(yàn)證到觀察 學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，首先要對科學(xué)知識做基本的了解，認(rèn)識基礎(chǔ)的科學(xué)事實(shí)。值得一提的是，科學(xué)并非是事實(shí)，也不是對事實(shí)的不間斷性邏輯推理。實(shí)際上，科學(xué)事實(shí)是客觀存在的，是已知信息的單獨(dú)部分，與理論無關(guān)。就初中科學(xué)教材內(nèi)容安排而言，其中就包含了大量基礎(chǔ)的科學(xué)事實(shí)，如15攝氏度的空氣中聲音傳播的速度是每秒340米、聲音在傳播過程中遇到障礙物會被障礙物反射回來從而形成回聲、重力的大小為約為9.8N／KG、蝴蝶和青蛙屬于變態(tài)發(fā)育昆蟲、動物有有性生殖和無性生殖兩種生殖方式、地球繞太陽旋轉(zhuǎn)一周約為365.2422天、純凈物根據(jù)元素的不同可分為單質(zhì)和化合物等。所以，教師在教學(xué)過程中，要充分強(qiáng)調(diào)課堂的科學(xué)性與基礎(chǔ)性，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律入手，凸顯對科學(xué)事實(shí)的觀察及描述。通過引導(dǎo)學(xué)生對不同科學(xué)現(xiàn)象體現(xiàn)的科學(xué)事實(shí)進(jìn)行對比，對事實(shí)做有效驗(yàn)證，逐步建立其實(shí)證意識。

例如，在浙教版八年級下冊《氧氣與氧化》教學(xué)中，驗(yàn)證氧氣具有助燃性這一事實(shí)，過去的教學(xué)模式下，教師采取小組合作實(shí)驗(yàn)的方式指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生參與到了課堂實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，而且實(shí)驗(yàn)成功率較高。但仔細(xì)對教學(xué)過程進(jìn)行深入分析，學(xué)生完全是被動的，他們只是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了氧氣可助燃這一事實(shí)，而不會去主動思考氧氣是如何與物體發(fā)生氧化作用的，所以學(xué)生對氧氣還沒有深刻的認(rèn)識。為改善這一教學(xué)問題，教師可根據(jù)教學(xué)情況適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)時間，確保學(xué)生有充足的時間進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過對比觀察發(fā)現(xiàn)氧氣的特性，并要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因。同時，以認(rèn)知的沖突強(qiáng)調(diào)物質(zhì)與氧氣反映前與反應(yīng)后的區(qū)別，并由對比實(shí)驗(yàn)向與氧氣有關(guān)的其他科學(xué)事實(shí)進(jìn)行拓展延伸，從而加深學(xué)生對氧氣的本質(zhì)理解。

2.從概念驗(yàn)證到推理 概念是對某一類相似事物或者是觀點(diǎn)的總結(jié)性概括。就初中科學(xué)而言，學(xué)生要學(xué)習(xí)許多綜合性與單一性的概念知識，如生態(tài)系統(tǒng)、音調(diào)、響度、電流、二力平衡、變態(tài)發(fā)育、有性生殖、頂端優(yōu)勢、自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)、元素、化合物、密度、單質(zhì)、溶解、氧化等。通過概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)?fù)雜且分散的科學(xué)知識簡單化、系統(tǒng)化，從而認(rèn)識到科學(xué)知識與科學(xué)現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系。在教學(xué)過程中，教師不僅要將概念教學(xué)的重點(diǎn)置于對概念的深度理解與概念知識的拓展延伸，還要以概念培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，從而幫助學(xué)生建立完整的科學(xué)知識體系，構(gòu)建科學(xué)知識學(xué)習(xí)框架。

例如，在浙教版八年級上冊《物質(zhì)的溶解》中，溶解就是學(xué)生必學(xué)的概念知識。通常情況下，教師都以演示法開展課堂教學(xué)，通過向?qū)W生演示不同固態(tài)物質(zhì)在不同液態(tài)物質(zhì)中的溶解建立學(xué)生對溶解知識的印象。學(xué)生在觀看了教師實(shí)驗(yàn)之后，得出溶解的概念，即溶解就是固態(tài)物質(zhì)在液態(tài)物質(zhì)中的溶解能力。這樣，雖然能夠給學(xué)生提供溶解理性認(rèn)識的感性材料，但是學(xué)生并未對為什么不同固態(tài)物質(zhì)在液態(tài)物質(zhì)中溶解時會呈現(xiàn)不同的現(xiàn)象做充分考慮，也不會運(yùn)用理性思維對概念進(jìn)行再加工。而教師即使以生動形象的語言對概念做了總結(jié)性表述，但實(shí)際上理性的推理活動仍舊被生硬的概念教學(xué)所取代。這種教學(xué)程式，直接阻礙了學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)造能力的發(fā)展。對于此類情況，教師應(yīng)當(dāng)以問題為導(dǎo)向，通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法開展實(shí)驗(yàn)，并要求學(xué)生針對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做相應(yīng)的邏輯推理。同時，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，指導(dǎo)學(xué)生從對科學(xué)知識的感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，使其全面地、多角度地看待科學(xué)概念，理解科學(xué)知識，從而學(xué)會使用科學(xué)概念與科學(xué)知識解決實(shí)際問題。比如，以如下問題情境導(dǎo)入教學(xué)：“我們平時在制作糖水時，一邊加蜂蜜一遍攪拌。糖水不夠甜時繼續(xù)加蜂蜜，直到甜度適中為止。那么，蜂蜜和水相融合這樣的現(xiàn)象叫做什么？什么樣的情況下蜂蜜會與水充分融合？接下來我們就需要通過實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行有效驗(yàn)證。”在學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生親自動手設(shè)計并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生設(shè)計完成實(shí)驗(yàn)的過程中建構(gòu)對溶解的認(rèn)識。這樣，學(xué)生自然而然就會對溶解的知識進(jìn)行深度理解，而不是只進(jìn)行表面概念的學(xué)習(xí)。

3.從原理驗(yàn)證到質(zhì)疑 有研究認(rèn)為，所謂原理，就是對概念或者物質(zhì)關(guān)系的闡述。就原理本身而言，它由多個概念組成，體現(xiàn)了科學(xué)的本質(zhì)規(guī)律，如牛頓慣性定律、萬有引力定律、阿基米德原理、歐姆定律、熱傳導(dǎo)定律、生態(tài)平衡等。實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生普遍不會對這些定律及理論提出質(zhì)疑，也不會去深入探究這些定律形成的過程。即使不少教師在課堂教學(xué)導(dǎo)入階段以圖文并茂的形式向?qū)W生詳細(xì)闡明科學(xué)定理及理論的形成過程，但學(xué)生始終不去關(guān)注和考慮其是否具有合理性及這些科學(xué)定律及理論是如何形成的，而是將學(xué)習(xí)重點(diǎn)置于對這些定律及理論的記憶與理解。這就導(dǎo)致了不少學(xué)生看似掌握了科學(xué)知識，但仍舊不會使用所學(xué)知識解決實(shí)際的科學(xué)問題。因此，教師要在實(shí)際教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，鼓勵學(xué)生大膽提出質(zhì)疑以及自己學(xué)習(xí)中遇到的困惑，并堅(jiān)持科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程與結(jié)果并舉，不只關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否，更要關(guān)注怎樣搜集、分析并處理實(shí)驗(yàn)材料，怎樣根據(jù)處理材料獲得的數(shù)據(jù)或者知識得出合理性結(jié)論，怎樣以不同的實(shí)驗(yàn)方法得出相同的結(jié)論等。這樣，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對發(fā)展學(xué)生理性思維起到積極的影響作用，并為提高學(xué)生質(zhì)疑能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)語：綜上所述，培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的理性思維將是初中科學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢。實(shí)際改革過程中，教師應(yīng)當(dāng)在充分考慮這些問題的基礎(chǔ)上，注重堅(jiān)持以生為本、夯實(shí)學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造興趣，為培養(yǎng)學(xué)生理性思維創(chuàng)造良好的條件。此外，要發(fā)展學(xué)生的理性思維能力，教師要從事實(shí)驗(yàn)證上升到培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、從概念驗(yàn)證上升到提高學(xué)生邏輯推理能力、從原理驗(yàn)證上升到啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，不只要教會學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)方法，也要引導(dǎo)學(xué)生深入分析實(shí)驗(yàn)原理，同時，提高學(xué)生的思維能力，從而促進(jìn)學(xué)生整體水平的提升。