核心素養視角下的初中科學實驗教學實踐

李陳

[摘要]以《光合作用》的教學為例，著眼于發展學生的科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任四個維度的科學學科核心素養，設計“創設情境，導入新課——問題引導，實驗探究——聚焦任務，實驗驗證——創新實驗，拓展思維”等初中科學實驗教學流程。在初中科學實驗教學的各個環節中，靈活運用各種手段，巧妙結合初中科學的知識特點，充分激發學生的探究興趣，注重提升學生的思維能力，積極發展學生的科學學科核心素養。

[關鍵詞]核心素養，實驗教學，初中科學，光合作用

[中圖分類號]G633.98[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）11-0081-04

一、背景

學科核心素養是一種彰顯學科特色、凸顯學科本質、體現學科價值的素養，是對培養學生綜合核心素養的落實。科學學科核心素養是指學生在接受科學教育的過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過科學學習內化的帶有科學學科特性的品質，主要包括科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任四方面。

科學是一門以實驗為基礎的學科。科學實驗貫穿科學學習的全過程，是培養學生科學學科核心素養的重要載體。科學學科的實驗教學需要從科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任四方面進行設計，以有效發展學生的科學學科核心素養。

梅里爾強調“要將學習置于真實的、聯系生活的任務序列中”。而教師的具體的教學任務也應置于真實、循序漸進的任務序列中，并在實際問題情境中完成。教師在教學設計時應先提出問題或者任務，然后針對各個問題或各項任務具體設計教學環節，引導學生在各個教學環節中完成相關任務，運用所學知識解決實際問題。這樣的教學以任務為中心，在完成任務的過程中促進學生科學學科核心素養的發展。本文以《光合作用》的教學為例，立足于發展學生的科學學科核心素養，以“任務驅動”為教學核心，談談如何開展初中科學實驗教學。

二、基于核心素養的初中科學實驗教學實踐

（一）教學內客分析

《光合作用》是浙教版科學八年級下冊第三章第六節的內容。光合作用聯系了前面章節學習的氧氣和二氧化碳，揭示了這兩種氣體如何參與生命活動，為后面的物質循環和能量傳遞的學習奠定了基礎。本課時介紹了光合作用的原理和設計不同的實驗驗證光合作用的條件、產物和原料，由現象到本質，由原理到實驗進行學習。教材中，“光合作用的原理”大多是陳述性知識，運用閱讀指導法引導學生自主獲取新知，重在培養學生的閱讀、分析、歸納、整理能力。教材安排了驗證“光合作用的條件、產物和原料”的實驗，旨在讓學生領會實驗設計的思想方法，經歷實驗方案不斷修改完成的過程，掌握水浴加熱、脫色處理等基本實驗技能。

（二）教學目標

1.科學觀念與應用

（1）能說出光合作用的條件、原料和產物。

（2）能理解光合作用的原理。

2.科學思維與創新

體驗科學探究過程中的思維活動，如分析、比較、判斷、歸納、演繹、想象、綜合等。

3.科學探究與交流

（1）經歷科學探究的一般過程。

（2）初步學會合作交流、控制實驗條件、設置對照等方法。

4.科學態度與責任

樹立“質疑、創新、進取”的科學精神。

（三）教學重難點

1.重點：光合作用的條件、原料和產物。

2.難點：驗證性實驗的設計與改進。

（四）教學準備

1.實驗用品：金魚藻、豌豆、天竺葵、三葉草等校園植物;燒杯、試管、膠頭滴管、石棉網、三腳架、酒精燈、鑷子、表面皿等器材;毛巾、熱水壺、粥湯等物品;BTB試劑、酒精、碘液等藥品。

（五）教學過程

1.創設生活情境，導人新課

課始，教師應巧妙利用學生熟悉的生活現象和具體事例創設情境導人新課，讓學生感受科學就在身邊，科學問題存在于生活中，激發學生的學習興趣與欲望，調動學生的學習主動性。熟悉但又未知的知識情境，能激活學生主動學習的意識，促進學生積極思考，使學生樂學、想學。

[案例1]《光合作用》引入片段

教學本節課時恰逢立夏節氣，本地有吃“立夏狗”和“立夏餅”的習俗，于是筆者結合吃“立夏餅”這一生活事例設計了課堂導人環節，先請學生講述立夏的風俗，使他們處于熟悉的生活情境中;然后展示新情境：做光合作用實驗前，教師用手拿起立夏餅，發現手指接觸的部位出現了變色（如圖1）。

教師：立夏餅為什么變了顏色？請結合學過的知識解釋立夏餅變色的原因。

學生：立夏餅之所以變色是因為老師的手上沾有碘液，淀粉遇到碘液變藍。

教師：淀粉遇到碘液真的會變藍嗎？讓我們一起來驗證。

之后，學生自主挑選實驗材料，開展實驗驗證，并交流“粥湯與碘液”實驗。

教師：感謝同學們幫老師解答了立夏餅變色的疑惑。但是，老師又有了新的疑惑：同學們餓了，就會吃食物，然后長大長高。但是植物并不會吃東西，它們是如何長大長高的呢？

評析：結合“立夏餅”創設生活情境，激發學生的求知欲，促進學生通過小組討論得出“淀粉遇到碘液變藍”的結論，并親身經歷實驗過程，強化對新知的理解與掌握。問題的設置使學生經歷了理性思辨、思考質疑、取證驗證的過程，促進了學生科學精神的發展。本實驗得出的結論將貫穿于本節課的教學，“淀粉遇到碘液變藍”這一結論也將作為驗證光合作用產物的判定標準。

2.問題引導，實驗探究

將問題具體化、情境化處理，能創設出適合課堂實驗探究的簡化情境，引導學生思考，從而發展學生的科學思維，促進學生學習能力的提升。

評析：這樣梯度呈現、循環上升的實驗設計，為光照條件實驗設計做好了鋪墊，降低了學生學習的難度。而創新實驗，縮短了實驗時間，豐富了酒精脫色的方法，凸顯了酒精脫色的本質。在此環節中，學生經歷了發現問題、分析綜合、推理論證、方案改進等科學探究與創新的過程，發展了科學素養。

5.創新實驗，拓展思維空間

創新實驗能拓展學生的思維空間，激發學生的求知欲，深化學生對知識的理解，提升學生的思維能力、實驗設計能力和實踐能力。利用新材料改進實驗，是實驗創新的基本方向，也是解決疑難實驗問題的突破口。

[案例5]《光合作用》創新實驗：驗證二氧化碳是光合作用的原料

教師：我們完成了任務二和任務三，驗證了光合作用能產生淀粉及需要光照。其實，老師還做了“二氧化碳是光合作用的原料”實驗。下面我們一起來學習這一創新實驗。（學生非常驚訝和好奇）

實驗操作：往BTB試劑（溴百里酚藍試劑）中吹入大量二氧化碳（讓學生當堂吹起，觀察BTB試劑的顏色變化：藍色變為黃綠色）。取三支拇指試管，分別編號為A、B、C，其中A、B兩支試管中放入等量金魚藻，C作為對照，不放金魚藻。A、C試管倒入等量的黃綠色BTB試劑，B試管倒入等量藍色BTB試劑。放在窗外陽光下，使金魚藻進行光合作用。（BTB試劑是生物學實驗中常用的水生生物的呼吸試劑，它在酸性條件下呈黃色，在堿性條件下呈藍色，可以根據BTB試劑的顏色變化判斷植物生活環境中二氧化碳的含量變化。）

實驗現象：如圖8.A試管中溶液由黃綠色變為淡藍色，B、C試管中顏色變化不明顯。

現象分析：由于A試管中金魚藻進行了光合作用，使二氧化碳明顯減少，BTB試劑才發生了顏色變化。實驗結論：二氧化碳是光合作用的原料。

評析：以BTB試劑作為實驗材料進行創新實驗，突破了教材實驗中二氧化碳量難以控制的難點，實現了對光合作用的原料、條件、產物的驗證，激發了學生實驗探究光合作用的影響因素的興趣，發展了學生批判質疑的能力。

三、基于核心素養的初中科學實驗教學反思

本節實驗課的各個環節中，教師結合初中科學的知識特點，靈活運用各種手段，激發學生的探究興趣，發展學生的科學思維，培養學生的探究能力，提高學生的評價交流水平，發展學生的科學學科核心素養。通過教學實踐，筆者有了如下思考：

（一）實驗教學應注重情境創設

“科學探究與交流”核心素養是指具有科學探究的意識，能在真實情境中提出科學問題。合適的情境創設是學生提出問題的關鍵。只有實現“情境——問題——探究——認知”的構建，才能促進學生核心素養的發展。

（二）實驗教學的方式應多樣化

實驗教學的方式可以是探究式、啟發式、任務驅動式、問題導引式。每一個教學環節，都可以采取不同的教學方法進行設計。實驗教學的理想方式是讓學生在情境中探究問題，在探究中建構知識，在應用中啟迪思維。

（三）實驗教學要催生教學相長

上完《光合作用》這節課，師生都產生了很多有價值的研究問題（如碘液濃度對染色的影響;葉片表皮結構對顯色的影響;天竺葵實驗現象不明顯的原因;酒精濃度對葉片褪色后脆硬程度的影響），通過對問題的交流討論，促進了教學相長。