教學情境下的合作性家庭科學實驗開發策略

周金晶

（鄞州實驗中學 浙江寧波 315100）

合作性家庭科學實驗教學情境的操作性定義：學生在教師的組織下，形成合作小組，共同設計出一個可行的家庭科學實驗，并由幾個同學共同實踐完成，在新課中，教師將學生完成的家庭科學實驗設計進教學過程中，并由現象提出問題，在解決問題的過程中，碰撞出新知識的過程。

合作性家庭科學實驗教學情境需要開發的不是很多，整個初中三年《科學活動冊》這一類型的實驗就只有13例。但也不能小覷了這13例實驗的作用。在一個相對長的時間里，由學生以小組為單位，自行設計完成整個實驗過程，這不僅能鍛煉學生的操作能力，而且還能讓學生學會相互合作與交流，充分培養學生團隊合作能力。下面介紹一下合作性家庭科學實驗教學情境的開發的指導策略[1]。

一、組隊

既然是合作，隊員很重要，但一個班不可能人人都是學習優秀，或者能力相當的學生，所以為了各個組的公平起見教師得有意識地對全班同學進行分組。那么分組有以下幾個原則。

1.關系互補：小組里男女生比例要恰當，從社會角色而言，男生相對身強力壯，而女生比較細心；小組成員要關系和諧的，私下里關系要好，沒有矛盾。最好還能考慮到家住得近點的，而且也相對熟悉的。

2.成績互補：成績的優異區別在于對知識和實驗原理的把握上，如果分組不合理，很可能會使實驗從原理上就出現錯誤，也就很難保證實驗的成功性。所以，盡可能在分組的時候考慮各組成績的均衡。

3.能力互補：在一個班中，每個學生都有自己的特點，有的學生善于發現問題，有的學生善于設計實驗方案，有的學生善于動手，有的學生善于總結，有的學生善于表達。只有他們將能力互補的同學組成一組，讓他們取長補短，才能發揮出團隊的力量。

4.條件互補：每個學生的家庭狀況也不一樣，家庭資源是個不容小覷的條件，有的家庭本身就能提供實驗器材；有的家長對孩子的能力培養很重視，沒有條件也會創造條件；有的家里比較適合進行實驗等，只有同時考慮到家庭狀況，才能給每個學生有學習提高的機會，為學生搭建起交流的平臺。這些是實驗順利開展的物質保證。

二、設計可操作的實驗方案

學生深讀《科學活動冊》里的實驗要求，科學活動冊里的內容相對比較詳細，但難免也會有與生活實際不相符合的地方。學生相互討論出一個可以操作的實驗方案，在完成初稿時，可以由教師參與審稿，以得到有效的建議并進行改進，最終定稿。

三、進行實驗

學生根據討論出來的最終方案進行實驗，有些可以幾個人一起進行，有些也可以一個人自己實驗。

筆者組織學生就華東師范大學出版的科學七年級上冊中《活動11觀察豆類種子的發芽及幼苗生長對光的適應》進行了家庭科學實驗的開發[2]。

四、總結與匯報并完成教學過程

學生在這一環節中可以充分展示，教師不應給他們束縛，學生展示時有些用圖片、有些用PPT形式、有些用圖表形式。但對于實驗的結果和出現的異常現象教師都要進行科學性的點評。由于筆者開發的案例本身就是教學過程中的一個環節，所以當學生在完成實驗總結與匯報時也就完成了教學過程。

1.合作性家庭科學實驗開發與教學實踐案例

《觀察豆類種子的發芽及幼苗生長對光的適應》家庭科學實驗設計與實施

以下節選兩組典型小組的實踐案例分享

第四組的實驗方案

組長：胡銘

實驗目的：觀察綠豆種子及幼苗生長是否需要陽光，陽光是否影響葉片顏色

相同條件：綠豆種子、透明瓶、土壤

不同條件：陽光

實驗內容：把一個埋入種子的透明塑膠瓶，放在有陽光的地方，把另一個埋入種子的透明塑料放在陽光照不到的地方。保證相同的水分、土壤空氣

第一組的照片記錄：

組長：俞鐘浩

2.在《艷麗多姿的生物》中的教學情境設計

七上1.1.1艷麗多姿的生物（第一課時）片段

教學目的：

學會觀察綠豆種子的發芽及幼苗生長對光的適應。

教學重點和難點

重點：觀察綠豆種子的發芽。

難點：幼苗生長對光的適應。

教學方法：啟發式和探究式

教學過程：

……

過渡：植物的根、莖、葉、花、果實都有適應環境的特征，那么植物的種子有沒有這樣的結構功能以適應環境呢？

學生可以以多種方式交流，比如PPT展示、表格形式、照片形式或直接實物展示等，并小組交流后分別展示以下問題幼苗生長對光的適應

問題：發芽后的幼苗放在窗臺上，過幾天會發現綠豆幼苗有什么變化？你能解釋其中的原因嗎？

回答：向窗外生長。我們認為窗外有光，幼苗是在向光生長。

……

效果分析與反思

這其實是學生們第一次的家庭科學實驗，筆者為了讓孩子們充分體會合作的過程，這個家庭科學實驗是幾乎完全放手讓學生們自己設計完成的。根據教學安排，提前至少三個星期的時間，而且還利用上國慶長假的7天時間，這樣學生們有更充裕的時間來進行實驗。具體安排與感想如下：

（1）設計可操作的實驗步驟。時間：國慶長假前一周。方式：小組共同討論完成初稿，教師第一次審稿，學生定稿，再教師第二次審稿。目的：培養學生利用控制變量來探究實驗。

學生們雖然有可以參照的活動冊，但在設計時還是發現了學生們集小組力量，設計出研究活動冊沒有的變量。這個實驗其實初中應該做兩次，第二次在七下《植物的生殖與發育》那一節中，應該是最為詳細的，主要研究影響種子萌發的主要條件。而七上的做這個實驗的目的僅僅是為了讓學生體驗，植物種子萌發時也出現了與環境相適應的結構特征。比如鉤狀的子葉，為保護子葉破土而出。而像影響種子萌發的因素在第一次實驗時是不涉及的，但后期作業中卻會涉及。筆者很欣喜地發現學生們有意識地把影響因素也考慮進去了。比如，有些組進行了好幾組實驗，其中一組在土壤中進行，一組只放在潮濕的棉布上，保持其他條件不變，研究的是土壤的變量[3]。

（2）完成實驗。時間：國慶7天長假。方式：個人自行完成。目的：培養學生的動手操作能力，培養學生熱愛科學熱愛生活的情感態度。

不管學生怎么設計，教師怎么開放，家庭科學實驗都必須建立在課堂教學的基礎上，所以教師應該提前設定好需要學生在實驗過程中要觀察的要點。比如：

表2 問題設置

（3）教學過程。

時間：完成實驗，即長假結束，一周后。

方式：小組匯報式。

目的：培養學生的交流與表達，完成教學目標。

這個過程是最激動人心的時刻，作為教師，最希望看到的就是這樣的場景。每個組在簡短的交流準備之后，派代表來匯報實驗現象及結果，并得出結論。匯報形式多樣化，表格形式的，照片形式的，有個組還精心準備了PPT。在學生交流過程中，教師適時引導學生進行深層次的思考，從而突破的課堂教學的難點。這一過程不但加強學生的互動，而且輕松高效地完成了教學任務。

（4）及時總結，完成實驗報告。時間：課堂教學完成之后。方式：實驗報告。目的：學會總結與反思，解釋實驗中的意外情況，升華實驗效果。

這個過程，必須及時放在課堂教學之后，學生們在課堂交流的過程中，有了思維上的碰撞，產生的火花會點燃孩子思考的熱情，抓住這個最重要的時期，對培養孩子們理性客觀的思考問題非常有幫助。

通過實踐與分析筆者認為在教學中開發這種合作性家庭科學實驗非常有必要。

第一，更加鍛煉學生的科學探究能力，增強他們對科學探究的理解。

通過對家庭科學實驗的開發，讓學生們更深入認識我們周圍的大自然，發現自然界中的神奇現象，提出有效的科學問題，用我們睿智的頭腦，科學的方法去探究。

第二，學生能更好地吸收科學知識，培養他們的科學技能。

學生課前實驗本身就已經對即將所學知識充滿了期待，帶著自己親身的體會、問題去學習，學生的注意力肯定是百分百的。這樣將被動地接受改為主動的求知，必定高效且有效。所以家庭科學實驗為學生提供了感性的認識環境，可以大大豐富他們的感性認識，有助于學生對科學事實獲得明確、具體的認識，活化深化已掌握的知識，真正體現做中學，也真正體現“教師主導，學生主體”教學方式，促進學生對知識意義的建構。

第三，能更好地培養他們與人合作交流的能力。

家庭科學實驗的實踐讓筆者看到了希望，學生們獲取成功的實驗后分享時的那種興奮，教學過程中他們在這樣的實驗情境中去獲取知識后的恍然大悟，還有在與組內成員交流時那種投入的精神，都在體現他們強烈的好奇心和求知欲。

所以說基于教學情境的家庭實驗，不僅能促進學生建構知識，還能將科學與生活實際相聯系，真正實現了科學課程的四維目標：科學探究、科學知識與技能、科學態度、情感與價值觀、科學技術社會環境。