指向深度學習的初中科學實驗作業創設與實施

□浙江省杭州市瓶窯鎮第一中學 白劍芳

科學課程是初中教育體系的重要組成，旨在培養學生的探究意識和科學精神。為了實現這一目標，教師要優化初中科學實驗作業設計，將學生的基本學情與課程重點內容加以整合，布置針對性的實驗作業，讓學生在實踐中深化知識理解，親身體會科學精神的實質，以此達到深度學習的教育目的。文章針對指向深度學習初中科學實驗作業的實施路徑進行探析，以期為廣大教育工作者提供參考。

一、指向深度學習的初中科學實驗作業的相關概述

（一）深度學習與科學實驗作業的內涵

深度學習是指學生在淺層學習的基礎上對課程內容展開深入研究，可以從以下三個角度進行分類。第一，從學習方式上看，這一理念通常表現為對知識的批判性理解，強調新舊知識的有效結合，尤其是強調它們之間的邏輯關系；第二，從學習過程上看，深度學習是指學生將現有的知識和技能遷移到全新情境中，保證問題的順利解決，同時使他們對新課內容形成全新認識；第三，從學習結果上看，深度學習要求學生在批判性學習過程中建立與新知識點的關聯性，鼓勵他們積極探索、反思、創造，對課程內容形成更加深刻理解。初中科學實驗作業是指教師根據本課重點內容以及學生的真實學情提出個性化的思考問題，要求他們結合現有知識儲備提出猜想，通過動手操作、合作探究等多種途徑總結出問題的正確答案，保證實驗作業的順利完成。這也是課堂教學中不可忽視的關鍵環節，可以幫助學生及時鞏固所學內容，以動手操作的方式提高其科學素養。

（二）指向深度學習的科學實驗作業的實踐意義

指向深度學習的科學實驗作業強調以學生為主體，結合課程內容組織多元化、開放性的實踐活動，讓學生在動手操作中走向深度學習。此類作業比較關注知識遷移、解決問題和創新設計，引導學生將所學內容靈活應用于實踐，促進知識運用能力的提升。另外，初中科學實驗作業重視學生在過程中的反饋，幫助他們擺脫傳統思維的限制，能夠從不同視角分析問題，自主探究解決問題的多種方案，使學生具有批判性、建構性、主動性等特征。如此一來，學生獲得了良好的作業體驗感，擁有更多展示自我的機會，在合理猜想、提出假設、動手操作、觀察記錄、反思總結等過程中對科學知識形成更加深刻理解，有利于培養其探究意識和創造能力，真正做到深度學習。由此可見，初中科學實驗作業為學生提供了學以致用的渠道，讓他們在親身體驗中強化科學素養，以此實現深度學習的教學目標。

二、指向深度學習的初中科學實驗作業的創設

（一）精選實驗，驅動深度學習

深度學習過程具有雙向建構性，一方面指學生對新課知識深層次內涵的建構，另一方面指學生對原有學習經驗和知識儲備的重組。這就意味著，指向深度學習的初中科學實驗作業必須體現學科特點，且具體內容符合初中生的基本學情，還要能調動他們的學習興趣，使其主動參與到實驗中，以此促成深度學習。因此，教師在設計科學實驗作業時應遵循以下原則：第一，主體性。一切活動的設計都以學生的認知能力和科學基礎為中心，保證實驗內容適合他們的思維水平；第二，趣味性。要想提高作業完成效率，教師在精選實驗內容時要考慮到學生的喜好，加入豐富的拓展性素材，使他們對實驗作業充滿研究興趣。第三，邏輯性。教師在篩選實驗時要根據學生的年齡、思維等因素設置由易到難的思考任務，引導他們自主分析科學知識間的邏輯關系，完成單一性到綜合性的實驗劃分。

另外，實驗主題也要與本課核心知識有著密切聯系，教師可以從生活角度和學科領域出發，對實驗方案、所學器材等方面進行改良，盡量不與教材中提及的實驗重合，給學生帶來一定新鮮感，使其順利完成實驗任務，達到驅動深度學習的目的。以浙教版七年級上冊《汽化和液化》為例，通過本課的學習使學生經歷了物態變化的過程，知道物質的沸點，了解物態變化中的吸熱和放熱現象，并能利用物態變化知識分析自然界和現實生活中的相關現象。如此一來，教師便可以確定實驗作業的主題：探究沸騰前后氣泡變化規律。學生自行準備實驗所需器材，如鐵架臺、酒精燈、小燒杯、溫度計、紙板等，結合本課所學內容進行研究，先行針對以下問題進行大膽猜想：（1）沸騰前，氣泡大小有何變化？（2）沸騰后如果繼續加熱，溫度會越來越高嗎？氣泡大小有何變化？而后自行設計實驗方案并加以實踐，注意水沸騰后不要立即熄滅酒精燈，將觀察到的現象以表格的方式記錄下來，結合課上所學內容歸納總結出沸騰的特點，學生可以將這一問題帶到課堂上與其他同學進行討論，強化科學知識運用能力的同時有效驅動深度學習。

精選實驗使科學作業更具針對性，讓初中生在能力范圍內進行自主探究，鞏固所學內容的同時使他們對新課知識形成全新見解，逐漸樹立起學習自信心，在實驗作業的引領下有效增強學生的操作能力和思維能力，為達到深度學習的目標做好充分準備。

（二）創設情境，觸發問題思考

從本質上說，深度學習的實現需要學生在不同情境中靈活運用所學內容解決實際問題，這樣才能使他們從真正意義上掌握新課知識的內涵。指向深度學習的初中科學實驗作業就是把學生引入真實的實驗情境中，使他們充分體會到科學課程的魅力，帶著興奮、期待等多種情緒進行研究。在這個過程中，教師要起到引導作用，鼓勵學生大膽提出自己的想法，對實驗方案、所需器材等方面做出更細致的規劃，以此鍛煉科學思維的廣闊性和深刻性。為了避免學生在全新情境中產生不良體驗，逐漸對實驗產生抗拒心理，教師可以根據實踐中的某個流程或某個注意事項進行提問，調動學生的積極性和主動性，確保他們全身心投入到實驗中，在問題的引領下展開深入思考。舉個簡單的例子，當教師布置完實驗作業后，可以先行詢問學生的個人想法，讓他們說出實驗具體方案，繼續追問他人是否有更好的意見，在問題情境下使學生展開深層次的思考，保證實驗作業的順利完成。

以浙教版七年級下冊《聲音的產生與傳播》為例，本課重難點在于讓學生知道聲音產生的原理和聲音的傳播需要介質。完成基礎知識教學后，教師利用多媒體設備播放視頻《舞動的燭焰》，在視覺和聽覺的共同刺激下使學生保持注意力的高度集中，認真觀看視頻內容，讓他們用自己的語言描述實驗現象以及核心主題，順利引出聲波的概念。而后，教師布置課后作業，要求學生做類比實驗，思考聲音以哪種形式向外傳播。很快便有人主動提出方案，用水槽裝二分之一的水，待水面平靜后用膠頭滴管吸取少量水，將水一滴滴落入水中，觀察水面的變化，以此證明聲音能以波的形式通過液體向外傳播。接著，教師提出疑問：“其他同學是否認同這一觀點？你還有更好的建議嗎？”在自由討論中得出多種結論。教師讓他們利用課余時間完成操作后制作一份詳細的實驗報告，并在最后總結聲波的應用。學生通過實際操作證明了聲音通過固體、液體、氣體以聲波形式向外傳播，而聲波的應用范圍也比較廣泛，如超聲波粉碎膽結石、用來測量海水深度、B 超可以幫助醫生分析病人體內的病變等。

通過創設情境的方式使學生對科學實驗作業產生強烈的探索欲，積極思考教師提出的問題，結合本節課收獲的理論知識自行設計實驗方案，在深度思考中構建完整的科學知識框架，有利于批判性思維的培養。

（三）合作交流，提高思維深度

在初中科學課堂中，教師是教學活動的策劃者和組織者，為學生指明清晰的學習方向，在實驗作業中亦是如此。教師負責告知此次實驗作業的主題，讓學生以獨立思考的方式提出猜想，并制定相應的實驗方案，而后引導他們在此基礎上進行合作探究，以此鍛煉其深刻性思維。合作探究可以詳細分為五個方面，分別是提出問題、設計方案、具體實施、反思總結、展示交流，教師可以對各小組進行指導，從提出要求和提供方法兩個角度出發。在這個過程中，組內成員要依次發表自己的見解，其他人有“質疑”和“贊同”的權利，結合本課所學的科學知識闡述個人觀點。為了更好地交流，學生明確實驗作業的具體內容后，可以通過查閱書籍、網絡搜索等途徑了解更多與此次實驗有關的內容，在腦海中進行深加工，再用自己的語言加以轉述，經過組內成員的共同努力確定實驗最終方案，順利完成此次科學作業。

在多方位、深層次的合作交流中，每一名學生都有發言的機會，使其創造力和表達力得到提升，逐漸形成多維視角，在實驗主題的引領下產生多樣性想法，在自主思考與小組合作中得出解決問題的具體方案，學生既實現了新課知識的建構，又培養了他們的團結協作精神，有效提高科學思維的深度和廣度。以浙教版八年級上冊《水的浮力》為例，通過本節課的學習使學生認識了浮力及其方向，掌握了影響浮力大小的因素，對阿基米德原理形成初步理解。對此，教師布置科學實驗作業：探究在水中的物體是否一定受到浮力？（如表1 所示）學生先行根據現有的知識積累進行獨立思考，而后將自己的結論分享給組內其他成員，以此確定最終的實驗方案：用彈簧秤測量銅塊在空氣中的重力，再將它浸沒在水中，觀察并記錄彈簧秤示數，這樣就能證明在液體中的物體也受浮力并得到其大小。

表1 科學實驗作業

接著，教師指導學生用蠟燭熔化后的適量液體石蠟倒入干燥燒杯，立即將銅塊放置在石蠟上等待凝固，再將水慢慢倒入燒杯中至銅塊完全浸沒，最后用彈簧測力計豎直上拉銅塊，拉動瞬間記錄彈簧測力計讀數為F。最后一個環節便是成果展示，每個學習小組到講臺進行結果對比，一致發現F 大于G，分析該結果產生原因。其他學生負責點評，以激勵性語言為主，使他們享受到成功的喜悅。

指向深度學習的科學實驗作業是學生之間、師生之間實現深度互動的平臺，學生在這個過程中能夠養成認真觀察、仔細聆聽、合作交流等良好的學習習慣，在實驗作業的指引下對科學知識形成深刻理解，實現探究能力和合作意識的同步提升，以此達成深度學習。

（四）注重評價，促進深度反思

評價是初中科學教學中的關鍵環節，教師的點評可以使學生養成反思的良好習慣，助力于深度學習理念的順利落實。具體來說，評價是教師對學生課堂表現、思維品質、作業完成效果等多個方面的綜合性評價，指引學生科學素養的全方位發展。要想使學生達到深度學習的效果，教師要從實驗作業入手，根據他們展示的實驗成果以及學生在完成過程中的具體表現進行評價，可以通過面對面點評或線上溝通兩種方式讓他們知道自身的閃光點和不足之處，為學生的深度學習提供幫助。所以，教師布置完科學實驗作業后，要留心觀察學生的反饋，在恰當的時機進行評價，可以提出幾點意見，也可以指出實驗方案中存在的問題，促使他們高效地完成實驗作業。需要注意的是，初中生正處在青春期，渴望得到他人的表揚與贊美，有利于學習自信心的樹立，這就意味著教師的評價要以激勵性語言為主，充分肯定學生的想法與操作，推動他們進行深入思考。

當學生提出一個新穎的實驗方案時，教師要利用持續性評價驅動他們進行實際操作，不斷挖掘其個人潛力，使其充分體會到科學課程的樂趣，對實驗作業充滿興趣；當學生在實驗中遇到瓶頸時，教師要給予一定幫助，使他們重新樹立自信心，在反思中明確問題所在，通過針對性改進順利完成實驗。以浙教版八年級下冊《氧化與燃燒》為例，教師布置本課實驗作業：探究燃燒的三個必要條件。學生按照教材中提供的思路進行實踐，在燒杯中注入30℃的水，水中放入一小塊白磷，燒杯上蓋一個薄銅片，銅片上放一些干燥的紅磷，銅片另一端放一小塊已經用濾紙吸去表面水分的白磷，用酒精燈給水加熱后觀察實驗現象。但有的學生發現銅片上的白磷并沒有燃燒，難免有些沮喪。此時，教師鼓勵他們自行思考實驗失敗的原因，并針對每個人表現突出的地方進行表揚，經過深度反思使學生意識到，原來是白磷的水分并未吸取干凈，導致沒有出現明顯的燃燒現象。

完成實驗后，教師重點表揚他們不輕言放棄、一絲不茍的精神品質，在操作中一直給予“做得非常棒”“感覺很快就要成功了”的暗示，直至實驗的順利完成，讓學生充分享受到科學實驗帶來的成就感，更加積極地對待其他實驗作業，深化科學知識理解的同時實現思維品質的提升，使其養成深度反思的習慣，在個性化點評下提高學生的科學素養。

三、結語

綜上所述，指向深度學習的初中科學實驗作業具有科學性和人文性特點。其中，科學性是符合學生的認知規律和思維水平，人文性是結合了學生的興趣愛好和學習態度，為他們提供了廣闊的探究空間，在實驗作業的驅動下實現深度學習。對此，教師應精選實驗內容，明確作業主題后通過創設情境、合作交流等方式引導學生進行自主操作，讓他們對科學知識形成全新認識。除此之外，教師也要提高對評價環節的重視程度，認真點評學生的實驗成果，促使他們對自身的表現進行深度反思，在實驗作業的引領下促進學生科學素養的進一步發展。