指向探究實踐素養培養的初中科學教學實踐研究

作者簡介：項建曉（1985一），女，浙江省杭州市夏衍初級中學。

2023年5月，教育部辦公廳印發了《基礎教育課程教學改革深化行動方案》，提出要落實立德樹人根本任務，辦好人民滿意的教育。該方案還指出，要深化中小學科學教育改革，強化做中學、用中學、創中學，激發青少年好奇心、想象力、探求欲，提升學生解決實際問題的能力，發展學生科學素養。為實現上述教育目標，當前教育界探究了許多新的教學模式，如項目化學習模式、大單元整體教學模式、跨學科教學模式等。但無論課堂教學方式如何轉變，都離不開探究實踐。探究實踐貫穿于學習科學知識、解決科學問題等各個環節，對于落實立德樹人根本任務具有重要價值。

一、更新迭代，剖析科學課程中各核心素養之間的關系

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）指出，科學課程旨在培養學生的核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。科學課程要培養的核心素養，主要是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學課程育人價值的集中體現，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。

具體來說，科學觀念是構成科學課程核心素養的科學本質，在探究實踐中形成，是其他素養的基礎，居于突出位置。科學思維是科學概念形成的工具，也是科學觀念建立的工具，還可以遷移到其他領域，是科學課程培養的核心素養的核心。探究實踐體現科學發生、發展、應用的過程，有助于學生建立科學觀念和科學思維，是培養其他素養的主要途徑。態度責任是認識科學觀念、形成科學思維、完成探究實踐的前提，是社會主義核心價值觀在科學課程中的集中體現。總之，各個核心素養之間相互依存，共同構成一個完整的體系，體現了科學課程的育人價值。

新課標提出要培養學生的探究實踐素養，突出了探究實踐在課程教學中的重要地位，其指向學生科學核心素養的培養，突出科學教育的探究性、實踐性、跨學科性以及學生的主體性；遵循提出問題、建立假設、設計方案獲取事實與證據、檢驗假設并交流討論的一般探究邏輯；蘊含構建符合學生認知發展規律的知識結構，幫助學生建構科學本質的觀念，從而增強科學教育活動對學生產生內在吸引力的現實意義[2]。所以，探究實踐是培養其他核心素養的主要途徑，也是科學學習的主要方式。探究實踐不僅能使學生深刻理解科學概念和原理，形成科學觀念，還能培養學生的信息處理能力、分析和解決問題的能力，提升學生的創新能力、實踐操作能力、語言表達能力、交流合作能力等，使學生形成尊重事實、勇于質疑、積極承擔社會責任的科學態度。

二、建立模型，開展探究實踐形式的課堂教學研究

探究實踐可以概括為“探問題、究原理、踐真知”的過程。探問題，是指在真實情境下合理提出具有探究性的問題；究原理，是指結合問題情境分析科學原理和規律，依托合作學習的方式，著力培養學生的探究能力，使其理解科學本質；踐真知，是一種評估、完善探究方案的手段，最終目的是解決問題。教師要善于發現生活中的科學知識，聯系教材內容，在課堂中以解決問題為主線，讓學生展開探究實踐，自己則從旁引導，幫助學生體悟科學探究的具體過程，對數據進行分析和處理并做出判斷，進一步交流、思考存在的疑問，從而培養學生的科學核心素養。筆者基于對探究實踐的理解，構建了一個簡單的模型（如圖1所示），以期對課堂教學設計起導向作用。

（一）以復雜活動中的可操作點為切口，凸顯探究實踐的深刻性

在初中科學教學中，有一些探究活動比較復雜，操作比較困難，實驗時間比較長，且實驗可能會失敗，因此時常被放棄，導致教學效果不理想。

例如，浙教版科學八年級下冊第3章第6節《光合作用》涉及光合作用的條件和產物、光合作用的原料等探究活動，要選擇合適的植物銀邊天竺葵進行暗處理，并光照4小時以上，再進行實驗，實驗中需要采用酒精的水浴加熱方式來溶解葉綠素。這些過程操作起來費時煩瑣，那有沒有可操作點讓學生展開探究呢？帶著這個問題，筆者展開教學設計。整堂課以探究植物光合作用的部分原料和產物為主要內容，采用四人小組合作的學習方式，根據教材中的活動設計方案并討論，不斷修正方案，通過生生互評、教師輔助優化等方式，梳理出完整而具體的探究流程，并分析每個環節的設計意圖。學生基于前認知展開合理猜想，并通過設計方案獲取事實和證據，檢驗猜想的同時產生新的思路，并繼續驗證其他猜想，最終得出科學規律，這不僅能激發學生的探究思維，還能鼓勵學生自主提出質疑，并逐步驗證。

筆者選擇了“淀粉遇碘液變藍”這個切入口，將現象和結果清晰地展現在學生面前，幫助學生更直觀地驗證光合作用的產物。為方便操作，筆者簡化了幾個實驗步驟，提前準備好了兩組經過暗處理和光照處理的若干銀杏葉，分別分發給每個小組，讓學生將兩張已提前煮熟的銀杏葉子放在酒精中浸泡漂白，并水浴加熱，褪去葉綠素，然后讓學生去沖洗兩張葉片，并在葉片上滴碘液，觀察葉片兩側的顏色變化。加熱可以保留葉片中的淀粉，讓現象更明顯，讓學生看到光合作用產生淀粉的事實，從而得出光合作用需要光照的結論。在此基礎上，學生還可以借助淀粉遇碘變藍的現象來驗證光合作用是否發生，比如驗證葉綠體是光合作用的場所，二氧化碳和水是光合作用的原料等。本課的教學設計思路模型如圖2所示。

這樣的探究實踐可以讓學生將課堂上難以直接呈現的探究過程清晰展示出來，體現出探究實踐的選擇性和深刻性，不僅能讓學生看到結果，還能讓學生看到產生這個結果的過程，讓整個課堂成為學生探究科學原理的主陣地。

（二）以解決問題為專題復習的抓手，體現探究實踐的綜合性

復習課以回憶舊知為主，在查漏補缺的同時鞏固強化學生的記憶，雖顧全了知識點的涵蓋面，但會導致不同層次的學生沒有取得理想的復習效果，兩極分化更為突出。專題內容涉及的知識點具有較強的典型性和綜合性，以生活中遇到的真實問題為情境，以解決問題為導向。將專題內容設計成可探究實踐的內容，有利于激發學生的復習欲望，讓科學知識貫穿課堂內外，并滲透到生活中去，讓復習課堂更加生動，凸顯科學的本質。

以《物質的鑒別》復習專題為例，學生只有掌握常見物質的性質，才能對相同類型的物質進行性質的鑒別，并歸納梳理出一般規律，應用于實際生活中。針對學生的興趣點，筆者以生活中含有酸堿性的物質作為導入，比如潔廁液、小蘇打、白醋、管道疏通劑、爆炸鹽等，提煉出一個共性問題鑒定物質的主要成分。筆者在教學設計中先設置了一個目標一鑒別未貼標簽的兩種無色透明液體A、B（鹽酸和氫氧化鈉）的“身份”，并以一個變色花的小魔術來引起學生的探究興趣（做一朵噴灑過無色酚酞的白色濾紙干花，先在花上噴灑未知溶液A，干花變成紅色，繼續噴灑另一瓶溶液B，干花上的紅色褪去）。學生根據先后產生的特殊現象對“原液身份”進行合理的猜想（主要是猜想酸、堿或具有堿性的其他物質，如碳酸鈉等），再通過小組合作的方式對猜想的物質進行合理的排除，并根據所學的酸堿鹽的性質設計相應的實驗方案對猜測進行一一驗證，最終確定溶液B為鹽酸，溶液A為氫氧化鈉或氫氧化鉀。為了明確溶液A的準確成分，筆者在課堂上增加了一個金屬離子的焰色反應演示實驗來幫助學生認識到科學探究的嚴謹性，最終確定溶液A為氫氧化鈉。本課的教學設計思路模型如圖3所示。

在問題的引導下，學生小組展開探究，針對常見物質的性質進行鑒別，并歸納出物質性質存在差異的根本原因是構成微粒的性質差異，因此具有相同構成微粒的物質就會具有相同的化學性質。這樣的歸納方法，讓學生體會到探究實踐的價值就是不斷地質疑并進行驗證，通過大量證據形成普遍規律。這樣的課堂更具有意義，更有利于培養學生的探究實踐素養。

（三）以突破教學疑難點為起點，彰顯探究實踐的生成性

科學教學過程中常常會存在一些疑難問題，比如空氣中氧氣體積分數的測定實驗不成功，氣壓對液體沸點的影響實驗失敗等。教師如果能及時收集這些課堂內生成的疑點，讓學生進行深入探究，就能使學生對科學知識有更深刻的體會。

在帶領學生復習“空氣中氧氣含量測定的再認識”時，筆者依托教學中的疑點，讓學生進行再探究，充分調動學生探究的積極性和主動性，讓學生的思維更加活躍，分析實驗的優點和缺點，對實驗器材及實驗材料、實驗條件等進行適當的改進來解決問題。筆者提出“如何消耗完瓶內的氧氣？如何減少污染？如何讓實驗現象更快顯現出來？”等問題，讓學生進行思考和討論，并提出質疑，做出判斷，最終選擇鐵粉為材料，通過加入催化劑、升高溫度、采取密閉環境等方法來優化實驗。然后，筆者借助暖寶寶中的原材料進行對照分析，讓學生觀察暖寶寶使用后產生的物質，說說發生反應的科學原理，了解暖寶寶能持續保暖幾個小時的原因。本課的教學設計思路如圖4所示。

在這樣的課堂中，教師發揮引導作用，學生展開自主思考探究，并不斷修正，充分展現出探究實踐的本質。這樣的探究實踐是一種值得教師借鑒和學習的教學方式，重點在于教師要學會收集探究資源，提升科學課堂的生成性，實現科學課程的目標。

三、進階融合，落地科學課堂中探究實踐素養的培養

新課標指出，要使學生掌握基本的科學方法，具有初步的探究實踐能力。因此，筆者認為在未來的教學中，探究實踐的基本模型可概括為探問題、究原理、踐真知三個要素，簡潔明了地呈現探究實踐的過程和結果。初中生具有從情境中提出探究問題、制訂探究計劃的能力，也具有利用所學知識和方法獲取信息、處理信息并歸納總結的能力，還具有一定的構思、設計、優化、實施、評價方案的能力，更具有一定的自主學習能力和學習意識[2]。相較于小學學段的目標，初中科學教學對學生有了更高的要求：一是核心素養的提升，二是思維能力的發展，三是學習方式的改變，四是學習意識轉變成學習能力，五是科學方法運用的復雜性和系統性。

依托于特定的情境和真實的課堂教學，是落實科學學科核心素養培養的最好模式，將其融入教學過程中還可以促進跨學科概念的滲透。跨學科概念，是從不同學科領域提煉出來的共同概念，它超越了學科界限，可以使學生更好地把握科學的整體性、連貫性，也能促進學生對多學科知識的理解和遷移應用。而探究實踐正是考驗跨學科概念學習效果的基石，也是檢驗學生核心素養培養情況的最好標準。

上文所列舉的課堂教學實例強化了探究實踐在初中科學課堂中的應用，體現了以學生為主體的學習方式，突出了探究實踐的科學方法、一般規律以及問題解決的意義，讓學生的核心素養得到了一定程度的提升。

[參考文獻]

[1］曹紅燕.項目式教學應用于初中科學課堂中的策略探究［J].中學課程輔導，2024（12）：54-56.

[2］謝如舟.核心素養下初中科學教學中的項目式學習應用[J].家長，2023（32）：91-93.