以核心素养为导向的初中科学实验教学探讨

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  【内容摘要】核心素养是学生接受教育阶段逐渐形成適应社会发展、终身发展需要的关键能力、观念和品格,初中科学学科以核心素养为导向开展实验教学,突出强调了对学生个体科学探究意识、科学应用能力、科学质疑反思和科学创新精神的综合培养。教师在教学中要真正把学习的主动权交给学生,让学生在动手操作和自由探索的过程中,经历提出问题、猜想假设、设计实验方案、验证假设等学习过程,促使学生能在自主发展、合作参与、创新实践的科学探究活动中,逐渐形成勇于探索和敢于创新的思维品质和科学探究能力。
  【关键词】核心素养 初中科学 实验教学
  初中科学是富含逻辑关系的综合性课程,涵盖了物理、化学、生物、地理多学科知识内容,可以帮助学生更全面、更清晰的认识客观世界,使学生能从科学视角理解客观事物的本质属性。因此,教师在科学实验教学中,应始终立足于学生科学素养的全面发展,围绕学生的兴趣特点和个性特征,精心设计科学活动实验方案,让学生在动手动脑的自由探索活动中,敢于质疑批判,提出创造性的观点结论。教师要以组织者、合作者的身份,启发学生对事物关系进行抽象概括、推理论证,让学生在高质高效的评估、交流、反思的科学探究思考中,实现思维品质与创新精神的全面发展。
  一、创设问题情境,激活科学观念
  教师在科学课程中以核心素养为导向开展实验教学,要引导学生思维求异性、独创性、灵活性的多向发展,通过问题情境创设,激发学生的问题意识,使学生在充分理解科学概念和规律的基础上,可以灵活运用科学观念、知识技能解决解释实际问题。因此,教师在课堂中要密切联系学生的生活经验和认知水平,精心设计巧妙的科学问题情境,让学生在趣味性和探究性的问题启示下产生认知冲突,能在概括、思考、分析的过程中,认识科学事实、科学现象的本质属性,深刻理解抽象、复杂的科学概念原理。
  例如,浙教版八上2.3节《大气的压强》的教学过程中,教师可以密切联系学生的生活经验提出问题,“同学们,污水堵住下水道时,可以用什么器材进行疏通?”“为什么用吸盘可以清理疏通下水道中的污物?是什么原理?”通过问题情境启发学生思维,引导学生从科学视角深化对自然现象的掌握和理解,感知和体验人们是怎样利用大气压的,最终结合科学知识亲身经历物理现象到本质原理的思维过程。利用吸盘疏通下水道时,通过挤压空气使污物和吸盘间的气压变小,由于污物以下的管道与外界相连相通,外界大气压大于污物与吸盘间的气压时,吸盘紧压下水道口内外空气无法流通,使污物以下大气压大于吸盘与污物间的气压,拽动吸盘向上的压力使管道与污物间形成空隙,让学生在问题思考中明白,下水道的污物是在大气压的作用下解体,进而使水流出,启发学生经过抽象概括,准确理解其中的原理。“同学们,我们生活在大气的底部,你知道吗?大气正在用强大的力压在我们身上,你感觉到了吗?你是否可以利用身边的器材设计实验,证实空气中真的存在大气压强?”教师在问题情境中引导学生联系生活实际,应用已掌握的科学知识,来分析解决相关问题,使学生在情境探究中逐步实现对科学知识的深度理解。
  教师在科学课程教学中,要立足于学生的生活经验,设计具有思考性、探索性的问题情境,启发学生思维灵活性和创造性的多向发展,通过创设符合学生思维规律的学习内容,进一步提升学生提出问题的思维能力,使学生在尝试性、探究性的学习中,运用科学知识解释问题,建构科学观念素养。
  二、观察质疑探究,形成科学思维
  科学思维素养是学生对科学事实、科学现象、科学过程内在规律的概括反应,教师在科学课程教学中,可通过实验演示,引导学生对问题进行推理、猜想、假设、质疑,打开学生的思维空间,使学生在抽象思维与形象思维的相互作用下,经历感性到理性的认知过程,教师要成为课堂的组织者和指导者,鼓励学生大胆质疑、猜想、探索,启发学生密切联系生活经验进行思考,让学生在问题类比、观察、分析、论证的过程中,更好的理解科学知识,借助科学知识的逻辑推理,形成新颖、独特、个性的创新论点。
  例如,《大气的压强》教学过程中,教师可通过实验展示,激活学生的科学抽象与形象思维,让学生结合科学原理和与核心概念,判断推理解释自然界中各种与大气压相关的现象。“下面我们一起来观看两个小魔术,请你们观察分析,看一看大气是否有压强?”第一次实验,“先用钉子将装满水的瓶子扎洞,瓶盖拧紧后,为什么水不会流出来?”通过实验让学生产生认知冲突,激发学生的探究兴趣,初步形成科学思维。第二次实验,“将硬纸片放置于瓶口,倒置过来后硬纸片会掉下,然后,将瓶内装满水再一次将纸片放置于瓶口,倒置过来后纸片没有掉下”让学生在思考中探究其中的原因。“装满水的瓶子盖上纸片为什么没有掉下来?”“是什么力托住了纸片?”让学生在抽象思维和形象思维相互补充作用下,进行类比、归纳、推理、分析,“实验开始时,纸片受重力作用掉下”“然后,灌水排净瓶内的空气后,硬纸板在水的压力和自身重力的作用下,反而没有掉下,这个力来自哪里?”让学生在观察、思考、分析中理解,“是大气压强托住了硬纸板”从而了解大气压强的存在。
  教师在科学实验教学中,要真正把学习的主动权交给学生,启发引导学生结合自身生活认知经验,对已知的知识信息展开抽象概括、质疑分析,通过科学思维创新与逻辑推理,准确抓住事物的关键要素,并提出个性化的新颖论点。
  三、独立设计实验,发展科学探究
  教师在核心素养理念下开展核心实验教学,应注重培养学生的科学探究能力,让学生在独立实验中综合运用科学知识获取信息、处理信息,使学生在实验探究亲自操作中提升实验设计、验证、实践操作的能力,教师在组织学生实验探究过程中,要求学生以小组合作的形式,各自独立完成科学实验设计,同时教师适当对学生进行启示,引导学生通过不断的改进、交流、评价,逐步形成、具备科学探究意识,独立设计实验方案获取证据的能力。
  例如,《大气的压强》教学过程中,教师在实验演示完成后,启发学生讨论、思考、探究生活中的大气压强现象。“滴管中的液体为什么不会滴落?我们用瓶子喝水时,水是怎样进入口中的?护士打针,是怎样用注射器吸取药液的?活塞式抽水机是怎样将水压出来的?带有挂钩的吸盘为什么能牢牢地贴在瓷砖表面?”不同的实验活动,让学生通过实验、推理、实践等过程进一步理解大气压强的存在并能用准确的语言解释大气压现象。“大气压强究竟有多大呢?”“我们可以用什么样的方法表示大气压强的大小呢?”进一步培养学生的科学探究精神,“你可以通过实验测量大气压强吗?”组织引导学生利用“针筒、弹簧测力计、刻度尺、吸盘、钩码等器材分组设计实验粗测大气压的值”各学习小组独立讨论实验方案、设计实验步骤,教师适当启发学生思考讨论测量原理,同时对实验过程中的注意事项进行适当的引导和提示,最后各小组讨论得出一致性的实验方案并进行实验。通过不断深入的科学探究,使学生明白测量原理P=F/S及粗略测量大气压的方法,加深对大气压强的理解和认识。在实验活动结束后,教师向学生阐述托里拆利实验,进一步丰富学生的科学思维视野,让学生课外活动中延伸拓展科学探究能力,形成严谨的科学精神。   教师在实验教学中指导学生相互评价交流,提出创新观点,让学生之间共享学习经验,勇于探究、学以致用、实践创新,进而使学生在设计实验的过程中,了解大气压的测量方法和技术,能通过设计实验解释相关科学现象,提高科学探究能力。
  四、课外回顾反思,培养科学态度
  以核心素养为导向的科学教学,应强调对学生科学态度与社会责任担当的培养和发展,让学生能在把握科学本质的基础上,能进一步理解科学技术与自然社会之间的关系,使学生逐步树立正确的科学态度和责任。教师可将课堂知识延伸至课外,为学生提供充足的自主探究空间和时间,使学生从实验中提出问题,通过观察、分析、推理、质疑、反思、评价中获得证据,得出结论,并作出解释,感受科学对现实自然生活的影响,培养实事求是的科学态度。
  例如,《大气的压强》教学过程中,教师为学生布置课外体验活动,“同学们,课堂实验中测出大气压值不是很精确,你有办法测得更精确吗?”要求学生回顾课堂知识,并结合自己已掌握的知识经验,运用空盒气压计?水银气压计等材料,精准测定大气压的值。通过课外拓展了解托里拆利实验旳原理、目的、器材、现象和结论,进一步深刻理解大气压的特点,并能计算大气压的值,P0gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。在课外活动中,让学生清晰的梳理思路,并促使学生依据实验现象计算大气压强旳数值,将学生的思维引入现实社会应用中,“为什么深矿井无法将水抽到地面上?”让学生通过亲身实验、测量、探究,运用大气压知识解释实际现象,知道原因得出结论,树立严谨求实的科学态度。
  教师在科学实验教学过程中,组织学生进行回顾、总结,评价、反思,使学生可以充分发挥创造性、逻辑性思维,基于实验中的证据和逻辑进行反思,让学生能及时改进纠正思路,理解科学技术的本质以及科学技术与自然社会间的关系,使学生在积极的思维活动和探索中,形成严谨的实事求是的科学态度,具备热爱社会、热爱自然、保护环境的责任感。
  总之,教师在初中科学实验教学中,要注重对学生探究意识和反思能力的引导培养,使学生在丰富多彩、自由民主的交流探讨、分析思考中,能灵活运用科学知识技能解决问题,不断深化对科学本质的认知和学习。教师要在课堂中发挥学生的主体价值,营造活跃、轻松、积极、乐观、向上的环境氛围,同时密切联系学生的认知经验和思维特点,设计具有探索性和创造性的学习内容,让学生可以在猜测假设、抽象分析、推理论证的实验探究学习中,相互交流、相互渗透、相互影响,共同提高实验学习能力,加深对科学知识的理解和掌握。
  【参考文献】
  [1]王首春.基于核心素养的初中科学实验教学策略研究[J].新课程(中学),2019(08):28-29.
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  [3]吴宇洁.匠心小细节
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