◎ 王 穎

初中科學學科的核心能力包括三個方面：做計劃能力、獲取與描述證據的能力、使用證據的能力。在科學學科中，有很多問題解決類的實驗活動，需要教師在教學中對“做計劃”“獲取與描述證據”“證據使用”各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)設計。本文結合“食物中主要營養(yǎng)成分的檢驗”一課中的教學實踐，來具體介紹有效獲取證據是如何進行的。

一、基于課程標準，確定核心能力落腳點

學生探究實驗中，一般要經歷“形成假設→設計實驗→實驗操作→觀察記錄→實驗分析→得出結論”這六個過程，在這些過程中，絕不僅僅是知道實驗怎么做、現象是什么那么簡單，它應該是一個學生獲取“科學知識”“科學能力”和“科學價值取向”的綜合過程。教師在設計實驗教學環(huán)節(jié)時，應該明確對學生核心能力培養(yǎng)的落腳點，而核心能力的確立則必須依據課程標準。

“食物中主要營養(yǎng)成分的檢驗”是初中科學（牛津上海版）教材第10章“健康的身體”中第2節(jié)“營養(yǎng)與健康”的第2課時，《上海市初中科學課程標準(試行稿)》（以下簡稱“課程標準”）中對于本節(jié)課所做出的目標要求見表1。

表1 課程標準的要求

通過對課程標準的進一步研讀后發(fā)現，這節(jié)課主要是通過學生活動（即“食物中營養(yǎng)成分的鑒定”），來達成“初步學會鑒別食物中的部分營養(yǎng)成分”這一學習水平的。結合教材內容，筆者把“學習活動”和“學習水平”分解如圖1所示。

圖1 “學習活動”和“學習水平”分解圖示

根據圖1可以看出，兩個學習活動共同的關鍵詞是“鑒別”，即學生需要獲取證據來做出“有”或者“無”的定性判斷。據此，本節(jié)實驗課學生核心能力的落腳點確立為“獲取證據”。獲取證據過程的科學性和有效性是本節(jié)課的關注要點。

二、細化實驗設計，移除“落腳點”上的“絆腳石”

只有有效的證據，才能作為正確判斷的科學依據；而科學規(guī)范的實驗過程，則是獲得有效證據的必要途徑。教師需要細化實驗教學，預先梳理出可能影響探究能力達成的共性問題，并有針對性地將這些在教學設計過程中可能出現的“絆腳石”，通過各種方式移除。教師在實際授課中梳理出兩個主要問題。

問題1 如何科學分配獲取證據所需的操作時間和思維時間？

有效獲取證據的關鍵取決于實驗操作的規(guī)范，因此教師在首次教學時耗費了大量時間講解和演示“物質的檢驗方法”，學生用了近30分鐘的時間完成對“檢驗葡萄糖、蛋白質和脂肪的方法”的技能學習和操作體驗，然后在10分鐘內匆匆完成了對四種食物中主要營養(yǎng)成分的探究。整個過程學生的思維容量很低，既沒有有依據的假設過程，也沒有設計實驗的思維過程，更沒有對獲取證據的過程進行是否科學的思辨與體驗，因此能夠有效獲取證據完成判斷的比例是很低的。

問題分析：教師想要保證學生獲取證據的操作過程科學規(guī)范的初衷是好的，但缺乏對學生已有知識和能力的關注，對于學生已知已會的內容還要手把手地教，反復“炒冷飯”，既壓縮了學生寶貴的思維時間，也降低了學生主動學習的熱情。

解決辦法：立足已有經驗，利用預習單優(yōu)化能有效獲取證據的技能學習。

學生在六年級的實驗活動中，已經學習過酒精燈加熱液體、液體的移取與混合、實驗現象的觀察與描述等相關技能，并具備對顏色變化所反映出的定性鑒定的理解能力。但時間間隔較長，一些實驗規(guī)范和技巧難免生疏，鑒于實踐技能從認知到操作需要一個過程，信息量比較大，如果學生在課前有所預演，那么在課堂操作時會更有針對性。

教師在課前先將相關要點整理成預習單（圖2），以圖解的方式將抽象知識直觀化，通過課前預習的方法引導學生復習舊知、預習新知。學生通過前期的自主學習，對檢驗的大致步驟、所需試劑、顏色變化等，結合已有的操作技能在腦海中進行推演，為課堂的實踐操作在認知上做好準備。

圖2 預習單節(jié)選

效果分析：良好的預習反饋到課堂環(huán)節(jié)，使學生在技能學習板塊的實驗成功率非常高。學生完成“檢驗葡萄糖、蛋白質和脂肪的方法”（學方法）的時間，由原本的30分鐘縮短到少于15分鐘，給學生預留了近25分鐘的時間完成“檢驗日常食物中的一些主要營養(yǎng)成分”（用方法）活動，學生有更充分的時間去體驗和改善探究活動的各個環(huán)節(jié)，確保獲取證據盡可能地科學有效。

問題2 如何排除獲得證據過程中的顏色干擾？

雖然學生已經初步具備了“檢驗日常食物中一些主要營養(yǎng)成分”的技能和方法，但在實驗操作過程中，還是存在一些會影響到證據有效呈現的干擾因素。學生要根據實驗現象判斷物質的有無，但如果實驗現象中顏色出現偏差，則會給學生的判斷帶來很大的困惑。

問題分析：教材提供的一些待測食材，像面粉、牛奶、青菜等，本身就具有一定的基礎顏色，檢驗過程中反應色的變化受到基礎色的影響，會與學生已有的認知產生偏差，影響判斷。學生會搞不清楚到底是自身操作不規(guī)范導致的，還是實驗材料本身的問題。如果是前者，學生可以進行思辨分析并改進，但如果是后者，則超出了學生解決問題的能力范圍。畢竟化學反應對于初一學生而言是個神奇而又難以理解和掌控的過程，他們無法預想到添加試劑的多少和次序會使實驗現象發(fā)生天差地別的變化。

解決辦法：靈活改進教材，利用對照試驗和重復實驗保證獲取證據的科學有效。

（1）將教材中可能會干擾到證據有效獲取的食材（比如牛奶）去除掉，面粉糊盡量取用上清液，青菜榨汁時去掉綠色的菜葉部分，蘋果榨汁后容易氧化變紅就用生梨代替……總之，盡量減少食材的基礎色對學生判斷的影響。

（2）將前期做蛋白質、葡萄糖檢驗時的試管貼好標簽，一左一右放在試管架上，等學生檢驗完成時同樣一左一右地放在原處。那么在后期做食物成分檢驗時將檢驗蛋白質是否存在的試管放在標有蛋白質的試管旁，而將檢驗葡萄糖是否存在的試管放在標有葡萄糖的試管旁，這樣可以通過相近顏色的對照，來幫助學生判斷所獲取的證據能否有效支持假設。

（3）兩個同學為一個合作實驗組，前后四個實驗組為一個大組，對一種食物進行檢驗。這樣就相當于進行了四次重復實驗，每個小組除了將本組的實驗現象與先前所做的標準現象作對照之外，還可以與周圍其他三個組的實驗現象進行對比，通過四次重復實驗的現象證據比較，既可以保證獲取證據的科學、準確，又有利于發(fā)現問題、開展自糾與互糾。

效果分析：通過上述細節(jié)上的改進，學生在前期方法學習中的良好效果在應用環(huán)節(jié)得以體現。學生通過與本組對照組以及其他三個組實驗結果的顏色對照，實驗結果的一致性很好地反饋出獲取的證據是有效的，能夠作為科學判斷的依據。只有兩個實驗組在檢驗蛋白質時顏色與其他實驗組相比較明顯偏藍，這恰恰又成為教師利用實驗失誤的“反面教材”進行個案分析的大好機會，通過請該組學生將實驗結果與其他小組進行對照分析，在自糾和互糾的過程中，找出出現色差的原因是原本只要加3—4滴的硫酸銅被加到了1滴管，使學生深刻體會科學、嚴謹的實驗過程對有效獲取證據的必要性。

三、總結與反思

鑒于初中學生實驗問題解決的能力相對較弱的現實情況，教師對核心能力的培養(yǎng)要根據實際教學內容有所側重，不可面面俱到，通過排除非能力因素對學生探究活動所產生的障礙，加強實驗探究的指導，讓盡可能多的學生體驗到解決問題過程的科學、嚴謹和解決問題之后的成就感。

如果說實驗技能的學習過程是學生科學思維建立和核心能力培養(yǎng)的工具，實驗探究的過程則是學生科學思維品質與核心能力的提升過程。教學過程只是載體，學生在課堂上培養(yǎng)針對問題制定計劃，獲取和描述證據，并使用證據解決問題的能力，對今后進入社會、解決實際生活中的各種問題都將產生深遠的影響。我們的學生在課堂上獲取的可能是證明某種科學結論的技能或方法，而在解決課堂問題的過程中所形成的科學有效、求實求真的精神，作為科學學科的育人目標，也將體現在每位學生未來的價值取向之中。