陶基榮

本文主要針對初中七八年級科學(xué)拓展性課程中的“主題式”科學(xué)探究展開論述，我結(jié)合自身的教學(xué)實踐，得出兩種“主題式”科學(xué)探究形式，一個主題是“發(fā)散性”科學(xué)實驗方案設(shè)計，另一個主題是“矛盾性科學(xué)問題的辯證思考”，這兩種“主題式”科學(xué)探究具有比較實用性操作性，同時對學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)有較好的促進作用，尤其是發(fā)散性思維和辯證性思維的培養(yǎng)。

初中科學(xué)拓展性課程按其教學(xué)內(nèi)容可以分為知識拓展類、實踐研究類和綜合應(yīng)用類。作為學(xué)?？茖W(xué)拓展性課程的主要負責人，我在近三年中主要開展了以知識拓展類、實踐研究類方面為主拓展性課程活動。其中在有關(guān)主題式科學(xué)實驗設(shè)計和科學(xué)知識拓展探究方面花費了一些心思，也積累了一些經(jīng)驗和心得。下面就“發(fā)散性科學(xué)實驗方案設(shè)計”和“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”這兩個主題式科學(xué)拓展性課程中的應(yīng)用展開論述。

一、“發(fā)散性科學(xué)實驗方案設(shè)計”主題科學(xué)探究活動

“發(fā)散性”科學(xué)實驗方案設(shè)計為主題的科學(xué)探究是以某個常見的生活物品為主要實驗材料開放性地進行科學(xué)實驗設(shè)計。實驗方案設(shè)計通過小組合作以“任務(wù)單”的形式完成兩種或兩種以上的合理的實驗方案。其設(shè)計的實驗方案的任務(wù)單如下圖。

“任務(wù)單”是學(xué)習(xí)媒介的主要呈現(xiàn)方式，它能引導(dǎo)學(xué)生自主參與和自主探究，讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，掌握學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)習(xí)能力?？茖W(xué)實驗設(shè)計的任務(wù)提前一個星期布置，任務(wù)單也提前一個星期發(fā)放，因為拓展性課程基本是每星期開展一次，給學(xué)生團隊一個星期的時間進行思考查找討論進行科學(xué)探究。最后學(xué)生團隊科學(xué)探究的成果以“任務(wù)單”上的2～3個合理的實驗方案呈現(xiàn)出來。因為考慮到科學(xué)拓展性課程中的30名左右學(xué)員中是七八年級每個班的學(xué)生都有（沒有九年級的學(xué)員），由于七年級學(xué)生和八年級學(xué)生對科學(xué)知識掌握的程度不同，故對學(xué)員進行團隊分組時，我讓每組團隊中七八年級學(xué)生混搭，如七（1）班和八（1）進行組合，使每個團隊中都有七八年級學(xué)員，這樣使每組所設(shè)計的實驗方案涉及的知識面更廣，內(nèi)容更豐富。讓他們給自己團隊各起一個響亮的團隊名稱，上課期間可以根據(jù)各個團隊的上課表現(xiàn)和完成任務(wù)情況進行打分評比，促進他們團隊凝聚力的形成。

我在開展科學(xué)拓展性課程的實踐過程中，設(shè)計了如下幾個“發(fā)散性”科學(xué)實驗方案設(shè)計的任務(wù)單。案例1：讓學(xué)生團隊以“雞蛋”雞蛋為主要實驗材料其他輔助材料可以自選設(shè)計實驗方案。學(xué)生反饋上來的實驗方案有：（1）物理力學(xué)方面的方案：①壓強方面：有力握住雞蛋，結(jié)果雞蛋沒破，用兩個手指去掐雞蛋，雞蛋破了，說明壓強大小與受力面積有關(guān)。②用手去推雞蛋，雞蛋離開手后，雞蛋繼續(xù)往前滾，說明運動的物體由保持繼續(xù)運動的慣性。③用手把雞蛋拿到一定高度釋放，雞蛋往下落，說明重力改變了物體的運動狀態(tài)。④用雞蛋敲燒杯的邊沿，結(jié)果雞蛋破了，說明力的作用是相互的。⑤把雞蛋投入裝有水的燒杯中，然后往水里加入食鹽，并不斷攪拌，結(jié)果雞蛋由剛開始時的沉底狀態(tài)逐漸變?yōu)閼腋∽詈笃≡谒?，說明浮力的大小和液體的密度有關(guān)。⑥把雞蛋投入醋酸中，雞蛋殼上會冒出許多的小氣泡，說明雞蛋殼中的碳酸鈣可以與醋酸反應(yīng)生成二氧化碳。⑦用熟雞蛋來類比地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，蛋殼相當于地殼，蛋白相當于地幔，蛋黃相當于地核，說明了地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層。

案例2：讓學(xué)生團隊以“礦泉水瓶”為主要實驗材料其他輔助材料可以自選，設(shè)計實驗方案。學(xué)生反饋上來的實驗方案有：①用力捏礦泉水瓶，礦泉水瓶變癟，說明力能使物體發(fā)生形變。②用手去推礦泉水瓶，礦泉水瓶離開手后繼續(xù)往前滾，說明運動的物體由保持繼續(xù)運動的慣性。③準備兩個相同的裝有等量水的礦泉水瓶，一個橫放在桌上，一個豎放在桌上，然后用大小相近的力水平推動兩個礦泉水瓶，結(jié)果橫放的礦泉水瓶移動的距離較遠，這說明相同條件下，滾動摩擦比滑動摩擦小，也能說明力能改變物體的運動狀態(tài)。④往一個空礦泉水瓶加入熱水，蓋緊瓶塞，用力反復(fù)搖晃，然后靜置在桌上，當瓶里的水冷卻后，礦泉水瓶變癟了，說明了大氣壓的存在，氣壓大小與溫度有關(guān)。⑤將裝滿水的礦泉水分別正放或倒放在同一個海綿上，比較海綿凹陷的程度，可以得出在壓力一定的情況下，固體的壓強大小和受力面積有關(guān)。另外我也讓學(xué)生以“氣球”或“針筒注射器”為主要實驗材料開展“發(fā)散性”科學(xué)實驗方案設(shè)計。通過“發(fā)散性”科學(xué)實驗方案設(shè)計，讓學(xué)生通過團隊合作方式以任務(wù)單呈現(xiàn)實驗探究成果，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)，同時實驗方案具有較強的發(fā)散性，答案不唯一，可以更好地刺激學(xué)生進行科學(xué)探究的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，啟發(fā)學(xué)生思維的火花，尤其是對發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的激發(fā)有一定的效果。

二、“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”主題科學(xué)探究活動

在這幾年的科學(xué)拓展性課程中，我也開展了“矛盾性的科學(xué)問題辯證思考”這一主題的科學(xué)探究活動，所謂“矛盾性的科學(xué)問題”是指一些相似性的科學(xué)問題放在不同知識或生活背景中，會出現(xiàn)相反矛盾性結(jié)果。我專門挑選了一些七八年級科學(xué)教材或習(xí)題上出現(xiàn)的同時與平時學(xué)生生活相關(guān)的一些矛盾性科學(xué)問題。

如果這些矛盾性問題能用實驗方式呈現(xiàn)，我盡可能用實驗方式直觀地展示出來，這樣既可以增加課堂的趣味性，提高學(xué)生的興趣和積極性，同時也凸顯問題的矛盾性。

例如教師可以用實驗方式制造這樣一個矛盾問題場景;用水澆在燃燒的棉花上，棉花熄滅了，用水滴在包有金屬鈉的棉花團上，棉花燃燒起來。一個是水能滅火，一個是水能點火，同樣是水，為什么會產(chǎn)生截然不同的相矛盾的結(jié)果，這種實驗結(jié)果的反差會較好地刺激學(xué)生思維，促進學(xué)生從不同角度辯證地思考問題。教師可以讓學(xué)生通過小組討論以團體合作的方式來回答這個“矛盾性”問題。當然這種“矛盾性”問題會有一定的難度，教師可以給以必要的提示和引導(dǎo)，水能滅火學(xué)生基本知道可以用降低溫度至著火點以下，水能點火需要教師告訴學(xué)生棉花里包著金屬鈉，金屬鈉比較活潑，能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣并放出熱，然后讓學(xué)生從燃燒的條件角度解釋水為什么能生火。通過前面這個矛盾性問題的鋪墊熱身，教師可以趁熱打鐵，用實驗展示另一個與之相類似的矛盾問題場景：把點燃的蠟燭伸入裝滿二氧化碳的集氣瓶中，蠟燭熄滅，把點燃的鎂條深入到裝滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂條繼續(xù)劇烈燃燒，學(xué)生思考為什么二氧化碳有時可以用來滅火，有時又可以幫助燃燒？

在涉及大氣壓這塊知識時，教師可以在拓展性課程上讓學(xué)生以小組合作實驗的方式體驗一個“矛盾性”問題場景：小組里兩個學(xué)員分別拿著兩個相同的漏斗，漏斗口朝下，分別放上一個乒乓球，一個同學(xué)向上吸氣，另一個向下吹氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩個乒乓球都沒掉下來，只不過前者乒乓球是靜靜不動地吸在漏斗里，后者乒乓球在漏斗里原地打轉(zhuǎn)。學(xué)生思考為什么一個吸氣，一個吹氣，氣流方向相反，但產(chǎn)生的實驗效果相同？

“矛盾性問題”的思考可以使學(xué)生在面對科學(xué)問題時能夠冷靜辯證多角度地多方位地加以分析，尤其是對學(xué)生辯證的思維能力培養(yǎng)有著較好的促進作用，同時也能提高學(xué)生的科學(xué)表述能力，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

拓展性課程是對基礎(chǔ)性課程的延伸，補充、拓展和整合，拓展性課程的定位不能限于培養(yǎng)某種實用技能，課程目標和內(nèi)容不必過于專業(yè)。從這個角度看，這兩種“主題式”科學(xué)探究較好展示了拓展性課程這一特點，變課堂的講授式為討論式實驗探究式，展示了教學(xué)方式的多樣化，也充分展示實驗活動課、知識拓展課等另類科學(xué)課的魅力，體現(xiàn)了科學(xué)這門學(xué)科的實驗性綜合性多面性。這兩種“主題式”科學(xué)探究的開展對學(xué)生的思維無論是發(fā)散思維還是辯證思維都是一個較好的訓(xùn)練，也有利于學(xué)員小組合作的團隊意識的培養(yǎng)，對學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著較好的促進作用。

（責任編輯范娛艷）