陳海南

科學(xué)是一個以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，只有通過有效的實驗教學(xué)，才能使學(xué)生獲取知識，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。在實際的科學(xué)實驗教學(xué)中往往需要進一步細化問題設(shè)計，引發(fā)學(xué)生思考，調(diào)節(jié)學(xué)生思維節(jié)奏，使學(xué)生的知識得到鞏固、實驗技能得到提高、能力得到發(fā)展。本文從實驗探究各個環(huán)節(jié)入手設(shè)計問題豐富教材內(nèi)容，開拓學(xué)生思維，以獲得更好的實驗教學(xué)效果。

科學(xué)實驗? 實驗教學(xué)? 問題設(shè)計

在實驗教學(xué)過程中，教師可以從實驗的各個環(huán)節(jié)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計問題，點燃學(xué)生的思維火花，激發(fā)學(xué)生對知識的渴求，充分調(diào)動學(xué)生的思維積極性。實驗探究環(huán)節(jié)中所設(shè)計的問題要以學(xué)生為主體，以學(xué)生的能力提高為目的，以能夠引發(fā)學(xué)生的思考為導(dǎo)向，所以教師在設(shè)計問題時既要從教的角度考慮課堂教學(xué)有效、高效地進行，更要從學(xué)生學(xué)的角度考慮學(xué)習(xí)活動有效、高效地進行，如果教師設(shè)計的問題能引起學(xué)生的實驗探究興趣，就會促使學(xué)生投入到有效的學(xué)習(xí)中來。筆者根據(jù)歷年來聽課所得和本人實驗教學(xué)經(jīng)歷，對科學(xué)實驗中的問題設(shè)計進行了初步探索，認為可以從以下六個方面入手。

一、從猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)設(shè)計問題

猜想與假設(shè)是科學(xué)探究的重要要素之一，是一種有根據(jù)的預(yù)測，對初中生而言，大多數(shù)猜想來自于學(xué)生對生活現(xiàn)象的認識，但他們有時很難用科學(xué)的語言來表達自己的猜想，因此，教師有必要設(shè)計適當(dāng)?shù)膯栴}，引導(dǎo)學(xué)生思考和表達。

例1在探究哪些因素會影響液體蒸發(fā)的快慢時，有位老師設(shè)計如下問題：

1.有什么辦法能讓衣服干得更快一些？（讓學(xué)生從生活經(jīng)驗角度考慮，提出本節(jié)課要研究的問題的假設(shè)。）學(xué)生列舉：①放在陽光下，②掛在風(fēng)大的地方，③用烘燈照，④放在火爐邊烤，⑤用電吹風(fēng)吹，⑥攤開，⑦用衣架撐開，⑧用電熨斗燙。

2.能否把剛才列舉的辦法歸類？（讓學(xué)生找出這些辦法的共同點，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。）②⑤都跟吹風(fēng)有關(guān);①③④⑤⑧都跟溫度有關(guān);⑥⑦都是撐開了。

3.與吹風(fēng)有關(guān)，用什么科學(xué)量表述？（空氣的流速。蒸發(fā)是指液體的蒸發(fā)，空氣在液體表面的流動，所以科學(xué)的表達是：液體表面的空氣流動速度。）

4.撐開了，用什么科學(xué)量來描述？（表面積大了，更準(zhǔn)確的表述是液體的表面積。）

5.如何用科學(xué)的語言表述三個影響液體蒸發(fā)快慢的因素？（液體表面空氣流動的速度越大，液體的溫度越高，液體的表面積越大，蒸發(fā)越快。）

上述案例，展示了猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)教師對相關(guān)問題的設(shè)計與運用，從熟悉的生活現(xiàn)象著手，通過適當(dāng)?shù)膯栴}引導(dǎo)學(xué)生對生活現(xiàn)象進行思考和歸納，再讓學(xué)生試著從科學(xué)的角度來表述現(xiàn)象，從而引出科學(xué)的假設(shè)。一系列問題的設(shè)計，教師從具體到抽象、從生活到科學(xué)、從現(xiàn)象到科學(xué)假設(shè)，教會了學(xué)生如何思考問題、如何建立科學(xué)的假設(shè)。

二、從實驗原理入手設(shè)置問題

學(xué)生掌握了一定的實驗原理，但在運用時無從下手的情況時有發(fā)生，老師可利用幾個階梯式的問題給學(xué)生鋪好臺階，讓學(xué)生沿著臺階較輕松地自主解決問題，同時訓(xùn)練學(xué)生的心智技能。

例2? 伏安法測電阻教學(xué)時考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)不同，筆者從實驗原理歐姆定律變形公式入手設(shè)置了如下問題：

1.我們根據(jù)什么公式可以計算定值電阻的阻值？如果要測量一個電阻的阻值需要測出哪些科學(xué)量？（引入實驗原理。）

2.這些科學(xué)量分別用什么儀器測量？這些儀器在電路中如何連接？（請畫出部分電路圖，見圖1。）

3.除了剛才的儀器外還需要哪些儀器才能完成電阻的測量？（完善剛才的部分電路圖。）

從實驗原理設(shè)置的問題大多比較抽象，學(xué)生要應(yīng)用更多的綜合性知識，這就需要教師給學(xué)生鋪好臺階，讓學(xué)生較輕松地解決難題，從而拓寬學(xué)生的發(fā)散性思維。

三、從實驗方案設(shè)計過程細化問題

有些探究實驗因為實驗設(shè)計過程復(fù)雜有難度，學(xué)生在實驗設(shè)計過程中會遇到難以解決的困難，這時教師可通過問題引導(dǎo)，讓學(xué)生通過對所提問題的思考獲得實驗設(shè)計的思路，從而完成實驗方案設(shè)計。

例3? 在伏安法測電阻教學(xué)中學(xué)生完善了電路圖后出現(xiàn)兩種實驗方案：一種只畫出電流表、電壓表、待測電阻，另一種在此基礎(chǔ)上加了滑動變阻器。

1.這兩個電路圖有什么不同？哪一個方案更好？（引導(dǎo)學(xué)生比較兩圖不同之處，有些學(xué)生認為：只要測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流，就可根據(jù)R=U/I算出電阻的值，只用電流表、電壓表就行，不需要滑動變阻器。）

2.提問加了滑動變阻器的小組：你們?yōu)槭裁匆獙⒒瑒幼冏杵鹘尤腚娐分?？（變阻器能改變電路中的電流。?/p>

3.追問：你們改變電路中的電流對本實驗有什么作用？（引導(dǎo)學(xué)生分析：前一個電路只能測一個電壓值和相應(yīng)的電流值，而后一個電路利用滑動變阻器改變接入電路中的電阻大小，從而改變電路中的電流，待測電阻兩端的電壓跟著改變，就可以測出多組不同的電流值和對應(yīng)的電壓值。）

4.定值電阻的阻值是不變的，測出一次計算就夠了，為什么要測多組不同的值？（引導(dǎo)學(xué)生分析：多測幾組不同的電流和相應(yīng)的電壓，就可以求得多個電阻的測量值，通過取平均值的方法減小測量誤差，提高測量精確度。多次測量取平均值減小誤差是科學(xué)實驗中經(jīng)常要用到的方法，因此電路中有必要接入滑動變阻器。）

這四個問題把電路中為何要接入滑動變阻器的原因分析清楚，突破實驗方案設(shè)計中的難點，同時復(fù)習(xí)了科學(xué)中常用減小誤差的方法。筆者通過問題逐步引導(dǎo)學(xué)生認識到方案一的不足之處，學(xué)習(xí)實驗設(shè)計的科學(xué)方法，在解決問題中引發(fā)思維沖突，用新的證據(jù)做出判斷，學(xué)會如何設(shè)計、改進與完善實驗方案，鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維能力，有利于學(xué)生理解科學(xué)探究中事實證據(jù)與理論解釋之間的關(guān)系。

四、從對比實驗裝置入手設(shè)計問題

初中科學(xué)中化學(xué)實驗裝置多種多樣，學(xué)生經(jīng)常難以選擇，如果教師在學(xué)生選擇實驗裝置時設(shè)置對比性問題，不但可以鞏固舊知識，而且可以拓寬學(xué)生思維，訓(xùn)練學(xué)生知識遷移能力，促使學(xué)生養(yǎng)成勤于思考、善于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

例4? 在學(xué)習(xí)實驗室制取二氧化碳的實驗中，可以對比氧氣的實驗室制取設(shè)置如下問題：

1.實驗室制取氧氣的裝置有幾種？分別有什么特點？（復(fù)習(xí)制取氧氣的兩種裝置。）

2.制取一種氣體，選用發(fā)生裝置需要考慮什么？選用收集裝置需要考慮什么？（復(fù)習(xí)選用發(fā)生裝置需要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，收集裝置需要考慮生成氣體的密度、溶解性、是否與空氣中某種氣體反應(yīng)等。）

3.哪一種裝置可用來制取二氧化碳？（根據(jù)實驗室制取二氧化碳的原料選擇雙氧水分解的裝置，二氧化碳能溶于水及密度比空氣大選擇向上排空氣法收集。）

4.如果實驗室沒有稀鹽酸，能用濃鹽酸代替嗎？能用稀硫酸代替嗎？（學(xué)生分析利用濃鹽酸制取會導(dǎo)致收集到的二氧化碳中混有較多的氯化氫氣體而純度不高，所以不宜用濃鹽酸。教師當(dāng)堂演示稀硫酸和大理石反應(yīng)，學(xué)生觀察到一開始有氣泡產(chǎn)生，但很快就不再產(chǎn)生氣泡，引發(fā)學(xué)生思維沖突，教師講解解決學(xué)生思維上的難點。）

5.若沒有大理石可用什么藥品或身邊的物品代替？請寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。（把科學(xué)引向生活，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利用知識遷移拓展學(xué)生思維，鞏固所學(xué)知識。）

通過對比思維學(xué)生認識到相同的實驗裝置可以制取多種氣體，裝置的使用不是唯一的。后面幾個問題使科學(xué)實驗更具有趣味性、探索性和綜合性，讓學(xué)生有了更深的思考，提升了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

五、從實驗操作過程細化問題

在實驗操作上設(shè)計一些問題，結(jié)合實驗操作進行分析，不但能夠帶動學(xué)生思考，使學(xué)生投入到課堂中來，提高實驗教學(xué)的有效性，而且對問題的回答也是學(xué)生對實驗操作的理解和熟悉的過程，讓學(xué)生對整個實驗教學(xué)內(nèi)容有更深的理解。

例5? 伏安法測小燈泡電功率實驗時，筆者在學(xué)生連接電路圖前針對學(xué)生常見的錯誤操作和易錯題設(shè)置問題如下：

1.有同學(xué)連完最后一根導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)燈馬上就亮了，而且電壓表、電流表都有示數(shù)，為什么？（強調(diào)連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開。）

2.有同學(xué)開關(guān)閉合后發(fā)現(xiàn)電流表的指針反偏，這是為什么？我們?nèi)绾谓鉀Q？（強調(diào)電流表在接入電路中時要從正接線柱流入，負接線柱流出。）

3.若開關(guān)閉合后電流表指針指在最右邊，可能是什么原因造成？（讓學(xué)生分析簡單的電路問題，強調(diào)電流表量程選擇要合適，滑動變阻器接法要正確等。）

4.開關(guān)閉合后發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表的讀數(shù)接近電源電壓，而電流表讀數(shù)為零，這又是為什么？我們可以用什么的方法來解決？（分析電路故障，并提出解決辦法。）

通過上述問題，不但暴露了學(xué)生平時在連接電路時的一些錯誤操作，而且鞏固了電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用方法，進一步理解滑動變阻器在電路中的作用，還進行了電路故障分析，并做出相應(yīng)的處理方法，在以后的實驗操作中學(xué)生會自覺遵守操作規(guī)范，一旦碰到類似的問題也能快速而正確地處理。

從實驗操作角度設(shè)計問題不僅能鍛煉學(xué)生的動手能力，還能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。教師在設(shè)置問題的時候既要做到適當(dāng)深入，又不要超過學(xué)生的能力范圍，最好是學(xué)生能夠通過思考自己得出結(jié)論的問題。

六、從觀察實驗現(xiàn)象設(shè)計問題

有些實驗的現(xiàn)象會出乎學(xué)生的意料，教師在實際的實驗教學(xué)之中可利用這樣的內(nèi)容去進行問題的設(shè)計，展開教學(xué)內(nèi)容，延伸學(xué)生知識，提高學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生更積極地參與到課堂學(xué)習(xí)中來。

例6? 在探究“氫氧化鈣性質(zhì)實驗”中：在試管中加入3毫升氯化鐵溶液，然后滴加氫氧化鈣溶液，觀察現(xiàn)象時試管中并沒有出現(xiàn)預(yù)料中的紅褐色沉淀。

1.難道氫氧化鈣和氯化鐵不能反應(yīng)？（促使學(xué)生思考，根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)氫氧根離子遇上鐵離子會生成氫氧化鐵紅褐色絮狀沉淀。）

2.沒有出現(xiàn)紅褐色沉淀可能由什么原因造成？（學(xué)生猜想氫氧化鈣變質(zhì)了或者氯化鐵變質(zhì)了，氫氧化鈣和氯化鐵溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)太小等，極大地激起學(xué)生的探究激情。）教師演示在試管中先加入3毫升氫氧化鈣溶液，然后滴加氯化鐵溶液，溶液中馬上產(chǎn)生期盼中的紅褐色沉淀。

3.為什么改變加入溶液的順序就產(chǎn)生紅褐色沉淀？（用事實激起學(xué)生心中的疑問，分析：氫氧化鈣溶液質(zhì)量分數(shù)很小，它的密度小于氯化鐵溶液，將氫氧化鈣溶液滴入氯化鐵溶液，氫氧化鈣浮在上面，氫氧根離子和鐵離子不能充分接觸，難以形成沉淀。）

從實驗現(xiàn)象入手可以設(shè)置各種形式的問題，學(xué)生在回答問題的同時加深了對實驗現(xiàn)象的理解，通過對實驗現(xiàn)象的思考，學(xué)生的實驗探究更加深入，思維也進一步發(fā)散。

實驗問題的細化設(shè)計是實驗教學(xué)的重要組成部分，是發(fā)展學(xué)生拓展性思維，促進學(xué)生有效實驗學(xué)習(xí)的重要方式。學(xué)生思考問題的過程實際上就是參與實驗的過程，可以加深其對實驗的認識，激發(fā)其對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生自覺主動地學(xué)習(xí)。科學(xué)實驗中的問題設(shè)計必須簡潔，提問要切中要點，抓住關(guān)鍵和本質(zhì)。教師在實驗中設(shè)計問題時還要考慮問題的數(shù)量、層次性以及價值和意義，盡量把時間留給學(xué)生思考，讓學(xué)生去感知，讓問題成為學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的向?qū)А＝處熤挥谐浞种匾晫嶒灨鱾€環(huán)節(jié)問題設(shè)計的有效性，努力在教學(xué)中摸索，才能真正提高實驗效率，取得較好的實驗教學(xué)效果。

參考文獻

[1] 錢瓊?cè)A.淺談初中化學(xué)實驗教學(xué)中拓展性問題的設(shè)計[J].化學(xué)教與學(xué)，2014（12）.

[2] 丁華英.初中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計的探究與實踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（12）.

【責(zé)任編輯? 郭振玲】