金春燕

(海鹽縣百步中學(xué) 浙江嘉興 314313)

初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ),以提高學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨的綜合課程，其總目標(biāo)是提高每個(gè)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)?？茖W(xué)核心素養(yǎng)包括：科學(xué)探究，科學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)態(tài)度與情感價(jià)值觀，對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)三者關(guān)系的理解，而科學(xué)探究是科學(xué)的核心,是科學(xué)的本質(zhì)特征[1]。科學(xué)探究大多以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體開展。因此，科學(xué)實(shí)驗(yàn)在初中科學(xué)教學(xué)中占有極其重要的地位,它可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，體會(huì)科學(xué)探究的方法，幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力以及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)形式多樣，內(nèi)容豐富多彩，在科學(xué)教學(xué)中充分發(fā)揮著良好的教學(xué)的功能，是幫助教師提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的有效途徑，是探索科學(xué)知識(shí)的重要方法，是理解科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)[2]。在實(shí)際的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中即使認(rèn)真準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，還是不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種課堂實(shí)驗(yàn)“意外”，這些“意外”產(chǎn)生往往能帶給學(xué)生更多的思維碰撞，更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究興趣，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。如果教師一味的回避實(shí)驗(yàn)意外，不及時(shí)加以正確引導(dǎo)，會(huì)讓學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)為遇到問題不必進(jìn)一步探究，非常不利于學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中形成嚴(yán)肅謹(jǐn)慎的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度，還會(huì)給學(xué)生留下知識(shí)的盲點(diǎn)，也有可能讓學(xué)生對(duì)教師的專業(yè)水平有所懷疑，不再信任教師，最后對(duì)整個(gè)科學(xué)教學(xué)失去信心。因此，教師有效利用“課堂實(shí)驗(yàn)意外”開展教學(xué)是非常必要和有意義的。

一、實(shí)驗(yàn)“意外”產(chǎn)生的原因

（一）專業(yè)知識(shí)的局限性

因?yàn)槌踔锌茖W(xué)是綜合性很強(qiáng)的一門學(xué)科，它包括了生命科學(xué)、化學(xué)、物理、地球與宇宙等內(nèi)容，科學(xué)教師要將各個(gè)內(nèi)容融合，更好地引導(dǎo)學(xué)生用綜合的眼光認(rèn)知自然。但科學(xué)教師大多是物理專業(yè)或化學(xué)專業(yè)畢業(yè)的，在高等教育的學(xué)習(xí)中并沒有學(xué)習(xí)其他專業(yè)的知識(shí)。工作以后也沒有受過專業(yè)的培訓(xùn)，靠自己的領(lǐng)悟和同事之間的交流在不斷學(xué)習(xí)，在實(shí)際課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于預(yù)設(shè)不足出現(xiàn)意外也是非常常見的。例如，一位生物專業(yè)畢業(yè)的教師，驗(yàn)證CO2的性質(zhì)，但是當(dāng)CO2通入Ca(OH)2時(shí)卻沒有出現(xiàn)渾濁，教師當(dāng)時(shí)無法對(duì)“意外”做出解釋，一節(jié)實(shí)驗(yàn)課就草草收?qǐng)觯瑢W(xué)生們也是非常困惑。如果教師能好好利用這個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)“意外”，讓學(xué)生討論產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因，那么學(xué)生分析問題、解決問題的能力可以進(jìn)一步提高，對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也會(huì)有更進(jìn)一步的理解，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（二）實(shí)驗(yàn)器材的異樣化

有些實(shí)驗(yàn)器材由于長(zhǎng)期不用或者缺少維護(hù)會(huì)出現(xiàn)一些損壞，尤其是一些測(cè)量的精密儀器，還有一些實(shí)驗(yàn)藥品由于存放時(shí)間過久失效或者變質(zhì)，如果教師實(shí)驗(yàn)前不知道情況就會(huì)導(dǎo)致課堂實(shí)驗(yàn)“意外”現(xiàn)象的發(fā)生。例如，探究物體質(zhì)量和重力的關(guān)系時(shí)，由于彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧由于過度拉伸已經(jīng)變形了，但是教師沒有關(guān)注到，依然讓學(xué)生用變形的彈簧測(cè)力計(jì)去做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果計(jì)算出來的g的數(shù)值和理論數(shù)值差別很大，不能正確的得出結(jié)論。再如，澄清石灰水放久了就和空氣中的二氧化碳結(jié)合就會(huì)發(fā)生變質(zhì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)直接拿來用，肯定會(huì)導(dǎo)致“實(shí)驗(yàn)意外”。

（三）實(shí)驗(yàn)操作的不規(guī)范

在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，化學(xué)試劑添加的先后順序以及純度用量都有嚴(yán)格的規(guī)定，如果自作主張不按步驟就很有可能出現(xiàn)“意外”。再如，沒有嚴(yán)格按照控制變量的方法，也會(huì)導(dǎo)致“意外”的出現(xiàn)，就比如研究阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，有個(gè)別小組同學(xué)沒有使小車每一次都從同一斜面同一高度由靜止開始滑下，導(dǎo)致結(jié)果與結(jié)論不符的“意外”。

（四）實(shí)驗(yàn)記錄的不真實(shí)

我們要求學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候要認(rèn)真觀察，并且及時(shí)記錄觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但學(xué)生由于種種原因沒有及時(shí)記錄，經(jīng)常還會(huì)憑他自己的經(jīng)驗(yàn)和猜想偽造一些數(shù)據(jù)和瞎編一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這樣不真實(shí)的記錄就會(huì)造成“課堂實(shí)驗(yàn)意外”。比如，在研究磁鐵能吸引哪些物體的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有些同學(xué)的結(jié)果是磁鐵能吸引鋁，我問他們實(shí)驗(yàn)做了嗎，他們異口同聲和我說做了，而且非常的肯定，我讓他們?cè)僮鲆淮?，發(fā)現(xiàn)不能吸引。原來這些同學(xué)把所有的物體都測(cè)好再記錄，按照自己的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為金屬就能被磁鐵吸引，所以出現(xiàn)了“意外”。

（五）教材知識(shí)的局限性

平時(shí)我們做的實(shí)驗(yàn)都是教材上要求的，對(duì)基礎(chǔ)好的學(xué)生難度不大，能很輕松的完成實(shí)驗(yàn)要求，但是這些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)超出需要觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以外的現(xiàn)象，這樣也就出現(xiàn)了不同于往常的“實(shí)驗(yàn)意外”，學(xué)生很興奮也很茫然，不知道怎么解釋出現(xiàn)的“意外”發(fā)現(xiàn)。比如，在進(jìn)行凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已經(jīng)順利地完成蠟燭在各個(gè)位置所成像的情況，但是個(gè)別學(xué)生在觀察到當(dāng)u＜f成一個(gè)正立放大的虛像時(shí)，還從凸透鏡中看到了另外一個(gè)正立縮小的虛像，學(xué)生就在想這個(gè)像是如何出現(xiàn)的。

二、利用課堂實(shí)驗(yàn)“意外”提高學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的方法

教師應(yīng)把課堂營(yíng)造成精心預(yù)設(shè)與生成相統(tǒng)一的多元發(fā)展的課堂，這樣的課堂才是“充滿了生命活力”的科學(xué)課堂。實(shí)驗(yàn)中的“意外”就是多元課堂的一個(gè)切入點(diǎn)。教師應(yīng)該充分利用好這些“課堂實(shí)驗(yàn)意外”，從而更好地提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

（一）直面“意外”，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度

課堂實(shí)驗(yàn)中的“意外”種類非常多，有時(shí)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“意外”，有時(shí)又是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“意外”，還有的時(shí)候是超出教材要求的意外，看上去有些“課堂實(shí)驗(yàn)意外”沒什么規(guī)律，不利于結(jié)論的得出，但這卻是對(duì)學(xué)生進(jìn)行尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尊重科學(xué)事實(shí)教育的一個(gè)好機(jī)會(huì)。當(dāng)教師面對(duì)這些“課堂實(shí)驗(yàn)意外”時(shí)，不可因?yàn)閾?dān)心會(huì)加大課堂教學(xué)的難度，追求課堂教學(xué)的“簡(jiǎn)單”，“成功”，而故意回避或置之不理，或敷衍學(xué)生所問的問題超出了教學(xué)大綱。比如，在用小車探究二力平衡條件“兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一直線上”時(shí)，當(dāng)小車兩端放上等質(zhì)量的重物時(shí)，小車兩端受力相等，處于平衡狀態(tài)，不運(yùn)動(dòng)。當(dāng)教師想要證明只要在小車的一邊稍微增加或減少一點(diǎn)重量時(shí)，小車的平衡狀態(tài)就會(huì)打破，小車就會(huì)往受力大的一邊加速運(yùn)動(dòng)，但是當(dāng)教師在一邊稍微加點(diǎn)質(zhì)量時(shí)，小車還是靜止，這時(shí)有些老師會(huì)作弊，偷偷用手去撥動(dòng)小車，使小車運(yùn)動(dòng)起來。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)是因?yàn)樾≤嚭筒ＡО逯g有滑動(dòng)摩擦力，因此當(dāng)在一邊增加一小點(diǎn)質(zhì)量不足以克服滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)教師偷偷給一個(gè)力小車滾動(dòng)起來，滾動(dòng)摩擦較小，因此能運(yùn)動(dòng)下去。由于教師作弊，使學(xué)生忽略掉了一個(gè)重要的知識(shí)，即“滑動(dòng)摩擦力”對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。如果教師能坦誠實(shí)驗(yàn)失敗并和學(xué)生探究其原因，對(duì)學(xué)生就是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。由此可見，有些失敗實(shí)驗(yàn)其實(shí)背后隱藏的科學(xué)知識(shí)更能提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)[3]。因此，教師應(yīng)該敢于面對(duì)“意外”，引導(dǎo)學(xué)生一起思考、討論、分析問題。合理假設(shè)“意外現(xiàn)象”“意外數(shù)據(jù)”產(chǎn)生的原因，明確一切“意外”產(chǎn)生都是有深層次的原因，不能為了得到教材理論篡改數(shù)據(jù)，編造實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)該尊重科學(xué)事實(shí)，尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要積極尋找解決方法的科學(xué)核心素養(yǎng)。

（二）反思“意外”，提高學(xué)生分析問題的綜合能力

1.反思實(shí)驗(yàn)器材是否異樣

一些實(shí)驗(yàn)意外的出現(xiàn)有時(shí)與準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料有關(guān)，如果做一些需要精密測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和理論出入很大，就首先要考慮測(cè)量的儀器是否老化，精確度是否出現(xiàn)了問題。比如測(cè)量水的密度，由于天平維護(hù)不當(dāng)，砝碼生銹了，導(dǎo)致測(cè)出來的密度值偏小很多。再比如探究摩擦力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，其他幾個(gè)小組都得出了正確的結(jié)論，在棉布表面受到的摩擦力比在木板表面受到的摩擦力要大，但是有一個(gè)小組的結(jié)論恰好相反，我的第一想法就是他們操作出現(xiàn)了問題，但是那個(gè)小組的學(xué)生很肯定自己沒有出現(xiàn)操作錯(cuò)誤。于是我借這個(gè)機(jī)會(huì)讓全班同學(xué)一起來找出“意外”的原因，我就邀請(qǐng)出現(xiàn)“意外”小組的幾個(gè)學(xué)生在講臺(tái)上再做一遍實(shí)驗(yàn)，操作過程中基本沒有問題，那問題會(huì)出在什么地方呢？最可能的情況就是實(shí)驗(yàn)材料出現(xiàn)了問題，果真學(xué)生仔細(xì)觀察了木板發(fā)現(xiàn)木板一邊光滑，而另一邊很粗糙。謎團(tuán)終于解開了，我也松了一口氣，學(xué)生也覺得自己很有成就感。正是由于這個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)“意外”，讓學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的理解更深一步，因此，利用好實(shí)驗(yàn)“意外”能提高學(xué)生分析解決問題的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.反思實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范

科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生要有嚴(yán)肅謹(jǐn)慎的科學(xué)態(tài)度，大部分學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)很感興趣，但是也有一部分學(xué)生總把科學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)游戲，覺得實(shí)驗(yàn)就是隨便玩一玩，因而對(duì)教師課前的指導(dǎo)不當(dāng)一回事，最終得不到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，造成“意外”。這種時(shí)候教師可以請(qǐng)學(xué)生上講臺(tái)演示，一是為了再次驗(yàn)證，二是為了引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作中的問題，從而弄清楚癥結(jié)，從規(guī)范操作入手，糾正“意外”。

3.反思實(shí)驗(yàn)記錄是否真實(shí)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)記錄，教師經(jīng)常把它作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的事實(shí)證據(jù)，從第一次做實(shí)驗(yàn)我就一直灌輸不要標(biāo)準(zhǔn)的答案，而希望看到最真實(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)預(yù)設(shè)意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)論時(shí)，我們要追尋學(xué)生的原始記錄，仔細(xì)分辨記錄的虛實(shí)，利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究可以重復(fù)的特點(diǎn)進(jìn)行不斷驗(yàn)證，從而還原實(shí)驗(yàn)的本來面目，使學(xué)生形成客觀、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的記錄態(tài)度和養(yǎng)成認(rèn)真、及時(shí)、準(zhǔn)確的記錄習(xí)慣，以利于實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。

（三）利用“意外”，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維的逐步形成

既然科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中的“意外”是避免不了的，不可以預(yù)設(shè)的，我們就可以好好利用“意外”，并促進(jìn)學(xué)生的發(fā)散思維。比如，在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不但在光屏上看見了像，在凸透鏡中也看到了一個(gè)像，我就讓學(xué)生思考另外一個(gè)像產(chǎn)生的原因，很快學(xué)生的得出了凸透鏡折射時(shí)形成了像，同時(shí)反射也形成了像。再如，在研究硝酸銀時(shí)，滴入鹽酸，會(huì)出現(xiàn)白色沉淀，而有些調(diào)皮的學(xué)生把自來水滴加進(jìn)去結(jié)果也出現(xiàn)了白色沉淀。學(xué)生發(fā)現(xiàn)這個(gè)“意外”現(xiàn)象后，在我的引導(dǎo)下，通過合理的分析，猜測(cè)，最終得出了自來水中含有氯離子的結(jié)果，有利于學(xué)生發(fā)散思維的形成。還有在研究影響f的實(shí)驗(yàn)中，教材只要求探究壓力和物體粗糙程度對(duì)f的影響，但還有大部分學(xué)生認(rèn)為f的大小還與s有關(guān)，s越大f越大，我覺得這是非常好的想法，應(yīng)該再增加一組實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，如果不驗(yàn)證很多學(xué)生心里會(huì)有疑問。所以，面對(duì)這樣的“意外”，教師應(yīng)充分恰當(dāng)?shù)乩茫@對(duì)學(xué)生發(fā)散思維的形成很有幫助，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

總之，科學(xué)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)教師預(yù)料之外的情況不可避免，假如教師能轉(zhuǎn)變想法，把做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的當(dāng)成是領(lǐng)著學(xué)生一起探索新知，同時(shí)從中學(xué)習(xí)到認(rèn)知的本領(lǐng)，就不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)“意外”而慌亂，影響課堂教學(xué)。如果教師能把握科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“意外”，學(xué)生一起研究，得出實(shí)驗(yàn)的方法和新策略，則既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能讓學(xué)生在科學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、意志等各方面有所提升，同時(shí)能讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)形成更深刻的理解和記憶，從而提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。因此，課堂實(shí)驗(yàn)中的“意外”利用好了可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。真實(shí)的科學(xué)課堂不會(huì)完全按教師的預(yù)設(shè)再現(xiàn)，更多的是充滿“意外”，這些“意外”恰恰是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)一條路徑。