基于核心素养的初中科学微实验教学的实践与探索

基于核心素养的初中科学微实验教学的实践与探索

俞雅飞

杭州市文溪中学 310000

[摘要] 微型实验具有实用性、亲和力、可扩展性和探索性等基本特征。细化微观实验的分类和内容，从科学概念、规律、习题等方面突出学生的核心素养。在科学教学中，要引导学生通过观察和实验，对所掌握的事实的基本概念和规律进行分析、归纳和总结，从而获得科学知识。

[关键词] 初中科学；核心素养；微型实验教学

前言

初中科学最基本的就是实验，它的综合性非常地强。实验包含着丰富的科学知识，在科学教学中，实验是最有效的方式^[1]。它是开放科学知识、帮助学生形成科学概念、原则和规律、培养学生观察实验现象能力的源泉，也是培养学生尊重科学事实、构建科学方法论、形成科学情感、态度和价值观的源泉。

笔者对初中科学实验教学进行了课堂观察，对学生进行了课后问卷调查，并结合访谈，发现大多数教师存在不重视科学知识的构成情况，强调科学知识的结论等问题；不重视尊重客观事实，过分强调结论；实验教学的课堂与学生核心素养的培养明显分离。

什么是核心素养呢？核心素养是指学生为促进自身健康发展和适合社会发展需要而应有的能力与品行。核心素养的内容大致可分为文化基础、自主发展和社会参与。核心素养中的“核心”一词，不仅指知识或技能，也指学生对学科的兴趣和态度，还着重于如何运用知识发现问题、提出问题、解决问题，以及解决问题过程中所需要的思维能力和判断能力，这就是核心素养。

因此，为了培养学生的核心素养，笔者对初中科学微型实验教学从以下几个方面进行了一些实践和探索。

微实验的涵义和基本特征

微实验是指利用产品在生产和生活中进行的“短而小”的实验。微型实验具有结构简单、操作方便、材料方便等特点，具有很强的“亲民性”，学生容易参与，几乎每个人都可以做。为了提高学生学习科学的热情，培养学生的动手能力和创造力，学生应在生产和生活中进行实物实验。微型实验具有实用性、亲和性、拓展性和探究性等基本特征。

实用性

生活中经常用到的物品可根据需要加工成不同的实验用品，提高学生学习科学的热情，体验科学研究的过程，有助于攻破科学涵义、规律和原则的困难。例如，在八年级上《科学》教材第一章第五节“浮力”的教学中，老师安排学生使用家庭用具的薄塑料袋，探索物体的浮沉情况。

亲和性

学生对日常生活用品不仅感兴趣并且也很熟悉，所以容易被学生接受和积极考虑。例如，在七年级下册《科学》教材第三章第七节“压力”的教学中，教师安排学生用文具笔探究压力的影响，这与压力的大小和压力的面积有关，从而确立了压力的概念。

拓展性

学生对日常生活用品感兴趣和熟悉，容易被学生接受和积极考虑。例如，在七年级下册《科学》教材第三章第七节“压力”的教学中，教师安排学生用文具笔探究压力的影响，这与压力的大小和压力的面积有关，从而确立了压力的概念。从而进一步提升学生的学习积极性，帮助学生理解压强的规律。

探究性

利用日常生产生活中的小物件，根据科学实验现象，调动学生对直观实验现象背后潜在的科学概念、规律和原则的探索，引导学生对科学现象的自主探索活动，培养学生观察实验现象、探究实验规律、自主学习的能力^[2]。例如，在八年级下册《科学》教材第三章第二节“氧化与燃烧”的教学中，教师安排学生使用医疗器械注射器探索可燃物的燃烧条件之一，这就需要氧气的参与。

微实验教学的分类和内容

教师认为科学的教学资源是高等教育行政部门配置的实验设备。实际上，要充分挖掘生产生活中的日常小项目，开展各种科学探索活动，激发学生学习科学的兴趣，培养学生的探索能力、实践能力和创新能力。

微实验分类

科学源于实验，概念源于实践，“微观实验”能促进科学概念的建构。微观实验课程分为五类（如图1所示）。所有内容都直接来源于学生在生产和生活中熟悉的日常小物件，可以打破学生科学探索的神秘，体验学习科学知识的乐趣。

玩具器材类

家庭器材类

微实验

体育器材类

医用器材类

文具器材类

图1

微实验内容

微实验针对适合提高学生核心素养的教学内容，设计了不同主题的科学探究教学，具体内容见表1。

微实验教学的实践

微实验在初中科学概念教学中实践

根据以上微观实验研究内容，从科学概念、规律和习题的教学中突出学生的核心素养。在科学教学中，要引导学生通过观察和实验，对所掌握的事实的基本概念和规律进行分析、归类和总结，从而获得科学知识。

在初中科学概念教学中实施微型实验。

在形成科学概念的过程中，可以利用日常的小用品改进教材的实验设备，调动学生的学习积极性，帮助学生理解科学概念，培养学生的观察能力、探索能力和自主学习能力。在案例1“压力”教学中，浙江科学教科书第二卷第三章第七节“压力”教学安排了一个活动。

这是一项利用海绵、台架和称重实验设备，探索与压力相关因素的实验活动。在浙江科学教科书中，本实验是一个验证性实验。在整个实验过程中，学生被动地完成实验，照搬课本，不经过深思熟虑，机械地验证实验结果。学生玩的空间小，对学习没有浓厚的兴趣，缺乏积极探索学习的动力。基于这一实验情况，笔者突破了教材的局限性，挖掘并利用日常用品和设备的设计来探索实验，加深对书本知识的理解和应用，提高核心素养^[3]。

教师组织学生设计实验，在学习活动表中填写实验目的、设备和步骤。

第____ 小组 实验组成员：_________

设计实验

（2） 观察分析实验现象：玻璃中的沙子较深。结果表明，压力的影响与应力面积成反比。

（3）观察与分析

实验现象：大杯沙较深。实验结果表明，应力面积是恒定的，压力的影响与压力大小有关，且成正比。在本节“压力概念”的教学过程中，学生运用学习活动表，体验实验方案设计、学生动手操作实验、实验现象分析、实验结论，理解科学方法。通过这一完整的科学探索，他们得出压力的影响与压力大小成正比应力面积成反比的结论，从而确立了压力的概念。在这个过程中，学生有足够的时间做实验、体验和思考。学生可以从实验过程中提炼实验方法，获得实验成功的乐趣，培养学生的探索能力，提高核心素养^[4]。

微实验在初中科学概念教学中实践

在科学规律的建立过程中，改进教材实验设备，增加日常小项目，可以激发学生的学习兴趣，帮助学生建立科学规律，培养学生观察、探究和自主学习的能力。

案例2“针孔成像规律”教学浙江省科学教材七年级下册第二章第四节在“光与颜色”教学中安排了活动。

这是一项探索针孔成像规律的实验活动。这个实验的缺点是，如果没有阳光，通过自制的针孔在地面上找不到图像。作者将教材中的仪器改进为f光源、小孔黑板和白屏。下面重点对日常物体针孔成像规律进行探讨。

1.物体与小孔之间的距离与通过小孔的物体图像的大小和正倒之间的关系是什么？

2.提出了物体与孔洞之间的距离可能与物体通过孔洞的图像的大小和正倒有关。

3.设计实验，在黑暗环境中进行实验，F光源、带小孔的黑板、将白色屏幕依次放置在水平桌面上，然后将F光源、小孔和白色屏幕的中心调整在同一高度。

微实验在初中科学规律教学中实践

当小孔板与白屏的距离相同时，f光源离小孔越近，观察白屏是否有像？它是大还是小？像直立还是倒立？当小孔板与白屏的距离相同时，f光源离小孔越远，观察白屏是否有像？它是大还是小？像直立还是倒立？当小孔板与白屏之间的距离等于f光源与小孔板之间的距离时，白屏是否有像？它是大还是小？像直立还是倒立？

4.记录实验数据并将结果记录在表2中。

表2

5.对上述实验结果进行了分析论证，总结了光学小孔成像的规律。

6.结果表明，针孔成像的模式是倒排的，其它的是大、缩小、放大的真实图像。在这一节“针孔成像规律”的教学过程中，要求学生设计一个“探索针孔成像规律”的研究方案。学生经历了提出问题、建立猜想、设计实验、设计实验探究形式、分析演示实验观察、得出实验结论、理解科学方法等过程。通过这一完整的科学研究，总结出针孔成像的规律。在这个过程中，学生有足够的时间做实验，设计实验形式，分析论证，得出实验结论。学生可以从实验过程中提炼实验方法，获得实验成功的乐趣，培养学生的探索能力，提高学生的核心素养。

（四）微实验在初中科学习题教学中实践

在科学习题的课程当中，主要是培养学生在对实验方案的设计、分析并解决这个问题的能力，还培养着他们的思维方式。因此，教师通过对身边生产和日常生活中的小物件进行实验，使学生在解决实际科学问题中获得经验，进一步了解基本概念和基本规律，从而获得科学知识^[5]。

案例3“压力的应用”教学使用你周围的小物体来大致测量人们仰卧时地面上的压力。请写出测量步骤。

设计实验

在本节“压力应用”的教学过程中，学生可以通过量体重秤和量表进一步了解压力的概念。

通过以上微实验探索活动，让学生树立“以罐为器，拼凑实验”的意识，从实验过程中提炼实验方法，获得实验成功的乐趣，培养学生的观察能力，探索能力能力和自主学习能力，让学生深刻体会到“科学在学科中无处不在”的特点，实践了“从生活到科学，从科学到社会”的新课程理念，在课程开发过程中，教师可以通过生活中常用的材料，引导学生学习新知识，帮助学生建立新旧知识的联系。通过现实生活中常用材料的展示，可以更好地吸引学生的注意力，帮助他们增强记忆力，巩固基础。课堂结束时，教师提出的问题可以使学生将所掌握的知识运用到实践中，解决实际问题，实现学生核心素养的培养。

结语

总之，初中科学课程是一门以认识科学本质为基础，以提高学生科学素养为目标，强调理论与实践相结合，通过实验教学加深学生对相关知识的理解和记忆的综合性课程。在教学中，教师应以核心素养为导向，做好科学实验教学设计，提高教学的有效性，同时教学科学知识，培养学生的核心素养，为今后学生的健康发展打下坚实的基础。

参考文献

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