借“教材开发”之玉，攻“核心素养”之门——基于核心素养下的初中科学教材实验“二次开发”实践研究

高阳 萧山区党湾镇初级中学 浙江杭州 311221

一、研 究 源 起

目前，笔者在初中科学实验教学中，看到科学教材实验存在“泡沫”过多，形式大于内容的现象。包括笔者在内，很多的学生实验并没有得到及时有效的开展，有时候对待教材实验缺乏个性化处理，按部就班，导致学生实验的参与率大幅降低，导致学生逐渐失去学习科学的兴趣。经过多次反省深思，认为其问题主要在于：

第一，对新课程标准中对科学实验的执行要求和理解有误，特别是对学生实验的理解有误，缺乏对教材实验的合理开发，导致课堂花架子多，学生参与到科学实验的机会减少。

第二，照本宣科严重，成为了教材实验的奴隶，不仅不敢增删教材实验，没有创新，甚至迷信教材上的实验方法。导致教材实验在执行过程中出现“僵化、呆板”现象。

第三，实验目的设计缺乏针对性，完全参照参考书或教材规定好的目的，不来源于自己对学生学情的分析，这样的实验设计是缺少针对性的，是敷衍的。

教材中涉及的教材实验和学生认知距离有近也有远，若老师能抓住这一契机进行拓展或调整，对已有教材实验进行“二次开发”，则能取得意想不到的效果。教材实验的二次开发是面向学生的全面发展的，无论是课程本身，还是实验内容、实验材料、实验方法的处理都致力于培养学生的核心素养。结合本学科的特点，学生科学精神和实践创新能力的培养值得关注。对科学的学习兴趣和探究能力的提高，很大程度上依赖于教师对教材实验的处理，能利用身边简单易得的实验器材，做过程高效、现象明显、结论可靠的科学实验，无疑对于学生的核心素养的培养有极大的好处。

二、谋 求 出 路

1 教材“二次开发”的原则

1.1 基于教材本身，适时调整拓展

教材实验汲取了先进的教育理念和研究成果，其编写是在课程和教学专家、学者的科学、严谨的工作下完成的，其基础性、系统性和典型性、普适性是其他任何教学资源都不能比拟的。它是学生获取科学信息、习得知识的最直接的来源，也是先进实验方法和模式的体现。任何脱离教材的 “二次开发”都是不可取的、不科学的、也是不严谨的。因此，我们的“二次开发”主导思想可以是“基于教材，高于教材”，把适合学情需要的有关教学实验补充到教材中来，或者把教材中的不合时宜的内容做以调整和替换，延伸和拓展教材实验的资源性功能。

1.2 遵守计划框架，把控学业负担

国家制定国家课程在各个教育阶段中的课程结构、学习领域、科目数量、总课时数、周课时数以及课时分配结构，严格控制学生的活动时间和基本学业负担。教材实验“二次开发”不能超越这个界限，整个开发的行为和工作不能违反国家关于“课程结构、学习领域、科目数量、总课时数、周课时数、课业负担和活动时间”等的政策规定。任何改变课程结构，减少和增加授课时数，加重学生学业负担的做法都将视为“违规行为”。所以，笔者对教材实验的“二次开发”是慎之又慎。

1.3 尊重学生意见，寻求互动参与

从教材实验的简单实施者到教材实验的“二次开发”者，教师不是简单的适应既定的教材实验，而是积极的理解、领会实验设计者的主旨和意图，对教材实验进行个性化的演绎。然而，如果不能正确析出教材实验的意图，设计符合学生思维水平的实验活动，有时，这种演绎会显得浅俗而低效。因为，学生是学习的主体，课程的真正价值是教师和学生在教与学的互动中创生出来的，教材实验的“二次开发”只有在学生的参与下，才显得有实际意义和教学价值。如果没有以学生为主体出发，教材实验“二次开发”只能是盲目的、无效的和主观臆造的行为。从而也就失去了教材实验“二次开发”的真正意义。教材实验“二次开发”的最终目的不是为了“教师的教”而是为了“学生的学”，其核心价值指向是教学目标，是学生学习过后的行为变化和心理变化。

综上所述，在教材实验和教学实验之间，实际上存在着一片待开发的开阔地，这为教师的创造性教学提供了发展的空间。新课改要求教师从单一的教材执行者变成课程资源的开发者，提倡教师用教材教而不是教教材。教材实验只是课堂教学的蓝本，教师一定要通过对教材实验的二次开发，使实验成为课堂演出的剧本。

2 教材“二次开发”的策略

科学教师应该依据课程标准、具体的教学情境和学生学习的需要以及自身的教学能力，对教材实验进行个性化演绎和创造，合理地开发和组织教学实验，逐步从“教教材”走向“用教材教”。以下，笔者从教材内容的角度对“二次开发”的策略进行举例阐述。

2.1 必要、空白的内容——补充

【前有所想】教材实验的“二次开发”强调一定的拓展性。其包括两个方面，一是对重点、难点问题进行适当延伸，提高学生认知水平；二是对跳跃性问题和难度较高的问题进行适当补充，给学生搭好支架，降低学生理解难度。

【教材呈现】浙教版初中科学新教材八年级上册第一章第三节《水的浮力》中，涉及到了固定在水底的桥墩、或者是与水底紧密接触的物体是否收到浮力？这个问题也是经常在练习和考试中出现，可教材中并没有相关的描述。

【教材处理】我在上课时给学生呈现了这样一个情景：1874年8 月的一天，在大西洋的西南方，一艘深海考察潜艇，正在向深处下潜。由于下潜速度过大，船体猛然撞到海底，陷入海底的沉积物中了。船员把潜艇水舱中的水全部排出，企图上浮。奇怪的是，潜艇丝毫不动，像被海底“吸”住一样。这是为什么？难道浮力真的消失了吗？怎么办？我们来做一个小实验来证明一下。

（1）将一个空的塑料瓶剪去底部，拧紧瓶盖后装入适量的水，并把乒乓球放入其中，这个时候我们发现乒乓球是漂浮在水面上的，试着用手按下去马上又浮起来了。

（2）接着我们把瓶盖移除以后，把乒乓球放入瓶中再加水使之浸没，发现乒乓球被牢牢地“摁”在水底并没有浮起来（如图A 所示）。

（3）最后我们把瓶盖盖上后乒乓球马上就上浮了，实验现象非常明显（如图B 所示）。

这个小实验很好的解释了浮力产生的原因，让学生能够更加直接地感受到浮力的存在，笔者认为很有必要补充这个小实验。

【后有所思】一般来说，教材实验的选择和设计都是经过专家依据课程标准认真筛选和制定的，因此，总体上是科学合理的。但是，任何优秀的教材在编写过程中，总难免会出现一些无法回避的问题。学习科学，如果能选择一些“贴近生活、贴近社会”的内容来解释学习中的难点，是十分必要的。教师需要在备课过程中丰富、调整教学内容，对部分内容进行适当补充，通过这种对教学实验的“二次开发”，增加学生的直观体验，解决实际问题。

2.2 难懂、抽象的内容——改编

【前有所想】课堂有一定的预设性，但更多的是生成性的。教师应根据学生的课堂表现和知识掌握情况适时调整教学进度、难度，更加关注学生的学。遇到难以理解的，抽象的内容，教师往往需要借助更有说服力的证据来简化，这里就可以借助DIS力传感器来改编传统的摩擦力实验，提升学生的科学思维。

【教材呈现】浙教版初中科学新教材七年级下册第三章第六节的内容涉及到摩擦力的大小跟哪些因素有关？书本给出了影响摩擦力大小因素的研究实验。做过这个实验的老师都知道，想要用弹簧测力计拉动木块在木板上做匀速直线运动，并且较为准确的读出弹簧测力计的示数，是比较困难的，更别说加了棉布以后了。

2.3 有趣、重要的内容——拓展

【前有所想】科学源于生活，但又高于生活。科学需要学生参与，需要学生体验。

但很多情况下学校的实验器材准备不足，课堂时间有限，要让每个学生都能动脑动眼动手动笔，就显得捉襟见肘。教师应该尽可能地设计学生实验，使之更具切合实际，更符合学生的最近发现区，更有利于学生获得完整的学习体验。

【教材呈现】浙教版初中科学新教材八年级上册第一章第三节《水的浮力》中，有一个关于热气球的阅读材料。

【教材处理】

1783 年，蒙戈尔费埃兄弟制造了一个能够升空的大袋子，同学们想不想亲手制作这个大袋子呀？老师这里有：垃圾袋、吸管、细铁丝、蜡烛、双面胶、酒精棉等材料，请你选择合适的器材，设计出热气球的草图，再根据草图制作热气球并试着让它飞起来。

【后有所思】这是笔者在参加教研活动时看到的一堂公开课中的活动。本以为这样的实验肯定很难成功，用网上购买的孔明灯不就直接可以达到目的了吗？用易燃的塑料袋，肯定不容易飞起来。但当8 个小组中有3 个小组的同学成功制作并升空时的欢呼雀跃，我想我的这些想法都是多余的。教师应当把思考和想象的权利还给学生，让他们充分地去实践、去体验、去失败。哪怕失败了也能从失败中汲取很多的经验，争取下一次成功。教育学家认为学生的学习能力是能够不断得到提高的，尤其是当他失败的时候。学生掌握从复杂的信息中提取有用的信息，具备一定的动手操作能力，达到解决问题的目的。

2.4 验证、经典的内容——探究

【前有所想】科学教材中有很多经典的结论，牛顿的第一运动定律就是其中之一。牛一定律的得出经历了伽利略、笛卡尔、牛顿等诸多科学家的辛勤钻研，他们不断推翻又不断改进，才有今天较为完善的牛一定律。

【教材呈现】浙教版初中科学新教材七年级下册第三章第4节为《牛顿第一定律》，教材中采用的方法是：先用实验探究受不同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物理不受力作用时将做什么运动。探究方案如下：

【教材处理】传统的牛顿第一定律的教学，通常是按教材编排顺序。但这样的效果往往不太理想，学生在处理新情境中的问题时还是有困难。

三、且行且思

3.1 学生的学习目标需要明确细化

教材实验只是为教学实验提供一般的思路或设计，不可能完全符合每个学生的具体学习情况，这就需要教师依据课程标准的要求，对教材实验进行整合，设计贴近学生实际的教学实验方案。教材实验的“二次开发”必须指向：能否让学生明确学习的目标；能否告知学生没有达到的学习目标；能否以目标为驱动，让学生对自己的学习有正确的认识；能否能增强学生下一阶段学习课程的兴趣与信心，能否为学生的后续学习提供智能支持。

3.2 教师的教材观念需要强化优化

教师要转变自己对教材实验的观念，作为对教材实验的价值、作用、评价标准和处置方式的基本看法，教材观从根本上影响着教师的教学方式。一个对教材实验持执迷态度的教师，不敢增删教材实验，甚至迷信教材上的教学方法；一个持开放式教材观的教师则往往以怀疑的精神对待教材实验，对“教什么”和“如何教”都试图找到自己的独到见解。不同的教材观将引导教师在教学实践中构建完全不同的教学实验，达到不同的教学效果。所以说，教材实验的“二次开发”在赋予教师决策权的同时，也对我们的专业水平提出了挑战。

3.3 教材实验的“二次开发”需要精诚合作

教材实验“二次开发”是课程与教学理论与实践发展过程中的新产物，教材实验的“二次开发”对于培养学生的核心素养有着深远的意义。因此，这项活动必须要依靠教师们的集体智慧，这样才能够深度挖掘教材的可开发资源，通过补充、改变、拓展、探究等各个角度，实现教材实验的“二次开发”。所以，教师作为教材实验开发的主体，就必须加强与各方面的合作，通过教研组或科研组老师们的群策群力，以及有关专家学者的指导，把教材实验“二次开发”的工作科学的、理智的、有程序的做好。