从实验验证到理性思维——初中科学课堂教学改革的新视角

卢玲芬

引言：初中科学包含物理、生物、化学、天文等学科内容，其具有较强的综合性与实践性。学生需要通过完成大量实验学习、掌握基本的实验步骤与实验方法，并对一些猜想及原理做有效验证，同时也要学会使用一些简单的实验器械。在教学改革的时代背景下，初中科学教师不仅要完成阶段性的教学任务，也要在教学过程中对科学实验教学模式进行合理优化，培养学生的创造性能力，并使学生学会以理性的态度面对科学问题，发展学生的理性思维，从而形成学生对科学知识的理性认识。以下就是笔者对如何站在发展理性思维的角度进行科学教学改革的分析与论述。

一、当前初中科学课堂教学改革问题分析

当前初中科学课堂教学改革中主要存在以下问题：其一，实验演示课件化，教师对多媒体的认知存在本质上的误区，过分注重多媒体的教育功能，而忽视了科学教学本身的实践性与真实性，分离了科学与实际生活的距离；其二，课堂探究程序化，不少教师严格执行科学教学的每一个环节，按部就班地开展教学活动，但实际上，有限的教学时间不足以支撑教师完成每一步实验教学；其三，分组实验合作化，科学实验是以小组的形式进行的独立探究与自主学习，不单只需要小组合作，也需要独立探究，但不少教师在教学中过于强调合作，而导致学生缺少独立探究的机会。

二、初中科学课堂教学改革注意事项

为了使学生充分参与课堂，发挥自身的主观能动性，并多角度、全方位地探索科学知识与科学问题，教师应当坚持以生为本，在课堂上凸显学生的主体地位，时刻关注学生的课堂学习动态，并注意夯实学生的科学基础，加强学生对基础科学事实、概念以及原理的深度理解，使其掌握基本的科学知识与科学学习方法。同时，激发学生的创造兴趣，鼓励学生尝试以不同的方法解决科学问题，培养学生的科学探索精神。

三、初中科学课堂教学改革的具体实践

1.从事实验证到观察 学生学习科学，首先要对科学知识做基本的了解，认识基础的科学事实。值得一提的是，科学并非是事实，也不是对事实的不间断性逻辑推理。实际上，科学事实是客观存在的，是已知信息的单独部分，与理论无关。就初中科学教材内容安排而言，其中就包含了大量基础的科学事实，如15摄氏度的空气中声音传播的速度是每秒340米、声音在传播过程中遇到障碍物会被障碍物反射回来从而形成回声、重力的大小为约为9.8N／KG、蝴蝶和青蛙属于变态发育昆虫、动物有有性生殖和无性生殖两种生殖方式、地球绕太阳旋转一周约为365.2422天、纯净物根据元素的不同可分为单质和化合物等。所以，教师在教学过程中，要充分强调课堂的科学性与基础性，从学生的认知规律入手，凸显对科学事实的观察及描述。通过引导学生对不同科学现象体现的科学事实进行对比，对事实做有效验证，逐步建立其实证意识。

例如，在浙教版八年级下册《氧气与氧化》教学中，验证氧气具有助燃性这一事实，过去的教学模式下，教师采取小组合作实验的方式指导学生进行实验，要求学生观察并记录实验现象。学生参与到了课堂实验当中，而且实验成功率较高。但仔细对教学过程进行深入分析，学生完全是被动的，他们只是通过实验验证了氧气可助燃这一事实，而不会去主动思考氧气是如何与物体发生氧化作用的，所以学生对氧气还没有深刻的认识。为改善这一教学问题，教师可根据教学情况适当调整实验时间，确保学生有充足的时间进行对比实验，让学生通过对比观察发现氧气的特性，并要求学生分析实验失败的原因。同时，以认知的冲突强调物质与氧气反映前与反应后的区别，并由对比实验向与氧气有关的其他科学事实进行拓展延伸，从而加深学生对氧气的本质理解。

2.从概念验证到推理 概念是对某一类相似事物或者是观点的总结性概括。就初中科学而言，学生要学习许多综合性与单一性的概念知识，如生态系统、音调、响度、电流、二力平衡、变态发育、有性生殖、顶端优势、自转与公转、元素、化合物、密度、单质、溶解、氧化等。通过概念的学习，学生能够将复杂且分散的科学知识简单化、系统化，从而认识到科学知识与科学现象之间的内在联系。在教学过程中，教师不仅要将概念教学的重点置于对概念的深度理解与概念知识的拓展延伸，还要以概念培养学生的逻辑推理能力，从而帮助学生建立完整的科学知识体系，构建科学知识学习框架。

例如，在浙教版八年级上册《物质的溶解》中，溶解就是学生必学的概念知识。通常情况下，教师都以演示法开展课堂教学，通过向学生演示不同固态物质在不同液态物质中的溶解建立学生对溶解知识的印象。学生在观看了教师实验之后，得出溶解的概念，即溶解就是固态物质在液态物质中的溶解能力。这样，虽然能够给学生提供溶解理性认识的感性材料，但是学生并未对为什么不同固态物质在液态物质中溶解时会呈现不同的现象做充分考虑，也不会运用理性思维对概念进行再加工。而教师即使以生动形象的语言对概念做了总结性表述，但实际上理性的推理活动仍旧被生硬的概念教学所取代。这种教学程式，直接阻碍了学生科学探索精神及创造能力的发展。对于此类情况，教师应当以问题为导向，通过任务驱动教学法开展实验，并要求学生针对实验现象做相应的逻辑推理。同时，引导学生透过现象看本质，指导学生从对科学知识的感性认识上升到理性认识，使其全面地、多角度地看待科学概念，理解科学知识，从而学会使用科学概念与科学知识解决实际问题。比如，以如下问题情境导入教学：“我们平时在制作糖水时，一边加蜂蜜一遍搅拌。糖水不够甜时继续加蜂蜜，直到甜度适中为止。那么，蜂蜜和水相融合这样的现象叫做什么？什么样的情况下蜂蜜会与水充分融合？接下来我们就需要通过实验对其进行有效验证。”在学生已有经验的基础上，让学生亲自动手设计并实施实验，使学生设计完成实验的过程中建构对溶解的认识。这样，学生自然而然就会对溶解的知识进行深度理解，而不是只进行表面概念的学习。

3.从原理验证到质疑 有研究认为，所谓原理，就是对概念或者物质关系的阐述。就原理本身而言，它由多个概念组成，体现了科学的本质规律，如牛顿惯性定律、万有引力定律、阿基米德原理、欧姆定律、热传导定律、生态平衡等。实际学习过程中，学生普遍不会对这些定律及理论提出质疑，也不会去深入探究这些定律形成的过程。即使不少教师在课堂教学导入阶段以图文并茂的形式向学生详细阐明科学定理及理论的形成过程，但学生始终不去关注和考虑其是否具有合理性及这些科学定律及理论是如何形成的，而是将学习重点置于对这些定律及理论的记忆与理解。这就导致了不少学生看似掌握了科学知识，但仍旧不会使用所学知识解决实际的科学问题。因此，教师要在实际教学中培养学生的质疑能力，鼓励学生大胆提出质疑以及自己学习中遇到的困惑，并坚持科学实验教学过程与结果并举，不只关注实验结果的正确与否，更要关注怎样搜集、分析并处理实验材料，怎样根据处理材料获得的数据或者知识得出合理性结论，怎样以不同的实验方法得出相同的结论等。这样，科学实验教学对发展学生理性思维起到积极的影响作用，并为提高学生质疑能力打下坚实基础。

结语：综上所述，培养并发展学生的理性思维将是初中科学教学改革的必然趋势。实际改革过程中，教师应当在充分考虑这些问题的基础上，注重坚持以生为本、夯实学生学科基础、激发学生创造兴趣，为培养学生理性思维创造良好的条件。此外，要发展学生的理性思维能力，教师要从事实验证上升到培养学生的观察能力、从概念验证上升到提高学生逻辑推理能力、从原理验证上升到启发学生质疑，不只要教会学生基本的实验步骤与实验方法，也要引导学生深入分析实验原理，同时，提高学生的思维能力，从而促进学生整体水平的提升。