核心素养视角下的初中科学实验教学实践

李陈

[摘要]以《光合作用》的教学为例，着眼于发展学生的科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任四个维度的科学学科核心素养，设计“创设情境，导入新课——问题引导，实验探究——聚焦任务，实验验证——创新实验，拓展思维”等初中科学实验教学流程。在初中科学实验教学的各个环节中，灵活运用各种手段，巧妙结合初中科学的知识特点，充分激发学生的探究兴趣，注重提升学生的思维能力，积极发展学生的科学学科核心素养。

[关键词]核心素养，实验教学，初中科学，光合作用

[中图分类号]G633.98[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0081-04

一、背景

学科核心素养是一种彰显学科特色、凸显学科本质、体现学科价值的素养，是对培养学生综合核心素养的落实。科学学科核心素养是指学生在接受科学教育的过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质，主要包括科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任四方面。

科学是一门以实验为基础的学科。科学实验贯穿科学学习的全过程，是培养学生科学学科核心素养的重要载体。科学学科的实验教学需要从科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任四方面进行设计，以有效发展学生的科学学科核心素养。

梅里尔强调“要将学习置于真实的、联系生活的任务序列中”。而教师的具体的教学任务也应置于真实、循序渐进的任务序列中，并在实际问题情境中完成。教师在教学设计时应先提出问题或者任务，然后针对各个问题或各项任务具体设计教学环节，引导学生在各个教学环节中完成相关任务，运用所学知识解决实际问题。这样的教学以任务为中心，在完成任务的过程中促进学生科学学科核心素养的发展。本文以《光合作用》的教学为例，立足于发展学生的科学学科核心素养，以“任务驱动”为教学核心，谈谈如何开展初中科学实验教学。

二、基于核心素养的初中科学实验教学实践

（一）教学内客分析

《光合作用》是浙教版科學八年级下册第三章第六节的内容。光合作用联系了前面章节学习的氧气和二氧化碳，揭示了这两种气体如何参与生命活动，为后面的物质循环和能量传递的学习奠定了基础。本课时介绍了光合作用的原理和设计不同的实验验证光合作用的条件、产物和原料，由现象到本质，由原理到实验进行学习。教材中，“光合作用的原理”大多是陈述性知识，运用阅读指导法引导学生自主获取新知，重在培养学生的阅读、分析、归纳、整理能力。教材安排了验证“光合作用的条件、产物和原料”的实验，旨在让学生领会实验设计的思想方法，经历实验方案不断修改完成的过程，掌握水浴加热、脱色处理等基本实验技能。

（二）教学目标

1.科学观念与应用

（1）能说出光合作用的条件、原料和产物。

（2）能理解光合作用的原理。

2.科学思维与创新

体验科学探究过程中的思维活动，如分析、比较、判断、归纳、演绎、想象、综合等。

3.科学探究与交流

（1）经历科学探究的一般过程。

（2）初步学会合作交流、控制实验条件、设置对照等方法。

4.科学态度与责任

树立“质疑、创新、进取”的科学精神。

（三）教学重难点

1.重点：光合作用的条件、原料和产物。

2.难点：验证性实验的设计与改进。

（四）教学准备

1.实验用品：金鱼藻、豌豆、天竺葵、三叶草等校园植物;烧杯、试管、胶头滴管、石棉网、三脚架、酒精灯、镊子、表面皿等器材;毛巾、热水壶、粥汤等物品;BTB试剂、酒精、碘液等药品。

（五）教学过程

1.创设生活情境，导人新课

课始，教师应巧妙利用学生熟悉的生活现象和具体事例创设情境导人新课，让学生感受科学就在身边，科学问题存在于生活中，激发学生的学习兴趣与欲望，调动学生的学习主动性。熟悉但又未知的知识情境，能激活学生主动学习的意识，促进学生积极思考，使学生乐学、想学。

[案例1]《光合作用》引入片段

教学本节课时恰逢立夏节气，本地有吃“立夏狗”和“立夏饼”的习俗，于是笔者结合吃“立夏饼”这一生活事例设计了课堂导人环节，先请学生讲述立夏的风俗，使他们处于熟悉的生活情境中;然后展示新情境：做光合作用实验前，教师用手拿起立夏饼，发现手指接触的部位出现了变色（如图1）。

教师：立夏饼为什么变了颜色？请结合学过的知识解释立夏饼变色的原因。

学生：立夏饼之所以变色是因为老师的手上沾有碘液，淀粉遇到碘液变蓝。

教师：淀粉遇到碘液真的会变蓝吗？让我们一起来验证。

之后，学生自主挑选实验材料，开展实验验证，并交流“粥汤与碘液”实验。

教师：感谢同学们帮老师解答了立夏饼变色的疑惑。但是，老师又有了新的疑惑：同学们饿了，就会吃食物，然后长大长高。但是植物并不会吃东西，它们是如何长大长高的呢？

评析：结合“立夏饼”创设生活情境，激发学生的求知欲，促进学生通过小组讨论得出“淀粉遇到碘液变蓝”的结论，并亲身经历实验过程，强化对新知的理解与掌握。问题的设置使学生经历了理性思辨、思考质疑、取证验证的过程，促进了学生科学精神的发展。本实验得出的结论将贯穿于本节课的教学，“淀粉遇到碘液变蓝”这一结论也将作为验证光合作用产物的判定标准。

2.问题引导，实验探究

将问题具体化、情境化处理，能创设出适合课堂实验探究的简化情境，引导学生思考，从而发展学生的科学思维，促进学生学习能力的提升。

评析：这样梯度呈现、循环上升的实验设计，为光照条件实验设计做好了铺垫，降低了学生学习的难度。而创新实验，缩短了实验时间，丰富了酒精脱色的方法，凸显了酒精脱色的本质。在此环节中，学生经历了发现问题、分析综合、推理论证、方案改进等科学探究与创新的过程，发展了科学素养。

5.创新实验，拓展思维空间

创新实验能拓展学生的思维空间，激发学生的求知欲，深化学生对知识的理解，提升学生的思维能力、实验设计能力和实践能力。利用新材料改进实验，是实验创新的基本方向，也是解决疑难实验问题的突破口。

[案例5]《光合作用》创新实验：验证二氧化碳是光合作用的原料

教师：我们完成了任务二和任务三，验证了光合作用能产生淀粉及需要光照。其实，老师还做了“二氧化碳是光合作用的原料”实验。下面我们一起来学习这一创新实验。（学生非常惊讶和好奇）

实验操作：往BTB试剂（溴百里酚蓝试剂）中吹入大量二氧化碳（让学生当堂吹起，观察BTB试剂的颜色变化：蓝色变为黄绿色）。取三支拇指试管，分别编号为A、B、C，其中A、B两支试管中放入等量金鱼藻，C作为对照，不放金鱼藻。A、C试管倒入等量的黄绿色BTB试剂，B试管倒入等量蓝色BTB试剂。放在窗外阳光下，使金鱼藻进行光合作用。（BTB试剂是生物学实验中常用的水生生物的呼吸试剂，它在酸性条件下呈黄色，在碱性条件下呈蓝色，可以根据BTB试剂的颜色变化判断植物生活环境中二氧化碳的含量变化。）

实验现象：如图8.A试管中溶液由黄绿色变为淡蓝色，B、C试管中颜色变化不明显。

现象分析：由于A试管中金鱼藻进行了光合作用，使二氧化碳明显减少，BTB试剂才发生了颜色变化。实验结论：二氧化碳是光合作用的原料。

评析：以BTB试剂作为实验材料进行创新实验，突破了教材實验中二氧化碳量难以控制的难点，实现了对光合作用的原料、条件、产物的验证，激发了学生实验探究光合作用的影响因素的兴趣，发展了学生批判质疑的能力。

三、基于核心素养的初中科学实验教学反思

本节实验课的各个环节中，教师结合初中科学的知识特点，灵活运用各种手段，激发学生的探究兴趣，发展学生的科学思维，培养学生的探究能力，提高学生的评价交流水平，发展学生的科学学科核心素养。通过教学实践，笔者有了如下思考：

（一）实验教学应注重情境创设

“科学探究与交流”核心素养是指具有科学探究的意识，能在真实情境中提出科学问题。合适的情境创设是学生提出问题的关键。只有实现“情境——问题——探究——认知”的构建，才能促进学生核心素养的发展。

（二）实验教学的方式应多样化

实验教学的方式可以是探究式、启发式、任务驱动式、问题导引式。每一个教学环节，都可以采取不同的教学方法进行设计。实验教学的理想方式是让学生在情境中探究问题，在探究中建构知识，在应用中启迪思维。

（三）实验教学要催生教学相长

上完《光合作用》这节课，师生都产生了很多有价值的研究问题（如碘液浓度对染色的影响;叶片表皮结构对显色的影响;天竺葵实验现象不明显的原因;酒精浓度对叶片褪色后脆硬程度的影响），通过对问题的交流讨论，促进了教学相长。