教学情境下的合作性家庭科学实验开发策略

周金晶

（鄞州实验中学 浙江宁波 315100）

合作性家庭科学实验教学情境的操作性定义：学生在教师的组织下，形成合作小组，共同设计出一个可行的家庭科学实验，并由几个同学共同实践完成，在新课中，教师将学生完成的家庭科学实验设计进教学过程中，并由现象提出问题，在解决问题的过程中，碰撞出新知识的过程。

合作性家庭科学实验教学情境需要开发的不是很多，整个初中三年《科学活动册》这一类型的实验就只有13例。但也不能小觑了这13例实验的作用。在一个相对长的时间里，由学生以小组为单位，自行设计完成整个实验过程，这不仅能锻炼学生的操作能力，而且还能让学生学会相互合作与交流，充分培养学生团队合作能力。下面介绍一下合作性家庭科学实验教学情境的开发的指导策略[1]。

一、组队

既然是合作，队员很重要，但一个班不可能人人都是学习优秀，或者能力相当的学生，所以为了各个组的公平起见教师得有意识地对全班同学进行分组。那么分组有以下几个原则。

1.关系互补：小组里男女生比例要恰当，从社会角色而言，男生相对身强力壮，而女生比较细心；小组成员要关系和谐的，私下里关系要好，没有矛盾。最好还能考虑到家住得近点的，而且也相对熟悉的。

2.成绩互补：成绩的优异区别在于对知识和实验原理的把握上，如果分组不合理，很可能会使实验从原理上就出现错误，也就很难保证实验的成功性。所以，尽可能在分组的时候考虑各组成绩的均衡。

3.能力互补：在一个班中，每个学生都有自己的特点，有的学生善于发现问题，有的学生善于设计实验方案，有的学生善于动手，有的学生善于总结，有的学生善于表达。只有他们将能力互补的同学组成一组，让他们取长补短，才能发挥出团队的力量。

4.条件互补：每个学生的家庭状况也不一样，家庭资源是个不容小觑的条件，有的家庭本身就能提供实验器材；有的家长对孩子的能力培养很重视，没有条件也会创造条件；有的家里比较适合进行实验等，只有同时考虑到家庭状况，才能给每个学生有学习提高的机会，为学生搭建起交流的平台。这些是实验顺利开展的物质保证。

二、设计可操作的实验方案

学生深读《科学活动册》里的实验要求，科学活动册里的内容相对比较详细，但难免也会有与生活实际不相符合的地方。学生相互讨论出一个可以操作的实验方案，在完成初稿时，可以由教师参与审稿，以得到有效的建议并进行改进，最终定稿。

三、进行实验

学生根据讨论出来的最终方案进行实验，有些可以几个人一起进行，有些也可以一个人自己实验。

笔者组织学生就华东师范大学出版的科学七年级上册中《活动11观察豆类种子的发芽及幼苗生长对光的适应》进行了家庭科学实验的开发[2]。

四、总结与汇报并完成教学过程

学生在这一环节中可以充分展示，教师不应给他们束缚，学生展示时有些用图片、有些用PPT形式、有些用图表形式。但对于实验的结果和出现的异常现象教师都要进行科学性的点评。由于笔者开发的案例本身就是教学过程中的一个环节，所以当学生在完成实验总结与汇报时也就完成了教学过程。

1.合作性家庭科学实验开发与教学实践案例

《观察豆类种子的发芽及幼苗生长对光的适应》家庭科学实验设计与实施

以下节选两组典型小组的实践案例分享

第四组的实验方案

组长：胡铭

实验目的：观察绿豆种子及幼苗生长是否需要阳光，阳光是否影响叶片颜色

相同条件：绿豆种子、透明瓶、土壤

不同条件：阳光

实验内容：把一个埋入种子的透明塑胶瓶，放在有阳光的地方，把另一个埋入种子的透明塑料放在阳光照不到的地方。保证相同的水分、土壤空气

第一组的照片记录：

组长：俞钟浩

2.在《艳丽多姿的生物》中的教学情境设计

七上1.1.1艳丽多姿的生物（第一课时）片段

教学目的：

学会观察绿豆种子的发芽及幼苗生长对光的适应。

教学重点和难点

重点：观察绿豆种子的发芽。

难点：幼苗生长对光的适应。

教学方法：启发式和探究式

教学过程：

……

过渡：植物的根、茎、叶、花、果实都有适应环境的特征，那么植物的种子有没有这样的结构功能以适应环境呢？

学生可以以多种方式交流，比如PPT展示、表格形式、照片形式或直接实物展示等，并小组交流后分别展示以下问题幼苗生长对光的适应

问题：发芽后的幼苗放在窗台上，过几天会发现绿豆幼苗有什么变化？你能解释其中的原因吗？

回答：向窗外生长。我们认为窗外有光，幼苗是在向光生长。

……

效果分析与反思

这其实是学生们第一次的家庭科学实验，笔者为了让孩子们充分体会合作的过程，这个家庭科学实验是几乎完全放手让学生们自己设计完成的。根据教学安排，提前至少三个星期的时间，而且还利用上国庆长假的7天时间，这样学生们有更充裕的时间来进行实验。具体安排与感想如下：

（1）设计可操作的实验步骤。时间：国庆长假前一周。方式：小组共同讨论完成初稿，教师第一次审稿，学生定稿，再教师第二次审稿。目的：培养学生利用控制变量来探究实验。

学生们虽然有可以参照的活动册，但在设计时还是发现了学生们集小组力量，设计出研究活动册没有的变量。这个实验其实初中应该做两次，第二次在七下《植物的生殖与发育》那一节中，应该是最为详细的，主要研究影响种子萌发的主要条件。而七上的做这个实验的目的仅仅是为了让学生体验，植物种子萌发时也出现了与环境相适应的结构特征。比如钩状的子叶，为保护子叶破土而出。而像影响种子萌发的因素在第一次实验时是不涉及的，但后期作业中却会涉及。笔者很欣喜地发现学生们有意识地把影响因素也考虑进去了。比如，有些组进行了好几组实验，其中一组在土壤中进行，一组只放在潮湿的棉布上，保持其他条件不变，研究的是土壤的变量[3]。

（2）完成实验。时间：国庆7天长假。方式：个人自行完成。目的：培养学生的动手操作能力，培养学生热爱科学热爱生活的情感态度。

不管学生怎么设计，教师怎么开放，家庭科学实验都必须建立在课堂教学的基础上，所以教师应该提前设定好需要学生在实验过程中要观察的要点。比如：

表2 问题设置

（3）教学过程。

时间：完成实验，即长假结束，一周后。

方式：小组汇报式。

目的：培养学生的交流与表达，完成教学目标。

这个过程是最激动人心的时刻，作为教师，最希望看到的就是这样的场景。每个组在简短的交流准备之后，派代表来汇报实验现象及结果，并得出结论。汇报形式多样化，表格形式的，照片形式的，有个组还精心准备了PPT。在学生交流过程中，教师适时引导学生进行深层次的思考，从而突破的课堂教学的难点。这一过程不但加强学生的互动，而且轻松高效地完成了教学任务。

（4）及时总结，完成实验报告。时间：课堂教学完成之后。方式：实验报告。目的：学会总结与反思，解释实验中的意外情况，升华实验效果。

这个过程，必须及时放在课堂教学之后，学生们在课堂交流的过程中，有了思维上的碰撞，产生的火花会点燃孩子思考的热情，抓住这个最重要的时期，对培养孩子们理性客观的思考问题非常有帮助。

通过实践与分析笔者认为在教学中开发这种合作性家庭科学实验非常有必要。

第一，更加锻炼学生的科学探究能力，增强他们对科学探究的理解。

通过对家庭科学实验的开发，让学生们更深入认识我们周围的大自然，发现自然界中的神奇现象，提出有效的科学问题，用我们睿智的头脑，科学的方法去探究。

第二，学生能更好地吸收科学知识，培养他们的科学技能。

学生课前实验本身就已经对即将所学知识充满了期待，带着自己亲身的体会、问题去学习，学生的注意力肯定是百分百的。这样将被动地接受改为主动的求知，必定高效且有效。所以家庭科学实验为学生提供了感性的认识环境，可以大大丰富他们的感性认识，有助于学生对科学事实获得明确、具体的认识，活化深化已掌握的知识，真正体现做中学，也真正体现“教师主导，学生主体”教学方式，促进学生对知识意义的建构。

第三，能更好地培养他们与人合作交流的能力。

家庭科学实验的实践让笔者看到了希望，学生们获取成功的实验后分享时的那种兴奋，教学过程中他们在这样的实验情境中去获取知识后的恍然大悟，还有在与组内成员交流时那种投入的精神，都在体现他们强烈的好奇心和求知欲。

所以说基于教学情境的家庭实验，不仅能促进学生建构知识，还能将科学与生活实际相联系，真正实现了科学课程的四维目标：科学探究、科学知识与技能、科学态度、情感与价值观、科学技术社会环境。