工作坊教學(xué)模式在初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
——以“地球的繞日運(yùn)動(dòng)”為例

李君玉

（金華市第四中學(xué)，浙江金華 321000）

初中科學(xué)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)與提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而工作坊教學(xué)模式是一種參與式、體驗(yàn)式、互動(dòng)式的教學(xué)組織模式，對(duì)于激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的基本思想、方法與技能，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，不僅是可能的，而且是有效的。

一、初中科學(xué)教學(xué)的核心與現(xiàn)狀

科學(xué)教育的核心是培養(yǎng)與提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，包括激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本思想、方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，提升學(xué)生科學(xué)研究的綜合能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，學(xué)生能夠提出有價(jià)值的科學(xué)問(wèn)題，并圍繞科學(xué)問(wèn)題，結(jié)合自己的觀察提出猜想和形成假設(shè)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)規(guī)律，并能夠?qū)σ延械幕蜃约嚎偨Y(jié)的科學(xué)規(guī)律進(jìn)行檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)。如何在現(xiàn)有《科學(xué)》教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合初中學(xué)生的生理與心理特點(diǎn)，通過(guò)初中科學(xué)課程的教與學(xué)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)呢？

目前的中學(xué)教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即以教師唱獨(dú)角戲、填鴨式講授方式為主，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，無(wú)法進(jìn)行自主的科學(xué)探究，不能發(fā)揮中學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性與創(chuàng)造性，更談不上形成“以學(xué)生為中心的教與學(xué)”。初中生處于青春期階段，其思維從以具體的形象思維為主發(fā)展到以抽象邏輯思維為主，思維活躍，富于想象力與創(chuàng)造力，同時(shí)具備了較好的知識(shí)歸納總結(jié)與表達(dá)能力。另一方面，相比傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物等分學(xué)科單獨(dú)設(shè)置的課程，初中科學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置更加貼近生活，更能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，相應(yīng)知識(shí)的深度與難度也相對(duì)較低。因此，從思維特點(diǎn)、教材知識(shí)體系與內(nèi)容來(lái)看，初中生完全具備了在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)參與探究科學(xué)問(wèn)題的能力。筆者嘗試在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中采用工作坊模式的教學(xué)方法，通過(guò)師生共同探索相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)造性。學(xué)生提出問(wèn)題，并在老師的指導(dǎo)下分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，獲取科學(xué)規(guī)律與知識(shí)，取得了良好的教學(xué)效果。

二、工作坊教學(xué)模式在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

工作坊教學(xué)模式建立在著名社會(huì)心理學(xué)家?guī)鞝柼亍だ諟氐摹皥F(tuán)體動(dòng)力學(xué)”理論上，其主要觀點(diǎn)是“團(tuán)體是由個(gè)體組成的不可分割的單位，通過(guò)引起團(tuán)體變化而改變其個(gè)體要比直接改變個(gè)體容易得多”。它是一種參與式、體驗(yàn)式、互動(dòng)式的教學(xué)組織模式：通常由5～10名學(xué)生組成一個(gè)小團(tuán)隊(duì)，成員在教師的指導(dǎo)之下，通過(guò)課前預(yù)習(xí)與研究、課堂討論、短時(shí)演講、教師點(diǎn)評(píng)、引申引導(dǎo)等多種方式共同探討某一主題。與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，工作坊將主題與互動(dòng)相結(jié)合，教學(xué)相長(zhǎng)，鼓勵(lì)參與，創(chuàng)新及建設(shè)性地解決問(wèn)題。學(xué)生在參與過(guò)程中能夠相互對(duì)話溝通，共同思考，提出方案，討論實(shí)施，并通過(guò)團(tuán)體內(nèi)人際交互作用，反省自己，深化認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的綜合能力。

工作坊教學(xué)模式綜合了參與式、啟發(fā)式、探究式、討論式等多種教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，能夠較好適應(yīng)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)、綜合性人才培養(yǎng)的需求，在國(guó)內(nèi)外高校課堂教學(xué)中逐漸推廣應(yīng)用，并被廣大師生接受，在教學(xué)實(shí)踐中取得了較大的成功。但是，工作坊教學(xué)模式在初中科學(xué)教學(xué)應(yīng)用中鮮有報(bào)道。筆者結(jié)合近年來(lái)在科學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)踐，以“地球的繞日運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，談?wù)劰ぷ鞣唤虒W(xué)模式在初中科學(xué)教育中的應(yīng)用。

1.課前觀測(cè)實(shí)驗(yàn)

“地球的繞日運(yùn)動(dòng)”知識(shí)內(nèi)容主要介紹了太陽(yáng)高度角的概念，學(xué)生了解一天之中太陽(yáng)高度角的變化，了解太陽(yáng)高度角的季節(jié)差異以及正午太陽(yáng)高度角的緯度分布規(guī)律，掌握地球上太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)情況等知識(shí)；學(xué)習(xí)通過(guò)觀測(cè)桿影變化情況推測(cè)地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的科學(xué)研究方法與技能，并學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解釋生活中常見(jiàn)現(xiàn)象。

為發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性，讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中，筆者將學(xué)生分為五組，每組約十人；在操場(chǎng)分別立五根1～5米的木桿。在講“地球的繞日運(yùn)動(dòng)”教學(xué)內(nèi)容的前一周，讓學(xué)生分組測(cè)量不同時(shí)間段木桿影子的長(zhǎng)度、桿子與影子頂端的距離、影桿連線與地面的夾角，并注明影子的指向。注意，這里觀測(cè)時(shí)間根據(jù)學(xué)生實(shí)際上下課情況可以靈活安排，但是中午12點(diǎn)的數(shù)據(jù)一定要準(zhǔn)時(shí)去記錄，并提醒學(xué)生特別關(guān)注中午12點(diǎn)的影長(zhǎng)。相關(guān)記錄數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)如表1所示。同時(shí)，教師先預(yù)設(shè)3個(gè)小問(wèn)題：影子長(zhǎng)度？影子的方向？太陽(yáng)高度與時(shí)間有什么關(guān)系？通過(guò)預(yù)設(shè)的小問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與課前小組討論，總結(jié)影長(zhǎng)、影子方向、太陽(yáng)高度與時(shí)間的關(guān)系。

表1 影子隨時(shí)間變化測(cè)量關(guān)系

2.課堂匯報(bào)討論

在課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生分組將其觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)，其他小組可以隨機(jī)提問(wèn)，學(xué)生間開(kāi)展相互討論。教師在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造性工作，肯定做得比較好的預(yù)習(xí)小組，同時(shí)指出學(xué)生在某些方面的問(wèn)題。

通常，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，能夠得到以下兩個(gè)結(jié)論：同一地點(diǎn)、同一天的不同時(shí)刻太陽(yáng)高度不同；早晚時(shí)間，太陽(yáng)高度低，影子長(zhǎng)；中午時(shí)間，太陽(yáng)高度高，影子短。教師在肯定學(xué)生成績(jī)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注影桿連線夾角與太陽(yáng)高度的關(guān)系，以及隨時(shí)間變化的關(guān)系，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在觀測(cè)中測(cè)量的桿影連線夾角可以作為衡量太陽(yáng)高度的指標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生自己提出太陽(yáng)高度角概念，即太陽(yáng)光與地面的交角，稱為太陽(yáng)高度角。這是一個(gè)衡量太陽(yáng)高度的重要指標(biāo)。注意，這里引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己研究的問(wèn)題引入合適的概念，這是科學(xué)研究中非常重要的能力之一。

在此基礎(chǔ)上，學(xué)生討論正午12點(diǎn)的影長(zhǎng)與其他時(shí)段影長(zhǎng)的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)此時(shí)影長(zhǎng)最短，接近于零。此時(shí)，教師給出太陽(yáng)照射地球的示意圖（圖1），引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)地球不同緯度太陽(yáng)入射角不同，引出直射與太陽(yáng)直射點(diǎn)的概念，即某些地方正午會(huì)受到太陽(yáng)光的垂直照射，簡(jiǎn)稱直射。相應(yīng)地，地表受到太陽(yáng)垂直照射的點(diǎn)即為太陽(yáng)直射點(diǎn)，直射點(diǎn)的正午太陽(yáng)高度為90°，桿子影長(zhǎng)為零。太陽(yáng)高度隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)向南北兩側(cè)遞減，影子也越來(lái)越長(zhǎng)；同一時(shí)間，中高緯度地區(qū)，緯度越大，太陽(yáng)高度越小，桿影越長(zhǎng)。為什么桿子影長(zhǎng)隨時(shí)間發(fā)生變化？這是由于地球在自轉(zhuǎn)，在同一緯度處（金華市的緯度為29.12°），隨著地球的自轉(zhuǎn)，桿子與太陽(yáng)光形成的夾角不斷變化，即太陽(yáng)高度角不斷變化。

圖1 太陽(yáng)直射點(diǎn)示意圖

3.課堂模擬實(shí)驗(yàn)

在前一天內(nèi)桿影長(zhǎng)度與太陽(yáng)高度角變化規(guī)律探究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生結(jié)合春夏秋冬晝夜時(shí)長(zhǎng)的變化經(jīng)驗(yàn)，思考一年內(nèi)桿影長(zhǎng)度、太陽(yáng)高度角如何變化，通過(guò)學(xué)生分組討論，提出可能的推測(cè)。然后仍將學(xué)生分成五組，每組一只地球儀，一只激光燈和彩筆，進(jìn)行地球公轉(zhuǎn)和太陽(yáng)直射點(diǎn)變化規(guī)律的模擬實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用激光筆發(fā)射的激光模擬太陽(yáng)光，學(xué)生持地球儀圍繞激光筆模擬地球公轉(zhuǎn)，激光筆光束亦跟隨地球儀同步轉(zhuǎn)動(dòng)，激光照在地球儀上的亮點(diǎn)即為一個(gè)太陽(yáng)直射點(diǎn)，用彩筆標(biāo)明。如此轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，將地球儀上的點(diǎn)用光滑的曲線連接，即獲得了一年內(nèi)太陽(yáng)直射點(diǎn)的變化范圍，在北緯23.5°～南緯23.5°范圍內(nèi)。注意，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中激光筆的起始照射點(diǎn)在地球儀的赤道上。

通過(guò)上述模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)示意圖，學(xué)生將春分、夏至、秋分、冬至的劃分與太陽(yáng)直射點(diǎn)變化規(guī)律對(duì)應(yīng)。

圖2 地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)示意圖

結(jié)合地球公轉(zhuǎn)模擬實(shí)驗(yàn)與示意圖，學(xué)生討論，總結(jié)地球不同地區(qū)晝夜的變化規(guī)律，最后教師與學(xué)生一起進(jìn)行歸納整理如下：

地球公轉(zhuǎn)過(guò)程中，地軸呈傾斜狀態(tài)，地軸的北端始終指向北極星附近。因此，不同季節(jié)晝夜時(shí)間不等長(zhǎng)。赤道全年晝夜等長(zhǎng)；春分日，秋分日，太陽(yáng)直射赤道，全球晝夜等長(zhǎng)，南北極圈內(nèi)無(wú)極晝極夜現(xiàn)象；北半球其他地區(qū)從春分日到秋分日，太陽(yáng)直射點(diǎn)在北半球，晝長(zhǎng)夜短，夏至日晝最長(zhǎng)夜最短，北極圈內(nèi)發(fā)生極晝現(xiàn)象，夏至日時(shí)北極圈及其以北地區(qū)都發(fā)生極晝；從秋分日到來(lái)年春分日，太陽(yáng)直射點(diǎn)在南半球，晝短夜長(zhǎng)，冬至日晝最短夜最長(zhǎng)，北極圈以內(nèi)發(fā)生極夜現(xiàn)象，冬至日北極圈及其以北地區(qū)都發(fā)生極夜；南半球正好相反；太陽(yáng)直射點(diǎn)由南回歸線北上，北半球晝變長(zhǎng)夜變短；太陽(yáng)直射點(diǎn)由北回歸線南下，北半球晝變短夜變長(zhǎng)，一年中太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線之間往返移動(dòng)；緯度越高，晝夜變化越大。

4.課后思考題討論鞏固與應(yīng)用知識(shí)

為鞏固學(xué)生課內(nèi)所學(xué)知識(shí)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，教師應(yīng)在課堂教學(xué)后，給出相關(guān)的課后思考題。例如，筆者就“地球的繞日運(yùn)動(dòng)”課后留的思考題為：

問(wèn)題1：一天中太陽(yáng)高度與桿影早中晚如何變化？為什么？

問(wèn)題2：金華的緯度是多少？一個(gè)月、一年內(nèi)，中午12點(diǎn)太陽(yáng)高度與桿影會(huì)怎么變化？

教師通過(guò)思考題，讓學(xué)生總結(jié)課堂所學(xué)，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用課堂所學(xué)的知識(shí)與方法解決生活中實(shí)際遇到的問(wèn)題。教師通過(guò)作業(yè)的反饋了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，必要時(shí)可以組織相應(yīng)的小組討論與課堂分享來(lái)加深學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的理解，真正學(xué)以致用。

三、工作坊教學(xué)模式的效果與思考

通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，工作坊教學(xué)模式對(duì)初中科學(xué)教學(xué)有著非常重要的作用，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.形成了以學(xué)生為中心的教與學(xué)

工作坊教學(xué)模式在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式過(guò)于注重知識(shí)傳授的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中；同時(shí)，也改變了學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)課前預(yù)習(xí)或者觀測(cè)實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)、自主探究與合作學(xué)習(xí)、課堂討論與互相啟迪，形成了以學(xué)生為中心的教與學(xué)。

2.培養(yǎng)與提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、小組討論、思考問(wèn)題、總結(jié)規(guī)律的過(guò)程中學(xué)習(xí)了《科學(xué)》教材規(guī)定的知識(shí)與技能，同時(shí)激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，掌握了初步的天文觀測(cè)研究的思想、方法與技能，培養(yǎng)與提升了科學(xué)素養(yǎng)；并且在工作坊教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、合作與做人。通過(guò)課后思考題及相關(guān)拓展延伸，學(xué)生能夠?qū)W以致用，用探索到的科學(xué)規(guī)律思考并解釋生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象。

盡管筆者應(yīng)用工作坊教學(xué)模式在科學(xué)教學(xué)中取得了較好的效果，但是也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為課堂教學(xué)時(shí)間有限，可能存在課堂小組討論效率不高的情況。針對(duì)這一問(wèn)題，筆者通過(guò)精心備課，結(jié)合往屆學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的知識(shí)理解障礙問(wèn)題，對(duì)每堂課教學(xué)內(nèi)容反復(fù)凝練，提煉出2～3個(gè)核心問(wèn)題，并就學(xué)生可能給出的討論結(jié)果給出解釋。這樣就增加了教師對(duì)課堂討論的控制能力，并能夠及時(shí)有效解答學(xué)生提出的問(wèn)題，從而提高了課堂討論的效率，同時(shí)也提高了教師的備課與課堂教學(xué)水平。另一方面，可以在課程結(jié)束后，讓學(xué)生提交整個(gè)課程的實(shí)驗(yàn)記錄與小組討論結(jié)果及對(duì)本次課程的感想與體會(huì)，以便教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并為以后優(yōu)化工作坊教學(xué)模式提供參考。