基于真實情境的初中科學(xué)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的策略研究

鄭 英

（杭州市景成實驗學(xué)校，浙江 杭州 310022）

1 用“真實情境”，引深度學(xué)習(xí)

教師在平時要做一位留心人，多記錄、收集一些學(xué)生易犯錯或感興趣的素材，作為自己獨(dú)特的教學(xué)資源庫。用好這些真實情境，可以提高學(xué)生的興趣，提高課堂專注度，讓學(xué)生在真實的情境中暴露出原生態(tài)的問題，引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

案例一：一夜長胖的“小面包”

第一步，感知大氣壓：教師分享去四川西部的貢嘎山脈徒步的經(jīng)歷，出發(fā)前夜宿海拔3000 米左右的向?qū)У募依?，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：密封的食品包裝袋鼓起來像個小胖子。為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？

第二步，體驗大氣壓：按照課本上三個實驗“覆杯實驗”“牛奶盒的變癟”和“瓶中取袋”的要求提供器材，包括玻璃杯、硬紙片、喝空的牛奶盒、吸管、玻璃杯、薄膜塑料袋和橡皮筋等，讓小組進(jìn)行實驗設(shè)計、實驗操作、描述現(xiàn)象并簡單解釋實驗現(xiàn)象。

【設(shè)計意圖】對于“大氣壓”這一概念的認(rèn)識和理解，不同的學(xué)生個體之間存在著較大的差異。有的學(xué)生知識儲備較為豐富，不僅能用大氣壓的知識解釋一些現(xiàn)象，還能對其原理進(jìn)行分析；但也有部分學(xué)生并不十分了解大氣壓，對于一些相關(guān)現(xiàn)象的產(chǎn)生甚至無法與大氣壓建立聯(lián)系。因此將課本上的三個實驗設(shè)計成小組活動的形式，希望達(dá)到以下目的：I 進(jìn)一步暴露學(xué)生前概念；II 開展組內(nèi)同伴合作學(xué)習(xí)，落實基礎(chǔ)知識，使教師能將有限的教學(xué)時間更多地運(yùn)用在方法指導(dǎo)、反饋評價、活動組織等方面；III 體驗利用已有實驗器材設(shè)計實驗，用文字描述實驗現(xiàn)象，簡單解釋實驗現(xiàn)象的過程，為后續(xù)抽象、概括，理性分析做好鋪墊。

2 抓“真實現(xiàn)象”，促深度質(zhì)疑

由于學(xué)生的慣性思維，以前所學(xué)的概念在一定程度上會干擾后續(xù)的一些科學(xué)知識的掌握。所以我們要用好書本實驗，培養(yǎng)學(xué)生在實驗和觀察中關(guān)注異常的現(xiàn)象，多問幾個為什么，并能著手逐步研究來促進(jìn)學(xué)生深度質(zhì)疑能力的養(yǎng)成。

案例二：偏心的鹽酸鹽

在探究堿與鹽發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)時，書本上安排了分別往氯化銅和氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉實驗，實驗現(xiàn)象十分明顯。當(dāng)問學(xué)生通過此實驗就得出堿能與鹽發(fā)生反應(yīng)這一結(jié)論你們覺得科學(xué)嗎？學(xué)生異口同聲回答不科學(xué)，需要取另外的堿或鹽重復(fù)實驗。此時拿出澄清石灰水，讓學(xué)生重做以上實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有像前面實驗中出現(xiàn)明顯的沉淀。對其原因，學(xué)生的猜想五花八門，但無一位聯(lián)想到從氫氧化鈉和氫氧化鈣溶解性不同的角度來思考。提醒后，學(xué)生才明白等量的氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液中所含氫氧根離子數(shù)目不同造成實驗現(xiàn)象不同。此時，教師立馬追問，怎樣可以使實驗現(xiàn)象更明顯，大家想到了多加氫氧化鈣。修正后改為試管中先加入2 毫升氫氧化鈣，逐滴加入氯化鐵，觀察到了明顯的現(xiàn)象。

這種引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的實驗，可以引發(fā)學(xué)生更深層次的思考，增加對堿的性質(zhì)認(rèn)知，促進(jìn)知識的有效建構(gòu)，提升學(xué)生思考能力。

3 表“真實觀點”，導(dǎo)高階思維

高階思維的培養(yǎng)是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的核心一環(huán)。有時說得清往往比做得出更為重要，所以在平日的教學(xué)過程中，學(xué)生說的權(quán)力既要充分給予，又要指導(dǎo)如何說。在小組合作探究實驗之后，要讓學(xué)生大膽表達(dá)，描述實驗過程，表達(dá)與交流自己的觀點，學(xué)生在說的時候，教師要學(xué)會傾聽，評斷他所處思維的等級，再進(jìn)行必要的引導(dǎo)，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力[4]，進(jìn)而導(dǎo)向高階思維。

案例三：電壓測量差別較大的原因

如圖所示，學(xué)生測量電壓時，把電壓表直接接在電源兩極上（如圖1（b）和接入電路（如圖1（a））測量時，發(fā)現(xiàn)圖1（a）測量結(jié)果比圖1（b）小。

圖1 （a）把電壓表直接接入電路；（b）把電壓表直接接在電源兩極上 ；（c）理想電源的等效模式圖

問：電源接入如圖1（a）所示電路后，用電器對應(yīng)電壓的測量結(jié)果應(yīng)該和圖1（b）的測量結(jié)果相同才對。而實際上測量結(jié)果卻明顯小于圖1（b）測量結(jié)果，是什么原因呢？

學(xué)生的猜測多種多樣。首先提示學(xué)生電壓表的內(nèi)阻很大，流過電壓表的電流可以忽略不計。接下來讓同學(xué)們清楚圖1（a）中有電流，圖1（b）中的電流可以忽略不計。會不會是圖1（a）中有電阻分走了一部分電源電壓，電壓表只能測得電源電壓的一部分，所以較??？而圖1（b）由于電流可以忽略，沒有分壓，所以電壓表測出了電源兩端的所有電壓，因此測量值較大。最后從導(dǎo)線和開關(guān)的組成材料，長度，橫截面積著手分析，讓學(xué)生認(rèn)識到導(dǎo)線、開關(guān)的電阻都很小，都可忽略不計；在圖1（a）中除了導(dǎo)線，開關(guān)以外，能與燈泡分電壓的就只剩下電源，說明電源內(nèi)部有電阻，也就電源內(nèi)阻。

經(jīng)過這樣的嚴(yán)謹(jǐn)推理，可以讓學(xué)生意識到電源內(nèi)部存在電阻，在電路中有電流時，可以和電路中的其他用電器一樣參與電源分壓。引導(dǎo)學(xué)生畫出如圖1（c）所示理想電源的等效模式圖（如圖1 所示）。

4 連“知識組塊”，構(gòu)關(guān)聯(lián)思維

當(dāng)理論走向?qū)嵺`時，教師習(xí)慣使用一個示范例題講解分析，而且問學(xué)生是否理解。這個階段停留在陳述性知識階段，學(xué)生均表示可以理解。但繼續(xù)展示相關(guān)的新問題時，卻發(fā)現(xiàn)仍然只有部分學(xué)生能夠完成任務(wù)。真正的知識是與情境相連的，能力往往是知識與對應(yīng)情境的合成“知識組塊”[3]，在“知識組塊”中進(jìn)行互相的關(guān)聯(lián)探究與深度分析，可以有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

案例四：一塊冰漂浮在杯中水面上，冰塊融化后液面如何變化？

液面變化問題學(xué)生掌握情況往往不盡如人意，因此我們把講授情境及過程作改進(jìn)。

實驗：取一個陶碗，使其漂浮在大容器中，再使陶碗下沉，分別記錄水面。觀察現(xiàn)象，并分析原因。

現(xiàn)象：碗沉下后，液面下降。

原因：漂浮時浮力等于重力。下沉?xí)r，浮力小于重力。根據(jù)阿基米德原理，產(chǎn)生的V排發(fā)生變化，則液面發(fā)生變化。

此為組塊1。理解之后，引導(dǎo)學(xué)生對比其與組塊2 冰塊漂浮兩者有何不同。

此時提出兩個問題：

a.原先兩者的狀態(tài)相同：漂浮。浮力等于重力。

b.冰塊熔化與碗下沉后的狀態(tài)不相同，一為懸浮，一為下沉。

很明顯，學(xué)生因為已經(jīng)有事實的情境中理解了碗的液面下降，是因為浮力變小，小于重力，故V 排變小，液面下降；而現(xiàn)在懸浮與漂浮浮力與重力的關(guān)系不變，則V排不變，液面不會發(fā)生變化。此為組塊2。對組塊1 的分析，促進(jìn)了組塊2 的理解。

這兩個問題解決之后，再進(jìn)一步進(jìn)行新的問題的引入，組塊3：冰塊中有鉛粒，冰塊融化后液面如何變化？

解決這個問題，也可以從事實的情境中引入。組塊4：取剛才的碗，在碗里加入水，使其漂浮在水面上。然后將水倒回到容器中，觀察液面如何變化。

可以從組塊1 和組塊2 中尋找與組塊4 的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行分析。

分析：因為碗并未出現(xiàn)下沉，始終處于漂浮狀態(tài)，故碗對液面的變化不產(chǎn)生影響。而碗中水倒出后，假想為某一物體，此物體與容器中水的密度相同，故應(yīng)為懸浮狀態(tài)，取出前后浮力均等于重力，故V排不變，液面不變。

回到組塊3 上，對比組塊3 和組塊4，發(fā)現(xiàn)未熔化的冰塊與漂浮的小碗起到了同樣的作用：漂浮。而冰塊融化后，在組塊2 中已經(jīng)分析清楚，由漂浮變?yōu)閼腋。瑢σ好嬉矝]有影響，則產(chǎn)生影響的則為“冰中的鉛?！焙汀靶〈械乃眱烧叩膮^(qū)別。這里所用到的知識與組塊1 又遙相呼應(yīng)起來（如圖2 所示）。

圖2 液面變化問題情境講授情境過程圖

用實驗引入，組合成不同的知識組塊，通過對比、分析、概括、綜合，引導(dǎo)大家反思到此類問題的核心：前后浮力與重力的關(guān)系；浮力的變化與V排的變化；V排的變化和液面的變化。這樣，在解決此類問題，無論其如何變化，學(xué)生都可清晰地找到突破口，從而建立起此類問題牢固的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

5 拓“真實探究”，展深度思維

家庭實驗是第二課堂，它不但可以解決平時課時不足、實驗研究不充分帶來的缺陷，它也是對已學(xué)內(nèi)容的回顧和升華，提升學(xué)生實踐動手能力，創(chuàng)新思維很好的一條補(bǔ)充途徑[5]。

案例五：課后設(shè)計實驗證明滑動摩擦力與壓力有關(guān)而與重力無關(guān)

將套有細(xì)線的蹄形磁鐵豎直放置在玻璃上，用彈簧測力計鉤住繩子，然后勻速向左拉動玻璃，讀出測力計的示數(shù)F1；然后在玻璃下面放上鐵盒，再勻速向左拉動玻璃，讀出測力計的示數(shù)為F2，然后比較F1和F2大小。

設(shè)計意圖：通過比較，1 號示數(shù)小，2 號大。這與學(xué)生先前的認(rèn)知產(chǎn)生了矛盾，為什么同一塊蹄形磁鐵所受的重力相同，讀數(shù)卻不同呢？這會引發(fā)學(xué)生的思考。

首先彈簧測力計的示數(shù)即為蹄形磁鐵所受的摩擦力大小，因為蹄形磁鐵與玻璃在滑動過程中，蹄形磁鐵相對于地面保持靜止，蹄形磁鐵受力平衡，在水平方向上，彈簧測力計的示數(shù)在數(shù)值上等于蹄形磁鐵所受滑動摩擦力大小。這會引發(fā)學(xué)生思考，不是重力影響的摩擦力大小，那是什么原因呢？這個時候?qū)W生就會想到第二次實驗時，玻璃下面墊有鐵盒。由于磁鐵和鐵盒之間存在吸引力，磁鐵除了受到重力以外，還會受到鐵盒對它向下的吸引力，即第二次實驗時蹄形磁鐵對玻璃的壓力大于磁鐵自身的重力。最終在認(rèn)識上達(dá)成一致：在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。以此來突破難點“滑動摩擦力與壓力有關(guān)而與重力無關(guān)”，而且該實驗用品簡單常見，操作方便。