例談在沒有實(shí)驗(yàn)的科學(xué)課中徜徉科學(xué)探究的情境創(chuàng)設(shè)

蔣 瑛

（浙江省紹興市柯橋區(qū)安昌鎮(zhèn)中學(xué)）

由于受時(shí)空跨度、實(shí)驗(yàn)條件等因素的制約，許多科學(xué)知識(shí)無法通過課堂實(shí)驗(yàn)探究來獲得。而科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展，就是探究的歷程，脫離探究的科學(xué)教學(xué)是枯燥乏味的教學(xué)。讓學(xué)生徜徉在探究中，是激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的甜蜜“糖衣”。奧地利著名科學(xué)家、哲學(xué)家恩斯特·馬赫認(rèn)為：“除有形實(shí)驗(yàn)外，還有在較高理智水平上使用的其他實(shí)驗(yàn)，即思想實(shí)驗(yàn)?！彼枷雽?shí)驗(yàn)實(shí)際上是沒有傳統(tǒng)狹義上的實(shí)驗(yàn)載體的“實(shí)驗(yàn)”，在科學(xué)教學(xué)中是一種無實(shí)驗(yàn)載體的思想探究。以自己多年的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐為例，談?wù)勗跊]有實(shí)驗(yàn)的科學(xué)課中創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究的情境，激發(fā)學(xué)生參與課堂探究。

一、創(chuàng)設(shè)有指向性的問題情境，讓學(xué)生主動(dòng)去猜想

在沒有實(shí)驗(yàn)的科學(xué)課堂中，通過教師創(chuàng)設(shè)富有想象且具有明確指向性的問題情境，讓學(xué)生去大膽猜想、討論與交流，會(huì)產(chǎn)生意想不到的教學(xué)資源，更能激發(fā)學(xué)生探究的熱情。

例如，在七年級(jí)上冊(cè)第一章第六節(jié)物種多樣性的第一課時(shí)教學(xué)中，教師先展示原始生命形成之初的地球的圖片，并進(jìn)行交流與討論：

師：在原始生命剛形成之初不久，衣藻這種單細(xì)胞植物就開始生活在這原始海洋之中，請(qǐng)根據(jù)學(xué)過的知識(shí)，猜想衣藻細(xì)胞應(yīng)該有哪些結(jié)構(gòu)？

生：有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核。

師：還有呢？

生：還有細(xì)胞壁、液泡、葉綠體。

師：為什么？

生：因?yàn)橐略迨侵参?，要進(jìn)行光合作用制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

師：不錯(cuò)！當(dāng)時(shí)天是灰蒙蒙的，有些地方連續(xù)幾天沒有陽(yáng)光，根據(jù)這樣的環(huán)境，衣藻除了上述植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)該有哪些特別結(jié)構(gòu)？

生：有眼睛！

師：真聰明，有能感光的眼點(diǎn)。

生：具有能運(yùn)動(dòng)的足。

師：不錯(cuò)，有能游動(dòng)的鞭毛。

師：在大家的共同努力下，我們知道了衣藻的結(jié)構(gòu)，根據(jù)這些信息，你能把你想象中的衣藻畫出來嗎？看哪位學(xué)生的衣藻結(jié)構(gòu)更準(zhǔn)確。

在教師富有想象且具有明確指向性的問題情境引導(dǎo)下，充分發(fā)揮了學(xué)生的想象，積極主動(dòng)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，雖然許多天馬行空的想法引起了哄笑，但在教師的激勵(lì)下，一次次調(diào)動(dòng)了學(xué)生的想象積極性，并逐步認(rèn)識(shí)了衣藻的結(jié)構(gòu)，同時(shí)把自己認(rèn)為的衣藻結(jié)構(gòu)畫在紙上，展示與其他同學(xué)交流。最后，在充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性后，教師出示衣藻的模型，并結(jié)合圖片進(jìn)行總結(jié)歸納，使他們?cè)谶@樣一種思維的實(shí)踐過程中獲得了成功的體驗(yàn)，極大地提高了課堂的有效性。

二、創(chuàng)設(shè)已知研究成果情境，逼學(xué)生自主去體驗(yàn)

隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，許多科學(xué)知識(shí)或原理在學(xué)習(xí)之前學(xué)生已通過電視或網(wǎng)絡(luò)有所了解，這些都是科學(xué)教學(xué)中很好的教學(xué)資源。教師在課堂教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)這些已知探究成果的情境，讓學(xué)生主動(dòng)去體驗(yàn)科學(xué)家或前人艱辛、曲折的探究歷程，從而讓課堂洋溢探究的熱情。

例如，在七年級(jí)上冊(cè)第三章第一節(jié)地球的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的教學(xué)時(shí)，不要先提出古人對(duì)地球的認(rèn)識(shí)，而是直接開展如下師生討論與交流：

師：你知道地球是什么形狀嗎？

生：圓形。

生：不對(duì)，是球形。

師：你是怎么知道地球是呈球形的？

生：電視中看到的。

師：好。同學(xué)們都在電視或網(wǎng)絡(luò)中看到過地球的衛(wèi)星照片，都知道了地球的形狀是個(gè)球體。而古代的人們?cè)跊]有衛(wèi)星照片的情況下，一開始他們不知道地球是個(gè)球體，而是從通過逐步探究才認(rèn)識(shí)到地球是個(gè)球體，他們是如何知道的？如果你們生活在古代，你們能找到哪些證據(jù)，證明地球是個(gè)球體呢？

對(duì)于這個(gè)富有挑戰(zhàn)且已知結(jié)果的問題，喚醒了學(xué)生生活中許多的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也激發(fā)了對(duì)前人探究歷程揭秘的熱情，紛紛討論起來。通過這樣的討論和交流，不時(shí)迸發(fā)出思維的火花，而且還增進(jìn)了相互間的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)，“月食”“登高望遠(yuǎn)”“天涯海角”“遠(yuǎn)處的帆船”等現(xiàn)象都從學(xué)生討論中自然而然提出，并像科學(xué)家紛紛討論起如何從這些現(xiàn)象中來證明地球是個(gè)球體的依據(jù)，參與課堂的熱情完全被激發(fā)，通過這樣的討論與交流，不但豐富了對(duì)地球的認(rèn)識(shí)，更體驗(yàn)到前人認(rèn)識(shí)自然的艱辛。

三、創(chuàng)設(shè)階段性發(fā)現(xiàn)的情境，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)去思考

課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“科學(xué)知識(shí)的形成是一個(gè)不斷修正、不斷深入，以逐步逼近客觀存在的過程?？茖W(xué)探究是創(chuàng)造性思維活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和邏輯推理交互作用的過程，往往需要經(jīng)過多次循環(huán)，不斷有新的發(fā)現(xiàn)和問題，在解決這些問題的過程中推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展?！笨茖W(xué)教材中有許多這樣的發(fā)現(xiàn)，但無法在課堂中用實(shí)驗(yàn)去證實(shí)，教師在課堂中可創(chuàng)設(shè)這些情境，誘發(fā)學(xué)生像科學(xué)家一樣去思考，從而主動(dòng)去建構(gòu)知識(shí)。

例如，在八年級(jí)下冊(cè)第二章第三節(jié)原子結(jié)構(gòu)的模型的教學(xué)時(shí)，可通過教師逐步拋出科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的一些情境，讓學(xué)生主動(dòng)去建構(gòu)原子的結(jié)構(gòu)模型。

師：自從道爾頓提出原子論學(xué)說，人們一直認(rèn)為原子是不可分割的實(shí)心球體，而在1897 年湯姆生發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)有帶負(fù)電的電子，而原子是不帶電，基于這一發(fā)現(xiàn)，你認(rèn)為當(dāng)時(shí)湯姆生會(huì)建立什么樣原子模型呢？請(qǐng)你們根據(jù)自己的設(shè)想，把湯姆生的模型畫在紙上。

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，學(xué)生紛紛聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗(yàn)，有的把原子設(shè)想成桃子狀，有些想象成蘋果狀，也有的則畫成西瓜狀等，趁機(jī)教師把湯姆生的模型與他們建立的模型進(jìn)行比較，并繼續(xù)提出1911 年物理學(xué)家盧瑟福用帶正電的α 粒子轟擊金箔時(shí)的“新發(fā)現(xiàn)”，讓學(xué)生在此發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上再去思索原子的模型：

生：大多數(shù)粒子能不改方向地通過，說明原子是空心的。

生：有些粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)部也有帶電荷的微粒，因?yàn)橥N電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

生：也有些回來了，說明兩點(diǎn)：（1）碰到了質(zhì)量比α 粒子質(zhì)量更多的粒子；（2）這個(gè)質(zhì)量比α 粒子大的粒子體積很小。

教師趁機(jī)要求學(xué)生根據(jù)討論與交流畫出他們心目中的原子模型，這樣思想探究活動(dòng)既調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與的積極性，也充分發(fā)揮了學(xué)生的想象力，同時(shí)也讓學(xué)生認(rèn)為這種模型是他們自己發(fā)現(xiàn)的、建構(gòu)的，并非是教師教的。這對(duì)學(xué)生科學(xué)后續(xù)學(xué)習(xí)很有幫助。

四、增設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的情境，使學(xué)生主動(dòng)去探究

科學(xué)知識(shí)是全人類，特別是科學(xué)家探究活動(dòng)的結(jié)果，它是人類智慧和勞動(dòng)的結(jié)晶。在課堂中無法開展實(shí)驗(yàn)探究的情況下，也可通過創(chuàng)設(shè)一定的實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生主動(dòng)去探究，如提供科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讓學(xué)生去分析，再如提出探究情境，讓學(xué)生去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

例，在植物光合作用的教學(xué)中，無法在課堂中用實(shí)驗(yàn)探究光合作用的產(chǎn)物、原料和條件，可創(chuàng)設(shè)這些問題情境，讓學(xué)生在課堂中通過討論、交流，設(shè)計(jì)出探究方案，再運(yùn)用交流與評(píng)價(jià)，完善實(shí)驗(yàn)方案，再展示科學(xué)家的探究方案，使學(xué)生在課堂中感受到成功的樂趣。

無實(shí)驗(yàn)課堂探究形式多樣，不拘一格，在培養(yǎng)學(xué)生多種能力上能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)探究所難以達(dá)到的獨(dú)特作用。初中科學(xué)教材不僅提供了大量的以實(shí)驗(yàn)為載體的科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，也配發(fā)了大量的無實(shí)驗(yàn)載體的科學(xué)探究的教學(xué)內(nèi)容。這些教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)形式多樣，有的作為教材必學(xué)內(nèi)容，有的作為閱讀材料；有的在活動(dòng)、探究等欄目中為學(xué)生開展科學(xué)探究提供素材，有的以研究性學(xué)習(xí)課題形式供學(xué)生選擇。這就為我們科學(xué)教師提供了許多值得挖掘的教學(xué)資源，通過一定的合理情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)了學(xué)生在沒有實(shí)驗(yàn)的科學(xué)課堂中去思索、去探究。