基于初中科學問題情境教學有效性策略研究

杜永銘

摘 要：創(chuàng)設良好的問題情境，能激發(fā)學生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和終身學習的能力。以問題情境的基本原則為依據(jù)，從懸念激發(fā)興趣、優(yōu)化教材實驗、強調(diào)思維展示、重視多維呈現(xiàn)、有序合作學習五個方面，探討了創(chuàng)設問題情境的教學策略，具有較強的可操作性和現(xiàn)實意義。

關鍵詞：問題情境；有效性；教學策略

一、問題的提出

《義務教育初中科學課程標準》明確提出：“從學生的實際出發(fā)，注重創(chuàng)設學習科學的情景，激發(fā)好奇心和求知欲，使學生在探究的過程中體驗學習科學的樂趣?！苯逃睦韺W家布魯納也認為：“學習者在一定的問題情境中，經(jīng)歷對學習材料的親身體驗和發(fā)展過程，才是學習者最有價值的東西?！笨梢?，注重科學問題的情景創(chuàng)設是教學實踐中提升學生學習動力、提高課堂教學效率的有效策略。

在深化課改的今天，盡管大多數(shù)教師重視創(chuàng)設問題情境，但也存在一些問題，如問題情境的設計質量粗糙，問題鏈缺少邏輯性，學習過程過于松散等，以致學生容易缺失學習的興趣、成就感。

有效地創(chuàng)設科學問題情境才能激發(fā)學生求知欲，促進高效學習。筆者結合多年的教學經(jīng)驗，對科學的問題情境創(chuàng)設策略的有效性談一些粗淺的認識。

二、問題情境教學的基本原則

創(chuàng)設問題情境要能引導學生主動參與，激發(fā)學生的學習積極性，使學生能得到充分的發(fā)展。教師應遵循以下原則：

（一）符合學生的認知規(guī)律

教師創(chuàng)設的問題，既要有一定的難度，又要臨界于學生的“最近發(fā)展區(qū)”，讓學生經(jīng)過努力能夠解決。針對學生的年齡特點、思維發(fā)展水平和認知規(guī)律，將問題融入他們喜聞樂見的各種情境中，留足空間，拓展學生的思維，引發(fā)學生主動學習的欲望。

（二）促進師生的雙向互動

問題情境教學，既要反映學生認知的疑問、困惑，又要體現(xiàn)教學目標的重點、難點，要將學生主體性和教師主導性相融合，做到師生之間的雙向交流。問題情境化教學能真正激活學生的思維，鼓勵學生大膽地發(fā)表自己的見解。師生之間可能在觀點、思維方法上存在不同的見解。在情景化教學中形成師生之間的互動，讓學生在情境中探索、相互合作，養(yǎng)成主動學習的習慣，提高學生的科學素養(yǎng)。

（三）注重情境的開放體驗

科學課堂問題情境的創(chuàng)設應具有開放性，在課堂教學中設計新穎、可行、體驗的問題，讓學生對這些問題進行假設和聯(lián)想，采用熟悉的方法進行探究，從而掌握科學知識，提升科學素養(yǎng)。學生在問題情境中要經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—提出假設（猜測和聯(lián)想）—驗證假設”的過程。當然，“驗證假設”并不是讓學生進行嚴格的邏輯證明，而是要讓學生用已知的科學方法進行研究，如實驗歸納推斷、反證法、控制變量法、轉化法、類比法等，注重過程的體驗，而不是結果的獲得。

三、創(chuàng)設問題情境的有效策略

（一）創(chuàng)設沖突情境，懸念激發(fā)興趣

日常生活的現(xiàn)象中往往蘊藏著科學知識。在教學中用日常生活中的現(xiàn)象來引導學生思考，能充分調(diào)動學生的思維活動，開拓學生思路。特別是利用與學生的認知產(chǎn)生矛盾的日?，F(xiàn)象展開科學探究，在教材內(nèi)容和學生認知心理之間形成一種“懸念”，就更能激起學生的興趣。這個過程就是“懸念—發(fā)現(xiàn)問題—探究問題—解決問題”的思維過程。當學生面對“懸念”的現(xiàn)象，自然會提出質疑，教師可以有意識地將問題巧妙地寓于科學知識中。學生的思維認識將從感性階段上升到理性階段，達到智力活動的最佳狀態(tài)。

【案例1】《電壓的測量》教學反思（節(jié)選）

在教學《電壓的測量》第一課時中，要研究“電壓是電流能夠產(chǎn)生的原因之一”。我設計了水果電池制作的問題情境。首先提問：怎樣用蘋果把LED燈點亮？每組分發(fā)一個蘋果、鋅片、銅片導線、LED燈，要求學生制作水果電池使LED燈發(fā)光。蘋果點亮燈這一懸念激發(fā)了學生的興趣，學生紛紛動手操作。但是制作好連接后，學生發(fā)現(xiàn)燈不亮，再次提問：為什么LED燈不發(fā)亮？以此引出電壓的測量問題。學生在測量之后，發(fā)現(xiàn)原因可能是電壓不夠。接著提問：怎樣才能使電壓變大，電流也變大？學生展開實驗，嘗試各種方法把水果電池的電壓提高。最后學生都能夠把LED燈點亮，成功的喜悅溢于言表。（如圖1）

教師聯(lián)系客觀實際，把日常簡單、妙趣橫生的實驗引入教學，充滿懸念的問題情境設計讓學生認知和科學事實之間形成強烈的反差，把學生的求知欲推向高潮，使學生成為主動的探索者，真投入到學習中。

（二）重構實驗情境，優(yōu)化教材實驗

創(chuàng)設實驗情境，科學課有著得天獨厚的優(yōu)勢。利用科學實驗，探究科學問題，能使學生的興致盎然，取得很好的教學效果。特別是對教材中的某些有設計缺陷的科學實驗進行探究，要求學生改進課本實驗的不足，重新設計實驗，完成問題探究，更能激起學生的興趣。

【案例2】八年級上《大氣層》教學設計（節(jié)選）

在教學《大氣層》中“對流層空氣對流與溫度的關系”時，由于課本原實驗中的燒杯不夠大，所以在中間點燃的線香產(chǎn)生的煙霧會同時向上、向四周擴散，難以看到對流的現(xiàn)象。我要求學生通過改進課本實驗的問題情境創(chuàng)設，讓學生利用實驗室已有的儀器重新設計探究實驗。

實驗設計改進后，在U形管的右下方用酒精燈加熱后，右管下方的熱空氣上升，左管里的冷空氣下降，點燃線香的煙霧在氣壓差的作用下也從左管下沉到右管上升，實驗現(xiàn)象明顯呈現(xiàn)出空氣遇熱上升遇冷下降，從而形成對流。

對教材中的實驗進行改進，這樣的問題情境創(chuàng)設激起了學生的求知欲，既讓學生積極主動地探究知識、尋求奧秘，又巧妙地照應了教學內(nèi)容，輕松地實現(xiàn)了教學目標。學生科學思維品質的靈活性和廣闊性得到了培養(yǎng)和鍛煉，起到了事半功倍的教學效果。

（三）展示思維軌跡，注重過程學習

隱性知識嵌于實踐之中，帶有很強的情境性。要提高學習效果，課堂教學應創(chuàng)設適當?shù)慕虒W實踐情境，注重學生思維能力的培養(yǎng)，讓學生的思維通過教學過程呈現(xiàn)出來，使學生的隱性知識能顯性化。著名教育家波利亞認為：“教師在課堂上講什么當然重要，但學生想的是什么更為重要?！币虼?，要重視激發(fā)學生的原創(chuàng)性思維，讓知識在學生的思維交互中得到認同，從而更好地掌握知識。

【案例3】《電表的改造》教學實錄（節(jié)選）

課前準備：每個實驗小組發(fā)放電壓表、電流表、滑動變阻器、彈簧、托盤、粘膠紙、鐵絲、砝碼、電池、定值電阻、開關等實驗設備。

師：同學們，今天我們來制作壓力測量計。請先根據(jù)桌上現(xiàn)有的器材設計好改裝的電路。然后每組派代表說明設計思路。

實驗過程：各實驗小組選擇桌上的器材進行實驗。學生設計制作方案的電路圖。有的組學生是將電流表改造的，有的組學生是將電壓表改造的，滑動變阻器的連接各組也有不同。

師：（同頻展示各組的設計電路）請各組說明設計思路及改造后如何測量。

生：我們是將電流表改裝成測力計，通過彈簧帶動劃片的移動。

師：設計還有個要求，就是最好壓力變大，電流表的讀數(shù)也要變大，請你們組再思考一下設計有沒有問題？另外用電壓表改造的也要注意同樣的問題。

生：我們調(diào)整了滑動變阻器接入電路有效電阻的接法，使得壓力變大時，有效電阻變小，電流表的讀數(shù)就同步變大了。

師：太好了，思路理順了，接下來讓電壓表改造的小組來說說。

生：我們組設計了三種改造方式，一種是電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，這個被我們自己否定了，因為壓力變大，電壓表讀數(shù)會變小。另外兩種是電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端。如圖3所示。

師：請問這兩種設計方案中哪一種方案最佳，理由是什么？

生：我認為乙圖好，因為劃片的移動沒有改變電壓以及電阻的大小，整個電路的電流大小是不變的，劃片的移動只是改變它所測量的部分電阻兩端的電壓，串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比，電阻又與長度成正比，所以是均勻變化。

師：真不錯！請你們后續(xù)思考壓力的刻度如何與電壓表的刻度對應。

通過創(chuàng)設的問題情境，進行現(xiàn)場范例教學，激活學生的思維，讓學生充分暴露思維過程，激發(fā)出較深層次的思維活動軌跡。教師根據(jù)學生的思維反饋，及時改進、調(diào)整教學策略，引導學生進行創(chuàng)造性的思考，培養(yǎng)學生的發(fā)散和創(chuàng)新思維，提高解決實際問題的能力。

（四）創(chuàng)設多維情境，內(nèi)隱知識可視化

科學課堂教學中，形、聲、色的感官刺激，不僅使課堂氣氛輕松愉快，激起學生的創(chuàng)造性思維，還可以使抽象的概念具體化、枯燥的知識趣味化、深奧的道理形象化，加深學生的理解。

【案例4】《人的生理復習課》的教學反思（節(jié)選）

人體八大系統(tǒng)的知識教學分散在五冊書中，學生學到的是相對獨立零碎的知識，在教學《人的生理復習課》時，學生對人體缺少一個整體認識，因此需要把這些知識結合起來，讓學生了解人是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的。于是我制作了“一滴水在體內(nèi)的旅行”的Flash課件。在課件中，讓一滴水串聯(lián)，從消化系統(tǒng)開始，把循環(huán)、呼吸、泌尿系統(tǒng)都連起來，貫通消化吸收、血液循環(huán)、呼吸、腎單位的兩個作用等知識點。Flash課件展示有消化、循環(huán)、呼吸、泌尿系統(tǒng)的圖，圖是有形的，是具體的模型，然后再在圖上配以顏色，在循環(huán)系統(tǒng)中把動脈血流經(jīng)的地方標成紅色，把靜脈血流經(jīng)的地方標成藍色。這時我再提問：“肺動脈里流的到底是什么血？”學生就能準確地辨別。但當我提問人體怎樣來獲得水以及失去水時，學生又有些困惑。于是我修改了Flash課件，在水可以進出人體的地方標上提示音，予以播放。再提問時，學生都能輕松地回答，自然也能理解水鹽平衡。

先進的網(wǎng)絡、多媒體信息技術實現(xiàn)了有聲可視，展示動態(tài)的科學過程，拓寬了時空領域，使創(chuàng)設的問題情境更加強烈、豐富、感性，學生的思維會被最大限度地激發(fā)，從而使學生處于最佳思維狀態(tài)。

（五）創(chuàng)設探究情境，開展合作學習

問題情境化不僅局限于新課的導入環(huán)節(jié)，也應在知識的學習過程中創(chuàng)設問題探究的情境，同時注重通過開展有序的合作學習等課堂組織教形式，促進情境創(chuàng)設的有效性。

教師要積極探索教學組織的情景化創(chuàng)設，形成具有學科特色的合作導學教學模式（課堂流程），即：“創(chuàng)設問題情境，提出問題—小組合作學習，設計方案—再創(chuàng)學習情境，進行思維展示—師生互動交流，解決問題—三創(chuàng)學習情境，知識鞏固運用”。教師通過創(chuàng)設和諧、平等、開放的合作氛圍，鼓勵學生主動參與科學知識的探討，讓學生在合作中進行思維展示、點評質疑，生成新的問題，帶著問題進行理性有序的觀察實驗活動，找到更合理的解決問題的途徑，進而掌握新的知識。

【案例5】（浮力的綜合應用——只用一樣測量工具來測量物體的密度）課后小結

現(xiàn)行的浙教版教材七上教的是密度，八上教的是浮力。為了加深對浮力密度的理解和綜合應用，安排一節(jié)實驗課，要求只用一樣測量工具來測量物體（小石塊、橡皮泥、木塊、小玻璃瓶）的密度。老師準備的實驗測量工具是彈簧測力計、量筒、臺秤。實驗器材有燒杯、線、吸盤、滑輪等。問題情境是只用一樣測量工具測量物體的密度，老師給出多個組合，每組至少選一個，可以多選。

先是開展同桌之間的合作。要求每組先設計好實驗的方案，有的小組選了最簡單的彈簧測力計加小石塊的組合，有的小組選了三種。然后各組交流設計的思路，設計方法多樣。交流發(fā)現(xiàn)，無論哪一種設計方案，測量工具都至少需要用兩次，都需要借助水的浮力來進行G、m、v之間的轉換來獲得被測物體的質量與體積。但同桌之間的合作一般都只能設計出一到兩種組合。

為了鼓勵學生挑戰(zhàn)新的高度，接著開展四人小組合作。教師提問：“能否用量筒來測出小玻璃瓶和橡皮泥密度，用測力計測木塊的密度？”經(jīng)過討論，有兩個小組想到了通過測三次體積測出小玻璃瓶和橡皮泥的密度，學生的思維有了新的突破。

最后開展全班合作，測量木塊的體積。教室里頓時熱鬧起來。經(jīng)過大家的合作分析，想到了通過受力分析來得出浮力的大小，然后把浮力轉換為木塊體積的方法。當成功測量出木塊的體積時，大家都沉浸在通過合作掌握新知的喜悅中。

給學生創(chuàng)設情境拋出問題，經(jīng)過學生的獨立思考，然后同桌之間、小組之間、全班之間的多重合作探討，突破難點，解決問題，掌握知識。學生從中學會了合作的技能，提高了創(chuàng)造力和自主學習的能力，從而對奇妙的科學世界和科學學習活動產(chǎn)生了濃厚興趣。

在課堂教學中創(chuàng)設良好的問題情境，能使學生對知識學習產(chǎn)生強烈的需求。除了前文闡釋的各種問題情境創(chuàng)設方法外，教師還可以利用科學史、身邊的故事、學生生活中遇到的問題等來創(chuàng)設問題情境，做到問題情境創(chuàng)設的多變性、具體化、生活化、延展性等，以此激發(fā)學生的學習熱情，激勵學生對科學本質進行探究，有利于學生科學核心素養(yǎng)的提升。

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