科學(xué)探究活動(dòng)中“問(wèn)題鏈”的設(shè)計(jì)
——以《電生磁》為例

曾海輝

(瑞安市閣巷中學(xué) 浙江瑞安 325200)

在新課改的助推下，科學(xué)探究已然成為初中科學(xué)課堂中一種司空見(jiàn)慣的教學(xué)形式。如何設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)，使之能夠基于學(xué)生學(xué)情、源于生活情境、指導(dǎo)科學(xué)方法、揭示科學(xué)本質(zhì)、體現(xiàn)科學(xué)精神、提升關(guān)鍵能力、形成科學(xué)思維，以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，成為當(dāng)下科學(xué)老師必需關(guān)注的問(wèn)題。

一、探究活動(dòng)“問(wèn)題鏈”設(shè)計(jì)的必要性

當(dāng)下科學(xué)教學(xué)中的探究活動(dòng)明顯存在形式化的現(xiàn)象，教師意識(shí)過(guò)于強(qiáng)勢(shì)及對(duì)學(xué)情的忽視是主要原因，導(dǎo)致科學(xué)探究活動(dòng)未能重視科學(xué)思維、科學(xué)觀念、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，更不用說(shuō)提升學(xué)生的學(xué)科“核心素養(yǎng)”了。

在科學(xué)探究中，探索者不斷地提出新的問(wèn)題并一個(gè)個(gè)將其解決，最終消除起初的疑問(wèn)。這個(gè)過(guò)程中的多個(gè)有著千絲萬(wàn)縷關(guān)系的問(wèn)題，按照一定的邏輯順序排列在一起，形成了一個(gè)問(wèn)題組，即“鏈?zhǔn)絾?wèn)題”。如何設(shè)計(jì)有效的“鏈?zhǔn)絾?wèn)題”，成為實(shí)現(xiàn)真正探究的關(guān)鍵。

二、探究活動(dòng)“問(wèn)題鏈”教學(xué)策略(以《磁生電》為例)

本節(jié)課的設(shè)計(jì)出自筆者的一次教學(xué)評(píng)比。因教學(xué)內(nèi)容是隨機(jī)抽取的，與平時(shí)教學(xué)的最大差異在于學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)：在設(shè)計(jì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容前的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)所需要的“電”“磁”等相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)尚未具備，對(duì)涉及的“電路”“電表”“磁場(chǎng)”“磁感線”等概念更是一無(wú)所知。基于這樣的學(xué)情，我將該課設(shè)計(jì)成了“探究課”，通過(guò)實(shí)踐得出了如下體會(huì)：

1．基于學(xué)生興趣，設(shè)計(jì)“情境鏈”，激發(fā)探究欲望

在進(jìn)行探究活動(dòng)前，首先要讓學(xué)生形成探究動(dòng)機(jī)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為“人類探索自然的主要?jiǎng)恿?lái)自對(duì)自然事物的好奇心和求知欲”，而認(rèn)知沖突恰恰能夠很好地激發(fā)好奇心和求知欲。為充分激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，筆者用了一個(gè)自制教具——將一個(gè)揚(yáng)聲器的兩根電線與一個(gè)線圈兩端接線相連，設(shè)置引入情境，即利用磁鐵、線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流使音箱發(fā)聲。

教學(xué)片斷：

課前，事先將教室音箱電源插頭拔去，并為同學(xué)們播放音樂(lè)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有聲音。

生1：音箱怎么沒(méi)有聲音呢？

生2：沒(méi)插電源，沒(méi)有電。

師：音箱沒(méi)有接通電源，所以沒(méi)有聲音。老師帶來(lái)了一個(gè)音箱，也沒(méi)有接通電源。不過(guò)老師把音箱的兩根線和這個(gè)“線圈”的兩個(gè)線頭相連，再用一個(gè)U型磁鐵，接下來(lái)老師將用這些裝置做個(gè)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家靜靜地聽(tīng)。有什么聲音？

生：有“呲呲”的聲音。

師：根據(jù)教室音箱的現(xiàn)象，沒(méi)有電就不會(huì)發(fā)聲，而老師這個(gè)音箱有聲音，說(shuō)明了什么？

生：有電。

師：有電？沒(méi)有接電源，怎么會(huì)有電呢？(板書：電從哪里來(lái)？)

或者說(shuō)，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電流的條件是什么？

此情境中音箱在沒(méi)有接電源的情況下發(fā)出了聲音，這與學(xué)生的原有認(rèn)知“音箱沒(méi)有電不能發(fā)聲”相關(guān)甚大，使學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生沖突，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。而課前“拔出電源，放音樂(lè)”的環(huán)節(jié)設(shè)置，更有助于喚醒學(xué)生心中的原有認(rèn)知，使認(rèn)知沖突更加明顯。此時(shí)，在學(xué)生心中已經(jīng)暗暗地產(chǎn)生了“沒(méi)有電源，哪來(lái)的電？”的疑問(wèn)。而追問(wèn)“怎么會(huì)有電？”使學(xué)生心中的疑問(wèn)提升到研究的層面，實(shí)現(xiàn)探究問(wèn)題由學(xué)生提出的目的。

2．基于學(xué)生思維，設(shè)計(jì)“引導(dǎo)鏈”，助推探究進(jìn)程

進(jìn)入問(wèn)題情境后，學(xué)生將一步一步推進(jìn)探究進(jìn)程，以找出最終的答案。此時(shí)，需要老師的合理引導(dǎo)。設(shè)計(jì)“引導(dǎo)鏈”，可以促進(jìn)學(xué)生探究活動(dòng)的進(jìn)行，明確探究方法，滲透過(guò)程與方法目標(biāo)，突出理性思維的價(jià)值，把握思維方向，使學(xué)生成為“探索”的主體。

教學(xué)設(shè)計(jì)片斷：

問(wèn)題1：實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電流的條件是什么？

生：(思考，未能回答。)

問(wèn)題2：?jiǎn)栴}轉(zhuǎn)換一下，剛才這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生電需要哪些器材？

生：磁鐵、線圈。

問(wèn)題3：有了磁鐵、線圈就一定能產(chǎn)生電流嗎？

生：(小組討論，后代表回答，上臺(tái)演示，提出要求：需要能夠測(cè)試是否有電的儀器。)

師：(給出“靈敏電流計(jì)”，并提供說(shuō)明書，幫助學(xué)生連接電路。)

生：(繼續(xù)演示實(shí)驗(yàn)，結(jié)果仍然沒(méi)有電產(chǎn)生。此時(shí)教師上臺(tái)以正確的方法操作，卻能使靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。)

問(wèn)題4：老師的做法與他有什么不同？

生：磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式不同。

提問(wèn)5:怎樣運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生電？

生：(思考，無(wú)法回答。)

師：(降低難度，出示PPT)以下幾種運(yùn)動(dòng)方式，哪些能產(chǎn)生電？用你手上的器材，四人一小組做做看。

生：(小組活動(dòng)，展示成果。)

問(wèn)題6：同樣是運(yùn)動(dòng)，左右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電，上下，前后運(yùn)動(dòng)不能產(chǎn)生電，這是什么原因？

生：(思考，無(wú)法回答。)

問(wèn)題7:問(wèn)題轉(zhuǎn)換，不同的運(yùn)動(dòng)方式，結(jié)果不同，你覺(jué)得是這些器材里的哪一個(gè)什么起了影響作用？

此教學(xué)片斷中，每一個(gè)問(wèn)題都是以學(xué)生的思維為依據(jù)，而每一個(gè)問(wèn)題又影響了學(xué)生的思維。例如，提出問(wèn)題1時(shí)，難度已經(jīng)超過(guò)了學(xué)生的能力范圍，學(xué)生無(wú)法回答，則設(shè)計(jì)問(wèn)題2，以降低難度。問(wèn)題和思維相互作用，如同發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果有很奇妙的助推效果。

3．基于學(xué)生基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)“引申鏈”，解決探究疑難

自然狀態(tài)下的科學(xué)探究是沒(méi)有明確方向的，科學(xué)探究在摸索中前進(jìn)。大多數(shù)探究往往是因?yàn)橐粋€(gè)現(xiàn)象提出問(wèn)題，進(jìn)而進(jìn)行探索研究。至少在探究完成之前，我們并不確定探索道路上會(huì)遇到哪些困難，所以只能在遇到困難后，通過(guò)文獻(xiàn)查閱、向他人請(qǐng)教、理論推理等方法解決相應(yīng)問(wèn)題，使探究得以繼續(xù)。缺少困難的科學(xué)探究不是真正的探究。對(duì)于教學(xué)中的科學(xué)探究，遇到困難更是在所難免，這就要求教師針對(duì)學(xué)生遇到的困難，根據(jù)學(xué)生的原有認(rèn)知，結(jié)合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計(jì)“引申鏈”，為學(xué)生補(bǔ)充相應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)，協(xié)助學(xué)生架設(shè)必要的支架，消除探究道路上的荊棘。

教學(xué)設(shè)計(jì)片斷：

問(wèn)題A:不同的運(yùn)動(dòng)方式，結(jié)果不同，你覺(jué)得是這些器材里的哪一個(gè)什么起了影響作用？

生：磁鐵……

問(wèn)題B：對(duì)于磁你了解它的哪些知識(shí)呢？

生：同極相斥，異極相吸。

師：(實(shí)驗(yàn)：“隔著書本吸引鐵釘”。)

問(wèn)題C：磁鐵為何可以不接觸而吸引鐵釘？

生：(未得出答案。)

師：關(guān)于磁，同學(xué)們的了解并不豐富，不過(guò)老師可以幫助大家。

生：磁場(chǎng)！(未等老師把話說(shuō)完，有個(gè)別學(xué)生便喊出答案。)

師：那請(qǐng)這位同學(xué)幫老師說(shuō)說(shuō)看。

學(xué)生介紹磁場(chǎng)，教師補(bǔ)充說(shuō)明。

師：同學(xué)們所說(shuō)的磁場(chǎng)真實(shí)存在，上述實(shí)驗(yàn)中就是磁場(chǎng)在發(fā)揮作用。(實(shí)驗(yàn)：“U形磁鐵磁感線”。)

問(wèn)題D：你能分析鐵屑的分布特點(diǎn)嗎？

生：看似一條條線。

師：這就是科學(xué)中的“磁感線”，它可用來(lái)描繪磁場(chǎng)的分布。其實(shí)U型磁鐵周圍的磁感線分布是這樣的。而老師把本實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)的磁感線畫了出來(lái)。

問(wèn)題E：請(qǐng)你結(jié)合以上信息，找出三種運(yùn)動(dòng)的不同之處。

生：左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈需把磁感線割斷，而其他兩種運(yùn)動(dòng)不用。

之后，生生、師生共同探討、補(bǔ)充、修正，生成“切割磁感線運(yùn)動(dòng)”的表述。

在此教學(xué)片斷中，學(xué)生探究遇到了本節(jié)課中最大的困難，那就是尚不知何為“磁場(chǎng)”“磁感線”，因而不知道為何會(huì)產(chǎn)生電流。而此時(shí)教師將問(wèn)題內(nèi)容加以引申，引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充未知知識(shí)，以分析電磁感應(yīng)中磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，繼續(xù)推進(jìn)探究進(jìn)程。教學(xué)中問(wèn)題1至問(wèn)題5組成了一個(gè)“問(wèn)題鏈”，它的作用是在學(xué)生探究中遇到疑難時(shí)，一步步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)合作學(xué)習(xí)、向老師求助、查閱資料等手段，獲得必要的知識(shí)基礎(chǔ)，排除阻礙，使探究活動(dòng)順利進(jìn)行。

4．基于學(xué)生評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)“拓展鏈”，生成新探究新資源

在探究活動(dòng)之后，評(píng)價(jià)是必不可少的環(huán)節(jié)。而對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)的結(jié)果又可作為設(shè)計(jì)下一教學(xué)內(nèi)容的依據(jù)。問(wèn)題“拓展鏈”的設(shè)計(jì)與引入，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)，并促進(jìn)新探究資源的生成。

教學(xué)片斷：

師：本節(jié)課已經(jīng)接近尾聲了，最后，請(qǐng)一位同學(xué)在學(xué)完“電磁感應(yīng)”知識(shí)之后，再上臺(tái)來(lái)為大家演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

生：(上臺(tái)演示，成功發(fā)電。)

師：大家有沒(méi)有看到，這位同學(xué)演示的過(guò)程中，靈敏電流計(jì)的指針有時(shí)向左偏轉(zhuǎn)有時(shí)向右偏轉(zhuǎn)。

問(wèn)題1：你知道指針偏轉(zhuǎn)的方向不同意味著什么嗎？

生1：正負(fù)極不同。

生2：電流方向不同。

問(wèn)題2：那你知道電流方向與哪些因素有關(guān)嗎？

生：(思考，但無(wú)法回答。)

師：這個(gè)問(wèn)題就留給同學(xué)們課后探究，不過(guò)大家要記住，在探究過(guò)程中應(yīng)該注意探究的方法，遇到困難可以查閱資料，也可向老師或同學(xué)求助。

此片斷中，筆者特意設(shè)計(jì)了學(xué)生再次上臺(tái)演示電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，意在對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的同時(shí)，又可以從學(xué)生演示的現(xiàn)象中提出新的探究資源，使探究活動(dòng)從課內(nèi)延伸到課外，探究?jī)?nèi)容從“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”拓展到“電流方向的影響因素”，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)過(guò)程方法與情感目標(biāo)的滲透，可謂一舉多得。而問(wèn)題1、問(wèn)題2的設(shè)置，就構(gòu)成了“拓展鏈”，在這一目的達(dá)成的過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。

鑒于科學(xué)探究在科學(xué)課程中的重要地位，筆者認(rèn)為，如何去偽存真，使科學(xué)探究教學(xué)擺脫現(xiàn)有的誤區(qū)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的真探究，尤為重要。筆者以教學(xué)實(shí)踐為依托，以學(xué)生的興趣、思維活動(dòng)、知識(shí)基礎(chǔ)及評(píng)價(jià)結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)行了針對(duì)性的“鏈?zhǔn)絾?wèn)題”設(shè)計(jì)教學(xué)探索，力求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力和高階思維，進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，效果較為顯著。當(dāng)然，實(shí)踐中筆者也發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究中“問(wèn)題鏈”設(shè)計(jì)的整體性、問(wèn)題與問(wèn)題之間的邏輯順序等問(wèn)題，將直接影響教學(xué)效果，這也是筆者進(jìn)一步探索的方向。