科學(xué)課堂中創(chuàng)設(shè)“矛盾性問(wèn)題情景”的應(yīng)用

陶基榮

摘要：本文主要針對(duì)初中《科學(xué)》知識(shí)上一些“矛盾性”科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)論述，希望通過(guò)創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生的“矛盾性問(wèn)題情景”，讓學(xué)生能夠輕松高效地分析解決“矛盾性”問(wèn)題，從而促進(jìn)學(xué)生思維能力的提高，讓學(xué)生能夠科學(xué)辯證多角度地看待分析生活中的科學(xué)現(xiàn)象和問(wèn)題。本文主要從科學(xué)實(shí)驗(yàn)、多媒體視頻動(dòng)畫或圖片直觀展示一些生活現(xiàn)象和習(xí)題方式這三種方式創(chuàng)設(shè)“矛盾性問(wèn)題情景”展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：矛盾性問(wèn)題；創(chuàng)設(shè)情景；辯證思維

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2018）06-0090

心理學(xué)研究表明，思維通常是與問(wèn)題聯(lián)系在一起的，意識(shí)到問(wèn)題的存在是思維的起點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)人感到需要弄清“是什么”“為什么”“怎么辦”的時(shí)候，他能把自己的思維發(fā)動(dòng)起來(lái)。“問(wèn)題”是思維的“啟發(fā)劑”“思維體現(xiàn)在問(wèn)題解決中”，思維因問(wèn)題而發(fā)動(dòng)，因問(wèn)題而深入，并以問(wèn)題的最終解決為目的。特級(jí)教師鄭青岳說(shuō)過(guò)“正如科學(xué)以問(wèn)題為起點(diǎn)，科學(xué)的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)以問(wèn)題為起點(diǎn)”。

問(wèn)題的類型有很多，矛盾性的問(wèn)題便是其中典型的一種。所謂矛盾性問(wèn)題情景是指就是把一些相似性的問(wèn)題放在不同情景中，會(huì)出現(xiàn)矛盾性結(jié)果。由于“矛盾性問(wèn)題”本身存在一定的難度，有些難度還比較大，草率倉(cāng)促地在課堂上提出來(lái)，會(huì)使得問(wèn)題出現(xiàn)得很突兀，過(guò)于跳躍。會(huì)增加學(xué)生思考的難度，不但不利于學(xué)生思維的激發(fā)，反而給學(xué)生的思維設(shè)置了障礙，使得教師預(yù)設(shè)的引導(dǎo)工作和后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展受到干擾。因?yàn)樗季S是在一定的“問(wèn)題情景中產(chǎn)生的”，為了更好地激發(fā)學(xué)生的思維以及對(duì)“矛盾性問(wèn)題”的關(guān)注度，讓學(xué)生放松地全身心地投入教師設(shè)置的“矛盾性問(wèn)題”的思考中，教師需精心設(shè)計(jì)與問(wèn)題相對(duì)應(yīng)的情景。

教師可借助環(huán)境氛圍、動(dòng)作表演和實(shí)驗(yàn)演示等各種手段使“矛盾性問(wèn)題”與相應(yīng)的情景相結(jié)合。把學(xué)生引入情景中，并在問(wèn)題情景中，給學(xué)生充分的自由想象的時(shí)間和空間，促使學(xué)生邊看、邊聽(tīng)、邊思、邊議，激發(fā)學(xué)生的求知欲由潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)向活躍狀態(tài)，點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花，讓學(xué)生的思維的馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，能夠從不同角度正反辯證地看待和分析問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生思維更深度層次的思考，促使學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高

一、利用實(shí)驗(yàn)方式展現(xiàn)“矛盾性問(wèn)題”情景

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)科區(qū)別于其他學(xué)科的一個(gè)比較重要的特色。實(shí)驗(yàn)器材道具的可操作性可以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的真實(shí)性，利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀性甚至有時(shí)不可預(yù)知性所產(chǎn)生的視覺(jué)沖擊等會(huì)迅速且極易吸引學(xué)生的眼球，引發(fā)學(xué)生較強(qiáng)的好奇心，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究意識(shí)。實(shí)驗(yàn)方式是眾多“矛盾性問(wèn)題”情景創(chuàng)設(shè)中的一種比較高效的方式。

比如筆者在教浙教版八下科學(xué)“氧化與燃燒”第一課時(shí)，針對(duì)新課引入環(huán)節(jié)，為了更好地激發(fā)學(xué)生的興趣和思考，設(shè)置了這樣一個(gè)“矛盾性問(wèn)題”情景實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)包有一小塊鈉的棉花用鑷子夾到石棉網(wǎng)上，然后用膠頭滴管把水滴到棉花上。為了保證讓學(xué)生相信我滴的是水，而不是酒精或其他可燃性液體，筆者直接取用一瓶未啟封的礦泉水，讓前排的學(xué)生飲用一口后告知其他同學(xué)確定是水，實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行插入這一環(huán)節(jié)主要目的既可以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的真實(shí)性又可以營(yíng)造一種類似變魔術(shù)時(shí)神奇情景。當(dāng)學(xué)生看到隨著水逐漸滴加到棉花上，棉花由剛開(kāi)始的冒少許白煙到白煙越來(lái)越濃最后棉花燃燒起來(lái)，學(xué)生開(kāi)始由衷感嘆實(shí)驗(yàn)的神奇，同時(shí)也產(chǎn)生了與生活中“水通常用來(lái)滅火”相矛盾的問(wèn)題“水怎么可以用來(lái)點(diǎn)火”。當(dāng)然，學(xué)生很急切地想知道為什么，如果此時(shí)教師什么原因都不說(shuō)，很多學(xué)生這節(jié)課會(huì)始終糾結(jié)與這個(gè)問(wèn)題而沒(méi)心思好好聽(tīng)課，所以筆者透露其根本原因：因?yàn)槊藁ɡ锇艘恍K鈉，鈉與水會(huì)反應(yīng)放出大量熱。當(dāng)然，筆者也借此設(shè)疑：鈉與水反應(yīng)放出的大量熱就能讓棉花燃燒起來(lái)？一個(gè)物質(zhì)要發(fā)生燃燒需要具備哪些條件？這樣就通過(guò)實(shí)驗(yàn)營(yíng)造出“誰(shuí)能點(diǎn)火”的這一“矛盾性問(wèn)題”情景成功地引出這節(jié)課的主題。

在對(duì)浙教版八上科學(xué)“大氣壓”這塊內(nèi)容后進(jìn)行知識(shí)復(fù)習(xí)總結(jié)時(shí)，筆者設(shè)置了這樣一個(gè)“矛盾性問(wèn)題”情景實(shí)驗(yàn)：筆者讓兩個(gè)學(xué)生上來(lái)用同樣的道具（漏斗和乒乓球）分別演示如圖1甲乙這兩種吸氣或吹氣方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然叫上來(lái)的學(xué)生最好是肺活量比較大些運(yùn)動(dòng)員，同時(shí)教師指導(dǎo)一下乙方式實(shí)驗(yàn)的同學(xué)深吸一口氣后需連續(xù)均勻向外吐氣持續(xù)半分鐘以上。因?yàn)榧追绞降膶?shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)懿孪氲角冶容^容易做到，乙方式實(shí)驗(yàn)要達(dá)到預(yù)期的效果對(duì)吹氣方式和技巧上有一定要求。結(jié)果學(xué)生看到相矛盾的吐氣方式結(jié)果都產(chǎn)生同樣的效果：乒乓球都被頂在漏斗口的底部。只不過(guò)甲的乒乓球靜靜地被吸在漏斗口底部，乙的乒乓球靜在漏斗口底部原地打轉(zhuǎn)。然后教師讓學(xué)生運(yùn)用大氣壓的相關(guān)知識(shí)解釋其各自原因，教師提示一下學(xué)生需從不同角度來(lái)解釋。對(duì)于甲學(xué)生容易解釋：通過(guò)向上吸氣，漏斗玻璃管內(nèi)氣壓變小，小于乒乓球下方的大氣壓，被外界大氣壓給頂在漏斗口底部。對(duì)于乙，當(dāng)然用甲的原理是解釋不通的，教師通過(guò)提示學(xué)生從“快速吹氣”和“乒乓球原地打轉(zhuǎn)”這些關(guān)鍵信息思考是從什么方式改變了乒乓球上方的氣壓。學(xué)生通過(guò)教師的逐步的引導(dǎo)以及同學(xué)間的相互討論，自然而然地得出了原因：人快速向下吹氣，乒乓球上方空氣流速加快，氣壓變小，小于乒乓球下方的大氣壓，得到一個(gè)向上的氣壓差。當(dāng)解釋完剛才這個(gè)矛盾性問(wèn)題后，教師可以趁熱打鐵地布置如圖2這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用嘴通過(guò)漏斗向上吹乒乓球，乒乓球會(huì)出現(xiàn)怎樣現(xiàn)象，又如何解釋。

浙教版八下科學(xué)“二氧化碳”這部分內(nèi)容時(shí)，當(dāng)教到實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳用排向上空氣法收集一瓶二氧化碳如何驗(yàn)滿時(shí)，我們通常進(jìn)行這樣的操作：用一根點(diǎn)燃的木柴放在集氣瓶口，觀察燃燒的木條是否熄滅，這利用了二氧化碳不具助燃性和不具可燃性。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上我們還可以增加一個(gè)與此現(xiàn)象相矛盾的實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)點(diǎn)燃的鎂帶伸入到裝滿二氧化碳的集氣瓶底部，學(xué)生會(huì)觀察到鎂帶會(huì)繼續(xù)燃燒，然后教師給出這個(gè)化學(xué)變化的方程式。通過(guò)這個(gè)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白二氧化碳在特殊情況下可以幫助燃燒，也說(shuō)明二氧化碳不是萬(wàn)能的滅火劑。同時(shí)，教師可以再補(bǔ)充鎂可以在氮?dú)庵腥紵?，說(shuō)明通常情況下不具助燃性和不具可燃性氮?dú)庖部梢宰鳛橹紕瑫r(shí)也可以說(shuō)明助燃劑除了氧氣以外還可以是別的氣體。這樣的矛盾性補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)可以拓展學(xué)生的知識(shí)范圍，讓學(xué)生可以科學(xué)辯證地看待問(wèn)題分析問(wèn)題，可以有效地避免一些由于課本知識(shí)或生活經(jīng)驗(yàn)造成的“思維定勢(shì)”。

當(dāng)然，教師有時(shí)也可以通過(guò)學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)形式設(shè)置矛盾性情景，讓學(xué)生課外自己去探究去分析其內(nèi)在原因。比如浙教版七上科學(xué)“汽化和液化”這一節(jié)汽化的兩種方式蒸發(fā)和沸騰這塊內(nèi)容時(shí)，教師可以學(xué)生課外去用實(shí)驗(yàn)方式去觀察水沸騰前和沸騰時(shí)水底往上冒的氣泡的體積大小是如何變化的，然后讓學(xué)生自己去思考探究“為什么水在沸騰前后氣泡上升過(guò)程中的體積變化會(huì)是截然相反的”這個(gè)“矛盾性問(wèn)題”。為什么把這個(gè)“矛盾性問(wèn)題”讓學(xué)生放在課外探究，因?yàn)橐皇沁@個(gè)實(shí)驗(yàn)材料簡(jiǎn)單生活中很容易拿到，二是如果課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需要的加熱時(shí)間有些長(zhǎng)，三是對(duì)于水蒸發(fā)時(shí)氣泡上升過(guò)程體積由大變小可以從溫度引起的熱脹冷縮容易解釋，但水沸騰時(shí)氣泡上升過(guò)程中體積由小變大涉及到液體的壓強(qiáng)，這塊內(nèi)容學(xué)生要等到七下才學(xué)到，現(xiàn)在提前解釋給學(xué)生會(huì)讓學(xué)生理解起來(lái)有些難度，把這個(gè)疑問(wèn)交給一些對(duì)科學(xué)比較感興趣愿意在課外進(jìn)行探究的學(xué)生，讓他們自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，這樣可以激發(fā)他們的科學(xué)探究精神。

二、利用多媒體視頻動(dòng)畫或圖片直觀展示一些生活現(xiàn)象來(lái)設(shè)置“矛盾性問(wèn)題”情景

由于受一些實(shí)驗(yàn)條件和上課時(shí)間緊張等條件限制，我們不方便用實(shí)驗(yàn)方式設(shè)置“矛盾性問(wèn)題”情景，我們可以退而求其次，利用多媒體展示相對(duì)比較直觀的視頻、動(dòng)畫或圖片設(shè)置“矛盾性問(wèn)題”情景。在“氧化與燃燒”第一課時(shí)這節(jié)課中，當(dāng)師生討論完得出影響燃燒的劇烈程度的因素后，筆者用多媒體圖片設(shè)置了這樣的矛盾性問(wèn)題情景：如圖2甲，生日時(shí)用嘴對(duì)著蠟燭吹氣，使前方的蠟燭熄滅，圖3乙，我們野外野炊時(shí)用嘴通過(guò)竹筒對(duì)著帶火星的木柴吹氣可以空氣，讓火快速燃燒起來(lái)且燃燒得很旺。讓學(xué)生思考如何解釋這兩種生活中看起來(lái)似乎相矛盾的兩種現(xiàn)象。

因?yàn)檫@兩個(gè)矛盾性問(wèn)題有些難度，學(xué)生一下陷入了沉思，針對(duì)有些同學(xué)認(rèn)為甲圖主要是因?yàn)槿舜党龅臍怏w含有較多的二氧化碳從而能滅火，于是筆者又用多媒體視頻展示發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，消防隊(duì)用風(fēng)機(jī)來(lái)滅火。于是筆者提示學(xué)生，圖片甲和剛才的視頻可以從燃燒的條件角度思考。學(xué)生稍加思考討論后就得出來(lái)吹氣能滅火是因?yàn)榇禋鈳?lái)的空氣流動(dòng)加快了熱量的散失，使得環(huán)境溫度低于了可燃物的著火點(diǎn)。針對(duì)圖片乙筆者模擬了吹氣生火過(guò)程：把木炭放在酒精燈上燒一下，然后對(duì)著帶火星的木炭吹氣，學(xué)生發(fā)現(xiàn)木炭的火星更明亮了甚至燃燒了起來(lái)。通過(guò)這個(gè)直觀的模擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白“吹氣生火”不是把可燃物點(diǎn)燃了，而是讓燃燒變得更旺盛了。所以學(xué)生很容易想到從影響燃燒的劇烈程度的因素上思考“吹氣生火”的原因。學(xué)生稍加思考討論后就得出來(lái)“吹氣生火”的原因是吹氣加快了空氣的對(duì)流，補(bǔ)充了氧氣，使可燃物周圍的氧氣濃度較高，所以燃燒更旺。通過(guò)“風(fēng)能滅火”和“風(fēng)能使燃燒更旺”這個(gè)矛盾性問(wèn)題情景讓學(xué)生進(jìn)行深度思考，學(xué)會(huì)從不同角度去分析問(wèn)題，學(xué)會(huì)科學(xué)辯證地看待問(wèn)題，促使學(xué)生的思維習(xí)慣做出一些改變，思維能力得到一定程度的提升。還有一個(gè)與此矛盾性問(wèn)題相似的問(wèn)題，如在浙教版七上科學(xué)第四章“汽化和液化”。教師可以用圖片展示這樣的場(chǎng)景：圖4甲用嘴對(duì)著裝有熱水的茶杯吹氣，熱水快速降溫下來(lái)；圖4乙冬天用嘴對(duì)著手吹氣，手會(huì)暖和些。為什么同樣是吹氣產(chǎn)生的效果卻是相反的效果呢？當(dāng)然經(jīng)過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的討論，學(xué)生可以得出：甲圖吹氣是通過(guò)加快液體上方的空氣流動(dòng)來(lái)加快蒸發(fā)，利用液體蒸發(fā)吸熱可以降溫，乙圖吹氣是利用冬天人吹出的氣體中水蒸氣遇冷液化放熱。所以不同情景下矛盾性問(wèn)題需要結(jié)合情景從不同角度加以分析闡明，這無(wú)疑學(xué)生的思維產(chǎn)生一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，尤其是在思維的深度和辯證性上，同時(shí)也可以提高在針對(duì)問(wèn)題的表述性回答時(shí)的科學(xué)性邏輯性和完整性。

三、利用習(xí)題形式展示來(lái)設(shè)置“矛盾性問(wèn)題”情景

習(xí)題形式在相對(duì)于實(shí)驗(yàn)和視頻圖片比較單調(diào)，缺少視覺(jué)上的直觀性具象性，在感官體驗(yàn)顯得有些干癟抽象，在刺激學(xué)生思考上有些乏勁，故它在復(fù)習(xí)課上使用相對(duì)多些，因?yàn)閺?fù)習(xí)課不需要太多的情景鋪墊，主要注重知識(shí)的密集度概括性和適當(dāng)提升等方面。例如在復(fù)習(xí)浙教版九上科學(xué)“簡(jiǎn)單機(jī)械”的動(dòng)滑輪這塊知識(shí)時(shí)為了避免學(xué)生造成“使用動(dòng)滑輪一定能省力”這種思維定式。教師可以通過(guò)習(xí)題方式設(shè)置這樣的“矛盾性問(wèn)題”情景：如圖5，一個(gè)同學(xué)分別用甲乙兩種方式提升同樣的重100N的重物勻速上升1米，如果不計(jì)滑輪自身重力和繩與滑輪間的摩擦，問(wèn)F1和F2分別多大，且甲乙兩種方式的彈簧秤分別豎直上升幾米？當(dāng)然為了讓學(xué)生更好地理解乙這種方式提升重物中F2與G的大小關(guān)系，教師可以借助實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)一下甲乙兩種方式提升重物中F與G的大小關(guān)系以及繩子移動(dòng)的距離和重物上升高度的關(guān)系。然后師生一起來(lái)討論分析為什么使用的都是動(dòng)滑輪卻出現(xiàn)一個(gè)是省力的而另一個(gè)是費(fèi)力的情況。同時(shí)分析后學(xué)生還知道了如果動(dòng)滑輪以費(fèi)力的方式提升重物時(shí)可以省距離。另外教師可以適當(dāng)做這樣的問(wèn)題補(bǔ)充：如果題目再增加這樣一個(gè)條件，動(dòng)滑輪自身重力為20N，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，問(wèn)F1和F2分別多大？

在完成上述一系列教師可以讓學(xué)生再做如圖6變式題訓(xùn)練：abc三圖中重物的重力均為100N，重物和地面間的滑動(dòng)摩擦力均為40N，在各自的水平拉力下物體都以1米/秒速度勻速水平運(yùn)動(dòng)，求abc三圖中各自的拉力大小以及拉力端繩子的移動(dòng)速度。

總之，學(xué)生對(duì)“矛盾性問(wèn)題”的思考可以使得學(xué)生在面對(duì)科學(xué)問(wèn)題時(shí)能夠冷靜辯證多角度、多方位地加以分析，尤其是對(duì)學(xué)生辯證的思維能力培養(yǎng)有著較好的促進(jìn)作用，同時(shí)也能夠提高學(xué)生的科學(xué)表述能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。教師在教學(xué)過(guò)程中善于捕捉一些有關(guān)科學(xué)知識(shí)方面的有價(jià)值的“矛盾性問(wèn)題”，然后有目的、有計(jì)劃、有層次地精心設(shè)計(jì)“矛盾性問(wèn)題”情景，適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，適度的激勵(lì)，讓學(xué)生的求知熱情和探究意識(shí)得到有效的激發(fā)，讓學(xué)生充分感受到科學(xué)學(xué)習(xí)的魅力，不斷主動(dòng)發(fā)現(xiàn)身邊的科學(xué)問(wèn)題，去思考去探究，從而使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到全面提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顏偉云.科學(xué)教學(xué)新探索：課堂活動(dòng)教學(xué)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2013.

[2] 鄭青岳.鄭青岳科學(xué)教育講演錄[M].杭州：浙江教育出版社， 2015.

（作者單位：浙江省臺(tái)州市椒江區(qū)下陳中學(xué) 318000）