從真實(shí)素材到真實(shí)情境:教學(xué)情境的設(shè)計(jì)策略
——以初中《科學(xué)》九年級(jí)“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”復(fù)習(xí)為例

葛元鐘

(杭州市行知中學(xué)，浙江 杭州 310012)

在初中科學(xué)的課標(biāo)里有這樣一個(gè)觀點(diǎn):“如何讓初中生逐步形成用科學(xué)的知識(shí)、方法和態(tài)度解決個(gè)人與社會(huì)問(wèn)題的意識(shí),要著力于發(fā)展初中生在科學(xué)知識(shí)與技能、技術(shù)、科學(xué)、環(huán)境、社會(huì),科學(xué)探究等方面的認(rèn)識(shí)和能力”．[1]中考命題的趨勢(shì)在這些年中偏向題目與現(xiàn)實(shí)生活和社會(huì)實(shí)際聯(lián)系．[2]然而初中科學(xué)課堂教學(xué)中有關(guān)情境的創(chuàng)設(shè)還存在著一些急待解決的問(wèn)題．

1 當(dāng)前教學(xué)中的困惑

1.1 創(chuàng)設(shè)情境所需素材不豐富

目前許多教師僅在公開課、展示課上精心準(zhǔn)備情境,而在家常課中創(chuàng)設(shè)情境的意識(shí)還比較欠缺;創(chuàng)設(shè)情境所需素材基本來(lái)源于教材或自身所見所聞,素材來(lái)源和種類都不夠豐富．

1.2 創(chuàng)設(shè)情境思慮過(guò)程不清晰

許多教師在設(shè)計(jì)教學(xué)情境時(shí),經(jīng)?；ㄙM(fèi)過(guò)多時(shí)間,導(dǎo)致效率低下,這一現(xiàn)象在公開課、展示課上尤為明顯;情境的生成和修改,沒有相對(duì)固定的生成模式,缺少整體規(guī)劃與統(tǒng)籌設(shè)計(jì),花大力氣創(chuàng)設(shè)的情境常常仍不如人意．

1.3 創(chuàng)設(shè)情境質(zhì)量指標(biāo)不明確

創(chuàng)設(shè)的情境常常不如人意的一個(gè)重要原因是不知道從哪些維度標(biāo)定情境的質(zhì)量．有的教師強(qiáng)調(diào)情境的真實(shí)性;有的教師強(qiáng)調(diào)情境的生活化;有的教師強(qiáng)調(diào)情境中的知識(shí)素材和方法素材．但由于沒有整體把握指標(biāo),往往顧此失彼．

由于這些情境創(chuàng)設(shè)問(wèn)題,課堂效率通常不能得到有效保證．為了能更快更好地創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展要求的情境,可以先從情境的素材選擇和加工開始．本文以《科學(xué)》教材九年級(jí)上冊(cè)第3章的一堂復(fù)習(xí)課為例,集合該章第2節(jié)“機(jī)械能”和第八節(jié)“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”的真實(shí)素材進(jìn)行加工和深入處理．

2 真實(shí)情境的素材來(lái)源

素材來(lái)源于生活,現(xiàn)實(shí)生活的原始材料豐富,但未經(jīng)整理加工．這些生活中的有用素材可經(jīng)加工成為教學(xué)中的真實(shí)情境．學(xué)生的親身經(jīng)歷是教師最先考慮的情境素材,演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)也可以形成很好的參與式教學(xué)情境,物理學(xué)史上的討論、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)等也常常成為教學(xué)情境素材．

2.1 教材中的真實(shí)體驗(yàn)

教材中的真實(shí)體驗(yàn)可以分為二類,一類是教材中提到的生活場(chǎng)景,另一類是通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)構(gòu)建出來(lái)的真實(shí)情境．

浙教版《科學(xué)》教材九年級(jí)上冊(cè)第3章第2節(jié)“機(jī)械能”中提到的場(chǎng)景有:游樂園中驚心動(dòng)魄的云霄飛車、天空中展翅飛翔的小鳥、馬路上急馳而過(guò)的汽車、飯后悠然行走的人;擲出的鉛球、流動(dòng)的水、被舉起的課本、射箭運(yùn)動(dòng)員拉彎的弓、網(wǎng)球拍擊打的網(wǎng)球;奧運(yùn)會(huì)上撐桿跳高、壯闊的水力發(fā)電站,人造衛(wèi)星、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上立定跳遠(yuǎn)、彈簧控制門、自行車溜下坡．[3]通過(guò)這些素材來(lái)說(shuō)明物體的動(dòng)能和勢(shì)能．

浙江教育出版社出版的九年級(jí)《科學(xué)》教材中,第3章第8節(jié)“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”中提到的場(chǎng)景有:金屬湯匙放到熱水里、定滑輪、森林火災(zāi)、特技跳傘;太陽(yáng)光照射到綠色植物的葉片上,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膭?dòng)能,太陽(yáng)能熱水器將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能,太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?以燃料為基礎(chǔ)的火力發(fā)電廠,青蛙一躍而起的捕食過(guò)程,電動(dòng)機(jī)將重物提起,雜技演員沿竹竿下滑等．[3]通過(guò)這些素材來(lái)說(shuō)明不同物體之間能量的轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系．

教材中還設(shè)計(jì)了不少實(shí)驗(yàn),真實(shí)情境恰好可以基于這些實(shí)驗(yàn)來(lái)建立,對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引發(fā)思考有積極作用:圖1展示了小鋼球碰撞木塊的實(shí)驗(yàn);圖2實(shí)驗(yàn)可以探究影響重力勢(shì)能的大小的因素;圖3則展現(xiàn)了一系列動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化．

圖1 小鋼球撞木塊

圖2 小球下落實(shí)驗(yàn)

圖3 動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)化的系列實(shí)驗(yàn)

除了實(shí)驗(yàn),教材中還給了幾個(gè)從情境出發(fā)的討論話題:討論相同速度的汽車和摩托車的動(dòng)能大小,同一公路對(duì)小型客車、大型客車的限制速度不同,擺錘和滾擺上升的高度減小最后停在最低點(diǎn),機(jī)械能的減少;青蛙捕食時(shí)消耗的能量、獲得的能量,這些能量的來(lái)源和去向．這些討論題是教學(xué)中極好的創(chuàng)設(shè)情境的素材．

2.2 生活里的親身經(jīng)歷

從學(xué)生的生活經(jīng)歷角度思考,可把情境類別分為以下幾種:交通中的科學(xué),主要指學(xué)生在出行過(guò)程中所見到的現(xiàn)象,并用原理進(jìn)行解釋,如機(jī)械運(yùn)動(dòng)、剎車、限速、慣性等等;家庭中的科學(xué),主要指學(xué)生對(duì)家庭現(xiàn)象的解釋,如正確合理使用廚房用具和衛(wèi)生用具,家庭電路、各種用電器等等;校園里的科學(xué),主要指學(xué)生在學(xué)校觀察到的現(xiàn)象的解釋,旗桿上的定滑輪、學(xué)校里的各種植物、操場(chǎng)上的各種活動(dòng)中的科學(xué)原理等;吃穿中的科學(xué),主要指學(xué)生在營(yíng)養(yǎng)攝入、動(dòng)植物的各種器官、衣服材料、摩擦、不透明物體的顏色、熱傳遞等方面的理解與解釋．

2.3 歷史上的場(chǎng)景回放

科學(xué)史也是情境創(chuàng)設(shè)的優(yōu)良素材,許多著名科學(xué)家的趣事、歷史上極具影響力的科學(xué)實(shí)驗(yàn),都可以很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣．如在學(xué)習(xí)“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”這一章節(jié)的時(shí)候,我們可以著重向?qū)W生介紹幾位科學(xué)家,從科學(xué)史的角度提高學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解．

達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)出了“永動(dòng)機(jī)”,并且認(rèn)為能量可以不斷地從永動(dòng)機(jī)里得到．瓦特制造出了第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的蒸汽機(jī),從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,推動(dòng)了西方工業(yè)革命．[3]邁爾分析了多種能量的轉(zhuǎn)化和守恒的現(xiàn)象,為能量守恒定律奠定了基礎(chǔ)．焦耳在研究熱的本質(zhì)時(shí),發(fā)現(xiàn)了熱和功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并由此得到了能量守恒定律．亥姆霍茲在1847年發(fā)表了《論力的守恒》,系統(tǒng)、嚴(yán)密地闡述了能量守恒思想,第一次以數(shù)學(xué)方式提出能量守恒定律．通過(guò)對(duì)科學(xué)史的學(xué)習(xí),可以讓學(xué)生深刻地感受到科學(xué)知識(shí)在不斷地完善,能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是眾多科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶．

3 真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)過(guò)程

3.1 基于學(xué)情組織素材

創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,首先需要基于學(xué)情,了解學(xué)生已經(jīng)掌握的情境、知識(shí)、方法及思維發(fā)展水平．分析新舊知識(shí)之間的關(guān)聯(lián),分析學(xué)生已掌握的研究方法是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新知識(shí)的探究,分析新的真實(shí)情境是否可以承載正確的情感、態(tài)度與價(jià)值觀．

比如在復(fù)習(xí)第3章內(nèi)容時(shí),教師應(yīng)該了解學(xué)生已經(jīng)知道些什么知識(shí),什么方法,熟悉了哪些情境和活動(dòng),思考過(guò)哪些問(wèn)題,看過(guò)哪些視頻．這樣才能更好地挑選情境所需的素材．

在第3章的復(fù)習(xí)課中,有的教師以長(zhǎng)征五號(hào)火箭上天為素材,有的以汽車中的剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改良為素材,有的以蹦極運(yùn)動(dòng)為背景進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)．所有的素材組織都要考慮學(xué)情,考慮是否能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣．

3.2 立足素養(yǎng)創(chuàng)設(shè)情境

在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的過(guò)程中不僅要考慮學(xué)情,還應(yīng)立足學(xué)科素養(yǎng)．在創(chuàng)設(shè)過(guò)程中,要考慮情境中是否有真實(shí)的、有實(shí)際意義問(wèn)題;解釋和探究的過(guò)程中是否可以用到本章節(jié)包含的知識(shí)和所要形成的思維方法．以第三章的一節(jié)復(fù)習(xí)課為例,在學(xué)生的復(fù)習(xí)課中設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)情境,圍繞情境全方位提升學(xué)生核心素養(yǎng)．如圖4如示．

圖4 能量的轉(zhuǎn)化與守恒復(fù)習(xí)課的情境設(shè)計(jì)

3.2.1 要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有問(wèn)題的情境

機(jī)械能的復(fù)習(xí)一共創(chuàng)設(shè)了4個(gè)情境,每個(gè)情境都有可研究的問(wèn)題．

情境1:小明和家人跟團(tuán)坐大巴出去旅游,在高速公路上,大巴車突然剎車失靈,所有人都陷入了恐慌．針對(duì)這個(gè)情境可提出3個(gè)問(wèn)題:大巴車在高速行駛中有什么能,和前車撞擊停下后,能去了哪里?交警依據(jù)什么來(lái)判斷事故前的車速?大巴車從運(yùn)動(dòng)到靜止,能量發(fā)生了什么樣的轉(zhuǎn)化?

情境2:以PPT展示高速公路上的一些標(biāo)志,帶領(lǐng)學(xué)生一起學(xué)習(xí)如何在高速公路上安全出行,保證自己的人身安全．如圖5所示．針對(duì)這個(gè)情境討論4個(gè)問(wèn)題:為什么高速公路上的標(biāo)志牌要設(shè)最高限速和最低限速?為什么要設(shè)車距輔助牌?為什么在同樣道路上,不同車型的限速不一樣?

圖5 高速公路上的標(biāo)志牌

情境3:觀看剎車系統(tǒng)的視頻,討論3個(gè)問(wèn)題:剎車系統(tǒng)的原理是什么?剎車距離和剎車系統(tǒng)中哪些結(jié)構(gòu)有關(guān)?能否讓卡鉗將剎車盤一下鎖死?并對(duì)剎車系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)建議．

情境4:怎樣處理在汽車高速行駛時(shí)出現(xiàn)的剎車失靈情況．針對(duì)此情境,也提出兩個(gè)問(wèn)題:如何從能量角度分析高速公路上的汽車從運(yùn)動(dòng)到靜止?剎車失靈的原因是什么?基于這些問(wèn)題展開開放性討論“增加什么裝置應(yīng)對(duì)剎車失靈”,進(jìn)行師生、生生互動(dòng)．

3.2.2 要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有知識(shí)的情境

創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的首要要求是基于將要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能．[4]吳喆、何善亮老師在文中指出:情境教學(xué)應(yīng)該要包含情境化、去情境化與再情境化．[5]可見,要確保在課堂教學(xué)中去情境化后有明顯的知識(shí)和思維顯現(xiàn)的基礎(chǔ)上,再來(lái)創(chuàng)設(shè)情境．

比如問(wèn)題:前車撞擊停下后,動(dòng)能去了哪里?去掉情境后,可用來(lái)復(fù)習(xí)“做功來(lái)量度能量轉(zhuǎn)化的多少”;問(wèn)題:剎車系統(tǒng)的原理是什么?剎車距離與剎車系統(tǒng)中哪些因素有關(guān)?可用來(lái)復(fù)習(xí)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律以及動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題:剎車失靈的原因是什么?旨在引導(dǎo)“外界對(duì)物體做功增加物體內(nèi)能”這一概念的落實(shí)．

3.2.3 要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有思維的情境

所創(chuàng)設(shè)的情境不僅要包含基礎(chǔ)知識(shí)和技能,還要指向?qū)W生思維水平的提高．比如問(wèn)題:交警依據(jù)什么來(lái)判斷事故前的車速?解決這個(gè)問(wèn)題就是用了轉(zhuǎn)換法的科學(xué)思維,交警根據(jù)車禍現(xiàn)場(chǎng)車子及物品的損壞程度(即動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少)來(lái)判斷車子碰撞前的速度．針對(duì)問(wèn)題:為什么要設(shè)最高限速和最低限速?學(xué)生們要回答這個(gè)問(wèn)題,就要建立一個(gè)剎車的模型,并了解剎車系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化,要求不同類型的車子在規(guī)定的安全距離內(nèi)將車子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能．針對(duì)問(wèn)題:對(duì)剎車系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)建議．需要學(xué)生們有分析、綜合、評(píng)價(jià)的思維,通過(guò)這此思維,對(duì)現(xiàn)有的剎車系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)．

3.2.4 要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有意義的情境

養(yǎng)成學(xué)生的學(xué)科價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感,是真實(shí)情境需要做到的,[4]也是真實(shí)情境的優(yōu)勢(shì)所在．比如鼓勵(lì)學(xué)生提出升級(jí)剎車系統(tǒng)的建議,可促使學(xué)生追求創(chuàng)新,同時(shí)培養(yǎng)合作分享的精神．在課堂教學(xué)中展示高速公路上的一些標(biāo)志,通過(guò)學(xué)習(xí)既能掌握機(jī)械能轉(zhuǎn)化的知識(shí),也可以向?qū)W生普及基礎(chǔ)的高速公路安全駕駛守則,保證自己的人身安全．

3.3 關(guān)注體驗(yàn)打磨情境

真實(shí)情境應(yīng)便于學(xué)生體驗(yàn),要便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、信息查閱、交流討論及成果體驗(yàn)．因此,在情境的實(shí)施過(guò)程要注意以下幾點(diǎn).

3.3.1 注重教學(xué)情境渲染

情境不能突兀,需要渲染,渲染符合該情境的氛圍,讓學(xué)生能夠身臨其境,投入其中．[6]當(dāng)教師設(shè)計(jì)好客觀情境,實(shí)施過(guò)程很重要,如果情境渲染得當(dāng),可很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．

3.3.2 幫助學(xué)生進(jìn)入情境

真實(shí)情境往往有人的要素在內(nèi),但是客觀情境只是學(xué)生作為旁觀者聽到或者看到,讓學(xué)生模擬參與其中,能讓學(xué)生充滿熱情,興趣盎然,相當(dāng)于擔(dān)當(dāng)角色、扮演角色．[6]在課堂活動(dòng)中,教師要著力幫助盡可能多的學(xué)生進(jìn)入情境角色．

4 真實(shí)情境的質(zhì)量指標(biāo)

要建立情境的評(píng)價(jià)指標(biāo),從多個(gè)維度指導(dǎo)教師創(chuàng)設(shè)情境,從而提高情境的質(zhì)量．一般的情境創(chuàng)設(shè)要考慮以下幾個(gè)方面．如表1所示．

表1 情境的評(píng)價(jià)指標(biāo)

4.1 從情境內(nèi)容本身評(píng)價(jià)

情境的來(lái)源要圍繞學(xué)生的生活,從學(xué)生的家庭、學(xué)校、閱讀的書籍里找到素材,對(duì)收集的素材要進(jìn)行挑選和整合,構(gòu)成適切、有一定思想的真實(shí)情境,并用清晰的語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)．

4.2 從情境使用過(guò)程考慮

情境使用指標(biāo)參照核心素養(yǎng),從是否能有效提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)角度來(lái)考慮．情境的創(chuàng)設(shè)考慮是否有利于學(xué)生形成科學(xué)觀念、有利于學(xué)生進(jìn)行思考、有利于學(xué)生探究、有利于學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度．讓學(xué)生始終對(duì)事物對(duì)世界保持好奇心,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是精神、學(xué)科價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感．

4.3 從情境使用效果考慮

情境使用效果可以設(shè)計(jì)這樣幾個(gè)指標(biāo):情境中的知識(shí)學(xué)生是否掌握,情境中的現(xiàn)象學(xué)生是否可以解釋,情境中的任務(wù)學(xué)生是否可以完成．好的情境產(chǎn)生可以完成的任務(wù),這些任務(wù)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度,可以在完成任務(wù)中養(yǎng)成合作、分享、創(chuàng)新的優(yōu)秀品質(zhì),通過(guò)學(xué)習(xí)可以用知識(shí)解釋情境內(nèi)容,解決情境問(wèn)題．

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)生活中的真實(shí)素材,創(chuàng)設(shè)一些基于學(xué)情、立足素養(yǎng),有問(wèn)題、有知識(shí)、有思維、有意義的情境,可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,可促進(jìn)學(xué)生的合作探究．在課堂實(shí)施中，真實(shí)情境還要注意渲染，關(guān)注體驗(yàn)，設(shè)計(jì)一些學(xué)生可以扮演的角色，提高學(xué)生的參與率.同時(shí)建立多個(gè)維度的情境評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而更好地提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).