《科學》實驗情景的創(chuàng)設(shè)策略研究

金雷

【摘? ? 要】在《科學》實驗教學過程中，教師要精心創(chuàng)設(shè)實驗情境，把實驗融入到情境當中，從而讓實驗產(chǎn)生更大的活力和魅力，對提升實驗效果很有幫助。情境創(chuàng)設(shè)具體分為時事情境創(chuàng)設(shè)、歷史情境創(chuàng)設(shè)、角色情境創(chuàng)設(shè)、生活情境創(chuàng)設(shè)、問題情境創(chuàng)設(shè)。高質(zhì)量實驗情境創(chuàng)設(shè)要堅持趣味性、鮮活性、生活性、經(jīng)典性、問題性、可操性等原則。

【關(guān)鍵詞】實驗? 時事情境? 歷史情境? 角色情境? 生活情境? 問題情境

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.17.009

一湯匙鹽讓你直接下咽，別提有多難受，你肯定會斷然拒絕，但如果把鹽加入到美味的湯中，人們往往會欣然接受。鹽之于湯，有如情境之于實驗，在科學學科眾多的實驗中，教師如果精心創(chuàng)設(shè)情境，把實驗融入到情境當中，會讓實驗產(chǎn)生更大的活力和魅力。正如蘇霍姆林斯基所說：“如果老師不想辦法使學生產(chǎn)生情緒高昂和智力振奮的內(nèi)心狀態(tài)，就急于傳授知識，那么這種知識只能使人產(chǎn)生冷漠的態(tài)度，而給不動感情的腦力勞動帶來疲勞?！本彤斍皩嶒灲虒W來看，去情境化的實驗教學還是比較常見，導(dǎo)致許多學生不喜歡實驗，覺得實驗枯燥乏味，更不愿動手實驗，學生直接面對現(xiàn)成的結(jié)論，這對學生思維的發(fā)展是非常不利的。實驗前高質(zhì)量的情境創(chuàng)設(shè)是非常有必要的，作為科學學科的教師，要充分認識到實驗情景創(chuàng)設(shè)的重要性，對每一個科學實驗，都要精心設(shè)計情境，以充分發(fā)揮實驗的作用。

一、時事情境

學校教育的根本任務(wù)是立德樹人，著重培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，樹立社會主義核心價值觀。時事材料在“必備知識、關(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)、核心價值”的落實上有著獨特的優(yōu)勢，可高效達成教學目標。時事熱點素材具有鮮活性、時代性，可幫助學生了解國內(nèi)外發(fā)生的大事，開拓學生的國內(nèi)國際視野，有利于調(diào)動學生的學習興趣，提高課堂教學的時效性，所以，時事熱點素材是創(chuàng)設(shè)實驗情境的很好材料。在《科學》的實驗教學中，教師要把時事熱點素材作為重要的課程資源加以開發(fā)利用，最好是能形成時事熱點素材資源庫，按科學教材的教學目錄加以整理，以備快速調(diào)取、深度利用，同時能夠有效彌補教材滯后性帶來的不足，讓實驗教學充滿鮮活的時代氣息，提升學生對實驗的興趣，加深學生對實驗的理解，充分發(fā)揮實驗的價值導(dǎo)向功能。需要注意的是，在利用時事熱點素材時要緊緊圍繞實驗?zāi)繕苏归_，時事熱點素材的選用要與實驗?zāi)繕吮３指叨纫恢?，不能華而不實，需要時事熱點素材的價值導(dǎo)向與實驗的過程與目的是高度匹配的，否則還不如不用。

在做有關(guān)液體浮力實驗前，教師可先講述有關(guān)我國航母的時事材料。中國首艘自主建造的國產(chǎn)航母——山東艦，于2019年12月17日在海南三亞某軍港交付海軍，山東艦是中國真正意義上的第一艘國產(chǎn)航空母艦，綜合性能位居世界前列，到2035年我國將有六艘航空母艦，極大提升了我國的海防實力。該時事材料會使學生非常感興趣，教師教學時配上山東艦圖示，可產(chǎn)生強大的震撼力，激起學生很大的民族自豪感，對學生情感、態(tài)度與價值觀的培育是很有意義的，也為開展有關(guān)浮力概念實驗教學作了很好的鋪墊。利用該材料，還可設(shè)計有關(guān)浮力計算的相關(guān)鞏固題目，加深學生對浮力概念及相關(guān)知識的理解與掌握。但同時要注意，材料的運用要精練、時間上要把控好，不能顧此失彼。

二、歷史情境

新課程改革后，科學史在教學中的應(yīng)用逐步得到重視，被認為是理解科學內(nèi)容的一個重要途徑?？茖W史上科學問題的發(fā)現(xiàn)與科學問題的解決過程正是發(fā)現(xiàn)發(fā)明與創(chuàng)造的真實寫照。當前的課堂教學日益注重對學生探究能力的培養(yǎng)，教學改革向?qū)W生核心素養(yǎng)的深度培養(yǎng)逐步推進，科學史在課堂教學中的應(yīng)用日益得到重視，在科學課堂上適當?shù)刂v解科學史能夠激發(fā)學生的科學學習興趣和學習熱情，讓學生感受科學家追求科學的精神，從而激發(fā)學生的探究興趣，使其逐步形成科學態(tài)度與科學精神，對提升學生的科學探究能力來說，其功效是顯著的。

教師在實驗前可講一些有趣的科學歷史故事、科學歷史事件，作為實驗前的情境創(chuàng)設(shè)。有趣的歷史故事、歷史事件可以給予學生豐富的感性認識，可使抽象、枯燥的實驗知識變得形象化、簡明化，可充分調(diào)動學生學習的主動性與積極性。科學史上的許多重大發(fā)現(xiàn)與研究成果都是通過不斷實驗得到的，好多科學成果都是在多次的失敗后才走向成功的，通過科學史在實驗教學中的應(yīng)用，可讓學生體味到成功來之不易，在追求科學的道路上要有毅力、要堅持不懈，讓實驗成為自己的一種習慣，讓實驗成為自己的一種能力，讓不斷實驗和發(fā)現(xiàn)探索成為一種精神，在學習求知的道路上不斷迸發(fā)出智慧的火花，找到解決問題的路徑，提升自己的科學探究能力和科學精神境界。

在做阿基米德原理實驗前，可先講一講公元前245年前的歷史故事。公元前245年發(fā)生了什么事呢？為了慶祝盛大的月亮節(jié)，古希臘國王赫農(nóng)王決定做一頂純金皇冠?；使谧詈笞龅镁蓜e致，其重量也與國王所給的黃金重量一樣。問題是有人反應(yīng)金匠在皇冠中摻了銀子，把部分黃金私吞了，國王很生氣，但怎么證明工匠搗鬼呢？既要檢驗真假又不能破壞王冠。大臣們想不出好辦法，最后請來數(shù)學家、物理學家阿基米德來解決這個問題。不把王冠鑄成金塊，就無法知其體積，也就無法驗證全金打造，阿基米德冥思苦想金多日想不出辦法。直到有一天，國王催他進宮匯報進展情況。阿基米德妻子看他太臟了，讓他洗完澡再去。在澡堂洗澡時，阿基米德突然注意到，隨著身體在浴盆里不斷下沉，浴盆里的水不斷溢出，且入水愈深，體量愈輕。阿基米德立刻跳出浴盆，一邊跑，一邊叫：“我想出來了，我想出來了，解決皇冠的辦法找到啦！”阿基米德把王冠放到盛滿水的盆中，量出溢出的水，又把同樣重量的純金放到盛滿水的盆中，但溢出的水比剛才溢出的少，于是，他得出金匠在王冠中摻了銀子。偉大的浮力原理被發(fā)現(xiàn)了。

這則科學歷史故事比較經(jīng)典，學生在課堂上表現(xiàn)出的興趣也比較大。針對班級學生的特點，如有表達較好的學生，教師可讓其預(yù)先熟悉該歷史故事后再上臺講，如此可產(chǎn)生更好的學習效果。正是因為這則科學歷史故事比較經(jīng)典，加上現(xiàn)在的學生閱讀面比較廣，有些學生可能較早地接觸過這類科學故事，課堂上教師可讓學生發(fā)揮自己的聰明才智解決“證明工匠搗鬼”的問題。當有學生解決該問題后，教師再講解阿基米德是如何解決這個問題的，會使學生的成就感更強，由此產(chǎn)生的探究動力也更強，對實驗的興趣也更大了。

也有一些科學教師認為在課堂上介紹科學歷史故事花費的時間多，會影響到教學與實驗的進度，產(chǎn)生的效果讓人質(zhì)疑。教師要控制好應(yīng)用的時間與技巧，在創(chuàng)設(shè)歷史情境時要精煉，那些確實與實驗關(guān)系不大的內(nèi)容要大膽舍棄，同時要認識到磨刀不誤砍柴功，能激發(fā)學生的實驗興趣是至關(guān)重要的?？茖W史在教學中的作用早有研究定論，不應(yīng)懷疑，教師唯有認真?zhèn)湔n、深入研究、科學設(shè)計，方能收到理想效果。

三、角色情境

角色扮演理論是以美國社會學家米德的角色理論和心理學家班杜拉的社會學習理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。角色扮演法在各種培訓中應(yīng)用廣泛，角色扮演給予受訓者角色實踐的機會，讓受訓者在真實的模擬情景中體驗?zāi)撤N行為的具體實踐情況，從而幫助受訓者深入了解自己，不斷加以改進和提高。角色扮演法在教學中的應(yīng)用主要是基于教學內(nèi)容與教學目標，讓學生在課堂學習中模擬情境，得以提高教學效果，深度達成教學目標。

實驗前教師可適當創(chuàng)設(shè)仿真情境，通過學生扮演不同的角色，讓學生深入其境，給學生更直觀、更真切的認識，留下深刻的印記。角色扮演幫助學生處在別人的位置上思考問題，可充分體驗各類人物的心理感受，對學生自可我控制能力、表達溝通能力以及隨機應(yīng)變能力的培養(yǎng)都是很有好處的。

在做阿基米德原理實驗前，教師也可以讓學生上臺先講“曹沖稱象”的故事，發(fā)生在公元200年的“曹沖稱象”的故事家喻戶曉，學生比較熟悉，更有興趣，可營造更好的實驗氛圍。課堂上，教師可讓四名學生上臺分別扮演曹操、曹沖、大臣一（發(fā)表造秤來稱觀點）、大臣二（發(fā)表宰象來稱觀點）。六歲的曹沖利用“漂浮在水面上的物體的重力等于水對物體的浮力”這一科學原理，解決了一個令高智商大臣都一籌莫展的大難題，這在當時是一個奇跡。該故事的主人公是個小孩童，這可給學生一個啟示：有時年齡大小不是問題，只要認真學習、勤于觀察思考，也是可以解決一些難題，取得一些成果的。

角色扮演要求教師進行嚴格的情景模擬設(shè)計，教師要了解學生特點，精心選擇扮演學生，做好過程調(diào)控，方能達到理想效果。有時由于學生自身能力原因，角色參與意識不強，角色表現(xiàn)漫不經(jīng)心，表達不佳，占用時間過多等因素皆影響學習進程與學習效果。角色扮演對科學教師提出了更高的要求，教師要扮演好導(dǎo)演的角色，對“演員”的選擇要慎之又慎，如果在不了解授課班級學生的情況下貿(mào)然使用角色扮演，一方面了浪費了課堂教學寶貴的時間，另一方面可能學生沉迷于表面的熱熱鬧鬧，而實際收效甚微，也難以讓學生對實驗產(chǎn)生持久的興趣。

四、生活情境

陶行知先生認為“生活即教育”。學生對自己親身經(jīng)歷的、熟悉的、身邊的事物與現(xiàn)象是感興趣的。以現(xiàn)實生活的事物與現(xiàn)象為基礎(chǔ)，立足于學生積累的現(xiàn)實生活經(jīng)驗，作為實驗的鋪設(shè)材料，并著眼于學生的發(fā)展需要，學習對生活有用的科學知識。在做“物質(zhì)的溶解”有關(guān)實驗前，教師可先布置一個“喝最甜的紅糖水”活動，讓學生在家沖一玻璃杯最甜的紅糖水，并嘗試分析如何達到最甜。沖紅糖水活動本身難度是小的，大部分學生可能都沖過，但嘗試分析如何達到最甜卻有一定的挑戰(zhàn)性。從學生反饋的信息來看，大體有幾下幾種類型：

第一類：玻璃杯中倒?jié)M熱水，結(jié)果倒入紅糖時，水溢出杯口，感覺紅糖水不甜，沒喝到最甜的紅糖水。第二類：玻璃杯中倒一部分熱水，逐漸加入紅糖，糖水逐漸變甜，但不能確定是否最甜。第三類：玻璃杯中倒一部分冷水，大量加入紅糖，一部分紅糖溶解不了，感覺肯定喝到最甜的糖水。第四類：玻璃杯中倒一部分溫開水，大量加入紅糖，一部分紅糖溶解不了，感覺肯定喝到最甜的糖水。第五類：玻璃杯中倒一部分熱水，大量加入紅糖，一部分紅糖溶解不了，感覺糖水不是很甜。為了喝到最甜的糖水，后來燒了一壺開水，再不斷倒入紅糖，直至溶解不了為止，確信喝到了最甜的紅糖水。

最后，學生討論得出要喝到最甜的紅糖水必需要滿足下列條件：足夠高的水溫，杯底要有蔗糖殘留不能溶解。并進一步得出“溫度越高，固體紅糖溶解能力越強;在一定量水中，蔗糖溶解能力是有限的”等結(jié)論。如此，為做物質(zhì)的溶解有關(guān)實驗打下了良好的基礎(chǔ)，營造了十分有利的情境。

五、問題情境

針對實驗本身的問題情境創(chuàng)設(shè)非常重要。創(chuàng)設(shè)問題情境意在實驗教學與學生求知心理之間立疑設(shè)障、激情引趣，讓學生處于“憤”與“悱”之狀態(tài)，激發(fā)學生探究欲望。依據(jù)生成資源引導(dǎo)學生多角度、多方位地對情境內(nèi)容進行綜合、分析、比較、判斷，促使學生不斷地同化和順應(yīng)，達到新的平衡態(tài)。如“水的電解”實驗，根據(jù)實驗過程中的現(xiàn)象變化科學設(shè)置問題，科學營造問題情境，循序漸進、步步深入，突出重難點，弄清易錯點，促使實驗教學的深度推進與高效學習。

問題1：比較開始時兩玻璃管液面高度。

問題2：描述電極上產(chǎn)生的現(xiàn)象。

問題3：描述兩支玻璃管內(nèi)液面的變化。

問題4：判斷產(chǎn)生的兩種氣體的體積比。

問題5：驗證這兩種氣體所采用的方法與出現(xiàn)的現(xiàn)象。

問題6：分析水在通電情況下是如何分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的？

問題7：判斷水的電解是化學變化還是物理變化？氧氣和氧、氫氣和氫是否一樣？水是由氧氣和氫氣組成的嗎？

教師在創(chuàng)設(shè)問題情境時要注意問題的梯度性，在實驗中對不同能力層次的學生要提問不同難度的問題，要注意問題難度與學生能力的匹配度。一個實驗問題如果連問兩個學生都答不出來，教師就應(yīng)調(diào)整設(shè)問角度，積極作適當?shù)匿亯|和調(diào)整，從而避免課堂的冷場，消減學生的挫敗感。惟有問得其所，讓學生思一思能答出來，讓學生有成功的體現(xiàn)，才能激發(fā)學生持續(xù)探究的興趣，如此方能收到理想的效果。

綜合來看，《科學》實驗情景的創(chuàng)設(shè)要堅持以下幾個原則：

一是趣味性。學習自興趣始，無味無趣，多的是抽象概括，而忽視趣味情境的營造，這對于學科實驗教學是非常不利的，教師要積極打造有趣的實驗課堂。二是鮮活性。鮮活材料時代感強，取當下正發(fā)生的與實驗教學內(nèi)容相關(guān)的時事材料與實驗教學緊密結(jié)合，對學生的吸引力大;且時事材料往往蘊含著較強較多的思想教育因子，有利于克服純粹認知活動的缺陷，對學生核心素養(yǎng)的培育有著較大的意義。三是生活性。要注重聯(lián)系現(xiàn)實生活，家鄉(xiāng)的、自己熟悉的生活情境是令人愉悅的，生活事件中均包含或強烈或含蓄的情感因素。教師平時要注重與學生實際生活相關(guān)的素材的積累與處理，挖掘?qū)嶒炃榫迟Y源，使實驗學習成為一種包括情感體驗在內(nèi)的綜合性活動，增強學生的情感體驗，這對于提高實驗學習效果具有重要的積極意義。四是經(jīng)典性。情境創(chuàng)設(shè)材料的選取不僅僅是現(xiàn)實的，還有許多的歷史經(jīng)典素材可選擇，經(jīng)典素材之所以流傳下來，是因為其深刻的教育意義，我們不但要繼承，更要在其基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。五是問題性。有價值的教學情境可有效地引發(fā)學生思考，絕不是嘩眾取寵，讓學生一笑了之。情境中的問題是根據(jù)實驗的教學目標要求而提出來的，具有強烈的針對性;問題設(shè)置的難易度要照顧到全體學生，以保證使大多數(shù)學生在課堂上都處于思考狀態(tài);問題的設(shè)計和表述盡量新穎生動，以使問題具有真正吸引學生的力量。六是可操性。布置的任務(wù)、設(shè)計的問題要具有較強的可操作性，要有一定的梯度，要有一定的可選擇性，不要讓學生產(chǎn)生畏難情緒。