基于真實情境的初中科學教學促進學生深度學習的策略研究

鄭 英

（杭州市景成實驗學校，浙江 杭州 310022）

1 用“真實情境”，引深度學習

教師在平時要做一位留心人，多記錄、收集一些學生易犯錯或感興趣的素材，作為自己獨特的教學資源庫。用好這些真實情境，可以提高學生的興趣，提高課堂專注度，讓學生在真實的情境中暴露出原生態的問題，引發學生深度學習。

案例一：一夜長胖的“小面包”

第一步，感知大氣壓：教師分享去四川西部的貢嘎山脈徒步的經歷，出發前夜宿海拔3000 米左右的向導的家里，發現了一個奇怪的現象：密封的食品包裝袋鼓起來像個小胖子。為什么會出現這樣的現象呢？

第二步，體驗大氣壓：按照課本上三個實驗“覆杯實驗”“牛奶盒的變癟”和“瓶中取袋”的要求提供器材，包括玻璃杯、硬紙片、喝空的牛奶盒、吸管、玻璃杯、薄膜塑料袋和橡皮筋等，讓小組進行實驗設計、實驗操作、描述現象并簡單解釋實驗現象。

【設計意圖】對于“大氣壓”這一概念的認識和理解，不同的學生個體之間存在著較大的差異。有的學生知識儲備較為豐富，不僅能用大氣壓的知識解釋一些現象，還能對其原理進行分析；但也有部分學生并不十分了解大氣壓，對于一些相關現象的產生甚至無法與大氣壓建立聯系。因此將課本上的三個實驗設計成小組活動的形式，希望達到以下目的：I 進一步暴露學生前概念；II 開展組內同伴合作學習，落實基礎知識，使教師能將有限的教學時間更多地運用在方法指導、反饋評價、活動組織等方面；III 體驗利用已有實驗器材設計實驗，用文字描述實驗現象，簡單解釋實驗現象的過程，為后續抽象、概括，理性分析做好鋪墊。

2 抓“真實現象”，促深度質疑

由于學生的慣性思維，以前所學的概念在一定程度上會干擾后續的一些科學知識的掌握。所以我們要用好書本實驗，培養學生在實驗和觀察中關注異常的現象，多問幾個為什么，并能著手逐步研究來促進學生深度質疑能力的養成。

案例二：偏心的鹽酸鹽

在探究堿與鹽發生反應的性質時，書本上安排了分別往氯化銅和氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉實驗，實驗現象十分明顯。當問學生通過此實驗就得出堿能與鹽發生反應這一結論你們覺得科學嗎？學生異口同聲回答不科學，需要取另外的堿或鹽重復實驗。此時拿出澄清石灰水，讓學生重做以上實驗，結果發現并沒有像前面實驗中出現明顯的沉淀。對其原因，學生的猜想五花八門，但無一位聯想到從氫氧化鈉和氫氧化鈣溶解性不同的角度來思考。提醒后，學生才明白等量的氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液中所含氫氧根離子數目不同造成實驗現象不同。此時，教師立馬追問，怎樣可以使實驗現象更明顯，大家想到了多加氫氧化鈣。修正后改為試管中先加入2 毫升氫氧化鈣，逐滴加入氯化鐵，觀察到了明顯的現象。

這種引發學生認知沖突的實驗，可以引發學生更深層次的思考，增加對堿的性質認知，促進知識的有效建構，提升學生思考能力。

3 表“真實觀點”，導高階思維

高階思維的培養是學生深度學習的核心一環。有時說得清往往比做得出更為重要，所以在平日的教學過程中，學生說的權力既要充分給予，又要指導如何說。在小組合作探究實驗之后，要讓學生大膽表達，描述實驗過程，表達與交流自己的觀點，學生在說的時候，教師要學會傾聽，評斷他所處思維的等級，再進行必要的引導，培養他們分析問題和解決問題的能力[4]，進而導向高階思維。

案例三：電壓測量差別較大的原因

如圖所示，學生測量電壓時，把電壓表直接接在電源兩極上（如圖1（b）和接入電路（如圖1（a））測量時，發現圖1（a）測量結果比圖1（b）小。

圖1 （a）把電壓表直接接入電路；（b）把電壓表直接接在電源兩極上 ；（c）理想電源的等效模式圖

問：電源接入如圖1（a）所示電路后，用電器對應電壓的測量結果應該和圖1（b）的測量結果相同才對。而實際上測量結果卻明顯小于圖1（b）測量結果，是什么原因呢？

學生的猜測多種多樣。首先提示學生電壓表的內阻很大，流過電壓表的電流可以忽略不計。接下來讓同學們清楚圖1（a）中有電流，圖1（b）中的電流可以忽略不計。會不會是圖1（a）中有電阻分走了一部分電源電壓，電壓表只能測得電源電壓的一部分，所以較??？而圖1（b）由于電流可以忽略，沒有分壓，所以電壓表測出了電源兩端的所有電壓，因此測量值較大。最后從導線和開關的組成材料，長度，橫截面積著手分析，讓學生認識到導線、開關的電阻都很小，都可忽略不計；在圖1（a）中除了導線，開關以外，能與燈泡分電壓的就只剩下電源，說明電源內部有電阻，也就電源內阻。

經過這樣的嚴謹推理，可以讓學生意識到電源內部存在電阻，在電路中有電流時，可以和電路中的其他用電器一樣參與電源分壓。引導學生畫出如圖1（c）所示理想電源的等效模式圖（如圖1 所示）。

4 連“知識組塊”，構關聯思維

當理論走向實踐時，教師習慣使用一個示范例題講解分析，而且問學生是否理解。這個階段停留在陳述性知識階段，學生均表示可以理解。但繼續展示相關的新問題時，卻發現仍然只有部分學生能夠完成任務。真正的知識是與情境相連的，能力往往是知識與對應情境的合成“知識組塊”[3]，在“知識組塊”中進行互相的關聯探究與深度分析，可以有效促進學生的學習。

案例四：一塊冰漂浮在杯中水面上，冰塊融化后液面如何變化？

液面變化問題學生掌握情況往往不盡如人意，因此我們把講授情境及過程作改進。

實驗：取一個陶碗，使其漂浮在大容器中，再使陶碗下沉，分別記錄水面。觀察現象，并分析原因。

現象：碗沉下后，液面下降。

原因：漂浮時浮力等于重力。下沉時，浮力小于重力。根據阿基米德原理，產生的V排發生變化，則液面發生變化。

此為組塊1。理解之后，引導學生對比其與組塊2 冰塊漂浮兩者有何不同。

此時提出兩個問題：

a.原先兩者的狀態相同：漂浮。浮力等于重力。

b.冰塊熔化與碗下沉后的狀態不相同，一為懸浮，一為下沉。

很明顯，學生因為已經有事實的情境中理解了碗的液面下降，是因為浮力變小，小于重力，故V 排變小，液面下降；而現在懸浮與漂浮浮力與重力的關系不變，則V排不變，液面不會發生變化。此為組塊2。對組塊1 的分析，促進了組塊2 的理解。

這兩個問題解決之后，再進一步進行新的問題的引入，組塊3：冰塊中有鉛粒，冰塊融化后液面如何變化？

解決這個問題，也可以從事實的情境中引入。組塊4：取剛才的碗，在碗里加入水，使其漂浮在水面上。然后將水倒回到容器中，觀察液面如何變化。

可以從組塊1 和組塊2 中尋找與組塊4 的關聯，進行分析。

分析：因為碗并未出現下沉，始終處于漂浮狀態，故碗對液面的變化不產生影響。而碗中水倒出后，假想為某一物體，此物體與容器中水的密度相同，故應為懸浮狀態，取出前后浮力均等于重力，故V排不變，液面不變。

回到組塊3 上，對比組塊3 和組塊4，發現未熔化的冰塊與漂浮的小碗起到了同樣的作用：漂浮。而冰塊融化后，在組塊2 中已經分析清楚，由漂浮變為懸浮，對液面也沒有影響，則產生影響的則為“冰中的鉛?！焙汀靶〈械乃眱烧叩膮^別。這里所用到的知識與組塊1 又遙相呼應起來（如圖2 所示）。

圖2 液面變化問題情境講授情境過程圖

用實驗引入，組合成不同的知識組塊，通過對比、分析、概括、綜合，引導大家反思到此類問題的核心：前后浮力與重力的關系；浮力的變化與V排的變化；V排的變化和液面的變化。這樣，在解決此類問題，無論其如何變化，學生都可清晰地找到突破口，從而建立起此類問題牢固的認知結構。

5 拓“真實探究”，展深度思維

家庭實驗是第二課堂，它不但可以解決平時課時不足、實驗研究不充分帶來的缺陷，它也是對已學內容的回顧和升華，提升學生實踐動手能力，創新思維很好的一條補充途徑[5]。

案例五：課后設計實驗證明滑動摩擦力與壓力有關而與重力無關

將套有細線的蹄形磁鐵豎直放置在玻璃上，用彈簧測力計鉤住繩子，然后勻速向左拉動玻璃，讀出測力計的示數F1；然后在玻璃下面放上鐵盒，再勻速向左拉動玻璃，讀出測力計的示數為F2，然后比較F1和F2大小。

設計意圖：通過比較，1 號示數小，2 號大。這與學生先前的認知產生了矛盾，為什么同一塊蹄形磁鐵所受的重力相同，讀數卻不同呢？這會引發學生的思考。

首先彈簧測力計的示數即為蹄形磁鐵所受的摩擦力大小，因為蹄形磁鐵與玻璃在滑動過程中，蹄形磁鐵相對于地面保持靜止，蹄形磁鐵受力平衡，在水平方向上，彈簧測力計的示數在數值上等于蹄形磁鐵所受滑動摩擦力大小。這會引發學生思考，不是重力影響的摩擦力大小，那是什么原因呢？這個時候學生就會想到第二次實驗時，玻璃下面墊有鐵盒。由于磁鐵和鐵盒之間存在吸引力，磁鐵除了受到重力以外，還會受到鐵盒對它向下的吸引力，即第二次實驗時蹄形磁鐵對玻璃的壓力大于磁鐵自身的重力。最終在認識上達成一致：在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。以此來突破難點“滑動摩擦力與壓力有關而與重力無關”，而且該實驗用品簡單常見，操作方便。