例談在沒有實驗的科學課中徜徉科學探究的情境創設

蔣 瑛

（浙江省紹興市柯橋區安昌鎮中學）

由于受時空跨度、實驗條件等因素的制約，許多科學知識無法通過課堂實驗探究來獲得。而科學知識的產生和發展，就是探究的歷程，脫離探究的科學教學是枯燥乏味的教學。讓學生徜徉在探究中，是激勵學生學習科學的甜蜜“糖衣”。奧地利著名科學家、哲學家恩斯特·馬赫認為：“除有形實驗外，還有在較高理智水平上使用的其他實驗，即思想實驗。”思想實驗實際上是沒有傳統狹義上的實驗載體的“實驗”，在科學教學中是一種無實驗載體的思想探究。以自己多年的科學教學實踐為例，談談在沒有實驗的科學課中創設科學探究的情境，激發學生參與課堂探究。

一、創設有指向性的問題情境，讓學生主動去猜想

在沒有實驗的科學課堂中，通過教師創設富有想象且具有明確指向性的問題情境，讓學生去大膽猜想、討論與交流，會產生意想不到的教學資源，更能激發學生探究的熱情。

例如，在七年級上冊第一章第六節物種多樣性的第一課時教學中，教師先展示原始生命形成之初的地球的圖片，并進行交流與討論：

師：在原始生命剛形成之初不久，衣藻這種單細胞植物就開始生活在這原始海洋之中，請根據學過的知識，猜想衣藻細胞應該有哪些結構？

生：有細胞膜、細胞質、細胞核。

師：還有呢？

生：還有細胞壁、液泡、葉綠體。

師：為什么？

生：因為衣藻是植物，要進行光合作用制造營養物質。

師：不錯！當時天是灰蒙蒙的，有些地方連續幾天沒有陽光，根據這樣的環境，衣藻除了上述植物細胞結構外，還應該有哪些特別結構？

生：有眼睛！

師：真聰明，有能感光的眼點。

生：具有能運動的足。

師：不錯，有能游動的鞭毛。

師：在大家的共同努力下，我們知道了衣藻的結構，根據這些信息，你能把你想象中的衣藻畫出來嗎？看哪位學生的衣藻結構更準確。

在教師富有想象且具有明確指向性的問題情境引導下，充分發揮了學生的想象，積極主動表達自己的觀點，雖然許多天馬行空的想法引起了哄笑，但在教師的激勵下，一次次調動了學生的想象積極性，并逐步認識了衣藻的結構，同時把自己認為的衣藻結構畫在紙上，展示與其他同學交流。最后，在充分發揮學生的主觀能動性后，教師出示衣藻的模型，并結合圖片進行總結歸納，使他們在這樣一種思維的實踐過程中獲得了成功的體驗，極大地提高了課堂的有效性。

二、創設已知研究成果情境，逼學生自主去體驗

隨著科學技術迅猛發展，許多科學知識或原理在學習之前學生已通過電視或網絡有所了解，這些都是科學教學中很好的教學資源。教師在課堂教學中，通過創設這些已知探究成果的情境，讓學生主動去體驗科學家或前人艱辛、曲折的探究歷程，從而讓課堂洋溢探究的熱情。

例如，在七年級上冊第三章第一節地球的形狀和內部結構的教學時，不要先提出古人對地球的認識，而是直接開展如下師生討論與交流：

師：你知道地球是什么形狀嗎？

生：圓形。

生：不對，是球形。

師：你是怎么知道地球是呈球形的？

生：電視中看到的。

師：好。同學們都在電視或網絡中看到過地球的衛星照片，都知道了地球的形狀是個球體。而古代的人們在沒有衛星照片的情況下，一開始他們不知道地球是個球體，而是從通過逐步探究才認識到地球是個球體，他們是如何知道的？如果你們生活在古代，你們能找到哪些證據，證明地球是個球體呢？

對于這個富有挑戰且已知結果的問題，喚醒了學生生活中許多的感性認識，同時也激發了對前人探究歷程揭秘的熱情，紛紛討論起來。通過這樣的討論和交流，不時迸發出思維的火花，而且還增進了相互間的經驗與認識，“月食”“登高望遠”“天涯海角”“遠處的帆船”等現象都從學生討論中自然而然提出，并像科學家紛紛討論起如何從這些現象中來證明地球是個球體的依據，參與課堂的熱情完全被激發，通過這樣的討論與交流，不但豐富了對地球的認識，更體驗到前人認識自然的艱辛。

三、創設階段性發現的情境，激發學生主動去思考

課程標準指出：“科學知識的形成是一個不斷修正、不斷深入，以逐步逼近客觀存在的過程。科學探究是創造性思維活動、實驗活動和邏輯推理交互作用的過程，往往需要經過多次循環，不斷有新的發現和問題，在解決這些問題的過程中推動科學的發展。”科學教材中有許多這樣的發現，但無法在課堂中用實驗去證實，教師在課堂中可創設這些情境，誘發學生像科學家一樣去思考，從而主動去建構知識。

例如，在八年級下冊第二章第三節原子結構的模型的教學時，可通過教師逐步拋出科學發現過程中的一些情境，讓學生主動去建構原子的結構模型。

師：自從道爾頓提出原子論學說，人們一直認為原子是不可分割的實心球體，而在1897 年湯姆生發現原子內有帶負電的電子，而原子是不帶電，基于這一發現，你認為當時湯姆生會建立什么樣原子模型呢？請你們根據自己的設想，把湯姆生的模型畫在紙上。

根據這一發現，學生紛紛聯系自己的生活經驗，有的把原子設想成桃子狀，有些想象成蘋果狀，也有的則畫成西瓜狀等，趁機教師把湯姆生的模型與他們建立的模型進行比較，并繼續提出1911 年物理學家盧瑟福用帶正電的α 粒子轟擊金箔時的“新發現”，讓學生在此發現基礎上再去思索原子的模型：

生：大多數粒子能不改方向地通過，說明原子是空心的。

生：有些粒子發生了較大角度的偏轉，說明原子內部也有帶電荷的微粒，因為同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

生：也有些回來了，說明兩點：（1）碰到了質量比α 粒子質量更多的粒子；（2）這個質量比α 粒子大的粒子體積很小。

教師趁機要求學生根據討論與交流畫出他們心目中的原子模型，這樣思想探究活動既調動了學生參與的積極性，也充分發揮了學生的想象力，同時也讓學生認為這種模型是他們自己發現的、建構的，并非是教師教的。這對學生科學后續學習很有幫助。

四、增設設計性實驗的情境，使學生主動去探究

科學知識是全人類，特別是科學家探究活動的結果，它是人類智慧和勞動的結晶。在課堂中無法開展實驗探究的情況下，也可通過創設一定的實驗情境，讓學生主動去探究，如提供科學家的實驗數據讓學生去分析，再如提出探究情境，讓學生去設計實驗方案。

例，在植物光合作用的教學中，無法在課堂中用實驗探究光合作用的產物、原料和條件，可創設這些問題情境，讓學生在課堂中通過討論、交流，設計出探究方案，再運用交流與評價，完善實驗方案，再展示科學家的探究方案，使學生在課堂中感受到成功的樂趣。

無實驗課堂探究形式多樣，不拘一格，在培養學生多種能力上能發揮實驗探究所難以達到的獨特作用。初中科學教材不僅提供了大量的以實驗為載體的科學教學內容，也配發了大量的無實驗載體的科學探究的教學內容。這些教學內容呈現形式多樣，有的作為教材必學內容，有的作為閱讀材料；有的在活動、探究等欄目中為學生開展科學探究提供素材，有的以研究性學習課題形式供學生選擇。這就為我們科學教師提供了許多值得挖掘的教學資源，通過一定的合理情境的創設，激發了學生在沒有實驗的科學課堂中去思索、去探究。