初中科學思維表達型課堂的構建
——以“水在植物體中的代謝”一課為例

曹淑飛

(浙江省余姚市姚江中學 浙江寧波 315400)

科學思維是對科學問題解決的間接和概括的認知過程，科學是一門融物理、化學、生物和地理等內容的高度綜合學科，又具有科學學科特色的思維特點，也就是具有思維的實踐性、邏輯性、精確性和模式性，它必將影響學生的個體發展。

在學科質量高壓態勢下，在所謂的“高效”課堂中，以犧牲學生思考、實踐和交流時間為代價，愈來愈多的課堂還在演繹著教師的獨角戲，學生被動觀看，他們缺乏留白的時間，來不及思考、沒機會形成思維，更是凸顯了科學思維表達的問題。然而，新時代創新、實踐等深度思維要求的浪潮，給教育帶來了巨大的沖擊和挑戰，中考中的實驗探究題、解答題等題型的日益開放性、思維性，也愈發呈現出傳統教學中的弊端。

基于以上幾點的粗淺認識和擔憂，秉承著充分提高學生科學學科核心素養的目標，立足于科學思維表達型課堂本身，認為創新課堂新模式或許是一種課堂改進的新途徑。

科學思維表達型課堂是借助可視化思維技術手段，依托科學探究活動、師生共同交流、互動、示范、創造等途徑，旨在形成能呈現的、能陳述的或能解釋的凸顯科學思維的課堂。具體構建方式如下：

一、激活探究思路，表達思維靈活性

片段1：觀察活動——植物細胞的吸水和失水

圖片或實物呈現：萎焉的植物和挺拔的植物

師：當花盆中的植物幾天不澆水，植株會萎焉；當我們馬上給萎焉的植株澆水后，植物恢復原來的樣子，新鮮、堅挺，以上現象說明了什么呢？若一直不澆水，最終會怎樣？

生：說明水對植物生命活動至關重要，失去水，植物最終會死亡。

師：從一株萎焉的植株向根部澆水后恢復到葉子像原來堅挺的樣子，你能猜測出植物對水分經歷了哪些有序的過程嗎？

學生能結合情境，說出水在植物體中經歷吸收、運輸和利用的過程。

教師對上述回答進行一定的評價，并引導探究：植物是怎樣從土壤中吸收水分的？吸收的水分又是怎樣運輸到植物體的各個部分的呢？讓我們進入4.2節一一進行探究。

師：植物需要的水，主要通過植物的什么器官？什么部位？部位中的什么細胞吸收水？

生：吸水主要器官是根，主要部位是根毛區，具體在根毛細胞。

師：那么根毛區的根毛細胞怎樣吸水呢？我們可以進行怎樣的科學探究？

教學片段一中，教師通過引導學生有目的地觀察，指向性的提問，調動學生原有認知，進而產生聯想，基本能表達出水在植物體中代謝的過程。同時，通過植物根和莖的局部位置在鹽水中和清水中的觀察，激活實驗思路，引導學生由此及彼，由具象認識上升到科學探究的層面，發展學生隨機應變和思考問題的意識，表達思維靈活性。

二、設計探究方案，表達思維敏捷性

片段2：設計活動——植物細胞的吸水和失水

呈現材料：蘿卜條、土豆條、紅薯條各若干，挖了坑的兩個大蘿卜，天平、砝碼、清水、食鹽水

師：結合上述材料，你能設計實驗來證明植物細胞的吸水和失水嗎？

肯定同學們的設計，并呈現課前準備的微課

師：觀察并分析：1.哪一塊蘿卜條質量減少了？說明了什么？哪一塊質量增加了？說明了什么？2.觀察兩塊蘿卜條的形狀有什么變化？用手彎曲一下蘿卜條，哪一塊蘿卜條能很充分地彎曲？3.老師還給大家準備了番薯條和土豆條，也動手試一試，效果相同嗎？4.對放置一天后的兩個大蘿卜再次標記液面，觀察有什么變化？

學生觀察、活動、記錄、交流現象，并分析鹽水濃度和清水溶度有什么區別，發現了什么共同規律。

片段2中，教師提供結構性、針對性很強的實驗材料，并盡可能地開放式科學探究設計，要求學生在適當迫切的情況下積極思維、正確做出設計方案。不僅如此，教師給出多種可能的實驗材料組，要求學生在短時間內設計出不同的方案，找到解決問題的途徑。

這樣的形式在科學探究課中基本可以通用，同時在習題課中通過一題多解和多變，對學生思維的敏捷性進行訓練，能達到發展學生科學思維敏捷性表達的目標。

三、質疑探究過程，表達思維批判性

片段3：提出質疑——植物細胞會一直吸水和失水下去嗎

師：上述活動使我們認識到了植物細胞可以吸水，也可以失水。但畢竟我們只是看到了植物體的變化，是一個宏觀的變化，似乎還不具有說服性，同學們是不是很想親眼看看植物細胞吸水和失水的樣子呢？老師制作了一段微視頻，大家來看看。

呈現：植物細胞失水圖和植物細胞吸水圖

思考：兩幅細胞失水和吸水后的細胞模式圖分別在什么條件下發生了？由此你能歸納出植物細胞吸水與失水的本質原因了嗎？

生：當周圍水溶液的濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水；當周圍水溶液的濃度大于細胞液濃度時，細胞失水。

師：關于植物細胞吸水和失水的規律，結合實際情況你有什么質疑或者困惑的地方嗎？

學生沉默片刻，提出：那么植物會一直吸水或一直失水下去嗎？一直吸水細胞不是會漲破啊，一直失水是不是也會死亡？

生：不會一直吸水和失水下去。

師：那什么時候不再吸水或失水呢？或者說，根毛細胞液濃度和土壤溶液濃度存在什么關系時不再吸水和失水？

生：沒有濃度差了就不存在吸水和失水了。

片段3中利用實驗開展討論，鼓勵學生質疑，“沉默片刻”恰是利用了心理學中的留白效應，給予學生思維過程中的獨立思考，潛移默化中發展學生精確檢查思維過程，及時發現矛盾，捕捉反饋信息，自覺修正錯誤的品質。

此外，在科學探究課中，實驗本身所具有的嚴謹性、邏輯性正是批判性思維的內涵。具體表現為敢于質疑實驗過程或有關結論的錯誤，積極改進和優化實驗的操作和裝置。

總之，要發展學生的批判性思維，首先要引導學生養成獨立思考的習慣，遇到問題要善于抓住本質、質疑辨析和嚴格推斷；其次，教師還應經常利用實驗開展討論，鼓勵學生質疑。

四、分析探究活動，表達思維深刻性

片段4：內化理解——根毛是適應吸水的結構特點及水在植物體中的運輸過程

圖片呈現：根毛細胞結構圖

師：根據植物細胞吸水和失水的原理，那么植物吸水它的細胞液濃度必須滿足什么條件？除此之外，還有哪些結構特點來適應吸水？

生：根毛是根的表皮細胞向外突起形成的，根毛的細胞壁很薄，細胞質很少，液泡很大，這樣的結構很適合吸收水分。

師：結合圖示，你能說出具體滲入細胞的過程嗎？

學生結合圖示，說出土壤溶液里的水分通過根毛的細胞壁、細胞膜、細胞質，滲入到液泡里。

師：那么又是如何運輸到植物的各個部分呢？

學生結合圖示，說出水分進入根毛細胞后，經過皮層，最后進入導管，再由導管運輸到莖、葉等器官，供整個植物體的全部細胞所利用。

片段4和片段1中都有涉及對水在植物體中代謝過程的思考，但不同的是，片段1中停留在生活現象或者說實驗現象觀察后的推測，其本身往往不能揭示事物本質和隱蔽的內涵。只有對現象進行科學的抽象，即有片段2和3中對實驗現象進行由此及彼、由表及里的整理加工，在學生對比、選擇和鑒別中得到深刻的感性體驗基礎上，再對水在植物體中究竟如何吸水和運輸過程進行分析，顯然進入了對事物的規律和本質的思考，并結合指向性清晰的圖表和圖示，順利表達出其科學本質問題，發展了學生的深刻性思維。

五、拓展實驗原理，表達思維創造性

為高質量達成課時目標，設計當堂檢測和反饋環節，以下是其中的一個課堂片段。

片段5：改進實驗——基于當堂檢測的拓展思考（用在課堂15min）

最后一題練習再現：取兩個大小相同的蘿卜，在上面各挖一個大小相同的洞，并在洞內各插入一個口徑相同的玻璃管，往甲玻璃管內注入濃鹽水，往乙玻璃管里注入清水，過一段時間后，觀察玻璃管。

（1）可看到甲玻璃管內的液體_______，乙玻璃管內的液體______。（填上升或下降）

（2）請解釋出現甲這種現象的原因__________________

（3）當注入的鹽水達到什么濃度時玻璃管內的液面才不會有變化？

師：眼見為實，老師還準備了已挖好洞的兩個蘿卜和帶有橡膠塞的玻璃管、濃鹽水、清水。請同學們仔細觀察，結果是否與你的答案一致。

教師演示，3分鐘后即可觀察實驗結果。

得出：浸在鹽水中的玻璃管內液面上升、浸在清水中的玻璃管內液面下降。

學生做解釋：浸在鹽水中的蘿卜細胞內的水分向外滲出，導致甲玻璃管內液面上升；浸在清水中的蘿卜細胞吸水，清水流向細胞里，導致乙玻璃管內液面下降。

提煉方法：水分流向濃度大的地方。

當堂檢測和反饋，旨在及時鞏固新知，并即時反饋掌握程度及教學效果，針對性強，教學目標助力優勢明顯，能使學生更好地完成家庭作業，更牢固掌握新知和新技能。不僅如此，它也可以成為創造性思維拓展的重要陣地。在練習環節設置創造性實驗不僅能培養學生的實證意識，更能激發學生敢于標新立異、設計新穎獨特的實驗方案，促進學生創造性思維品質的發展，是創造性思維在課堂中的表達方式之一。

思維品質的五個特點并不是孤立存在的，而是互相融通連接的。科學探究教學中也不是僅對其中一個思維品質的發展起作用的，而是對思維品質其他特點的協同發展也起促進作用的。上面的論述中以《水在植物體中的代謝》一課為例，分片段、分特點地闡述了科學思維表達型課堂的構建，這也僅是其中的一種形式和一般的構建方式，目前，學生在學業成績、學習態度及學習意識上有顯著進步。當然，這樣的課堂模式仍需不斷改進和完善，在其他類型的課例中也正在摸索前進。

蘇霍姆林斯基說過，“人只能由人來塑造，能力只能由能力來培養。”只有善于思考、思維敏捷的教師才能培養出思維品質優良的學生。在一輪又一輪的課改浪潮中，在推陳出新的課堂模式中，教師只有注重學習、不斷實踐、與時俱進，才能使學生在積極的學習活動中提升思維品質，完善思維結構，最終內化為科學素養。