基于初中科学问题情境教学有效性策略研究

杜永铭

摘 要：创设良好的问题情境，能激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的科学素养和终身学习的能力。以问题情境的基本原则为依据，从悬念激发兴趣、优化教材实验、强调思维展示、重视多维呈现、有序合作学习五个方面，探讨了创设问题情境的教学策略，具有较强的可操作性和现实意义。

关键词：问题情境；有效性；教学策略

一、问题的提出

《义务教育初中科学课程标准》明确提出：“从学生的实际出发，注重创设学习科学的情景，激发好奇心和求知欲，使学生在探究的过程中体验学习科学的乐趣。”教育心理学家布鲁纳也认为：“学习者在一定的问题情境中，经历对学习材料的亲身体验和发展过程，才是学习者最有价值的东西。”可见，注重科学问题的情景创设是教学实践中提升学生学习动力、提高课堂教学效率的有效策略。

在深化课改的今天，尽管大多数教师重视创设问题情境，但也存在一些问题，如问题情境的设计质量粗糙，问题链缺少逻辑性，学习过程过于松散等，以致学生容易缺失学习的兴趣、成就感。

有效地创设科学问题情境才能激发學生求知欲，促进高效学习。笔者结合多年的教学经验，对科学的问题情境创设策略的有效性谈一些粗浅的认识。

二、问题情境教学的基本原则

创设问题情境要能引导学生主动参与，激发学生的学习积极性，使学生能得到充分的发展。教师应遵循以下原则：

（一）符合学生的认知规律

教师创设的问题，既要有一定的难度，又要临界于学生的“最近发展区”，让学生经过努力能够解决。针对学生的年龄特点、思维发展水平和认知规律，将问题融入他们喜闻乐见的各种情境中，留足空间，拓展学生的思维，引发学生主动学习的欲望。

（二）促进师生的双向互动

问题情境教学，既要反映学生认知的疑问、困惑，又要体现教学目标的重点、难点，要将学生主体性和教师主导性相融合，做到师生之间的双向交流。问题情境化教学能真正激活学生的思维，鼓励学生大胆地发表自己的见解。师生之间可能在观点、思维方法上存在不同的见解。在情景化教学中形成师生之间的互动，让学生在情境中探索、相互合作，养成主动学习的习惯，提高学生的科学素养。

（三）注重情境的开放体验

科学课堂问题情境的创设应具有开放性，在课堂教学中设计新颖、可行、体验的问题，让学生对这些问题进行假设和联想，采用熟悉的方法进行探究，从而掌握科学知识，提升科学素养。学生在问题情境中要经历“发现问题—提出假设（猜测和联想）—验证假设”的过程。当然，“验证假设”并不是让学生进行严格的逻辑证明，而是要让学生用已知的科学方法进行研究，如实验归纳推断、反证法、控制变量法、转化法、类比法等，注重过程的体验，而不是结果的获得。

三、创设问题情境的有效策略

（一）创设冲突情境，悬念激发兴趣

日常生活的现象中往往蕴藏着科学知识。在教学中用日常生活中的现象来引导学生思考，能充分调动学生的思维活动，开拓学生思路。特别是利用与学生的认知产生矛盾的日常现象展开科学探究，在教材内容和学生认知心理之间形成一种“悬念”，就更能激起学生的兴趣。这个过程就是“悬念—发现问题—探究问题—解决问题”的思维过程。当学生面对“悬念”的现象，自然会提出质疑，教师可以有意识地将问题巧妙地寓于科学知识中。学生的思维认识将从感性阶段上升到理性阶段，达到智力活动的最佳状态。

【案例1】《电压的测量》教学反思（节选）

在教学《电压的测量》第一课时中，要研究“电压是电流能够产生的原因之一”。我设计了水果电池制作的问题情境。首先提问：怎样用苹果把LED灯点亮？每组分发一个苹果、锌片、铜片导线、LED灯，要求学生制作水果电池使LED灯发光。苹果点亮灯这一悬念激发了学生的兴趣，学生纷纷动手操作。但是制作好连接后，学生发现灯不亮，再次提问：为什么LED灯不发亮？以此引出电压的测量问题。学生在测量之后，发现原因可能是电压不够。接着提问：怎样才能使电压变大，电流也变大？学生展开实验，尝试各种方法把水果电池的电压提高。最后学生都能够把LED灯点亮，成功的喜悦溢于言表。（如图1）

教师联系客观实际，把日常简单、妙趣横生的实验引入教学，充满悬念的问题情境设计让学生认知和科学事实之间形成强烈的反差，把学生的求知欲推向高潮，使学生成为主动的探索者，真投入到学习中。

（二）重构实验情境，优化教材实验

创设实验情境，科学课有着得天独厚的优势。利用科学实验，探究科学问题，能使学生的兴致盎然，取得很好的教学效果。特别是对教材中的某些有设计缺陷的科学实验进行探究，要求学生改进课本实验的不足，重新设计实验，完成问题探究，更能激起学生的兴趣。

【案例2】八年级上《大气层》教学设计（节选）

在教学《大气层》中“对流层空气对流与温度的关系”时，由于课本原实验中的烧杯不够大，所以在中间点燃的线香产生的烟雾会同时向上、向四周扩散，难以看到对流的现象。我要求学生通过改进课本实验的问题情境创设，让学生利用实验室已有的仪器重新设计探究实验。

实验设计改进后，在U形管的右下方用酒精灯加热后，右管下方的热空气上升，左管里的冷空气下降，点燃线香的烟雾在气压差的作用下也从左管下沉到右管上升，实验现象明显呈现出空气遇热上升遇冷下降，从而形成对流。

对教材中的实验进行改进，这样的问题情境创设激起了学生的求知欲，既让学生积极主动地探究知识、寻求奥秘，又巧妙地照应了教学内容，轻松地实现了教学目标。学生科学思维品质的灵活性和广阔性得到了培养和锻炼，起到了事半功倍的教学效果。

（三）展示思维轨迹，注重过程学习

隐性知识嵌于实践之中，带有很强的情境性。要提高学习效果，课堂教学应创设适当的教学实践情境，注重学生思维能力的培养，让学生的思维通过教学过程呈现出来，使学生的隐性知识能显性化。著名教育家波利亚认为：“教师在课堂上讲什么当然重要，但学生想的是什么更为重要。”因此，要重视激发学生的原创性思维，让知识在学生的思维交互中得到认同，从而更好地掌握知识。

【案例3】《电表的改造》教学实录（节选）

课前准备：每个实验小组发放电压表、电流表、滑动变阻器、弹簧、托盘、粘胶纸、铁丝、砝码、电池、定值电阻、开关等实验设备。

师：同学们，今天我们来制作压力测量计。请先根据桌上现有的器材设计好改装的电路。然后每组派代表说明设计思路。

实验过程：各实验小组选择桌上的器材进行实验。学生设计制作方案的电路图。有的组学生是将电流表改造的，有的组学生是将电压表改造的，滑动变阻器的连接各组也有不同。

师：（同频展示各组的设计电路）请各组说明设计思路及改造后如何测量。

生：我们是将电流表改装成测力计，通过弹簧带动划片的移动。

师：设计还有个要求，就是最好压力变大，电流表的读数也要变大，请你们组再思考一下设计有没有问题？另外用电压表改造的也要注意同样的问题。

生：我们调整了滑动变阻器接入电路有效电阻的接法，使得压力变大时，有效电阻变小，电流表的读数就同步变大了。

师：太好了，思路理顺了，接下来让电压表改造的小组来说说。

生：我们组设计了三种改造方式，一种是电压表并联在定值电阻两端，这个被我们自己否定了，因为压力變大，电压表读数会变小。另外两种是电压表并联在滑动变阻器两端。如图3所示。

师：请问这两种设计方案中哪一种方案最佳，理由是什么？

生：我认为乙图好，因为划片的移动没有改变电压以及电阻的大小，整个电路的电流大小是不变的，划片的移动只是改变它所测量的部分电阻两端的电压，串联电路中电压与电阻成正比，电阻又与长度成正比，所以是均匀变化。

师：真不错！请你们后续思考压力的刻度如何与电压表的刻度对应。

通过创设的问题情境，进行现场范例教学，激活学生的思维，让学生充分暴露思维过程，激发出较深层次的思维活动轨迹。教师根据学生的思维反馈，及时改进、调整教学策略，引导学生进行创造性的思考，培养学生的发散和创新思维，提高解决实际问题的能力。

（四）创设多维情境，内隐知识可视化

科学课堂教学中，形、声、色的感官刺激，不仅使课堂气氛轻松愉快，激起学生的创造性思维，还可以使抽象的概念具体化、枯燥的知识趣味化、深奥的道理形象化，加深学生的理解。

【案例4】《人的生理复习课》的教学反思（节选）

人体八大系统的知识教学分散在五册书中，学生学到的是相对独立零碎的知识，在教学《人的生理复习课》时，学生对人体缺少一个整体认识，因此需要把这些知识结合起来，让学生了解人是协调统一的。于是我制作了“一滴水在体内的旅行”的Flash课件。在课件中，让一滴水串联，从消化系统开始，把循环、呼吸、泌尿系统都连起来，贯通消化吸收、血液循环、呼吸、肾单位的两个作用等知识点。Flash课件展示有消化、循环、呼吸、泌尿系统的图，图是有形的，是具体的模型，然后再在图上配以颜色，在循环系统中把动脉血流经的地方标成红色，把静脉血流经的地方标成蓝色。这时我再提问：“肺动脉里流的到底是什么血？”学生就能准确地辨别。但当我提问人体怎样来获得水以及失去水时，学生又有些困惑。于是我修改了Flash课件，在水可以进出人体的地方标上提示音，予以播放。再提问时，学生都能轻松地回答，自然也能理解水盐平衡。

先进的网络、多媒体信息技术实现了有声可视，展示动态的科学过程，拓宽了时空领域，使创设的问题情境更加强烈、丰富、感性，学生的思维会被最大限度地激发，从而使学生处于最佳思维状态。

（五）创设探究情境，开展合作学习

问题情境化不仅局限于新课的导入环节，也应在知识的学习过程中创设问题探究的情境，同时注重通过开展有序的合作学习等课堂组织教形式，促进情境创设的有效性。

教师要积极探索教学组织的情景化创设，形成具有学科特色的合作导学教学模式（课堂流程），即：“创设问题情境，提出问题—小组合作学习，设计方案—再创学习情境，进行思维展示—师生互动交流，解决问题—三创学习情境，知识巩固运用”。教师通过创设和谐、平等、开放的合作氛围，鼓励学生主动参与科学知识的探讨，让学生在合作中进行思维展示、点评质疑，生成新的问题，带着问题进行理性有序的观察实验活动，找到更合理的解决问题的途径，进而掌握新的知识。

【案例5】（浮力的综合应用——只用一样测量工具来测量物体的密度）课后小结

现行的浙教版教材七上教的是密度，八上教的是浮力。为了加深对浮力密度的理解和综合应用，安排一节实验课，要求只用一样测量工具来测量物体（小石块、橡皮泥、木块、小玻璃瓶）的密度。老师准备的实验测量工具是弹簧测力计、量筒、台秤。实验器材有烧杯、线、吸盘、滑轮等。问题情境是只用一样测量工具测量物体的密度，老师给出多个组合，每组至少选一个，可以多选。

先是开展同桌之间的合作。要求每组先设计好实验的方案，有的小组选了最简单的弹簧测力计加小石块的组合，有的小组选了三种。然后各组交流设计的思路，设计方法多样。交流发现，无论哪一种设计方案，测量工具都至少需要用两次，都需要借助水的浮力来进行G、m、v之间的转换来获得被测物体的质量与体积。但同桌之间的合作一般都只能设计出一到两种组合。

为了鼓励学生挑战新的高度，接着开展四人小组合作。教师提问：“能否用量筒来测出小玻璃瓶和橡皮泥密度，用测力计测木块的密度？”经过讨论，有两个小组想到了通过测三次体积测出小玻璃瓶和橡皮泥的密度，学生的思维有了新的突破。

最后开展全班合作，测量木块的体积。教室里顿时热闹起来。经过大家的合作分析，想到了通过受力分析来得出浮力的大小，然后把浮力转换为木块体积的方法。当成功测量出木块的体积时，大家都沉浸在通过合作掌握新知的喜悦中。

给学生创设情境抛出问题，经过学生的独立思考，然后同桌之间、小组之间、全班之间的多重合作探讨，突破难点，解决问题，掌握知识。学生从中学会了合作的技能，提高了创造力和自主学习的能力，从而对奇妙的科学世界和科学学习活动产生了浓厚兴趣。

在课堂教学中创设良好的问题情境，能使学生对知识学习产生强烈的需求。除了前文阐释的各种问题情境创设方法外，教师还可以利用科学史、身边的故事、学生生活中遇到的问题等来创设问题情境，做到问题情境创设的多变性、具体化、生活化、延展性等，以此激发学生的学习热情，激励学生对科学本质进行探究，有利于学生科学核心素养的提升。

参考文献：

[1]王继新，杨九民.初中科学教学设计：基于案例分析的初中科学课程教学设计方法[M].高等教育出版社，2008.

[2]严永金主编.让学生的思维活起来：名师最激发潜能的课堂提问艺术[M].西南师范大学出版社，2008.

[3]陈小英.谈初中科学教学中有效情景的创设[J].网络科技时代，2016（22）.

[4]潘法风.试谈新的课程理念下的情景教学和教学情景的创设[J].中学物理教与学，2017（4）.