科学课堂上衍生问题的价值分析及处理建议

王春丽

摘 要：科学课堂上经常会有学生提出和教学内容相关但超出课堂预设的问题，在此统称为科学课堂的衍生问题。在平时的教学中这些衍生问题往往不能得到足够的重视和引导，使得这些衍生问题到最后不了了之。以三个关于课堂衍生问题的案例为线索，深入挖掘了科学课堂衍生问题的潜在价值。并就不同类型的衍生问题的处理提供一种参考和建议，使这些原本容易被忽视的课堂衍生问题能起到提高科学教学质量的实效，延续学生在科学课堂外的探究热情，发挥培养学生乐于观察、实事求是的科学精神等多重功效。

关键词：课堂衍生问题；课堂实效；迷思概念；逆向思维；科学精神

【提出问题】

现浙教版初中科学课程的设计最突出的两个特点便是“整合”与“探究”。初中阶段的这种试图跨越物理、化学等多种学科界限的整合，目的是让学生从整体认识自然，从基本科学观念上理解科学内容。但科学内容的整合，带来的许多交叉边界问题，使得科学教师教学的宽度远远超出了物理、化学等原有学科宽度的简单相加。在此基础上，学生在这样的教材体系的培养下，注重探究，对学生而言，这是非常有利的一种能力发展，然而，上述种种现状，对于初中科学教师来讲，却是压力骤增。

每一个科学老师在自己的教学生涯中都会遇到很多的“好奇宝宝”，因为他们对科学课程特别感兴趣，所以在科学课堂上会非常专注地思考，常常会提出一些老师在备课过程中没有预设的衍生问题。这些衍生问题有时会让老师一时间无法解答，或是解答这些衍生问题可能会导致一节课的预设目标无法完成。但若是对学生提出的这些课堂衍生问题避而不答，又会扼杀学生的求知欲，打击学生学习的热情。那么作为科学老师，我们应该如何看待这些课堂上层出不穷的衍生问题，又如何处理才能使这些课堂衍生问题不仅不会干扰我们正常的教学进度，还能提高我们教学实效和学生的科学素养？

【案例分析】

科学课堂衍生问题一：浮力大小和接触面积有关吗？

课堂实录片段：在讲解影响浮力大小因素时，一个学生举手向老师提问，浮力不是只和排开液体体积和液体的密度有关吗？可是一个铁片可以平放在水面上，不沉下去，竖着放就会沉下去，这不是证明了铁片所受浮力和接触面积有关吗？

价值分析：浮力是初中物理部分公认的教学难点。有很大的原因是学生在学习这个科学概念之前就已经对浮力有一定的认知和模糊的定义了。这些先入为主的认知和定义，在建构主义理论中被界定为“前概念”，当这些“前概念”与科学概念不一致，会阻碍科学概念在学生大脑中的建立，变成使学生在面对这个新概念时困惑不知所从的“迷思概念”。特别是聪明的学生会因为自己一直是在观察生活，一直在思考，所以对自己形成的认知会非常坚持。如果不能破除学生头脑中的“迷思概念”，我们就无法把学生从“牛角尖”里拉出来，在其头脑中建立正确的科学概念。

课堂衍生问题最容易在一个新的科学概念建立时暴露出学生的“前概念”或“迷思概念”，便于教师准确地诊断教学目标达成的情况，及时对症下药，扫清学生在建立新概念时的认知障碍。

操作及效果：解决浮力问题与接触面积无关可以采用实验验证或模型验证。如果采用模型法，可以让学生分析船正常航行在水面上和船出现事故沉入海底两种情况下船和水的接触面积大小和所有浮力大小，得出与水接触面积越大，所受浮力越大这个结论是错误的。也可以用空烧杯放在水面上和烧杯沉入水中实验作对比，引导学生认识这是和物体的平均密度有关。之前学生提出的现象是与分子的表面张力有关，可以推荐给学生一个简单的液体表面张力的小实验，让学生自己去感受液体表面张力的存在以及和浮力的区别。

虽然课堂上的问题稍稍偏离了教学预设，但却更加扎实地在学生的头脑中建立了正确的科学概念，更有效地达成了教学目标。

课堂衍生问题二：锥形瓶能不能把鸡蛋吐出来啊？

课堂实录片段：在第三册大气压一节中，有一個演示实验——瓶吞鸡蛋。这个演示实验的操作很简单，课前只需要准备锥形瓶，与瓶口大小差不多的剥了壳的熟鸡蛋、火柴和一张废纸即可。当学生看到我像变魔术一样，只是把一张被点燃的纸塞进锥形瓶，再把鸡蛋放在瓶口，鸡蛋竟然一点点地被锥形瓶“吞”进去了，全班惊呼！在做完这个实验之后，我的教学预设是启发学生思考为什么会有这样的现象，但有个学生在我提问之前，突然发问：“老师，锥形瓶能不能把鸡蛋再吐出来啊？”

价值分析：这个问题充分地体现了一种非常难得的逆向思维。逆向思维也叫求异思维，它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象，逆向思维对于创造新的事物，解决矛盾往往会有意想不到的效果。但是人们总是习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法，而我们的学生更是在科学课堂上的极大多数时间被老师牵着鼻子走，学生启动自己逆向思维或是惯常以逆向思维模式思考的学生少之又少。所以这样一个难得能让学生的逆向思维转化成解决实际问题的能力的机会是不容错过的。

此外，因为科学课上的演示实验一般只备一套，且多数情况都是由老师操作，如果操作难度允许，最好是鼓励学生能自己操作这些实验器材完成实验任务。学生不仅会因为能亲手操作在日常生活中难得一见的实验器材而感到新鲜兴奋，也会因亲自动手操作使学生的动手实践能力得到很好的锻炼。学生会对自己操作过的实验在脑海里留下鲜亮的形象记忆。所以这个衍生问题，留给学生通过设计实验，亲手操作实验来解决更好。

操作及效果：所有学生的注意力都被“锥形瓶能不能把鸡蛋再吐出来”这个问题吸引过去，等着我的回答。可是我把问题又抛给学生，对他们讲：“要想解决这个问题，我们就先来研究一下鸡蛋为什么会被吞进去，如果我们知道了原理，那么可能你就会想出怎么取出鸡蛋的办法来了。”在教学预设顺利完成下课时，之前提出锥形瓶能不能把鸡蛋吐出来的学生，和另外几个男同学围着吞了鸡蛋的锥形瓶七嘴八舌地讨论怎么把鸡蛋取出来。我把这个锥形瓶交给提问的男生，让他做取鸡蛋行动小组组长，让他组织另外几个同学一起把鸡蛋取出来。建议把整个探究过程记录下来，再呈现给全班同学一起交流。这几个学生在课后为了免去做记录的麻烦，直接用录像的形式拍了一个取鸡蛋实录的短片。在短片中，他们把讨论制作成方案，操作，不成功再修正，再操作，直至锥形瓶内的气体受热膨胀产生足够大的压强，成功地将鸡蛋压出来的整个科学探究环节一一呈现。当全班同学看到这个短片中有个同学差点被热水烫伤，但最终还胜利完成任务，都热情地鼓起掌来，当时就有同学申请要承担以后的某一节课的演示实验……

衍生问题三：酒精里怎么长出了“珊瑚”？

课堂实录片段：在讲到八年级上册密度的内容时，我设计了一个“鸡尾酒”实验，以加深学生对密度的理解。为了让“鸡尾酒”颜色漂亮醒目，我选择了蓝色硫酸铜溶液和滴了一滴红墨水的酒精溶液。我先在试管中注入一定量的硫酸铜溶液，然后再缓缓注入酒精溶液，红色的酒精溶液和下面的硫酸铜溶液非常清晰的分层现象让学生很兴奋。为什么会有这种现象，学生很快就得出了是因为酒精溶液比硫酸铜溶液密度小这样的分析结论。但是有个男同学很小声地提出了质疑，（倾）倒（溶液）的顺序有没有关系啊？先倒酒精（溶液），后倒硫酸铜（溶液）会怎么样？

我为了解答这名学生的疑惑，便另拿了一支试管，调整倾倒溶液顺序。先倒入酒精溶液，再倾倒硫酸铜溶液，学生看到蓝色的硫酸铜溶液冲到下面的酒精溶液中了。学生也很顺利地用硫酸铜溶液密度比酒精溶液密度大的原理，解释了为什么硫酸铜溶液不会停留在酒精溶液的上方，而是冲到试管底部。随着课堂内容的推进，我很快忘记了这个临时加做的实验。到了下课时，那个提出问题的同学还是好奇地趴在讲台上观察那几只试管。突然他拿起一支试管举到眼前盯着看，一边很兴奋地冲着我喊：“老师，老师，这里面长‘珊瑚了！”

我很奇怪地朝他举的那只试管看去，他还不忘解释：“就是刚才先倒酒精后倒硫酸铜的……这是什么呀？是不是发生化学变化了？”我当时愣住了，面对这样一个我从没见过的现象，我也不知道该作何解释。

价值分析：像这样一个与教学内容和考纲要求都没什么关联的衍生问题虽然只是很简单地体现了一个好奇宝宝十万个为什么当中的一个，但是这个问题却是学生经过细心观察发现异常而提出的问题。作为老师，如果只是很简单地以一句不知道作为对学生的答复，或以考试不作要求，不用深究为由，则教师实实在在地给学生做了一个不求甚解的坏榜样。学生受这坏榜样的熏染，久而久之，会渐渐地失去對科学现象的好奇心，更加懒得深究其理。这对于科学课堂教学的开展是一个非常不利的氛围，也容易造成学生的处事马马虎虎、蒙混过关的不良习气。

学生的这个意外发现，让我不禁去想卢瑟福在做α粒子轰金箔实验到最终建立新的原子模型的经典科学案例。谁又知道，要是教师总是对学生提出的考试相关的就认真对待，对考试不要求的问题不知道就敷衍塞责，是否也是导致我们国家现在奇缺像钱学森这样的大科学家的一个主因呢。

操作及效果：虽然我不能回答，但我还是大大地夸赞了这个男生的观察能力，并和他相约分头查找资料来解释这个问题。第二天，这个学生在课前很沮丧地说，网上查不到，我也查过，和他一样没有查到，但我咨询了大学化学专业的老师，才知道这个男同学发现的“珊瑚”实际上是硫酸铜溶液注入酒精中析出的白色的硫酸铜。原理是硫酸铜不溶于酒精，酒精争夺水分能力强于硫酸铜，混合后形成酒精-水-硫酸铜三相溶液，其中硫酸铜含量较低，大部分硫酸铜失去水从溶液中析出。

鉴于这个理论太过深奥，我只是告诉他这是白色的硫酸铜，但是要用大学的化学知识才能解答。他听了之后一副了然的神情，“怪不得这么难查啊？”为了能让他继续保持细心观察实验的好习惯，我还是在上课前给全班同学讲了一个卢瑟福如何发现原子模型的故事，不仅是因为能认真观察实验，不错过任何微小的细节，实事求是，更是因为他能坚持不懈，并具有调整权威的勇气。当我告诉他们卢瑟福发现这个现象经过两年的思考和反思验证，才获得成功，推翻了他的老师汤姆森的原子理论模型时，这个同学的眼睛亮亮的，仿佛是确信自己将来也能发现一些什么了不起的现象。因为他此后常会提出一些非常有价值的科学问题，虽然他的科学成绩不是班里拔尖的，但是班里同学都叫他“爱因斯坦”。

科学是学生最感兴趣的学科之一，也是最能培养学生创新思维的一门学科，提高教学成绩不该是科学老师的终极目标。作为科学教师，要悦纳我们的每一个学生，以欢迎的姿态鼓励学生向我们提出各种各样的问题。挖掘学生各种精彩的思维，在课堂内外始终保持对科学学习的热情是我们的使命，也是我们辛苦付出的最美的回报。当我们开启了一个学生在科学方面的心智，迸射出闪亮的智慧，那将是我们最大的荣耀！

参考文献：

[1]未智贤，林崇德.思维发展心理学[M].北京师范大学出版社，1986.

[2]罗伯特，斯莱文.教育心理学[M].人民邮电出版社，2004.

[3]詹姆斯.O.卢格.人生发展心理学[M].陈德明，译.上海学林出版社，1996.