《科学》实验情景的创设策略研究

金雷

【摘    要】在《科学》实验教学过程中，教师要精心创设实验情境，把实验融入到情境当中，从而让实验产生更大的活力和魅力，对提升实验效果很有帮助。情境创设具体分为时事情境创设、历史情境创设、角色情境创设、生活情境创设、问题情境创设。高质量实验情境创设要坚持趣味性、鲜活性、生活性、经典性、问题性、可操性等原则。

【关键词】实验  时事情境  历史情境  角色情境  生活情境  问题情境

中图分类号：G4      文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.17.009

一汤匙盐让你直接下咽，别提有多难受，你肯定会断然拒绝，但如果把盐加入到美味的汤中，人们往往会欣然接受。盐之于汤，有如情境之于实验，在科学学科众多的实验中，教师如果精心创设情境，把实验融入到情境当中，会让实验产生更大的活力和魅力。正如苏霍姆林斯基所说：“如果老师不想办法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，就急于传授知识，那么这种知识只能使人产生冷漠的态度，而给不动感情的脑力劳动带来疲劳。”就当前实验教学来看，去情境化的实验教学还是比较常见，导致许多学生不喜欢实验，觉得实验枯燥乏味，更不愿动手实验，学生直接面对现成的结论，这对学生思维的发展是非常不利的。实验前高质量的情境创设是非常有必要的，作为科学学科的教师，要充分认识到实验情景创设的重要性，对每一个科学实验，都要精心设计情境，以充分发挥实验的作用。

一、时事情境

学校教育的根本任务是立德树人，着重培养学生的核心素养，树立社会主义核心价值观。时事材料在“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”的落实上有着独特的优势，可高效达成教学目标。时事热点素材具有鲜活性、时代性，可帮助学生了解国内外发生的大事，开拓学生的国内国际视野，有利于调动学生的学习兴趣，提高课堂教学的时效性，所以，时事热点素材是创设实验情境的很好材料。在《科学》的实验教学中，教师要把时事热点素材作为重要的课程资源加以开发利用，最好是能形成时事热点素材资源库，按科学教材的教学目录加以整理，以备快速调取、深度利用，同时能够有效弥补教材滞后性带来的不足，让实验教学充满鲜活的时代气息，提升学生对实验的兴趣，加深学生对实验的理解，充分发挥实验的价值导向功能。需要注意的是，在利用时事热点素材时要紧紧围绕实验目标展开，时事热点素材的选用要与实验目标保持高度一致，不能华而不实，需要时事热点素材的价值导向与实验的过程与目的是高度匹配的，否则还不如不用。

在做有关液体浮力实验前，教师可先讲述有关我国航母的时事材料。中国首艘自主建造的国产航母——山东舰，于2019年12月17日在海南三亚某军港交付海军，山东舰是中国真正意义上的第一艘国产航空母舰，综合性能位居世界前列，到2035年我国将有六艘航空母舰，极大提升了我国的海防实力。该时事材料会使学生非常感兴趣，教师教学时配上山东舰图示，可产生强大的震撼力，激起学生很大的民族自豪感，对学生情感、态度与价值观的培育是很有意义的，也为开展有关浮力概念实验教学作了很好的铺垫。利用该材料，还可设计有关浮力计算的相关巩固题目，加深学生对浮力概念及相关知识的理解与掌握。但同时要注意，材料的运用要精练、时间上要把控好，不能顾此失彼。

二、历史情境

新课程改革后，科学史在教学中的应用逐步得到重视，被认为是理解科学内容的一个重要途径。科学史上科学问题的发现与科学问题的解决过程正是发现发明与创造的真实写照。当前的课堂教学日益注重对学生探究能力的培养，教学改革向学生核心素养的深度培养逐步推进，科学史在课堂教学中的应用日益得到重视，在科学课堂上适当地讲解科学史能够激发学生的科学学习兴趣和学习热情，让学生感受科学家追求科学的精神，从而激发学生的探究兴趣，使其逐步形成科学态度与科学精神，对提升学生的科学探究能力来说，其功效是显著的。

教师在实验前可讲一些有趣的科学历史故事、科学历史事件，作为实验前的情境创设。有趣的历史故事、历史事件可以给予学生丰富的感性认识，可使抽象、枯燥的实验知识变得形象化、简明化，可充分调动学生学习的主动性与积极性。科学史上的许多重大发现与研究成果都是通过不断实验得到的，好多科学成果都是在多次的失败后才走向成功的，通过科学史在实验教学中的应用，可让学生体味到成功来之不易，在追求科学的道路上要有毅力、要坚持不懈，让实验成为自己的一种习惯，让实验成为自己的一种能力，让不断实验和发现探索成为一种精神，在学习求知的道路上不断迸发出智慧的火花，找到解决问题的路径，提升自己的科学探究能力和科学精神境界。

在做阿基米德原理实验前，可先讲一讲公元前245年前的历史故事。公元前245年发生了什么事呢？为了庆祝盛大的月亮节，古希腊国王赫农王决定做一顶纯金皇冠。皇冠最后做得精巧别致，其重量也与国王所給的黄金重量一样。问题是有人反应金匠在皇冠中掺了银子，把部分黄金私吞了，国王很生气，但怎么证明工匠捣鬼呢？既要检验真假又不能破坏王冠。大臣们想不出好办法，最后请来数学家、物理学家阿基米德来解决这个问题。不把王冠铸成金块，就无法知其体积，也就无法验证全金打造，阿基米德冥思苦想金多日想不出办法。直到有一天，国王催他进宫汇报进展情况。阿基米德妻子看他太脏了，让他洗完澡再去。在澡堂洗澡时，阿基米德突然注意到，随着身体在浴盆里不断下沉，浴盆里的水不断溢出，且入水愈深，体量愈轻。阿基米德立刻跳出浴盆，一边跑，一边叫：“我想出来了，我想出来了，解决皇冠的办法找到啦！”阿基米德把王冠放到盛满水的盆中，量出溢出的水，又把同样重量的纯金放到盛满水的盆中，但溢出的水比刚才溢出的少，于是，他得出金匠在王冠中掺了银子。伟大的浮力原理被发现了。

这则科学历史故事比较经典，学生在课堂上表现出的兴趣也比较大。针对班级学生的特点，如有表达较好的学生，教师可让其预先熟悉该历史故事后再上台讲，如此可产生更好的学习效果。正是因为这则科学历史故事比较经典，加上现在的学生阅读面比较广，有些学生可能较早地接触过这类科学故事，课堂上教师可让学生发挥自己的聪明才智解决“证明工匠捣鬼”的问题。当有学生解决该问题后，教师再讲解阿基米德是如何解决这个问题的，会使学生的成就感更强，由此产生的探究动力也更强，对实验的兴趣也更大了。

也有一些科学教师认为在课堂上介绍科学历史故事花费的时间多，会影响到教学与实验的进度，产生的效果让人质疑。教师要控制好应用的时间与技巧，在创设历史情境时要精炼，那些确实与实验关系不大的内容要大胆舍弃，同时要认识到磨刀不误砍柴功，能激发学生的实验兴趣是至关重要的。科学史在教学中的作用早有研究定论，不应怀疑，教师唯有认真备课、深入研究、科学设计，方能收到理想效果。

三、角色情境

角色扮演理论是以美国社会学家米德的角色理论和心理学家班杜拉的社会学习理论为基础发展起来的。角色扮演法在各种培训中应用广泛，角色扮演给予受训者角色实践的机会，让受训者在真实的模拟情景中体验某种行为的具体实践情况，从而帮助受训者深入了解自己，不断加以改进和提高。角色扮演法在教学中的应用主要是基于教学内容与教学目标，让学生在课堂学习中模拟情境，得以提高教学效果，深度达成教学目标。

实验前教师可适当创设仿真情境，通过学生扮演不同的角色，让学生深入其境，给学生更直观、更真切的认识，留下深刻的印記。角色扮演帮助学生处在别人的位置上思考问题，可充分体验各类人物的心理感受，对学生自可我控制能力、表达沟通能力以及随机应变能力的培养都是很有好处的。

在做阿基米德原理实验前，教师也可以让学生上台先讲“曹冲称象”的故事，发生在公元200年的“曹冲称象”的故事家喻户晓，学生比较熟悉，更有兴趣，可营造更好的实验氛围。课堂上，教师可让四名学生上台分别扮演曹操、曹冲、大臣一（发表造秤来称观点）、大臣二（发表宰象来称观点）。六岁的曹冲利用“漂浮在水面上的物体的重力等于水对物体的浮力”这一科学原理，解决了一个令高智商大臣都一筹莫展的大难题，这在当时是一个奇迹。该故事的主人公是个小孩童，这可给学生一个启示：有时年龄大小不是问题，只要认真学习、勤于观察思考，也是可以解决一些难题，取得一些成果的。

角色扮演要求教师进行严格的情景模拟设计，教师要了解学生特点，精心选择扮演学生，做好过程调控，方能达到理想效果。有时由于学生自身能力原因，角色参与意识不强，角色表现漫不经心，表达不佳，占用时间过多等因素皆影响学习进程与学习效果。角色扮演对科学教师提出了更高的要求，教师要扮演好导演的角色，对“演员”的选择要慎之又慎，如果在不了解授课班级学生的情况下贸然使用角色扮演，一方面了浪费了课堂教学宝贵的时间，另一方面可能学生沉迷于表面的热热闹闹，而实际收效甚微，也难以让学生对实验产生持久的兴趣。

四、生活情境

陶行知先生认为“生活即教育”。学生对自己亲身经历的、熟悉的、身边的事物与现象是感兴趣的。以现实生活的事物与现象为基础，立足于学生积累的现实生活经验，作为实验的铺设材料，并着眼于学生的发展需要，学习对生活有用的科学知识。在做“物质的溶解”有关实验前，教师可先布置一个“喝最甜的红糖水”活动，让学生在家冲一玻璃杯最甜的红糖水，并尝试分析如何达到最甜。冲红糖水活动本身难度是小的，大部分学生可能都冲过，但尝试分析如何达到最甜却有一定的挑战性。从学生反馈的信息来看，大体有几下几种类型：

第一类：玻璃杯中倒满热水，结果倒入红糖时，水溢出杯口，感觉红糖水不甜，没喝到最甜的红糖水。第二类：玻璃杯中倒一部分热水，逐渐加入红糖，糖水逐渐变甜，但不能确定是否最甜。第三类：玻璃杯中倒一部分冷水，大量加入红糖，一部分红糖溶解不了，感觉肯定喝到最甜的糖水。第四类：玻璃杯中倒一部分温开水，大量加入红糖，一部分红糖溶解不了，感觉肯定喝到最甜的糖水。第五类：玻璃杯中倒一部分热水，大量加入红糖，一部分红糖溶解不了，感觉糖水不是很甜。为了喝到最甜的糖水，后来烧了一壶开水，再不断倒入红糖，直至溶解不了为止，确信喝到了最甜的红糖水。

最后，学生讨论得出要喝到最甜的红糖水必需要满足下列条件：足够高的水温，杯底要有蔗糖残留不能溶解。并进一步得出“温度越高，固体红糖溶解能力越强;在一定量水中，蔗糖溶解能力是有限的”等结论。如此，为做物质的溶解有关实验打下了良好的基础，营造了十分有利的情境。

五、问题情境

针对实验本身的问题情境创设非常重要。创设问题情境意在实验教学与学生求知心理之间立疑设障、激情引趣，让学生处于“愤”与“悱”之状态，激发学生探究欲望。依据生成资源引导学生多角度、多方位地对情境内容进行综合、分析、比较、判断，促使学生不断地同化和顺应，达到新的平衡态。如“水的电解”实验，根据实验过程中的现象变化科学设置问题，科学营造问题情境，循序渐进、步步深入，突出重难点，弄清易错点，促使实验教学的深度推进与高效学习。

问题1：比较开始时两玻璃管液面高度。

问题2：描述电极上产生的现象。

问题3：描述两支玻璃管内液面的变化。

问题4：判断产生的两种气体的体积比。

问题5：验证这两种气体所采用的方法与出现的现象。

问题6：分析水在通电情况下是如何分解产生氢气和氧气的？

问题7：判断水的电解是化学变化还是物理变化？氧气和氧、氢气和氢是否一样？水是由氧气和氢气组成的吗？

教师在创设问题情境时要注意问题的梯度性，在实验中对不同能力层次的学生要提问不同难度的问题，要注意问题难度与学生能力的匹配度。一个实验问题如果连问两个学生都答不出来，教师就应调整设问角度，积极作适当的铺垫和调整，从而避免课堂的冷场，消减学生的挫败感。惟有问得其所，让学生思一思能答出来，让学生有成功的体现，才能激发学生持续探究的兴趣，如此方能收到理想的效果。

综合来看，《科学》实验情景的创设要坚持以下几个原则：

一是趣味性。学习自兴趣始，无味无趣，多的是抽象概括，而忽视趣味情境的营造，这对于学科实验教学是非常不利的，教师要积极打造有趣的实验课堂。二是鲜活性。鲜活材料时代感强，取当下正发生的与实验教学内容相关的时事材料与实验教学紧密结合，对学生的吸引力大;且时事材料往往蕴含着较强较多的思想教育因子，有利于克服纯粹认知活动的缺陷，对学生核心素养的培育有着较大的意义。三是生活性。要注重联系现实生活，家乡的、自己熟悉的生活情境是令人愉悦的，生活事件中均包含或强烈或含蓄的情感因素。教师平时要注重与学生实际生活相关的素材的积累与处理，挖掘实验情境资源，使实验学习成为一种包括情感体验在内的综合性活动，增强学生的情感体验，这对于提高实验学习效果具有重要的积极意义。四是经典性。情境创设材料的选取不仅仅是现实的，还有许多的历史经典素材可选择，经典素材之所以流传下来，是因为其深刻的教育意义，我们不但要继承，更要在其基础上不断创新。五是问题性。有价值的教学情境可有效地引发学生思考，绝不是哗众取宠，让学生一笑了之。情境中的问题是根据实验的教学目标要求而提出来的，具有强烈的针对性;问题设置的难易度要照顾到全体学生，以保证使大多数学生在课堂上都处于思考状态;问题的设计和表述尽量新颖生动，以使问题具有真正吸引学生的力量。六是可操性。布置的任务、设计的问题要具有较强的可操作性，要有一定的梯度，要有一定的可选择性，不要让学生产生畏难情绪。