首页 -> 2008年第5期
创设有效问题情境 促进学生科学探究
作者：葛美丽
[关键词]科学探究 问题情境 有效性 情境类型 注意事项
科学探究的过程应该是不断地发现问题、解决问题的思维过程，解决问题首先要发现问题，因此在科学探究中应努力创设恰当的问题情境，通过问题引起学生认知的冲突，启发学生积极思维。将问题解决过程置于具体情境之中，有助于激发学习者问题解决能力的生成，有助于培养学习者问题解决能力的迁移。
（一）问题的提出
“教育作为一种过程，更少的是教学，而更多的应是创建环境。”环境在教学系统中占有重要的地位。因为学习和思维都是基于情境的，不能独立地镶嵌在个体的大脑之中，而是通过情境中的文化活动或工具发生在人类的大脑中。问题情境是指一种有目的但又不知如何达到的心理困境，也就是说，当已有知识不能解决新问题时出现的一种心理状态。要摆脱这种处境，就必须拟出以前未曾有过的新的活动策略，亦即完成创造性活动。现代认知心理学研究表明：思维的本源在于问题情境，而且以解决问题情境为目的。
在科学探究中，学生要根据老师提出的问题进行猜想，而猜想的关键就是设置合理的科学情境，帮助学生通过情境作出猜想，使学生在猜想时有目的，有针对性。初中学生的思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，其中形象思维仍起重要作用，抽象思维正在发展。在很大程度上，学生仍习惯于靠经验材料判断分析事物，不善于从理论上进行推导。这就要求教师必须给学生提供足够的感性材料和活动机会等情境，让学生产生强烈的兴趣，从而形成探究任务的驱动。如果问题情境设置不合理，学生的猜想就会偏离主题，学生在实验中就比较盲目，而导致失败。设置巧妙合理的情境，帮助学生把已有的生活体验、感受转化为物理知识，才能合理地做出猜想。对学生来说，问题情境是引发认知冲突的条件；对教师来说，问题情境是引发学生认知冲突的手段。因此，在科学课堂教学中努力创设恰当的有效的问题情境，通过问题引起学生认知的冲突，启发学生积极思维，促进探究活动深入进行。
（二）如何创设有效的问题情境
1.创设认知冲突性问题情境。创设认知冲突性问题情境应该与学生现有认知结构存在一定差距（临近发展区），将未知内容或疑难知识隐含其中，能够引起学习者的认知注意。在学习者已有知识与未知知识之间发生差异或矛盾时，将能激发起学习者对问题知识的认知兴趣和解决愿望。例如笔者在教学“压强”时，请一位男生和一位女生钉木板，向其他学生提问：“谁会钉得快一点？”学生笑话笔者“故弄玄虚”。结果在相同时间内，女生钉好了，但男生失败了。当想象与实际形成巨大反差时，最容易使人产生强烈的求知欲望。男生在回座位时，丢下一句话“不公平”， 笔者及时抓住这句话，引导学生进行猜想：“同学们想一想，除了男生比女生力气大不公平之外，还有什么不公平？”“起初大家认为男同学会毫无疑问地胜出这个比赛，主要原因是基于什么考虑？”学生答：“男生力气大!”
于是笔者接着说：“也就是说，从大家常识来看压力的作用效果与什么有关系？学生答：“力的大小”。最后笔者展示两个同学用的钉，进一步提问：“男生说不公平，是因为他用了哪个钉？”引导学生观察铁钉。通过问题引导和实验观察，学生提出影响压力作用效果可能与受力面积的大小有关。再如在讲解“盐类水解“时，教师可以在实验前设置问题：酸的溶液显酸性，碱的溶液显碱性，那么盐的溶液显什么性？通过此问题激起学生探究欲望，进而让学生测CH3COONa，NH4Cl， NaCl三种盐溶液的PH值，得出与设想相反的结论。把学生置于设想与结论不一致的问题情境中，使盐类水解原理的探究水到渠成。
根据奥苏贝尔的“同化理论”，任何一个新的知识均可以通过上位学习、下位学习、组合学习来设计恰当的先行组织者，寻求它与旧知识的联系作为新概念增长点，促进新知识的学习。可见在教学中，利用学生已有的知识来创设情境，有助于学生积极主动的学习，促进思维的敏捷性和创造性。例如在学习有关化学与农业生产中关于杀虫剂波尔多液（胆矾与生石灰的混合物）时，可以设置问题：能否用铁制容器盛装波尔多液？为什么？在教师的引导下，把学生置于用旧知识解决新问题的情境中，使学生体会到“温故而知新”的妙趣。
2.创设真实/拟真性原则问题情境。科学课程理念坚持从生活走向科学，从学生的经验、经历出发，让学生从生活中发现感兴趣的问题。因此真实/拟真性原则问题情境的创设强调把所学知识与一定真实情境和任务挂钩，让学习者解决富有情境特征的真实问题。将问题置于真实情境中，能够突出体现学习教育与现实世界之间的沟通，体现“S-T-S”的教育理念，更大程度上激发学生的学习动机与兴趣。例如在学习“水的三态变化”时，可以结合学生的生活实践创设如下情境：用燃气烧水，水被烧开后有大量“白汽”冒出来；放在冰箱冷冻室内的水可以结成冰；洒水后的阳台很快会变干；冰箱中取出的冷饮包装上会有水珠出现……这一系列生活现象学生在日常生活中经常接触，可将它们组织在一起创设问题情境引导学生从思考身边变化的科学道理出发认识物态变化。当学生原本熟悉的、常见的生活现象转化为新奇的、富有挑战性的问题情境时，学生心理上就产生了探究学习的冲动。
“在人的心灵深处，总有一种把自己看做发现者、研究者和探索者的固有需要，这种需要在儿童的精神世界中尤其强烈。”教师应创设条件让学生参与探究活动，通过亲身体验产生问题意识和探究问题的动力。如在学习“声音的产生与传播”的内容时，提出问题“猜猜看，你认为声音是怎样产生的”，然后让学生利用身边一切能发声的物体（如塑料尺、文具盒，教师还可以课前准备一些橡皮筋、口琴、少先队对鼓等物品供学生使用，也可以让学生自带一些发生物体）发出声音，观察现象思考后做出假设。鼓励学生主动参与、动手实践，亲身体验，可以更好地激发学生探究科学的兴趣，在充分享受科学探究的乐趣和益处的基础上建构知识。
初中科学是一门以实验为基础的课程。科学实验以其直观性、形象性、生动性为学生提供了丰富的感性信息去思考问题、探索问题，从而揭示科学现象的本质，探究科学变化规律。例如学习“气体的压强”一课时，取少许柠檬酸颗粒，用餐巾纸包好后放入装照相胶卷的塑料盒，再倒入一定量的碳酸氢钠溶液盖好盖子。片刻胶卷盒盖被反应产生的大量气体弹上天花板。这一“汽水炸弹”情境可以使学生好多年后都难以忘记，强烈的好奇心促使学生一定要揭开其中的奥秘，从而产生学习的动力。这就要求教师根据学生已有的认知结构和思维水平，在探索化学变化规律过程中设置一系列彼此相关、循序渐进的探索性问题情境，使学生思维步步深入，解决问题的能力逐步提高。
3.在课堂教学中根据具体情况生成问题情境。例如在学习“热膨胀”一节课时，为了研究气体受热膨胀的规律，部分学生和笔者一起在课前准备了实验装置，在水平玻璃管内装一段液柱，将烧瓶中气体密封（实验时双手捂住烧瓶，瓶内气体因受热膨胀而推动液柱向外移动）。上课大约二十分钟即将开始实验时，有学生向笔者报告说：“老师，我们课前装入玻璃管的液柱怎么会自己跑出来了？” 笔者并没有马上将答案告诉学生，而是让他们结合本节课所学知识思考液柱“外逃”的原因。“中午上课前实验室内空无一人，现在实验室内老师和同学四十多人学习探究了二十分钟，想想看哪些条件发生了变化”，“其中可能引起液柱向外移动的原因是什么？”。在笔者的启发诱导下，终于有同学想到是人在室内活动引起温度升高的原因。接下来的实验中，又有怪事出现了：有位同学把上述装置放入盛有热水的烧杯内，液柱还是纹丝不动。于是笔者又引导大家思考液柱不移动可能是哪些因素造成的……这样的一节课上下来，学生对热膨胀现象认识的非常充分了。
（三）创设问题情境应该注意的事项
通过信息技术支持、探究实验活动、生活体验等多种形式创设丰富的有效的问题情境，能有效激发学生的学习兴趣和问题意识，引导学生学会发现问题，促进探究活动深入开展。创设有效的问题情境还应该注意以下几点：
1.注意问题情境的交互性。在创设问题情境时，应追求交互性和适度的可控性。教学是一个交往、沟通和对话的过程，而不是单向灌输信息的过程。在使用现代教育技术辅助课堂教学时，更需要注意避免出现“机灌”的单向呈现。
2.注意问题情境的多样性。问题情境的创设应追求多元化发展的可能。因为学习者的经验世界都是独特的，渗透着背景、个性和风格等因素的影响。当教学问题在情境中出现时，学习者通常会以相关经验为基础，依靠已有认知水平来形成对问题的感知和理解。所以教学问题情境应具有包容性，尽可能满足学习者认知多样性的需求。
另外，教师对学生的回答或提出的问题要及时作出恰当的反馈，以保护、刺激学生思维的积极性：教师要能够接受部分正确的答案，甚至出乎意料的答案，并逐渐导向目标答案；尽量不要自己回答问题，不打断学生的错误答案，以免挫伤积极性。还可以将回答问题作为一种奖赏，使用更宽泛的标准，让所有学生都有机会回答问题。
现代教育技术的发展和新课程改革的深入开展，为教师创设有效的问题情境实施探究教学提供了良好的舞台。充分挖掘教育资源，创设有效的问题情境，可以更好地启动学生的思维，提高学习探究的兴趣，优化教学过程，从而生成问题解决的能力。
参考文献：
[1]教育部．全日制义务教育科学课程标准[M]．北京：北京师范大学出版社，2003．
[2]陈菊．初中科学课程理念与实施[M]．桂林：广西师范大学出版社，2003．
[3]陈志伟，贾秀英．中学科学教育[M]．杭州：浙江大学出版社，2001．