科學課堂上衍生問題的價值分析及處理建議

王春麗

摘 要：科學課堂上經常會有學生提出和教學內容相關但超出課堂預設的問題，在此統稱為科學課堂的衍生問題。在平時的教學中這些衍生問題往往不能得到足夠的重視和引導，使得這些衍生問題到最后不了了之。以三個關于課堂衍生問題的案例為線索，深入挖掘了科學課堂衍生問題的潛在價值。并就不同類型的衍生問題的處理提供一種參考和建議，使這些原本容易被忽視的課堂衍生問題能起到提高科學教學質量的實效，延續學生在科學課堂外的探究熱情，發揮培養學生樂于觀察、實事求是的科學精神等多重功效。

關鍵詞：課堂衍生問題；課堂實效；迷思概念；逆向思維；科學精神

【提出問題】

現浙教版初中科學課程的設計最突出的兩個特點便是“整合”與“探究”。初中階段的這種試圖跨越物理、化學等多種學科界限的整合，目的是讓學生從整體認識自然，從基本科學觀念上理解科學內容。但科學內容的整合，帶來的許多交叉邊界問題，使得科學教師教學的寬度遠遠超出了物理、化學等原有學科寬度的簡單相加。在此基礎上，學生在這樣的教材體系的培養下，注重探究，對學生而言，這是非常有利的一種能力發展，然而，上述種種現狀，對于初中科學教師來講，卻是壓力驟增。

每一個科學老師在自己的教學生涯中都會遇到很多的“好奇寶寶”，因為他們對科學課程特別感興趣，所以在科學課堂上會非常專注地思考，常常會提出一些老師在備課過程中沒有預設的衍生問題。這些衍生問題有時會讓老師一時間無法解答，或是解答這些衍生問題可能會導致一節課的預設目標無法完成。但若是對學生提出的這些課堂衍生問題避而不答，又會扼殺學生的求知欲，打擊學生學習的熱情。那么作為科學老師，我們應該如何看待這些課堂上層出不窮的衍生問題，又如何處理才能使這些課堂衍生問題不僅不會干擾我們正常的教學進度，還能提高我們教學實效和學生的科學素養？

【案例分析】

科學課堂衍生問題一：浮力大小和接觸面積有關嗎？

課堂實錄片段：在講解影響浮力大小因素時，一個學生舉手向老師提問，浮力不是只和排開液體體積和液體的密度有關嗎？可是一個鐵片可以平放在水面上，不沉下去，豎著放就會沉下去，這不是證明了鐵片所受浮力和接觸面積有關嗎？

價值分析：浮力是初中物理部分公認的教學難點。有很大的原因是學生在學習這個科學概念之前就已經對浮力有一定的認知和模糊的定義了。這些先入為主的認知和定義，在建構主義理論中被界定為“前概念”，當這些“前概念”與科學概念不一致，會阻礙科學概念在學生大腦中的建立，變成使學生在面對這個新概念時困惑不知所從的“迷思概念”。特別是聰明的學生會因為自己一直是在觀察生活，一直在思考，所以對自己形成的認知會非常堅持。如果不能破除學生頭腦中的“迷思概念”，我們就無法把學生從“牛角尖”里拉出來，在其頭腦中建立正確的科學概念。

課堂衍生問題最容易在一個新的科學概念建立時暴露出學生的“前概念”或“迷思概念”，便于教師準確地診斷教學目標達成的情況，及時對癥下藥，掃清學生在建立新概念時的認知障礙。

操作及效果：解決浮力問題與接觸面積無關可以采用實驗驗證或模型驗證。如果采用模型法，可以讓學生分析船正常航行在水面上和船出現事故沉入海底兩種情況下船和水的接觸面積大小和所有浮力大小，得出與水接觸面積越大，所受浮力越大這個結論是錯誤的。也可以用空燒杯放在水面上和燒杯沉入水中實驗作對比，引導學生認識這是和物體的平均密度有關。之前學生提出的現象是與分子的表面張力有關，可以推薦給學生一個簡單的液體表面張力的小實驗，讓學生自己去感受液體表面張力的存在以及和浮力的區別。

雖然課堂上的問題稍稍偏離了教學預設，但卻更加扎實地在學生的頭腦中建立了正確的科學概念，更有效地達成了教學目標。

課堂衍生問題二：錐形瓶能不能把雞蛋吐出來啊？

課堂實錄片段：在第三冊大氣壓一節中，有一個演示實驗——瓶吞雞蛋。這個演示實驗的操作很簡單，課前只需要準備錐形瓶，與瓶口大小差不多的剝了殼的熟雞蛋、火柴和一張廢紙即可。當學生看到我像變魔術一樣，只是把一張被點燃的紙塞進錐形瓶，再把雞蛋放在瓶口，雞蛋竟然一點點地被錐形瓶“吞”進去了，全班驚呼！在做完這個實驗之后，我的教學預設是啟發學生思考為什么會有這樣的現象，但有個學生在我提問之前，突然發問：“老師，錐形瓶能不能把雞蛋再吐出來啊？”

價值分析：這個問題充分地體現了一種非常難得的逆向思維。逆向思維也叫求異思維，它是對司空見慣的似乎已成定論的事物或觀點反過來思考的一種思維方式。敢于“反其道而思之”，讓思維向對立面的方向發展，從問題的相反面深入地進行探索，樹立新思想，創立新形象，逆向思維對于創造新的事物，解決矛盾往往會有意想不到的效果。但是人們總是習慣于沿著事物發展的正方向去思考問題并尋求解決辦法，而我們的學生更是在科學課堂上的極大多數時間被老師牽著鼻子走，學生啟動自己逆向思維或是慣常以逆向思維模式思考的學生少之又少。所以這樣一個難得能讓學生的逆向思維轉化成解決實際問題的能力的機會是不容錯過的。

此外，因為科學課上的演示實驗一般只備一套，且多數情況都是由老師操作，如果操作難度允許，最好是鼓勵學生能自己操作這些實驗器材完成實驗任務。學生不僅會因為能親手操作在日常生活中難得一見的實驗器材而感到新鮮興奮，也會因親自動手操作使學生的動手實踐能力得到很好的鍛煉。學生會對自己操作過的實驗在腦海里留下鮮亮的形象記憶。所以這個衍生問題，留給學生通過設計實驗，親手操作實驗來解決更好。

操作及效果：所有學生的注意力都被“錐形瓶能不能把雞蛋再吐出來”這個問題吸引過去，等著我的回答。可是我把問題又拋給學生，對他們講：“要想解決這個問題，我們就先來研究一下雞蛋為什么會被吞進去，如果我們知道了原理，那么可能你就會想出怎么取出雞蛋的辦法來了。”在教學預設順利完成下課時，之前提出錐形瓶能不能把雞蛋吐出來的學生，和另外幾個男同學圍著吞了雞蛋的錐形瓶七嘴八舌地討論怎么把雞蛋取出來。我把這個錐形瓶交給提問的男生，讓他做取雞蛋行動小組組長，讓他組織另外幾個同學一起把雞蛋取出來。建議把整個探究過程記錄下來，再呈現給全班同學一起交流。這幾個學生在課后為了免去做記錄的麻煩，直接用錄像的形式拍了一個取雞蛋實錄的短片。在短片中，他們把討論制作成方案，操作，不成功再修正，再操作，直至錐形瓶內的氣體受熱膨脹產生足夠大的壓強，成功地將雞蛋壓出來的整個科學探究環節一一呈現。當全班同學看到這個短片中有個同學差點被熱水燙傷，但最終還勝利完成任務，都熱情地鼓起掌來，當時就有同學申請要承擔以后的某一節課的演示實驗……

衍生問題三：酒精里怎么長出了“珊瑚”？

課堂實錄片段：在講到八年級上冊密度的內容時，我設計了一個“雞尾酒”實驗，以加深學生對密度的理解。為了讓“雞尾酒”顏色漂亮醒目，我選擇了藍色硫酸銅溶液和滴了一滴紅墨水的酒精溶液。我先在試管中注入一定量的硫酸銅溶液，然后再緩緩注入酒精溶液，紅色的酒精溶液和下面的硫酸銅溶液非常清晰的分層現象讓學生很興奮。為什么會有這種現象，學生很快就得出了是因為酒精溶液比硫酸銅溶液密度小這樣的分析結論。但是有個男同學很小聲地提出了質疑，（傾）倒（溶液）的順序有沒有關系啊？先倒酒精（溶液），后倒硫酸銅（溶液）會怎么樣？

我為了解答這名學生的疑惑，便另拿了一支試管，調整傾倒溶液順序。先倒入酒精溶液，再傾倒硫酸銅溶液，學生看到藍色的硫酸銅溶液沖到下面的酒精溶液中了。學生也很順利地用硫酸銅溶液密度比酒精溶液密度大的原理，解釋了為什么硫酸銅溶液不會停留在酒精溶液的上方，而是沖到試管底部。隨著課堂內容的推進，我很快忘記了這個臨時加做的實驗。到了下課時，那個提出問題的同學還是好奇地趴在講臺上觀察那幾只試管。突然他拿起一支試管舉到眼前盯著看，一邊很興奮地沖著我喊：“老師，老師，這里面長‘珊瑚了！”

我很奇怪地朝他舉的那只試管看去，他還不忘解釋：“就是剛才先倒酒精后倒硫酸銅的……這是什么呀？是不是發生化學變化了？”我當時愣住了，面對這樣一個我從沒見過的現象，我也不知道該作何解釋。

價值分析：像這樣一個與教學內容和考綱要求都沒什么關聯的衍生問題雖然只是很簡單地體現了一個好奇寶寶十萬個為什么當中的一個，但是這個問題卻是學生經過細心觀察發現異常而提出的問題。作為老師，如果只是很簡單地以一句不知道作為對學生的答復，或以考試不作要求，不用深究為由，則教師實實在在地給學生做了一個不求甚解的壞榜樣。學生受這壞榜樣的熏染，久而久之，會漸漸地失去對科學現象的好奇心，更加懶得深究其理。這對于科學課堂教學的開展是一個非常不利的氛圍，也容易造成學生的處事馬馬虎虎、蒙混過關的不良習氣。

學生的這個意外發現，讓我不禁去想盧瑟福在做α粒子轟金箔實驗到最終建立新的原子模型的經典科學案例。誰又知道，要是教師總是對學生提出的考試相關的就認真對待，對考試不要求的問題不知道就敷衍塞責，是否也是導致我們國家現在奇缺像錢學森這樣的大科學家的一個主因呢。

操作及效果：雖然我不能回答，但我還是大大地夸贊了這個男生的觀察能力，并和他相約分頭查找資料來解釋這個問題。第二天，這個學生在課前很沮喪地說，網上查不到，我也查過，和他一樣沒有查到，但我咨詢了大學化學專業的老師，才知道這個男同學發現的“珊瑚”實際上是硫酸銅溶液注入酒精中析出的白色的硫酸銅。原理是硫酸銅不溶于酒精，酒精爭奪水分能力強于硫酸銅，混合后形成酒精-水-硫酸銅三相溶液，其中硫酸銅含量較低，大部分硫酸銅失去水從溶液中析出。

鑒于這個理論太過深奧，我只是告訴他這是白色的硫酸銅，但是要用大學的化學知識才能解答。他聽了之后一副了然的神情，“怪不得這么難查啊？”為了能讓他繼續保持細心觀察實驗的好習慣，我還是在上課前給全班同學講了一個盧瑟福如何發現原子模型的故事，不僅是因為能認真觀察實驗，不錯過任何微小的細節，實事求是，更是因為他能堅持不懈，并具有調整權威的勇氣。當我告訴他們盧瑟福發現這個現象經過兩年的思考和反思驗證，才獲得成功，推翻了他的老師湯姆森的原子理論模型時，這個同學的眼睛亮亮的，仿佛是確信自己將來也能發現一些什么了不起的現象。因為他此后常會提出一些非常有價值的科學問題，雖然他的科學成績不是班里拔尖的，但是班里同學都叫他“愛因斯坦”。

科學是學生最感興趣的學科之一，也是最能培養學生創新思維的一門學科，提高教學成績不該是科學老師的終極目標。作為科學教師，要悅納我們的每一個學生，以歡迎的姿態鼓勵學生向我們提出各種各樣的問題。挖掘學生各種精彩的思維，在課堂內外始終保持對科學學習的熱情是我們的使命，也是我們辛苦付出的最美的回報。當我們開啟了一個學生在科學方面的心智，迸射出閃亮的智慧，那將是我們最大的榮耀！

參考文獻：

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