初中科學(xué)思維表達(dá)型課堂的構(gòu)建
——以“水在植物體中的代謝”一課為例

2020-01-07 04:47:16曹淑飛

科學(xué)咨詢 2020年31期

曹淑飛

(浙江省余姚市姚江中學(xué) 浙江寧波 315400)

科學(xué)思維是對科學(xué)問題解決的間接和概括的認(rèn)知過程，科學(xué)是一門融物理、化學(xué)、生物和地理等內(nèi)容的高度綜合學(xué)科，又具有科學(xué)學(xué)科特色的思維特點(diǎn)，也就是具有思維的實(shí)踐性、邏輯性、精確性和模式性，它必將影響學(xué)生的個體發(fā)展。

在學(xué)科質(zhì)量高壓態(tài)勢下，在所謂的“高效”課堂中，以犧牲學(xué)生思考、實(shí)踐和交流時間為代價，愈來愈多的課堂還在演繹著教師的獨(dú)角戲，學(xué)生被動觀看，他們?nèi)狈α舭椎臅r間，來不及思考、沒機(jī)會形成思維，更是凸顯了科學(xué)思維表達(dá)的問題。然而，新時代創(chuàng)新、實(shí)踐等深度思維要求的浪潮，給教育帶來了巨大的沖擊和挑戰(zhàn)，中考中的實(shí)驗探究題、解答題等題型的日益開放性、思維性，也愈發(fā)呈現(xiàn)出傳統(tǒng)教學(xué)中的弊端。

基于以上幾點(diǎn)的粗淺認(rèn)識和擔(dān)憂，秉承著充分提高學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)，立足于科學(xué)思維表達(dá)型課堂本身，認(rèn)為創(chuàng)新課堂新模式或許是一種課堂改進(jìn)的新途徑。

科學(xué)思維表達(dá)型課堂是借助可視化思維技術(shù)手段，依托科學(xué)探究活動、師生共同交流、互動、示范、創(chuàng)造等途徑，旨在形成能呈現(xiàn)的、能陳述的或能解釋的凸顯科學(xué)思維的課堂。具體構(gòu)建方式如下：

一、激活探究思路，表達(dá)思維靈活性

片段1：觀察活動——植物細(xì)胞的吸水和失水

圖片或?qū)嵨锍尸F(xiàn)：萎焉的植物和挺拔的植物

師：當(dāng)花盆中的植物幾天不澆水，植株會萎焉；當(dāng)我們馬上給萎焉的植株澆水后，植物恢復(fù)原來的樣子，新鮮、堅挺，以上現(xiàn)象說明了什么呢？若一直不澆水，最終會怎樣？

生：說明水對植物生命活動至關(guān)重要，失去水，植物最終會死亡。

師：從一株萎焉的植株向根部澆水后恢復(fù)到葉子像原來堅挺的樣子，你能猜測出植物對水分經(jīng)歷了哪些有序的過程嗎？

學(xué)生能結(jié)合情境，說出水在植物體中經(jīng)歷吸收、運(yùn)輸和利用的過程。

教師對上述回答進(jìn)行一定的評價，并引導(dǎo)探究：植物是怎樣從土壤中吸收水分的？吸收的水分又是怎樣運(yùn)輸?shù)街参矬w的各個部分的呢？讓我們進(jìn)入4.2節(jié)一一進(jìn)行探究。

師：植物需要的水，主要通過植物的什么器官？什么部位？部位中的什么細(xì)胞吸收水？

生：吸水主要器官是根，主要部位是根毛區(qū)，具體在根毛細(xì)胞。

師：那么根毛區(qū)的根毛細(xì)胞怎樣吸水呢？我們可以進(jìn)行怎樣的科學(xué)探究？

教學(xué)片段一中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生有目的地觀察，指向性的提問，調(diào)動學(xué)生原有認(rèn)知，進(jìn)而產(chǎn)生聯(lián)想，基本能表達(dá)出水在植物體中代謝的過程。同時，通過植物根和莖的局部位置在鹽水中和清水中的觀察，激活實(shí)驗思路，引導(dǎo)學(xué)生由此及彼，由具象認(rèn)識上升到科學(xué)探究的層面，發(fā)展學(xué)生隨機(jī)應(yīng)變和思考問題的意識，表達(dá)思維靈活性。

二、設(shè)計探究方案，表達(dá)思維敏捷性

片段2：設(shè)計活動——植物細(xì)胞的吸水和失水

呈現(xiàn)材料：蘿卜條、土豆條、紅薯條各若干，挖了坑的兩個大蘿卜，天平、砝碼、清水、食鹽水

師：結(jié)合上述材料，你能設(shè)計實(shí)驗來證明植物細(xì)胞的吸水和失水嗎？

肯定同學(xué)們的設(shè)計，并呈現(xiàn)課前準(zhǔn)備的微課

師：觀察并分析：1.哪一塊蘿卜條質(zhì)量減少了？說明了什么？哪一塊質(zhì)量增加了？說明了什么？2.觀察兩塊蘿卜條的形狀有什么變化？用手彎曲一下蘿卜條，哪一塊蘿卜條能很充分地彎曲？3.老師還給大家準(zhǔn)備了番薯條和土豆條，也動手試一試，效果相同嗎？4.對放置一天后的兩個大蘿卜再次標(biāo)記液面，觀察有什么變化？

學(xué)生觀察、活動、記錄、交流現(xiàn)象，并分析鹽水濃度和清水溶度有什么區(qū)別，發(fā)現(xiàn)了什么共同規(guī)律。

片段2中，教師提供結(jié)構(gòu)性、針對性很強(qiáng)的實(shí)驗材料，并盡可能地開放式科學(xué)探究設(shè)計，要求學(xué)生在適當(dāng)迫切的情況下積極思維、正確做出設(shè)計方案。不僅如此，教師給出多種可能的實(shí)驗材料組，要求學(xué)生在短時間內(nèi)設(shè)計出不同的方案，找到解決問題的途徑。

這樣的形式在科學(xué)探究課中基本可以通用，同時在習(xí)題課中通過一題多解和多變，對學(xué)生思維的敏捷性進(jìn)行訓(xùn)練，能達(dá)到發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維敏捷性表達(dá)的目標(biāo)。

三、質(zhì)疑探究過程，表達(dá)思維批判性

片段3：提出質(zhì)疑——植物細(xì)胞會一直吸水和失水下去嗎

師：上述活動使我們認(rèn)識到了植物細(xì)胞可以吸水，也可以失水。但畢竟我們只是看到了植物體的變化，是一個宏觀的變化，似乎還不具有說服性，同學(xué)們是不是很想親眼看看植物細(xì)胞吸水和失水的樣子呢？老師制作了一段微視頻，大家來看看。

呈現(xiàn)：植物細(xì)胞失水圖和植物細(xì)胞吸水圖

思考：兩幅細(xì)胞失水和吸水后的細(xì)胞模式圖分別在什么條件下發(fā)生了？由此你能歸納出植物細(xì)胞吸水與失水的本質(zhì)原因了嗎？

生：當(dāng)周圍水溶液的濃度小于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞吸水；當(dāng)周圍水溶液的濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞失水。

師：關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的規(guī)律，結(jié)合實(shí)際情況你有什么質(zhì)疑或者困惑的地方嗎？

學(xué)生沉默片刻，提出：那么植物會一直吸水或一直失水下去嗎？一直吸水細(xì)胞不是會漲破啊，一直失水是不是也會死亡？

生：不會一直吸水和失水下去。

師：那什么時候不再吸水或失水呢？或者說，根毛細(xì)胞液濃度和土壤溶液濃度存在什么關(guān)系時不再吸水和失水？

生：沒有濃度差了就不存在吸水和失水了。

片段3中利用實(shí)驗開展討論，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，“沉默片刻”恰是利用了心理學(xué)中的留白效應(yīng)，給予學(xué)生思維過程中的獨(dú)立思考，潛移默化中發(fā)展學(xué)生精確檢查思維過程，及時發(fā)現(xiàn)矛盾，捕捉反饋信息，自覺修正錯誤的品質(zhì)。

此外，在科學(xué)探究課中，實(shí)驗本身所具有的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性正是批判性思維的內(nèi)涵。具體表現(xiàn)為敢于質(zhì)疑實(shí)驗過程或有關(guān)結(jié)論的錯誤，積極改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗的操作和裝置。

總之，要發(fā)展學(xué)生的批判性思維，首先要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，遇到問題要善于抓住本質(zhì)、質(zhì)疑辨析和嚴(yán)格推斷；其次，教師還應(yīng)經(jīng)常利用實(shí)驗開展討論，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑。

四、分析探究活動，表達(dá)思維深刻性

片段4：內(nèi)化理解——根毛是適應(yīng)吸水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及水在植物體中的運(yùn)輸過程

圖片呈現(xiàn)：根毛細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

師：根據(jù)植物細(xì)胞吸水和失水的原理，那么植物吸水它的細(xì)胞液濃度必須滿足什么條件？除此之外，還有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來適應(yīng)吸水？

生：根毛是根的表皮細(xì)胞向外突起形成的，根毛的細(xì)胞壁很薄，細(xì)胞質(zhì)很少，液泡很大，這樣的結(jié)構(gòu)很適合吸收水分。

師：結(jié)合圖示，你能說出具體滲入細(xì)胞的過程嗎？

學(xué)生結(jié)合圖示，說出土壤溶液里的水分通過根毛的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)，滲入到液泡里。

師：那么又是如何運(yùn)輸?shù)街参锏母鱾€部分呢？

學(xué)生結(jié)合圖示，說出水分進(jìn)入根毛細(xì)胞后，經(jīng)過皮層，最后進(jìn)入導(dǎo)管，再由導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)角o、葉等器官，供整個植物體的全部細(xì)胞所利用。

片段4和片段1中都有涉及對水在植物體中代謝過程的思考，但不同的是，片段1中停留在生活現(xiàn)象或者說實(shí)驗現(xiàn)象觀察后的推測，其本身往往不能揭示事物本質(zhì)和隱蔽的內(nèi)涵。只有對現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)的抽象，即有片段2和3中對實(shí)驗現(xiàn)象進(jìn)行由此及彼、由表及里的整理加工，在學(xué)生對比、選擇和鑒別中得到深刻的感性體驗基礎(chǔ)上，再對水在植物體中究竟如何吸水和運(yùn)輸過程進(jìn)行分析，顯然進(jìn)入了對事物的規(guī)律和本質(zhì)的思考，并結(jié)合指向性清晰的圖表和圖示，順利表達(dá)出其科學(xué)本質(zhì)問題，發(fā)展了學(xué)生的深刻性思維。

五、拓展實(shí)驗原理，表達(dá)思維創(chuàng)造性

為高質(zhì)量達(dá)成課時目標(biāo)，設(shè)計當(dāng)堂檢測和反饋環(huán)節(jié)，以下是其中的一個課堂片段。

片段5：改進(jìn)實(shí)驗——基于當(dāng)堂檢測的拓展思考（用在課堂15min）

最后一題練習(xí)再現(xiàn)：取兩個大小相同的蘿卜，在上面各挖一個大小相同的洞，并在洞內(nèi)各插入一個口徑相同的玻璃管，往甲玻璃管內(nèi)注入濃鹽水，往乙玻璃管里注入清水，過一段時間后，觀察玻璃管。

（1）可看到甲玻璃管內(nèi)的液體_______，乙玻璃管內(nèi)的液體______。（填上升或下降）

（2）請解釋出現(xiàn)甲這種現(xiàn)象的原因__________________

（3）當(dāng)注入的鹽水達(dá)到什么濃度時玻璃管內(nèi)的液面才不會有變化？

師：眼見為實(shí)，老師還準(zhǔn)備了已挖好洞的兩個蘿卜和帶有橡膠塞的玻璃管、濃鹽水、清水。請同學(xué)們仔細(xì)觀察，結(jié)果是否與你的答案一致。

教師演示，3分鐘后即可觀察實(shí)驗結(jié)果。

得出：浸在鹽水中的玻璃管內(nèi)液面上升、浸在清水中的玻璃管內(nèi)液面下降。

學(xué)生做解釋：浸在鹽水中的蘿卜細(xì)胞內(nèi)的水分向外滲出，導(dǎo)致甲玻璃管內(nèi)液面上升；浸在清水中的蘿卜細(xì)胞吸水，清水流向細(xì)胞里，導(dǎo)致乙玻璃管內(nèi)液面下降。

提煉方法：水分流向濃度大的地方。

當(dāng)堂檢測和反饋，旨在及時鞏固新知，并即時反饋掌握程度及教學(xué)效果，針對性強(qiáng)，教學(xué)目標(biāo)助力優(yōu)勢明顯，能使學(xué)生更好地完成家庭作業(yè)，更牢固掌握新知和新技能。不僅如此，它也可以成為創(chuàng)造性思維拓展的重要陣地。在練習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)置創(chuàng)造性實(shí)驗不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識，更能激發(fā)學(xué)生敢于標(biāo)新立異、設(shè)計新穎獨(dú)特的實(shí)驗方案，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的發(fā)展，是創(chuàng)造性思維在課堂中的表達(dá)方式之一。

思維品質(zhì)的五個特點(diǎn)并不是孤立存在的，而是互相融通連接的。科學(xué)探究教學(xué)中也不是僅對其中一個思維品質(zhì)的發(fā)展起作用的，而是對思維品質(zhì)其他特點(diǎn)的協(xié)同發(fā)展也起促進(jìn)作用的。上面的論述中以《水在植物體中的代謝》一課為例，分片段、分特點(diǎn)地闡述了科學(xué)思維表達(dá)型課堂的構(gòu)建，這也僅是其中的一種形式和一般的構(gòu)建方式，目前，學(xué)生在學(xué)業(yè)成績、學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)習(xí)意識上有顯著進(jìn)步。當(dāng)然，這樣的課堂模式仍需不斷改進(jìn)和完善，在其他類型的課例中也正在摸索前進(jìn)。