聚焦科學本質教學，培養問題表征能力

費志明 趙海軍

摘 要 表征是人們對客觀事物經過大腦進行加工后作出的反應。表征是客觀事物的反映，又是被加工的客體。初中科學是以提高學生科學素養和揭示科學本質為宗旨的課程。初中科學教學的主要任務是讓學生學會認知、學會思維、學會表征，同時提高學生發現問題、解決問題、反思問題能力，以提高學生科學學科素養。本文就實際教學過程中通過難點突破、活動探究、說題練習等方面對誘發、增強、鍛煉學生的表征能力的具體實踐實例進行了分析。

關鍵詞 科學本質 表征能力 難點突破 活動探究

表征是人們對客觀事物經過大腦進行加工后作出的反應。表征是客觀事物的反映，又是被加工的客體。同一事物，其表征的方式不同，對它的加工也不相同。表征其實是一種對事物的認識過程，這個過程是一個復雜過程，受到信息來源、人腦的分析、表征的形式等各種因素的影響，但通過表征后，都能從片面和全面的角度去反應事物的本質。

1表征在科學教學中的意義

表征是問題解決中最重要的—個階段或環節，在問題解決中所具有的決定性的核心作用。正如經濟學諾貝爾獎獲得者郝伯特·西蒙所說：“正確表征問題就等于了問題解決的一半”。在初中科學教學過程，表征有多種形式，文字表征（即口頭表征）、圖像表征、表格表征、模型表征等，而這些表征形式在解決一些科學本質問題時，可以通過各種器官對本質問題由淺及深、由簡單到復雜進行學習，這樣以來，能使學生深入理解科學概念、全面了解事物的發展過程、鍛煉學生各種思維的深度學習、培養學生學科創新的能力。

2在教學中如何培養學生的問題表征能力的策略

2.1難點突破誘發問題表征能力

難點突破是教師教學的關鍵所在，如何突破主要看教師的問題引導和學生的有效表征。問題設計受其呈現方式的影響較為顯著，學生在對問題表征時，更容易接受問題依次呈現這種方式。那么，在一些科學本質教學中，采用問題依次呈現的方式教學，即“問題鏈”引領策略，把一個大的、難的、不容易理解的問題分解成若千個小的、簡單的、容易理解的問題，降低教學的難度，便于突破難點，抓住重點，同時也更有利于學生形成正確的問題表征。

例：八上第四章第一節《電流與電荷》中，關于靜電摩擦是如何讓物體帶電的探究中，如果單憑文字表述和教師講解是難以讓學生理解其本質。而這次的優秀課例讓我記憶猶新，也感受到了抽象表征對科學教學的重要作用。

......

師：我們已經知道了世界上有兩種電荷，而且一些相互摩擦可以使物體帶電，同學們你知道物體是怎么帶上電的嗎？

生：摩擦創生了電、摩擦產生的電、摩擦是物體原本的電荷發生了轉移等等。

師：這么多可能呀！那么老師給大家放一段視頻（原子的內部結構）幫助大家一下。

看完視頻，好多同學恍然大悟，原子中由原子核（帶正電的質子和不帶電的中組成）和高速運動的帶負電核外電子組成，而且質子數和電子數相同

師：你們現在能知道摩擦帶電的原因了嗎？

生：可能是核外電子經摩擦后轉移走了，導致原子的質子數和電子數不同而是物體帶電。

師：那么請大家在任務單上把該過程畫出來（讓學生用建模來表征）。

生：小組進行匯報。

師：請優秀小組在黑板上模型演示摩擦帶電過程（教師事先準備若干模型：⊕代表質子、 代表中子、 代表核外電子）

師：同學現在明白物體摩擦帶電的原因了嗎？

生：齊聲回答是電子轉移。

通過“問題鏈”引領策略的實踐，我們發現，這樣做可以搭建起培養學生表征能力與科學本質學習之間的橋梁，把一個較為科學本質難點問題分解為幾個分散的、逐漸遞進的小的、簡單的、容易理解問題。一方面，突破了教學上的難點;另一方面，便于學生從自己的長時記憶系統中尋找心理圖示，產生聯想與想象，形成正確的問題表征，也不斷的培養了學生的表征能力。

2.2活動探究增強問題表征能力

初中科學教學，科學探究作為發展學生的科學素養的核心，強調科學探究是一種重要而有效的學習方式，明確地提出發展科學探究能力所包含的內容與培養目標。教師應給學生提供充分的科學探究機會，讓學生通過手腦并用的探究活動，體驗探究過程的曲折和樂趣，培養學生科學探究的能力并增強對科學本質問題的表征能力。

如在學習《熔化和凝固》一課時，探究實驗活動對晶體和非晶體的熔化規律時，教師通過冬季滴水成冰和春季冰雪消融引入熔化和凝固的概念。

接著用“物質熔化需要什么條件？”、“不同的物質熔化的規律一樣嗎？” 兩個設問提出探究活動的問題。

第一步：實驗設計

問題一：需要測量什么數據？ 問題二：需要哪些儀器？其作用是什么？

第二步：實驗活動

（1）按照課本實驗裝置圖，把裝有海波的試管放在盛水的燒杯里，緩慢加熱，觀察海波狀態的變化。待溫度升到40℃開始，每隔0.5分鐘記錄一次溫度;在海波完全熔化后再記錄4～5次。

（2）改用松香做實驗，重復上述實驗。

第三步：數據記錄與處理。讓學生對實驗的數據進行分析，通過不同的表征形式進行體現物質的熔化規律。（以海波為例）

表征一：表格形式

表征二：圖像形式

AB：海波吸熱溫度升高，仍然是固態

B點：開始熔化

BC：熔化過程，海波吸熱溫度不變（48℃），為固液共存態

CD：吸熱，溫度升高，為液態

C點：熔化完成

表征三：文字形式

整個過程都從外界吸收熱量;溫度先上升后不變（48℃）再上升;物態變化是先固態后固液共存再液態。

探究活動能讓學生在學習中，自己不斷發現問題、解決問題，同時獲取科學知識、體會科學方法、受到情感態度價值觀的熏陶。而在此過程中，學生需要大量的表征來闡明自己的探究內容，從而對科學問題進行理解和認知。分析近幾年中考命題趨勢，主觀探究表述題目增多，對學生的表征能力測試加大。故此我們教師在平時的教學中，要對探究活動精心設計，通過問題引導、實驗觀察、思維沖突等形式，使學生對科學知識的表征能力不斷增強。

課后說題鞏固

2.3說題練習鍛煉問題表征能力

美國教育學家布盧姆把學習目標分成六類：知識、理解、應用、分析、綜合、評價，其中知識、理解、應用被稱為低階思維，分析、綜合、評價被稱為高階思維。特別是在近幾年中考的說理題型表現有位突出，所以我們的教學要注重培養學生高階思維，而說題練習對學生形成高階思維的過程至關重要。也能鞏固學生對科學問題的表征能力。

在學習測量液體體積一課時，由于在量筒使用過程中會出現很多細節問題，導致測量只存在很多誤差，這是教學的難點，也是學生頭疼的問題，這時我們可以在課堂或課后選擇一些經典題目讓學生進行說題，不但可以鍛煉他們思維能力，同時也可以鍛煉他們的問題表征能力，一舉兩得。

例題：某同學在用量筒量取液體時，先俯視讀得液，體的體積為34毫升，倒出一部分液體后，再仰視讀得液體的體積為15毫升，則倒出液體的體積是。

A.大于19毫升? B.小于19毫升C.等于19毫升? D.無法判斷

教師應提前講清“學生說題”過程，即“三說”

說知識：量筒讀數的誤差分析。

說思維：在測量液體的實驗中，讀數的。俯視偏大，仰視偏小。

說方法： 生1：特殊值法。即倒出液體前俯視讀數為34毫升，結合“俯視偏大”可知，平視量筒讀數應小于34毫升，如33毫升;倒出液體后仰視讀數為15毫升，結合“仰視偏小”可知，平視量筒讀數應大于15毫升，如16毫升。則實際倒出液體應為17毫升，結果小于19毫升，故B正確。

生2：作圖法。根據右圖量筒讀數時的要求，畫出對應本題的體積數，自己體會三種情況下導致的誤差。引導學生得出：眼睛應注視凹液面最低處，當俯視讀出量筒的結果為34毫升時，此時的實際液面即為液面A;當仰視讀出量筒的結果為15毫升時，此時的實際液面即為液面B.通過圖4可實際倒出部分液體的體積為液面A與液面B的體積數值差，即圖4中的陰影部分，很明顯比19毫升小。

教師點評：量筒讀數的誤差分析，對于七年級學生來說是一個重點，更是一個難點，雖然在平時的作業中反復練習，但在考試過程中，仍會有很多學生因為各種原因而做錯。其主要原因是學生對該問題的認識不深。通過生1和生2，尤其是生2的解決方法，學生更直觀地明白了背后的科學道理，培養了學生思維的深刻性，鍛煉學生對科學問題的表征能力。

表征是體現科學思維的一種有效途徑。因此，在平時的科學教學中，教師要有意識的對學生的表征能力進行培養，才能讓學生的思維從低階向高階逐步發展，順利完成各種科學本質的教學。當學生有了良好的表征能力時，不僅能輕松的理解初中科學問題，還能向更深層次的方向探究科學知識。當然，培養學生的表征能力不僅限于文中的四種形式，我們教師要不斷的探索，尋找更多的方法對學生的表征能力近進行有效培養。

參考文獻

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