初中科学：去情境化从生活走向科学1.docx

各位专家、各位同仁上午好：我是桐乡第十中学的胥石页。首先非常感谢教师进校学校为我们搭建这么好的一个学习平台，让我们可以在这里汲养进取，不断努力成长为优秀的初中科学教练员。同时也要感谢前来指导我们的专家王耀村老师，何明祥老师，还有我们的邱老师，张特等等专家。我现在能代表张银惠特级教师工作室来谈谈我自己的教学主张觉得非常荣幸，同时也很忐忑的，因为与专家和在座各位比，可能我的主张还不是那么成熟，但我非常愿意与大家分享交流，希望大家不吝赐教。我的教学主张是去情境化，从生活走向科学。我这里的生活指的是有蕴含了科学知识的各种生活情境。科学指的是科学本质。我的第一篇论文题目是授人与鱼，不如授人与渔一如何在初中科学课堂中体现科学本质，虽然当时幸运地获得了嘉兴二等奖，但是现在读来还是比较空泛的，或者说没有灵魂的。、当时完全是为了写论文而写论文。为什么写的是“科学本质”纯粹是因为这是当时的热点，想想写这个容易获奖。然后几乎是不太了解的基础上百度搜索，然后查阅各种书籍杂志，略有了解以后再联系自己平时教学中的一些案例套进去,才完成了这样一篇论文。这种先定主题再去了解相关理论再去联系案例写成的论文,我觉得没有灵魂。今年我又写了一篇关于科学本质的论文，题目是去情境：从生活科学走向科学本质。真正结合了十多年来一线教学经验，从教学案例反思中提炼出了自己的观点，我觉得对科学本质有了新的认识，这次可以说代表了我的教学主张，暂不论论文写得如何,至少它有了灵魂。理论依托，我的主张中涉及到这样几个概念“科学本质”、“情境教学法”“去情境化”。对于科学本质，不同研究者研究机构对科学本质内涵的界定研究者做究机构科学本质内涵界定科学教育统一中心(thecenterofunifiedscienceeducation,1974)描述了科学知识本质的九个方面一科学知识的暂时性（不是绝对的），公开性（基于公开的证据），可重复性（基于证据），或然性（可以进行或然的预测与解释），科学知识是基于人类的想象力与创造力，科学知识是基于过去的知深基础，科学知识是基于观察与实验的（经验性）Rubba&Anderson(1978)科学知识本质六个层面的认识，即无关道德性（不能判断为道德上是好还是坏），创造性（部分是人类创造的产品），发展性（暂时性），筒活性（基于简单的解和），可检验性（经验主义的），统整性（定律、原理与概念相互关联）美国2061计划包括科学世界观（IhesCienIifkWoddVieW）科学知识是持久的，科学不能提供所有问题的答案；科学探究（SCielItifiCinqUy）科学探究需要逻辑、证据、想象、解释与预测，科学家应尽量避免偏见及权威；科学事业（theSdcmifkenterprise）科学是一项复杂的社会性活动，科学研究中有着普遍接受的道德规范，科学家在参与公共事务时，承担科学家与公民的双重身份。英国国家科学课程标准科学本质观主要体现在“科学中的观点与证据”中“如何看待科学”，提出了各学段不同的教学要求.学段一，认识到观察与测量对收集证据的重要性：学段二，强谢科学的创造性思维，观测证据用于检验的重要性；学段三，了解实验问题、证据、科学解释问的相互作用：利用科学解释作出颈测并得以检验：了解科学家的工作方式、实验、证据及创造性思维等的重要性.学段四，科学知识如何得以提出与评价；科学争论如何产生于对实验证据的不同解样方式：科学与社会、历史、道缠等的关系；认识到科学在工业、社会与环境问题上的作用与局限性.NAEP(1989)提出了科学本质的三个领域，即科学知识的本质一暂时性、公开性、验证性、可重复性、历史性：科学事业的价值与原则知识是有价值的，质疑是必要的，数据是基础，验证是必要的，逻辑是重要的：科学的方法与过程一观察、分类与推论，解释，形成假设，实验设计与引导探究.Lederman(1992)(German,N.G.,Wade,PD.,&Bdl,R,Y.(1998)认为科学是一种状得知识的途径，一种与科学知识发展相一致的价值与信念.他认为科学本质的内涵包括：非道谯性（科学知识及其应用无好坏之别）、创造性、发展性（科学知识是发展的）、简约性（简单是评判与选择哪个科学理论更好的依据之一）、可验证性（基于证据的可重复验证）、同一性（各门科学学科是构成科学知识的整体）,Roach.LE.(1993)提出了科学本质的内涵包括：科学知识是暂时性的；科学是一个应用许多科学方法的过程：科学是探索知识，技术是应用科学于改变环境或条件；科学是涉及好奇心、创造性与想象力的人为努力；科学是基于自然的；科学在于寻找事物的最简单化解释，Good(1996)提出科学本质包括科学思维的本质（natureofscienceIhinking,NoST）与科学知识本质（natureofscienceknowledge,NOSK）»基于科学思维的本质涉及前期创造与发展新想法的阶段，与后期提出验证假设的阶段.即NOS=（CarIyNoSTMaterNoST）÷NOSK.Alters,BJ.(1997a)归纳了科学教育者对科学本质定义的39项，并调查了210个美国科学哲学协会会员，从187份问卷中发现科学本质认识的多样性，即认为科学社群没有形成对科学本质的共识，须采用多元的方式进行科学本质教学.McComas&Almazroa(1998)认为科学本质是对科学的一种描述，建基于科学哲学、科学史、科学社会学与科学心理学四个维度的交集.在归纳8个国际科学教育标准的同时，提出了科学本质的14个方面：（1）科学试图解释自然现盘：（2）科学知识是可信的，同时又是试探性的；（3）科学结果有可重复性；（4）科学的历史既是进化的，又具有革命性；（5）应清楚地、开放地报告新知识.（6）科学知识不完全依籁于观察、实验证据、理性的辩论与质疑；（7）不存在唯一的科学方法；（8）定律与理论在科学中具有不同的角色：（9）观察建立在理论的基础上；（K）科学家是创造性的人：（U）科学是社会文化传统的一部分：（12）所有文化背景的人都对科学有贡献；（13）科学可以转化为技术，变成物质力量，科学技术是第一生产力；（14）科学与社会的关系.Adb-El-Khalick,Bell&Lederman(1998)认为对于中小学应该有一个可以普遍接受的科学本质内涵，包括七个方面：科学知识的暂时性，科学知识具有实证性一科学知识基于对自然世界的观察，科学知识是主观的理论渗透的，想象力与创造力科学知识大部分是人类推论、想象、创造出来的产物，包括对解释的创造；科学知识受社会与文化影响；观察与推论的区别：理论与定律的功能及关系.Smith&SCharmann(1999)归纳了近20年来科学哲学与科学教育文献中关于科学本质的陈述，将科学本质分为两方面：科学知识具备经验性、可测试性、可重复性、暂时性与自我修正性；在科学理论的价值判断标准方面包括解释力、预测力、创造力、开放性、简明性、逻辑一员性、质疑.Moss,D.M.(2001)从科学事业与科学知识两方面总结了科学本质的特性：科学事业人类可以通过科学探究来描述、认识与理解世界，但科学只是我们认识世界的一种方式：科学探究致力于解释与预测现象、比较理论，对前人研究结果的检验并产生新的问题：科学探究需要避森思维、想象力、好奇心、偶然发现新奇事物的天赋；科学是一种社会活动，影响并反映着社会的需求，科学家也受文化与个人经验的影响；提出问题、收集并分析数据、得出结论、交流讨论是科学研究的主要阶段.科学知识方面一科学知识需要实证，并得到检验：科学并不能为所有的问题提供完整的答案；科学知识具有肉定性与发展性.Good&Shymansky(2001)对美国两个主要科学教育改革文件科学素养基准与国家科学教育标准中有关科学本质的论述进行了提炼。总结了多对反映科学本质两面性的表述：科学知识是暂定性的，也是稳定性的；科学是变化的，也是连续的：科学家的观点分歧是正常的，但科学家们的观点又趋于一致；科学家受社会、文化、个人信念等影响，但用神话、个人信念或权威来解糅自然世界是不科学的：科学研究一般包括收集证据、逻辑推理、提出假设与解释数据，但并没有一个统一的为所有科学家遵循的研究程序：科学家对同样的观察会有不同的解暮，但会通过更多的观察以消除分岐.Osborne,Colins,RatdiftefMilIar&Duschl(2003)采用大慈(DClPhi)调查法，调查23位科学教育家、科学家、科学史家、科学哲学家与科学社会学家，以了解专家们对学校科学课程应教哪些“对科学的想法”(ideasabou"science).经过三次问卷谓杳，认为学校需要教导的科学本质共有九项主题：科学的确定性，资料的分析与诠释，科学方法与批判的试验，假说与预测，创造性，科学与发问，科学知识发展中的合作，科学知识的历史发展，科学方法的多样性。RcneeS.Schwartz.NormanG.Ledcrman&BarbaraA.Crawford(2004)超时性一科学知识随着对现有观察的重新解科,J新的观察事实改变，科学本质的其它方面为科学知识的暂时性提供依据。基于经验的科学知识是基于对客观世界的观察得到的.主观性一科学受当前所接受的理论与定律的影响；问题探究的发展、数据的解粒都渗透着当前的理论：个人的价值与原有经验影响着科学家的工作。创造性一科学知识是基于人类想象与逻辑推理，及对经验世界的观察得到的。社会文化渗透一科学是受社会与文化影响的人类事业，文化的价值决定了科学的运作与社会中的应用。观察与推测一科学基于观察与推测,推测是对观察的解驿，同观察可能存在多种解释.理论与定律两者是不同类的科学知识，假设在其中很重要，两者不能相互转化.王美芬与熊召弟(1995)提出了科学本质的10个方面，如科学知识不仅可以预测未来，也可以解释过去；科学家的观察并非绝对客观，需要明晰产生偏见的原因等。翁秀玉(1997)提出了小学阶段所覆调的科学本质内涵包括科学知识的本质、探究过程、科学与生活.邱明富(1996)提出了小学生应理解的科学本质内涵，包括：科学知识的本质一累积性、暂时性、可重复性、创造性、公开性；科学探究的本质实证性、观察是理论渗透的、科学方法的多元化：科学事业的本质一伦理与道撼原则，科学家的身份，科学共同体的重要性，科学技术与社会的关系.台湾教育部(2001)科学本质的能力指标按学段进行划分，耳中小学中、低年级段包括5条，如“能依自己所观察到的现象说出来”等：小学高年级段包括5条，如“知道有些事件因采证困难，无法做科学性实验”等；中学阶段包括8条，如“能判别什么是观察的现象，什么是科学理论”等.许良荣等(2007)基于对20多位来自不同领域的专家进行大慈调查后，认为中小学不同学段的科学本质目标是不同的，提出小学阶段包括9项，初中阶段包括22项，而高中阶段包括28项.科学本质就是人类对所观察或认识到的自然现象进行的合理解释或说明。为了使其具有可靠性、准确性和预见性，人们应用了逻辑、数学以及实验的方法，使其形成经过验证、系统的知识体系。科学本质教学，就是让学生掌握科学知识，并能内化并创新构建为自己的认知结构，并能应用于实际，最终目标能提富他们的科学素养，去认识世界、改造世界。情境教学法由英国应用语言学家在1930年代到I960年代发展形成。是指在教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景，以引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教材，并使学生的心理机能能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感。新课程改革以来，科学本质作为重要的教学目标得到了重视。“情境教学”已成为课堂教学研究中频频出现的概念，确定能从学生已有的生活经验出发，让学生亲历科学发生的过程，进而使学生获得对科学理解，并在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展。但是“情境教学”中“设置情境”只是促进学生获得科学发展的一种教学手段，而“去情境”才能揭示科学核心概念，突显科学本质，真正提升学生的科学素养。为什么这么说呢？首先我审视了当前情境教学中存在的误区：1 .情境追逐过度生搬硬套新课程改革以来，教师们开始研究科学本质教学，探索各种教学方式运用于科学课堂。情境教学成为实下特别流行的教学手段，于是很多教师对情境化教学过度追逐，觉得没有各种情境设置的课就不是好课，甚至认为情境设置得越多越离奇，科学课堂就越精彩。有时，明明寥寥数语就可以激发学生的求知欲，却设置个莫名其妙的情境；有时，设置的情境与学生真实生活相脱离，不符合他们年龄、身份或生活环境；有时，设置的情境太复杂，学生难以理解或太简单，思考价值极低等。这样为了情境而情境的状态，背离了初忠，根本无法点燃学生心中的探究之火，不但对教学起不到辅助作用，还可能导致正常课堂秩序被破坏。2 .情境趣味过度一舍本逐末活泼好动，好奇心强是初中生的天性。情境是多种数据信息材料构成的学习环境，它是科学学习内容的载体。设计有趣的情境，可以极大地激发学生学习科学的兴趣，顺利地打开他们的思维，带领他们走进神奇的科学世界。于是有些教师为了达到吸引学生的目的，设置的情境过于追求趣味性，造成非教学因素干扰太多，忽略了情境的核心价值科学思考，使得所教内容的科学性被弱化，思维含量被稀释。学生对干扰因素记忆深刻，而忽略了科学性的知识，失去了思考的方向。甚至过于陶醉于有趣的情境中，使课堂失控，影响正常学习。这样的情境设置就是舍本逐末，使课堂落入尴尬的境地，加大了去情境的难度，无法引领学生从感性思维过度到理性思维。设置情境是为了教学服务的，去情境是为了从具体情境中获得概括性一般知识的一种手段，其最终目标是实现从生活情境向科学推理、事实抽象的有效转换。如果不能把握情境，不能抓住情境的核心问题，被情境的各种因素牵制、干扰，在情境中迂回拖沓，会分散学生对于核心问题的专注思考，阻碍或拖延了情境的“科学化”进程。掌握好教学过程的节奏、抓准去情境的时机，适时、适度地去除情境中的非本质因素，突显科学本质在科学教学中尤为重要。去情境化，是指通过对不同情境模块的讨论，分析出内在的理论概念，使特殊的情境问题一般化，从而超越情境，形成理论抽象。知识不是通过传授或移植得到的，而是学生在一定的情境和去情境过程中，利用必要的学习资源和工具，通过积极地思考，主动地探究建构获得的。然后把知识进行整合、创新、探究、再整合，才能促进学生建构最有效的理解模式，真正领会科学内容的本质。在初中科学教学的实践中，总结了几点去情境教学的策略。1 .提炼要点，掌握核心概念科学源于生活，也终将归于生活，科学学习如果没有生活味的情境是枯燥无趣的。科学教学中呈现的现实情境常常是我们社会生活的一个画面或一些片段，常常能勾起学生的共鸣或者拓宽学生的生活视野，使科学学习充满暖暖的趣意。然而对于深入学习来说，梳理信息，把各种情境层层剥开，发现里面所包含的核心概念更为重要。教师应该引导学生如何在众多事实中找到共性，如何一系列实验探究中归纳出发本质规律，并且通过准确的文字表达抽象的思维，形成原理、概念。案例1快速弯折多次的铁丝，弯折处温度会升高的原因。学生答：做功产生了热。学生对“热”的概念是模糊的，对做功是产生了能量还是转化了能量也是混淆的。可以追问“你所表达的热'是指'热量'还是'热（内）能'？做功是'产生'了能量还是转化'了能量？”引导学生思考，理解做功并不能产生“热”，而是改变物体的内能，把机械能转化为内能，使物体的温度升高。家庭电路中，打开某一用电器后，空气开关跳间的原因。学生答：短路或用电器过多。学生的这个理解也是不全面，并且有偏差的。可以让学生再次查找书本对应的知识，仔细推敲书本上的表达，然后反思自己的表述是否准确。用电器过多和电路过载并不是一回事。学生习惯于对科学概念、规律的简单记忆与背诵，缺少对概念的深入理解与分析，对一些相似、易混淆的概念缺乏区别。教师应该引导学生透过现象找出本质，加深对核心概念内涵与外延的理解，并能用科学的语言准确地表达。大多数学生表示不喜欢做题干信息量较大的题目，比如文字比较长的，实验过程很复杂的，又或结合图、表多种形式的，学生往往会被各种信息元素牵着鼻子走。教师应该引导学生区分实验证据与科学概念之间的内存区别，让学生提炼出核心概念，这样再去结合题口中的情境内容，思路就会变得清晰，解题自然也就得心应手了。案例2人体在不同的外界环境中，对热的感觉有不同的程度，热越困难时往往会感觉到越热，人的热感与气温、相对湿度的关系如图所示。面对这道题，很多同学都抓不住核心概念，无从下手。首先要理清热感与气温与相对湿度的关系，还要会看图，慢慢一层一层剥开各种情境，看到里面所包含的本质内容：人体散热有两种途径：皮肤直接散热和汗液蒸发散热。气温25°C时，人体主要靠皮肤直接散热来调节体温，散热快慢取决于皮肤与环境的温差，相对湿度对人的热感影响不大；气温为35时，人体主要靠汗液蒸发来散热，相对湿度越大，汗液蒸发越困难，导致人体散热越困难，所以觉得更热。所以在35°C气温下，相对湿度对人的热感影响更大。情境教学沟通了科学课堂和实际生活的联系，利用学生熟悉的事物或情境进行观察、分析、比较等科学活动，引导学生获得感性认识。然而在科学教学中，必须遵循从具体到抽象的原则，让学生由感性认识逐步上升为理性认识，形成科学本质观，构建自己的知识体系，最终应用于实际去改造世界。情境化与去情境化的关系，在某种意义上反映的就是学习过程中直观与抽象的关系。所以从科学知识层面到科学本质层面的进阶关键就是去情境。教师在平时的教学中应该重视引导学生透过现象看本质，由易及难。学生才能慢慢掌握去情境揭示科学本质的能力，才能真正掌握核心概念。2 .思维导图，完善知识建构思维导图是一种思维整合和筛选的科学方法,是对某一领域内的知识元素依其内在的关联建立起来的一种可视化语义网络，它发散型的网状结构是大脑内在结构的外在表现形式，它能由主题出发产生很多联想的分支，有利于迸发创造性的想法。利用思维导图，可以把解题思路以高度精炼的形式展现出来，在学生脑海中留下深刻的印象。案例3播样曲捋麻碗经过一段时间的学习，学生有必要对所学知识进行梳理，这也是一个形象到抽象的过程,去情境，然后把各知识如纳整理。如学习完浮力这块内容后，可以绘制思维导图如上图一；然后经过初一初二两年的学习，可以扩大范围把关于运动与力的知识整理出来总结归纳绘制思维导图如图二；最后经过初中三年的学习甚至可以把有关物理的相关知识整理出来绘制思维导图如图三。浙教版科学教材的分册、分章节排版或采取环环相扣、直线推进、不予重复的排列方式或采取针对学生的接受能力，按照繁简、深浅、难易的程度，逐步扩展，螺旋上升的方式。但学生可以根据自己的认知习惯，分章、分册进行归纳总结；或是提取有逻辑关系的内容进行回顾梳理；又或是层层递进，不断积累补充进行复习巩固。可以利用各种软件绘制思维导图，更鼓励他们手工绘制如图四。思维导图在某种意义上说就是一种去情境，是对所学内容的高度的提炼、总结、归纳,并能体现各内容之间的逻辑关系。学生通过绘制思维导图，梳理了知识网络，完善了知识结构，提高了学习兴趣，提升了思维品质和创造性思维能力，增加了学生思维的广度和深度,从而有效提高了学生的科学素养。3 .聚焦模型，实现科学进阶模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述,使原型的本质属性以物质形式或思维形式显现出来。模型主要分为物理模型、概念模型、数字模型等,物理模型主要是指以实物或图画形式表达认识对象特征的模型，如:受力分析图解；概念模型主要是指以图示、文字、符号等来抽象概括出事物特征的模型，如:植物光合作用；数字模型主要是指以数字形式描述一个系统，如:重力与质量的关系。131证明、具体化'理论去情境后，提练的模型舍去了次要细节与非本质联系，以简化和理想化的形式再现各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁，模型和原型的关系如下图：抽象化、原型模型解释案例4如图所示，用F=6N的水平向右的拉力匀速拉动物块A时，-物块B繇止不动，此时弹簧测力计的示数为4N,则物块B所受摩擦力竹三三二”.的大小为N,摩擦力的方向为o'"先明确此题的考点：二力平衡条件及应用，作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。然后引导学生进行受力分析，画出力的图示（如下图），此题还能追问：物体A所受地面的摩擦力的大小及方向。如上图，理出分析对象，首先分析物体B,它是匀速运动的，所以受力平衡，它受到弹黄测力计向左4N的拉力，根据二力平衡条件，A物体对它肯定有一个向右4N的摩擦力；再分析物体A,它是静止的，所以也受力平衡，它受到一个水平向右F=6N的拉力，又由于力的作用是相互的，它还受到B对它的向左的4N的摩擦力，那么它肯定还受到地面到它向左的2N的摩擦力。科学学习中的情境描述是事件的表面现象。在教学中，可以透过情境表面的各种关系，运用图示代替文字对情境描述的元素进行直观表达，让各种信息的内在联系得以显现，从而帮助学生抓住所学过的知识之间的深层联系，建立自己的认知体系，完善知识建构。案例5学生小组活动：搭建给定的物质的粒子模型并贴上标签，并把搭建完成的粒子构成的物质分成2组。完成后派代表上台展示，并说明分类依据这样的课堂大大提高了学生的参与度,增加了他们学习的兴趣。他们亲自动手进行建模,进一步了解物质的组成及微观结构，并在建模的过程中体验不同物质微观结构的不同，并且把这些不同作为分类依据把物质进行分类。这样学生的动手操作不再只是停留在操作，而是要在这个自己动手的过程中不断地去观察，不断地去思考，实现学习的进阶。让原有的知识和新获得的体验进行结合，构建出新的知识体系，更重要的是能应用于实际，去解决一些问题。运用模型方法，能够有效表达出认识对象的形象，具有化繁为简，化难为易的特点。因此，在初中科学教学中，为提高学生对科学课的理解能力，提高学生逻辑思维，教师将模型方法引入教学中，能获得较为理想的课堂效果。141三、思辨：情境化、去情境化、再情境化，培养科学素养从情境创设到去情境的教学实践，学生从去情境过程中获得了抽象概括的一般化知识，掌握科学核心概念的同时体会科学本质，并获得了科学的思想方法。反思在这一过程中，还有一些需要厘清的问题。1. “情境化”与“去情境化”的相辅相成“情境化”与“去情境化”是初中科学教学的两个必经环节，且这两个环节密不可分、相辅相成并不分重要与次要，更不能做取舍，只是根据教学内容适时选择合适的教学手段。创设情境关注的不仅仅是为了生活性和趣味性，更应充分考虑在情境中孕伏与学习内容相关的科学思考，尽量减少非科学因素的干扰，为帮助学生有效地剥离情境、超越情境，探索科学本质，培养科学素养做好充分的准备，这才是有意义、有价值的情境。而“去情境化”是情境教学的深化，只有有效地去情境过程，才能使学生真正触摸到科学的本质，感受科学的精髓，体验有价值的科学。2. “去情境化”的时机把握初中学生的思维很大程度上还是以直观的形象思维为主，正在慢慢地向抽象的逻辑思维发展，这需要一个漫长的过程。科学教学中的“去情境”不能急于求成，甚至越俎代庖。教师应充分尊重学生的思维特点和认知规律，慢慢抽丝剥茧，循序渐进，逐步抽象出科学模型,揭示科学本质。3. “再情境化”的投身应用把去情境过程中建立的科学模型再次应用到新的情境中去检验，并对模型进行丰富和完善，这才是“去情境”学习的最终目标。所以情境教学应该至少包括三个步骤：情境化一去情境化一再情境化。情境化就是创设情境，沟通科学和生活的联系，激发学生的学习兴趣；去情境化就是引导学生从情境中抽象出科学核心概念，揭示科学本质；再情境化就是应用科学核心概念去解决实际问题。在这个循环往复、螺旋上升的学习过程中，让学生从具体现实的科学生活世界走向简约抽象的科学本质，理解并有效运用科学的知识、思想方法解决实际问题，训练学生的思维从直观逐步走向理性与深刻，提升科学素养。我的教学主张：“情境化”一“去情境化”一“再情境化”，从现象中抽象出科学核心概念，揭示科学本质，以提升学生科学素养。