以过程为主线

第五节　以过程为主线

以过程为主线的教学策略，是指活动过程能够使抽象的知识具体化，“学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践”的过程是学生获得科学素养必不可少的条件。真实的过程能够化枯燥为生动，从而激发学生的学习兴趣，引导学生主动参与；能够使学生关注生活，对生活充满好奇，并善于从日常生活中发现问题、提出问题、解决问题；能够使学生主动思考，关注科学技术与社会环境之间的关系，用科学技术充实自己的观点，进行价值判断；能够帮助学生在经验基础上真正理解知识，明确在什么情况下运用知识。不管教学内容如何变化，也不管是什么类型的学习倾向，构成教学的一些因素必须要考虑，影响教学的一些条件一定要满足，一些活动方式及其过程必然在学习中发生。因此，分析并找到教学过程中的矛盾、动力、要素及其关系，筛选和整合这些因素，将活动置于有效的、整体的教学结构中，这是实施科学课堂活动教学的策略之一。

“以过程为主线”的教学策略就教学目标而言，侧重于“科学探究（过程、方法与能力）”与“科学、技术、社会、环境”。对于概念，要充分“还原稀释”，让学生体验概念的形成过程；对于规律模型，要坚持“延迟判断”，让学生探寻规律的发现过程；对于科学实验，要渗透思想方法，让学生参与实验的设计过程；对于科学问题，要注重过程分析，让学生亲历类似问题的解决过程。

一、主动参与

主动参与不是一开始就有的，教学中的助学事件是必不可少的，学生学习需要帮助，需要一定的经验支撑，需要一个从助学到自主的过程。以“探究液体蒸发快慢的影响因素”为例，《科学·七年级上》（课标浙江实验版）教材先让学生讨论“平时是怎样晒衣服的”⁽⁴⁰⁾，然后提出“液体蒸发快慢的影响因素”并开展探究。《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材吸收了原教材的背景知识，直接提出：“你能对液体蒸发快慢的影响因素建立合理的假设吗（联系晾晒衣服的经验，也许能够得到启示）？”教材中还有边条写着“提示：湿衣服撑开晾晒比堆在一起晾晒干得快……”⁽⁴¹⁾《科学·七年级上》（课标浙江实验版）强调的是在助学事件中提出问题，而《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材强调的是面对问题我们能找到哪些原型启示。两种教材的共同特征都是把“核心事件留给学生探究”，从助学走向自主。

而从自主的角度思考，晒衣服的经验也离学生越来越远了，所以属于比较远的助学事件。为提高学生的参与性，可以先设计一个真实的情境：体育课回来，感觉很热，大家都在电风扇下吹，有增加风速的、有解开衣领的……有边擦汗边吹电风扇的。大家这样做有什么科学依据？这个情境涉及两个本课时的主要问题：蒸发吸热与影响蒸发快慢的因素。真实的过程能够化枯燥为生动，从而激发学生的学习兴趣，引导学生主动参与。

适时的助学与适时的自主同样重要。对于“观察植物细胞时的问题与对策”，《科学·七年级上》（课标浙江实验版）与《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材都用列表的形式，由于学习第2节“细胞”时学生刚开始接触显微镜，所以，面对“细胞有严重重叠”等问题时，《科学》（课标浙江实验版）教材的对策是“在老师帮助下，用镊子展平洋葱鳞片表皮后，重新制作装片”⁽⁴²⁾，而《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材的对策是“用镊子展平洋葱鳞片表皮后，重新制作装片”⁽⁴³⁾，表面上看起来，有没有“在老师帮助下”这句话对教学没有多大影响，但这恰恰是要求教师根据具体情况把握助学与自主之间的平衡，引导学生主动参与才是其真正的理念。

“主动参与”策略的操作要点有：

运用适当的教学策略以及与学习目标相适应的评价形式。

监测并分析学生的作业，根据需要进行个别的或集体的学习行为矫正，或快速反馈。

鼓励学生把自己看作有能力的学习者。

在学习过程中，对学生的控制、助学要保持在合理的水平上。

二、主动探索

主动探索除了体现在课内，还应从课内到课外——能够使学生关注生活，对生活充满好奇，并善于从日常生活中发现问题、提出问题、解决问题。香烟包装铝箔与氢气就是其中的一个例子。探究知识结构化，需要学生放松性警觉（即安全的条件下，自然地接受新信息、探究新情境和顿悟新问题）以及对经验的积极加工（积极加工包括探究、反思、沉思和创造性精制，它涉及情感、已有的观念和学生本身的价值观）。

（一）探究

学生在学习了用某些金属与酸反应能制氢气后，有一位学生用香烟包装盒内的铝箔与醋反应制取氢气，在大瓷碗里放入铝箔，倒入一定量的食醋，外用保鲜膜密封，再绕上胶带（见图6‐22）。一天后，用燃着的木条检验，没有看到气体燃烧的火焰，也没有听到爆鸣声。

图6‐22　铝箔与醋反应的家庭探究装置

该学生猜想可能是铝箔与醋的接触面积太少，应该增加接触面积，于是把铝箔撕成细小的碎片，再次实验，还是失败了。

该学生又猜想可能是醋中乙酸的含量较低，更换了醋的品牌。实验再次失败。

于是，该学生得出结论，醋与铝箔不会发生反应。

此话题引入教室后，引发些许讨论：

有学生认为，还有其他因素也应该分析一下。比如装置是不是漏气、密封空间内是不是空气太多、是不是反应生成的氢气太少有没有达到爆炸极限、产生氢气的速度是不是足够快、检验方法在这里是不是适用、有没有考虑到铝箔表面可能被氧化等。还有食醋中醋酸的溶质质量分数太低、氢气不能燃烧、铝与食醋中的醋酸不能反应、铝的金属活动性比较弱不能与酸反应、检验方法出错等有争议的问题。有学生还提出了一个更有创意的问题：香烟包装铝箔是不是铝做的？

（二）选择与再探究

用细口的容器如矿泉水瓶代替瓷碗，装满醋。把矿泉水瓶倒过来，反应一段时间后，可以看到瓶底的气泡会变大。

把卷成卷状的香烟包装铝箔浸入1∶4的稀盐酸溶液中，约过了三分钟后，仍看不到明显的气泡产生，有学生就得出结论，香烟包装铝箔不是铝做的（通常五六分钟后，可明显地看出气泡速度变大）。

为激励这种探究，我们把它习题化并向同学推广。

某同学学习了用某些金属与酸反应能制氢气后，认为香烟包装盒内的铝箔与醋反应也能制取氢气。在大瓷碗里放入铝箔，倒入一定量的食醋，外用保鲜膜密封，再绕上胶带（见图6‐22）。一天后，用燃着的木条检验，没有看到气体燃烧的火焰，也没有听到爆鸣声。

（1）在与同学讨论的过程中，有以下一些议论，你认为合理的是_____。（选填编号，答案可能不只一项）

①装置太简陋容易漏气　　②铝的金属活动性较弱不能与酸反应

③反应生成的氢气太少　　④食醋中醋酸的溶质质量分数太低

（2）某同学把包装盒内的铝箔撕碎后，重做实验……同时阅读资料，发现通常食醋中含有3%～5%的醋酸，醋酸是一种有机物，具有酸的性质，熔点为16.6℃。当时实验室气温为8℃，找到醋酸时发现它是_____（选填“固态”“液态”或“气态”）。她用醋酸代替食醋又开始重复实验。“用醋酸代替食醋”，她是为了验证_____的猜想。（同学们给出了食醋中醋酸的溶质质量分数太低，反应速度慢；铝能与醋酸反应等合理答案，也有学生选编号④的。）

“主动探索”策略的操作要点有：

尊重学生的探究兴趣，哪怕一开始可能是有些简陋的。

帮助学生认识到自己的努力，改变一下学习策略及坚持不懈对保证学习成功很重要。

帮助学生体验学习成功的满足感。

三、主动思考

福岛核电站的事故，带来国民抢购食盐的风潮。这中间有证据、有思考、有传说，就是没有科学素养，只是一个从传说到伪证据的过程。

《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材开始有意识地关注这类问题，比如，相比于《科学》（课标浙江实验版）教材，第1节“地球的形状和内部结构”⁽⁴⁴⁾中，传说减少了，科学史增加了；古印度人的地球观删了、古巴比伦人的地球观删了，只保留了中国人的地球观；增加了毕达哥拉斯的设想、亚里士多德的推理，再加上麦哲伦的实证与太空照片，组成了相对完整的人类思考链。

相同的例子还有第4节“地壳变动和火山地震”，其中《科学·七年级上》（课标浙江实验版）教材中有一个条目是“地震的预报和防范”，而在《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材中变成“地震的防范和预报”，⁽⁴⁵⁾教材还删除了地震发生前的征兆，如马不进圈等民间流传的预报方式，增加了自救图片与防震建筑。“预报”与“防范”哪一个更重要？对大众而言，地震的防范比预报更有意义。教材的这种安排，更多的是引导学生主动思考，关注科学技术与社会环境之间的关系，用科学技术充实自己的观点，进行价值判断。

这种证据意识在《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材中常常以整体历史观的角度体现出来，比如从大陆漂移学说到扩张学说：“20世纪初，德国地球物理学家魏格纳在30岁那年，意外地发现大西洋两岸的轮廓是如此相对应。是偶然的巧合，还是非洲大陆曾经与南美大陆是一个整体……”⁽⁴⁶⁾然后，教材从科学方法上介绍假说，从证据意识上增加了舌羊齿化石的分布内容，在述说上增加了科学史上的赫斯、迪茨等人物，利用读图增加了洋中脊与大西洋的扩张的介绍，正是几十年、几代人，才把偶然的发现变成了科学。

教材这种设计，都是为了引导学生主动思考、有证据地思考。

“主动思考”策略的操作要点有：

善于澄清理解和信仰、传说与证据的区别；

在涉及科学概念时，要避免运用“真实的”“相信”“信仰”等词汇。

讨论建立实验数据和理论之间的联系、运用数学推理解决问题。

述说时要引导学生自觉运用科学概念并介绍科学探究过程，把思考的观点亮出来。

四、主动实践

从经验到知识是一种主动实践，从知识到经验也需要主动实践，主动实践能够帮助学生在经验基础上真正理解知识，明确在什么情况下运用知识。过程的背后存在着一种理念，要让学生重演科学知识的发生过程，要呈现整个“具体而微”的研究过程，既要使学生经历科学探究的全过程，又要体现研究问题的一般思维过程，这个过程也是自主探索、合作交流的过程。

《科学·七年级上》（2012课标浙江版）教材中，从经验到知识的意识，得到了一定程度的强化。有一个“物理变化还是化学变化”的活动练习，很简单却很综合：“拿一只小烧杯，将它靠近嘴边，张开口对着烧杯内壁哈气，见图6‐23甲，可以发现杯内壁出现了水雾。点燃打火机，并用一只干冷的小烧杯罩在火焰上，见图6‐23乙。一段时间后，同样可见烧杯的内壁出现水雾。这两个过程发生的变化……”⁽⁴⁷⁾

图6‐23　教材中物理变化与化学变化的活动练习

图6‐24　太阳光的色散活动

在“光的色散”⁽⁴⁸⁾学习中，我们安排了一个课外活动：用脸盆盛适量水，按教材要求在水面斜插一面小镜子（不能太小），把光线反射到一张大一点的白纸上（或白色的墙上，见图6‐24）。这个活动说简单也简单，但在一个群体中，看到彩虹的同学都很激动，而看不到自己制作的彩虹的学生会怎么想？有人不停地转换着位置，努力调整着，有人不停地找人帮忙，有人不停地观察他人是怎么做的……也有人甚至放手不干，很失望地独自走了。可见，活动也能培养学生的情感与意志，并不是所有的学生都会主动实践。然而，课外活动带给教室的学习氛围，是一种可以持续一整节课的热情。

“主动实践”策略的操作要点有：

将科学概念及相应的教学跟学生个人的已有经验联系起来。

强调概念对生活、事实的解释力和预测能力。

鼓励学生把概念看作解决科学问题的工具，把实践看成问题解决的方法。

五、时空管理

过程总是与时空联系在一起的。不同的时空里重复着相似的活动，会带来什么结果？

（一）周末探究

这是简单持续的故事：一个做电解水实验的学生，从最简单的电解水实验开始，一个人开始在家里做实验。连续持续了一个学期的周末，从最初转换溶液成分，到改变电压，然后到设法收集气体，完成氢气和氧气在肥皂水中的爆鸣（见图6‐25）。比如再更换不同的电极，除了家里常用的铁质材料、铜导线、石墨，还用到多组电极并联、导线接在勺子上（电极面积很重要）、用吃完的曼妥思糖纸（锡箔）铺在杯子的边上做电极。

图6‐25　电解水与氢气在肥皂水中爆鸣实验

当然，实验中他也会有新的发现：为什么放出的气体还很难闻、呛人？电极总是会变黑，然后慢慢断掉，连铜都不行，铜的活动性不是在氢之后吗，为什么还是不行？水会变黄，为什么？直接把电池扔进盐水里，会怎么样？

自主时间里主动的活动，这种看似无聊的过程，最直接的结果是他的成绩持续地进步，慢慢地变成了班级里成绩一流的学生。这样的时间管理，大大提高了学生的有效学习时间。

（二）实验室探究

上述的例子是个体的案例。那群体又会怎么样呢？实验室里的三分钟，在相同的活动中学生又是如何管理时间的？例如，在液体压强研究这一简单探究中，学生的情感、态度与价值观又有哪些不一样？

一次实验时，有一个学生觉得很无聊地把研究液体压强的仪器每隔几分钟胡乱“上下提拉”几下，还说：这个实验怎么那么无聊！

液体压强研究中，学生碰到最大的困难是什么？金属盒沉到水里时，高度差为零，提出水面时，反而有明显的高度差了。一类学生会找老师“换一个”，然后再实验。另一类学生独立探究、交流，也只有一组学生不能解决问题——因为他们没有交流。

为什么会这样？这是前一组实验对后一组产生了影响，前一组学生在仪器整理时间里没有注意把金属盒从水中取出，导致金属盒的橡皮膜因在水中时间过长而变形。而后一组学生在实验开始时，没有注意仪器的清点。这还是一个三分钟内的时空管理的原因。

所以，在过程时间的管理上，我们有许多地方可以做得更好。除了时间的问题之外，还有一个相关的问题也是至关重要的，那就是探究性学习的选题。科学教学中选择探究学习的内容自然要依据课程标准，但我们不可能也没有必要将所有的内容都设计成探究性的。最值得选择的内容，应该是对于学科来说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识，因为只要学生真正理解了这样的知识，就等于掌握了学科知识的主干，形成了扩充和扩展自己知识结构的能力。在这样的知识的学习上，多花一点时间是没有多大争议的。

“时空管理”策略的操作要点有：

了解学生已有的相关知识及学习需求，然后再制订适当的课时计划。

以课内时间为主，再考虑课外时间的可行与有效。

制订学习计划时，要关注科学、技术、社会、环境的联系及其可能消耗的时间。

阐明科学思想或理论造福于个人、社会及环境需要一个时间过程。

六、适时追问

“追问”是在学生互动过程中或应答后，教师顺应学生思维，有针对性地“二度提问”，是为了使学生弄懂弄通某一问题的延伸和拓展，直到再次激活学生思维，深入理解、沟通联系，促进他们深入探究。学生在课堂上讨论或理答时有这样的五种状态：一是学生回答错误；二是学生回答完全正确；三是学生不能回答；四是学生回答的答案部分正确；五是学生不能确定。这五种状态背后都有学生的现实思考，顺应学生思维的课堂追问，于学生回答错误处追问，让思考迷途知返；于学生回答正确处追问，让思考更加完美；于学生不能回答的空白处追问，让思维再次起动；于学生回答一知半解的冲突处追问，让思考生成精彩；于学生不确定的疑惑处追问，让思维拨云见日。追问过程对学生是“被动”的活动，目的是为了推动主动。

“适时追问”策略的操作要点有：

错误是潜在的学习资源，空白也不是没有，而是一种寻找。

照顾好学生的情感，追问是为了让科学教学走向深入，而不是为难学生。

顺应学生的思维追问，形成问题链，推动学生更多地主动思考。