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一、
㈠背景：
浙教版七年級(jí)（上）科學(xué)教材第二章第一節(jié)《生物與非生物》的第一課時(shí)安排了一個(gè)以學(xué)生活動(dòng)為主的教學(xué)內(nèi)容——《觀察蝸牛》。觀摩了不少這節(jié)課的公開教學(xué)活動(dòng)和查閱了許多這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)多數(shù)有如下教學(xué)環(huán)節(jié)：
討論了“蝸牛為何要四處爬？”之后，教師便布置學(xué)生“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝸牛是否有視覺、觸覺、嗅覺、味覺、聽覺等感覺”，接著學(xué)生進(jìn)行思考、討論和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，然后請(qǐng)學(xué)生代表講講自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，最后學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和匯報(bào)探究結(jié)果。
課堂觀察發(fā)現(xiàn)：在學(xué)生思考、討論和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生很興奮忙于發(fā)表自己的見解、有的學(xué)生默默無語低頭在課本中尋找答案、有的學(xué)生作茫然狀……學(xué)生匯報(bào)的“設(shè)計(jì)”的方案和教材中的實(shí)驗(yàn)步驟幾乎一致，很少看到學(xué)生自己設(shè)計(jì)的且具有可行性的實(shí)驗(yàn)方案。如果說有學(xué)生自己的設(shè)計(jì)，也僅僅是刺激物的改變，如用蘋果、香蕉來替代糖水、米醋來實(shí)驗(yàn)。還有，就是學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)中比較隨意，實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)沒有得到充分的重視，不少學(xué)生是在玩蝸牛。課堂教學(xué)難于達(dá)到預(yù)期的效果。
為什么不少教師鐘情于如上的教學(xué)設(shè)計(jì)，為什么看起來熱熱鬧鬧的課堂卻效果不盡人意。筆者認(rèn)為原因如下：在基礎(chǔ)教育課程改革目標(biāo)的指引下，探究式教學(xué)引起了普遍重視，課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位日益突出，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、興趣得到較大程度提高。然而不容忽視的是有些教師把探究教學(xué)的內(nèi)涵窄化，簡(jiǎn)單認(rèn)為探究就是讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，導(dǎo)致課堂教學(xué)中特別是在一些公開課中，不考慮學(xué)生的實(shí)際情況，動(dòng)不動(dòng)就要學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。就七年級(jí)學(xué)生的水平能設(shè)計(jì)出“探究蝸牛是否有幾種感覺”的實(shí)驗(yàn)嗎？絕大多數(shù)學(xué)生是還不具有這樣的能力水平的，這些實(shí)驗(yàn)就是讓老師來獨(dú)立設(shè)計(jì)也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。為什么呢？這是因?yàn)閷W(xué)生的知識(shí)、方法和能力還沒有達(dá)到相應(yīng)的水平，如：學(xué)生不具備光的基礎(chǔ)知識(shí)，不知道視覺是對(duì)光的反應(yīng)；七年級(jí)的學(xué)生往往容易混淆味覺和嗅覺兩個(gè)概念，不會(huì)選擇相應(yīng)的刺激物作為實(shí)驗(yàn)條件；剛開始初中學(xué)習(xí)的學(xué)生還不懂得在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中運(yùn)用對(duì)比和排除干擾等方法，比如研究蝸牛是否有視覺的實(shí)驗(yàn)中“用書本遮在它（蝸牛）的上面，使它的一半身體處于陰影中”的操作，就有嚴(yán)格的對(duì)比，這里的“一半身體”是指左右的一半而不是前后的一半，通過左右一半的對(duì)比來研究蝸牛的眼對(duì)光的刺激是否有反應(yīng)，進(jìn)而證明蝸牛是否有視覺。還有如果在同一個(gè)玻璃板上來研究“蝸牛會(huì)嗅、會(huì)嘗嗎？”的問題，則醋的氣味對(duì)味覺的實(shí)驗(yàn)有干擾。因此，這種讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是一種脫離學(xué)生實(shí)際的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)是一種偽設(shè)計(jì)，只是追求形式上的探究，不能真正達(dá)到發(fā)展學(xué)生探究能力的要求。
那么，如何處理這節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的探究能力和建構(gòu)相應(yīng)的知識(shí)呢？筆者以教材中的一個(gè)思考題“蝸牛為何要四處爬行呢？”為中心，嘗試了如下教學(xué)過程：
㈡過程：
在學(xué)生標(biāo)出了右圖中所示的各名稱并追問“足的功能”后，教師自然提出問題：“蝸牛為何要四處爬行？”
學(xué)生先獨(dú)立思考，再進(jìn)行小組內(nèi)討論對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行猜想。對(duì)于學(xué)生的每一個(gè)猜想，教師都引導(dǎo)學(xué)生從生命的基本特征的角度去解釋猜想的合理性。課堂實(shí)錄如下：
生1：蝸牛四處爬行可能是為了獲取食物。
追問：你為什么會(huì)有這種想法？
生1：如果沒有吃東西，它會(huì)餓死。
點(diǎn)評(píng)：動(dòng)物需要通過攝食的方式從外界獲得營(yíng)養(yǎng)，這種猜想有充分的依據(jù)。
生2：可能是為了獲得安全、舒適、適宜的生存環(huán)境。
追問：你為什么會(huì)有這種想法？
生2：如果周圍太吵、太熱或太冷、缺水等，蝸牛會(huì)不舒服，依靠爬行找到舒適的環(huán)境。
點(diǎn)評(píng)：對(duì)周圍的各中刺激做出反應(yīng)，從而逃避敵害和惡劣的環(huán)境是生物體的本能，因此這種猜想也有充分的依據(jù)。
生3：可能為了尋找朋友。
教師補(bǔ)充：還有可能是找老公、老婆或找孩子。
全體學(xué)生大笑。
追問：同學(xué)3和老師剛才的假設(shè)有可能嗎？為什么？
生4：有可能，尋找配偶、繁殖是動(dòng)物都具有的基本特點(diǎn)。
……
小結(jié)：科學(xué)猜想需要有一定依據(jù)，而不是瞎猜、亂猜。剛才大家從自己所了解的生命的一些基本特征出發(fā)，猜想了蝸牛為何要四處爬行，都具有一定的說服力，比較合理。
問：如果蝸牛四處爬行是為了獲取食物，那么蝸牛是怎樣知道某個(gè)地方有它所需要的食物呢？
生5：可能看到了食物，也可能聞到了食物的香味，可能其它蝸牛告訴它……
問：如果蝸牛四處爬行是為了尋找適宜的環(huán)境和逃避敵害，那么蝸牛是通過什么途徑知道周圍環(huán)境中不安全的因素呢？
生6：可能看到使它害怕的東西，可能聽到使它害怕的聲音，可能感覺到太冷或太熱……
問：如果蝸牛四處爬行是為了尋找配偶或朋友，那蝸牛又是如何知道它要尋找的另一只蝸牛在哪里呢？
生7：可能是看到了對(duì)方，可能聽到了對(duì)方的聲音，可能聞到對(duì)方的氣味……
歸納：按剛才同學(xué)的說法，也就是說蝸牛可能有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺。
師：請(qǐng)大家聯(lián)系前面所觀察的蝸牛的形態(tài)結(jié)構(gòu)和自己所知道的一些相關(guān)的知識(shí)，猜想一下蝸牛是否有以上五種基本感覺。
生8：可能有視覺，因?yàn)橛醒?；可能有味覺，因?yàn)橛锌?；可能有觸覺，因?yàn)槿绻脗€(gè)東西碰一下蝸牛，它會(huì)縮到殼里；可能沒有聽覺，因?yàn)槲伵]有耳；不能確定是否有嗅覺。
生9：有嗅覺，我在課外書上看到說蝸牛的觸角有嗅覺。
點(diǎn)評(píng)：剛才大家應(yīng)用了科學(xué)上的一條重要的原理——“生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和其功能相適應(yīng)”的原理，來猜想蝸牛是否有各種感覺，也有同學(xué)根據(jù)其它書上看到的材料來判斷蝸牛有嗅覺，都具有一定的合理性。
師：是否真如同學(xué)們所說，蝸牛有視覺、觸覺、嗅覺、味覺而無聽覺呢？課本中設(shè)計(jì)了五個(gè)實(shí)驗(yàn)來幫助我們研究這個(gè)問題，請(qǐng)大家閱讀教材，分別思考實(shí)驗(yàn)步驟中的以下問題：
⑴在“蝸牛是否有視覺”的實(shí)驗(yàn)中，為什么要將蝸牛一半身體處于陰影中？是前后的一半還是左右的一半？
（參考答案：應(yīng)該是身體左或右的一半處于陰影中，通過左右的比較，判斷蝸牛的眼對(duì)光的變化是否有反應(yīng)，從而知道其是否有視覺。）
⑵在“蝸牛有觸覺嗎”的實(shí)驗(yàn)中，為什么要在蝸牛的不同部位實(shí)驗(yàn)？
（參考答案：“輕觸不同部位”可以對(duì)比各不同部位觸覺的敏感度。）
⑶在“蝸牛有聽力嗎”的實(shí)驗(yàn)中，為什么鼓掌的距離設(shè)置為0.5米，更近一些行不行？周圍多個(gè)同學(xué)同時(shí)鼓掌行不行？
（參考答案：鼓掌的手不能靠蝸牛太近，否則鼓掌時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)對(duì)蝸?？赡苡杏绊?，而這是通過觸覺感受到的刺激而不是聽覺，還有蝸?？赡芡ㄟ^眼看到手靠近它而產(chǎn)生反應(yīng)；不能多個(gè)同學(xué)同時(shí)鼓掌，因?yàn)橥瑫r(shí)發(fā)出的掌聲會(huì)相互干擾）
⑷在“蝸牛會(huì)嗅、會(huì)嘗嗎”的實(shí)驗(yàn)中，為什么米醋放在“前3厘米處”而蔗糖溶液放在“前方”，兩者為何有這樣的區(qū)別？米醋和蔗糖的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裨谕徊ＡО迳线M(jìn)行？
（參考答案：實(shí)驗(yàn)中“3厘米”的距離應(yīng)該比”前方”遠(yuǎn)，因?yàn)槊状资怯脕頇z驗(yàn)蝸牛是否有嗅覺，而蔗糖是用來檢驗(yàn)蝸牛是否有味覺；兩個(gè)實(shí)驗(yàn)不能在同一玻璃板上進(jìn)行，因?yàn)榇孜稌?huì)對(duì)蔗糖實(shí)驗(yàn)有干擾。）
學(xué)生對(duì)這些問題有著濃厚的興趣，積極投入到問題的討論中，在學(xué)生思考和討論這些問題后，教師歸納：科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要注意“對(duì)比方法的使用，要注意排除其它因素的干擾”。
接著學(xué)生選擇器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。最后，學(xué)生匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，明確蝸牛有視覺、觸覺、嗅覺、味覺，而沒有聽覺。
二、
1.立足學(xué)生已有水平，發(fā)展科學(xué)探究能力
對(duì)比兩種教學(xué)設(shè)計(jì)，很容易發(fā)現(xiàn)，兩種教學(xué)設(shè)計(jì)中對(duì)探究能力培養(yǎng)的著力點(diǎn)有很大的不同?！氨尘啊辈糠炙枋龅慕虒W(xué)過程，強(qiáng)調(diào)的是“讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”，而“過程”部分所描述的教學(xué)過程，組織了兩次猜想，強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生“作出假設(shè)的能力”；另外，對(duì)五個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了討論，是為了讓學(xué)生理解“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要對(duì)照和排除干擾”。
新課程倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，《科學(xué)（7～9年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》指出“科學(xué)的核心是探究”。為了提高探究教學(xué)的有效性，在實(shí)施探究教學(xué)的過程中，教師首先要深入研究學(xué)生，立足于學(xué)生的能力水平開展探究教學(xué)；還要理清探究?jī)?nèi)容在三年教材中安排脈絡(luò)，把握各冊(cè)教材中探究?jī)?nèi)容的側(cè)重點(diǎn)和所需達(dá)到的要求，循序漸進(jìn)開展探究能力的培養(yǎng)。“過程”部分所描述的教學(xué)過程，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生“作出假設(shè)的能力”和理解“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要對(duì)照和排除干擾”，對(duì)于七年級(jí)的學(xué)生來說是必要的也是合適的。余自強(qiáng)老師在《科學(xué)課程論》一書中曾說到“科學(xué)課程中探究式學(xué)習(xí)的實(shí)施，問題和假設(shè)是關(guān)鍵”，“在科學(xué)探究過程的諸環(huán)節(jié)中，猜想和假設(shè)具有重要的地位，起著重要的作用?！币簿褪钦f培養(yǎng)學(xué)生的作出假設(shè)的能力是探究教學(xué)中重要的一環(huán)。由于任務(wù)對(duì)于學(xué)生來說是“可能完成的任務(wù)”、是學(xué)生感興趣的任務(wù)，因此在課堂中學(xué)生積極參與思考和討論。通過兩次猜想，讓學(xué)生理解了“科學(xué)假設(shè)雖然是一種猜測(cè)和推斷，但它既不是唯心主義的臆造，也不是毫無根據(jù)的空想”；了解了“假設(shè)的建立，總是以一定的、確定可靠的關(guān)于研究對(duì)象的事實(shí)材料為基礎(chǔ)的”；也讓學(xué)生體會(huì)到“作出假設(shè)還必須充分發(fā)揮科學(xué)思維的能動(dòng)作用，運(yùn)用一定的邏輯思維方法”。這樣有利于發(fā)展學(xué)生提出猜想和形成假設(shè)的能力以及了解假設(shè)對(duì)科學(xué)探究的作用。浙教版《科學(xué)》教材設(shè)計(jì)者方紅峰老師在《論初中<科學(xué)>教材的設(shè)計(jì)》一文中指出“有關(guān)探究的內(nèi)容和技能需要在課程中進(jìn)行有序地安排”，根據(jù)該文所列的《<科學(xué)>教材具體各冊(cè)探究的側(cè)重點(diǎn)表》所示，“讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”是第二冊(cè)（七年級(jí)下）開始才有的要求，并在后續(xù)的教學(xué)中逐步提高，由此可見讓剛開始學(xué)習(xí)科學(xué)的七年級(jí)上的學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“探究究蝸牛是否有各種感覺”顯然也是不合理的。那么七年級(jí)上的教學(xué)可以為七年級(jí)下開始的“學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”能力的培養(yǎng)做哪些準(zhǔn)備呢？前面“過程”部分所闡述的“討論五個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案中的一些問題”，旨在引導(dǎo)學(xué)生理解“科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要注意對(duì)比方法的使用，要注意排除其它因素的干擾”，就是為了以后培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力所做的鋪墊。
2.不斷豐富感性認(rèn)識(shí)，幫助建立認(rèn)知圖式
皮亞杰用圖式、同化、順應(yīng)和平衡”4個(gè)概念來說明兒童心理結(jié)構(gòu)的發(fā)展。其中“圖式”是兒童以他們具有的活動(dòng)本領(lǐng)與客觀環(huán)境進(jìn)行交往，在交往的過程中逐漸形成的，它凝聚著兒童已有的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，并隨著兒童經(jīng)驗(yàn)的繼續(xù)積累而逐步完善。皮亞杰認(rèn)為，兒童每遇到一種事物或情境，都試圖用原有的“圖式”來同化它。如果同化成功，人的認(rèn)識(shí)便得到暫時(shí)的平衡。如果失敗，他就改變?cè)械膱D式并創(chuàng)立新的圖式來順應(yīng)它，以保持認(rèn)知上的平衡。在學(xué)生缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候，教師通過引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、討論，以幫助學(xué)生建立認(rèn)知圖式是教學(xué)中的重要一環(huán)，是后續(xù)的知識(shí)同化的基礎(chǔ)。仔細(xì)分析這節(jié)課的前后教學(xué)內(nèi)容，我們不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)課時(shí)的內(nèi)容雖是“觀察蝸?！?，但“觀察蝸?！辈⒉皇沁@節(jié)課的根本目的。本節(jié)課的目的在于通過“觀察蝸?！边@一活動(dòng)，積累學(xué)生對(duì)生命基本特征的感性經(jīng)驗(yàn)。也就是說這節(jié)課的教學(xué)是為下一節(jié)課服務(wù)的，其實(shí)蝸牛只是一個(gè)載體而已，如果學(xué)生暫時(shí)難于找到蝸牛，完全可以用其它小動(dòng)物來替代，關(guān)鍵在于通過對(duì)這些小動(dòng)物的觀察，感受生命的基本特征，形成生命基本特征的科學(xué)的認(rèn)知圖式。而對(duì)“蝸牛為何要四處爬行”的問題作出充分的假設(shè)，有利于幫助學(xué)生建立“生命的基本特征的認(rèn)知圖式”。這也是教師在啟發(fā)學(xué)生對(duì)“蝸牛為何要四處爬行”的問題作出假設(shè)時(shí)，始終注意引導(dǎo)學(xué)生從生命的基本特征對(duì)各種假設(shè)的合理性進(jìn)行解釋的原因。
3.應(yīng)用學(xué)科基本原理，利于知識(shí)的結(jié)構(gòu)化
對(duì)“蝸牛是否有五種基本感覺”所進(jìn)行的猜想，有利于知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。1959年，布魯納在《教育過程》中提出他的結(jié)構(gòu)主義課程的思想。他主張：“不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)”，所謂學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)就是學(xué)科的基本原理，“懂得基本原理可以使學(xué)生更容易理解”?！吧矬w的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和其功能相適應(yīng)”是科學(xué)中一條基本原理。教學(xué)中，教師并不是點(diǎn)出蝸?？赡苡幸曈X、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺就算了，而是進(jìn)一步提出任務(wù)：請(qǐng)大家聯(lián)系前面所觀察的蝸牛的形態(tài)結(jié)構(gòu)和自己所知道的一些相關(guān)的事實(shí)，猜想一下蝸牛是否有以上五種基本感覺。這一猜想環(huán)節(jié)，既強(qiáng)調(diào)了猜想需要有一定的依據(jù)，又讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和其功能相適應(yīng)”這一學(xué)科的基本原理。
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