科学课堂中创设“矛盾性问题情景”的应用

陶基荣

摘要：本文主要针对初中《科学》知识上一些“矛盾性”科学问题展开论述，希望通过创设适合学生的“矛盾性问题情景”，让学生能够轻松高效地分析解决“矛盾性”问题，从而促进学生思维能力的提高，让学生能够科学辩证多角度地看待分析生活中的科学现象和问题。本文主要从科学实验、多媒体视频动画或图片直观展示一些生活现象和习题方式这三种方式创设“矛盾性问题情景”展开论述。

关键词：矛盾性问题；创设情景；辩证思维

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2018）06-0090

心理学研究表明，思维通常是与问题联系在一起的，意识到问题的存在是思维的起点。当一个人感到需要弄清“是什么”“为什么”“怎么办”的时候，他能把自己的思维发动起来。“问题”是思维的“启发剂”“思维体现在问题解决中”，思维因问题而发动，因问题而深入，并以问题的最终解决为目的。特级教师郑青岳说过“正如科学以问题为起点，科学的学习应当以问题为起点”。

问题的类型有很多，矛盾性的问题便是其中典型的一种。所谓矛盾性问题情景是指就是把一些相似性的问题放在不同情景中，会出现矛盾性结果。由于“矛盾性问题”本身存在一定的难度，有些难度还比较大，草率仓促地在课堂上提出来，会使得问题出现得很突兀，过于跳跃。会增加学生思考的难度，不但不利于学生思维的激发，反而给学生的思维设置了障碍，使得教师预设的引导工作和后续的教学活动的开展受到干扰。因为思维是在一定的“问题情景中产生的”，为了更好地激发学生的思维以及对“矛盾性问题”的关注度，让学生放松地全身心地投入教师设置的“矛盾性问题”的思考中，教师需精心设计与问题相对应的情景。

教师可借助环境氛围、动作表演和实验演示等各种手段使“矛盾性问题”与相应的情景相结合。把学生引入情景中，并在问题情景中，给学生充分的自由想象的时间和空间，促使学生边看、边听、边思、边议，激发学生的求知欲由潜伏状态转向活跃状态，点燃学生思维的火花，让学生的思维的马达高速运转起来，能够从不同角度正反辩证地看待和分析问题，促进学生思维更深度层次的思考，促使学生科学素养的提高

一、利用实验方式展现“矛盾性问题”情景

实验是科学学科区别于其他学科的一个比较重要的特色。实验器材道具的可操作性可以体现实验过程的真实性，利用实验现象的直观性甚至有时不可预知性所产生的视觉冲击等会迅速且极易吸引学生的眼球，引发学生较强的好奇心，激发学生强烈的探究意识。实验方式是众多“矛盾性问题”情景创设中的一种比较高效的方式。

比如笔者在教浙教版八下科学“氧化与燃烧”第一课时，针对新课引入环节，为了更好地激发学生的兴趣和思考，设置了这样一个“矛盾性问题”情景实验：把一个包有一小块钠的棉花用镊子夹到石棉网上，然后用胶头滴管把水滴到棉花上。为了保证让学生相信我滴的是水，而不是酒精或其他可燃性液体，笔者直接取用一瓶未启封的矿泉水，让前排的学生饮用一口后告知其他同学确定是水，实验时进行插入这一环节主要目的既可以体现实验过程的真实性又可以营造一种类似变魔术时神奇情景。当学生看到随着水逐渐滴加到棉花上，棉花由刚开始的冒少许白烟到白烟越来越浓最后棉花燃烧起来，学生开始由衷感叹实验的神奇，同时也产生了与生活中“水通常用来灭火”相矛盾的问题“水怎么可以用来点火”。当然，学生很急切地想知道为什么，如果此时教师什么原因都不说，很多学生这节课会始终纠结与这个问题而没心思好好听课，所以笔者透露其根本原因：因为棉花里包了一小块钠，钠与水会反应放出大量热。当然，笔者也借此设疑：钠与水反应放出的大量热就能让棉花燃烧起来？一个物质要发生燃烧需要具备哪些条件？这样就通过实验营造出“谁能点火”的这一“矛盾性问题”情景成功地引出这节课的主题。

在对浙教版八上科学“大气压”这块内容后进行知识复习总结时，笔者设置了这样一个“矛盾性问题”情景实验：笔者让两个学生上来用同样的道具（漏斗和乒乓球）分别演示如图1甲乙这两种吸气或吹气方式进行实验，当然叫上来的学生最好是肺活量比较大些运动员，同时教师指导一下乙方式实验的同学深吸一口气后需连续均匀向外吐气持续半分钟以上。因为甲方式的实验结果学生根据生活经验能猜想到且比较容易做到，乙方式实验要达到预期的效果对吹氣方式和技巧上有一定要求。结果学生看到相矛盾的吐气方式结果都产生同样的效果：乒乓球都被顶在漏斗口的底部。只不过甲的乒乓球静静地被吸在漏斗口底部，乙的乒乓球静在漏斗口底部原地打转。然后教师让学生运用大气压的相关知识解释其各自原因，教师提示一下学生需从不同角度来解释。对于甲学生容易解释：通过向上吸气，漏斗玻璃管内气压变小，小于乒乓球下方的大气压，被外界大气压给顶在漏斗口底部。对于乙，当然用甲的原理是解释不通的，教师通过提示学生从“快速吹气”和“乒乓球原地打转”这些关键信息思考是从什么方式改变了乒乓球上方的气压。学生通过教师的逐步的引导以及同学间的相互讨论，自然而然地得出了原因：人快速向下吹气，乒乓球上方空气流速加快，气压变小，小于乒乓球下方的大气压，得到一个向上的气压差。当解释完刚才这个矛盾性问题后，教师可以趁热打铁地布置如图2这样一个实验：用嘴通过漏斗向上吹乒乓球，乒乓球会出现怎样现象，又如何解释。

浙教版八下科学“二氧化碳”这部分内容时，当教到实验室制取二氧化碳用排向上空气法收集一瓶二氧化碳如何验满时，我们通常进行这样的操作：用一根点燃的木柴放在集气瓶口，观察燃烧的木条是否熄灭，这利用了二氧化碳不具助燃性和不具可燃性。在这个实验的基础上我们还可以增加一个与此现象相矛盾的实验：把一个点燃的镁带伸入到装满二氧化碳的集气瓶底部，学生会观察到镁带会继续燃烧，然后教师给出这个化学变化的方程式。通过这个补充实验让学生明白二氧化碳在特殊情况下可以帮助燃烧，也说明二氧化碳不是万能的灭火剂。同时，教师可以再补充镁可以在氮气中燃烧，说明通常情况下不具助燃性和不具可燃性氮气也可以作为助燃剂，同时也可以说明助燃剂除了氧气以外还可以是别的气体。这样的矛盾性补充实验可以拓展学生的知识范围，让学生可以科学辩证地看待问题分析问题，可以有效地避免一些由于课本知识或生活经验造成的“思维定势”。

当然，教师有时也可以通过学生课外实验形式设置矛盾性情景，让学生课外自己去探究去分析其内在原因。比如浙教版七上科学“汽化和液化”这一节汽化的两种方式蒸发和沸腾这块内容时，教师可以学生课外去用实验方式去观察水沸腾前和沸腾时水底往上冒的气泡的体积大小是如何变化的，然后让学生自己去思考探究“为什么水在沸腾前后气泡上升过程中的体积变化会是截然相反的”这个“矛盾性问题”。为什么把这个“矛盾性问题”让学生放在课外探究，因为一是这个实验材料简单生活中很容易拿到，二是如果课堂进行实验所需要的加热时间有些长，三是对于水蒸发时气泡上升过程体积由大变小可以从温度引起的热胀冷缩容易解释，但水沸腾时气泡上升过程中体积由小变大涉及到液体的压强，这块内容学生要等到七下才学到，现在提前解释给学生会让学生理解起来有些难度，把这个疑问交给一些对科学比较感兴趣愿意在课外进行探究的学生，让他们自己去发现问题解决问题，这样可以激发他们的科学探究精神。

二、利用多媒体视频动画或图片直观展示一些生活现象来设置“矛盾性问题”情景

由于受一些实验条件和上课时间紧张等条件限制，我们不方便用实验方式设置“矛盾性问题”情景，我们可以退而求其次，利用多媒体展示相对比较直观的视频、动画或图片设置“矛盾性问题”情景。在“氧化与燃烧”第一课时这节课中，当师生讨论完得出影响燃烧的剧烈程度的因素后，笔者用多媒体图片设置了这样的矛盾性问题情景：如图2甲，生日时用嘴对着蜡烛吹气，使前方的蜡烛熄灭，图3乙，我们野外野炊时用嘴通过竹筒对着带火星的木柴吹气可以空气，让火快速燃烧起来且燃烧得很旺。让学生思考如何解释这两种生活中看起来似乎相矛盾的两种现象。

因为这两个矛盾性问题有些难度，学生一下陷入了沉思，针对有些同学认为甲图主要是因为人吹出的气体含有较多的二氧化碳从而能灭火，于是笔者又用多媒体视频展示发生森林火灾时，消防队用风机来灭火。于是笔者提示学生，图片甲和刚才的视频可以从燃烧的条件角度思考。学生稍加思考讨论后就得出来吹气能灭火是因为吹气带来的空气流动加快了热量的散失，使得环境温度低于了可燃物的着火点。针对图片乙笔者模拟了吹气生火过程：把木炭放在酒精灯上烧一下，然后对着带火星的木炭吹气，学生发现木炭的火星更明亮了甚至燃烧了起来。通过这个直观的模拟实验让学生明白“吹气生火”不是把可燃物点燃了，而是让燃烧变得更旺盛了。所以学生很容易想到从影响燃烧的剧烈程度的因素上思考“吹气生火”的原因。学生稍加思考讨论后就得出来“吹气生火”的原因是吹气加快了空气的对流，补充了氧气，使可燃物周围的氧气浓度较高，所以燃烧更旺。通过“风能灭火”和“风能使燃烧更旺”这个矛盾性问题情景让学生进行深度思考，学会从不同角度去分析问题，学会科学辩证地看待问题，促使学生的思维习惯做出一些改变，思维能力得到一定程度的提升。还有一个与此矛盾性问题相似的问题，如在浙教版七上科学第四章“汽化和液化”。教师可以用图片展示这样的场景：图4甲用嘴对着装有热水的茶杯吹气，热水快速降温下来；图4乙冬天用嘴对着手吹气，手会暖和些。为什么同样是吹气产生的效果却是相反的效果呢？当然经过教师的引导和学生的讨论，学生可以得出：甲图吹气是通过加快液体上方的空气流动来加快蒸发，利用液体蒸发吸热可以降温，乙图吹气是利用冬天人吹出的气体中水蒸气遇冷液化放热。所以不同情景下矛盾性问题需要结合情景从不同角度加以分析阐明，这无疑学生的思维产生一个不小的挑战，尤其是在思维的深度和辩证性上，同时也可以提高在针对问题的表述性回答时的科学性逻辑性和完整性。

三、利用习题形式展示来设置“矛盾性问题”情景

习题形式在相对于实验和视频图片比较单调，缺少视觉上的直观性具象性，在感官体验显得有些干瘪抽象，在刺激学生思考上有些乏劲，故它在复习课上使用相对多些，因为复习课不需要太多的情景铺垫，主要注重知识的密集度概括性和适当提升等方面。例如在复习浙教版九上科学“简单机械”的动滑轮这块知识时为了避免学生造成“使用动滑轮一定能省力”这种思维定式。教师可以通过习题方式设置这样的“矛盾性问题”情景：如图5，一个同学分别用甲乙两种方式提升同样的重100N的重物匀速上升1米，如果不计滑轮自身重力和绳与滑轮间的摩擦，问F1和F2分別多大，且甲乙两种方式的弹簧秤分别竖直上升几米？当然为了让学生更好地理解乙这种方式提升重物中F2与G的大小关系，教师可以借助实验再现一下甲乙两种方式提升重物中F与G的大小关系以及绳子移动的距离和重物上升高度的关系。然后师生一起来讨论分析为什么使用的都是动滑轮却出现一个是省力的而另一个是费力的情况。同时分析后学生还知道了如果动滑轮以费力的方式提升重物时可以省距离。另外教师可以适当做这样的问题补充：如果题目再增加这样一个条件，动滑轮自身重力为20N，不计绳与滑轮间的摩擦，问F1和F2分别多大？

在完成上述一系列教师可以让学生再做如图6变式题训练：abc三图中重物的重力均为100N，重物和地面间的滑动摩擦力均为40N，在各自的水平拉力下物体都以1米/秒速度匀速水平运动，求abc三图中各自的拉力大小以及拉力端绳子的移动速度。

总之，学生对“矛盾性问题”的思考可以使得学生在面对科学问题时能够冷静辩证多角度、多方位地加以分析，尤其是对学生辩证的思维能力培养有着较好的促进作用，同时也能够提高学生的科学表述能力，促进学生科学素养的提高。教师在教学过程中善于捕捉一些有关科学知识方面的有价值的“矛盾性问题”，然后有目的、有计划、有层次地精心设计“矛盾性问题”情景，适当的引导，适度的激励，让学生的求知热情和探究意识得到有效的激发，让学生充分感受到科学学习的魅力，不断主动发现身边的科学问题，去思考去探究，从而使学生的科学素养得到全面提高。

参考文献：

[1] 颜伟云.科学教学新探索：课堂活动教学[M].杭州：浙江大学出版社，2013.

[2] 郑青岳.郑青岳科学教育讲演录[M].杭州：浙江教育出版社， 2015.

（作者单位：浙江省台州市椒江区下陈中学 318000）