浅议如何创设科学“真实情境”聚焦学科“核心素养”

作者简介：盛建明（1988～），男，汉族，浙江杭州人，杭州市临平区运河中学，研究方向：科学素养。

摘  要：知识往往在情境中产生和发展，也必须在情境中迁移和应用。在日常教学中，教师应积极主动创设有实际意义、有应用价值的真实情境，真正促进学生学习方式的改变和优化，提升学生的思维能力，切实推动学生核心素养的形成与发展。教师通过对课本材料的精心处理，根据不同内容创设真实情境，引导学生主动探究，从而提高学生的知识迁移和应用能力，达到提升学生高阶思维的能力。文章從初中科学教学内容实际出发，在课堂教学中通过创设魔术（实验）情境促使学生形成科学观念，模拟生活情境培养学生科学思维能力，设计自主探究情境引导学生开展探究实践，融合故事情境强化学生的态度与社会责任意识。

关键词：真实情境；高阶思维；核心素养

中图分类号：G633.6    文献标识码：A    文章编号：1673-8918（2024）16-0007-06

一、 问题缘起

培养具有科学素养的公民是科学教育的重要目标。《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，科学核心素养包含四个维度，即科学观念、科学思维、探究实践、态度责任，其中科学思维是核心素养的关键。教育不是事实性知识的累积，也不是教师将思维传递给学生，而是学生个人的思维发展历程，为达成提升学生思维能力的目标，科学课是与人们生活联系最紧密的学科，它的知识丰富多彩，来源于生活也应用于生活。可是当人们把知识点用传授式的教学方式，只是简单地灌输给学生时，就会变得枯燥乏味。学生也会失去学习的积极性，降低课堂的效率，只是培养了学生的低阶思维，并未提升他们的高阶思维。笔者执教八年级下《二氧化碳的性质》这一课时发现，课堂上有许多的实验，按理来说学生应该是非常感兴趣的，可是如果只是按照课本上的方法按部就班进行教学，很多学生就会觉得实验太多反而失去了兴趣。在执教七年级下《太阳和月球》这一课时，对宇宙的奥秘学生非常感兴趣，可是如果按照书本教学，只是将知识点罗列给学生，为了完成教学任务，课堂也就变得索然无味。在《二氧化碳的性质》这一课中，笔者把实验操作改为魔术形式，发现学生的学习积极性几乎提高了一倍。而笔者把《太阳和月球》这一课的课堂布置成为科技馆场景时，也出现了相同的现象。这引起了笔者的思考：真实的教学情境创设，不仅可以构建学生的基础知识体系，也是提升学生能力的必然要求，还是培养学生正确价值观的重要途径，更是发展学生核心素养的必由之路。

二、 理论依据

（一）高阶思维

按心智活动或认知能力不同，思维分为高阶和低阶。高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。布鲁姆对学习者的思维发展从认知角度细化为具体可操作的六个层次（2001版，下表）。其中，分析、评价和创造称为高阶思维。

行为动词思维分类

记忆再识、识别、回忆、追忆

理解解释、举例、分类、总结、推断、分析

应用执行（熟悉的任务应用）、利用（不熟悉的任务应用）低阶思维

分析辨别、区分、集中、选择、整合、分解、构造

评价检查、探测、测试、评论、批判、判断

创造产生、假设、预期、设计、创作、制作、发明高阶思维

（二）科学核心素养

科学课程要培养学生的核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，是科学课程育人价值的集中体现，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。

三、 创设科学“真实情境”的策略

科学真实情境的创设必须融合科学知识，结合教学内容，立足核心素养。因为初中科学教学情境具有多元化的特点，所以老师在创设真实情境时，应该关注与前沿科技、社会热点、民生工程、科学实验等与科学知识相适应的素材，合理选择与教学度高度契合的情景，通过小组实验、小组合作、小组讨论、小组评价等活动培养学生的核心素养。根据以上理论，笔者设计了四种策略形式，以下是设计思路（图1）。

图1

（一）策略一：化“静”为“动”，创设“魔术情境”，形成科学观念

爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”苏霍姆林斯基也说：“没有欢欣鼓舞的心情，没有学习兴趣，学习就会成为学生的负担。”有兴趣才有渴求，有渴求才会积极主动，有了兴趣，才会有探究的欲望，才会保持持久的注意力。因此，情境教学设计的第一原则是激发学生的学习兴趣。笔者发现，大卫·科波菲尔的经典魔术表演非常受关注，甚至刚刚表演完就在网上掀起了大讨论，由此可见魔术的魅力是如此之大。因此，如果把魔术（演示实验）带入科学课堂，无疑是激趣的最佳选择。

案例1：以八年级下《二氧化碳的性质》这一课时为例，本课目的是让学生学习二氧化碳的物理性质和化学性质，笔者在一堂区级公开课中设计了下面这五个探究活动。

设计意图：学生通过小组合作和自主探究学习来完成对二氧化碳相关性质的掌握。然而在执教的过程中，笔者很快发现了问题。由于探究的实验比较多，学生刚开始还很感兴趣，后面慢慢地兴趣就下降了，课堂从而失去了活跃性。

改进方案：改用魔术的形式，老师变为魔术师。将二氧化碳的相关性质的四个探究问题实验变成相应的魔术，在一个接着一个的魔术中提升学生的兴趣，学生通过观察不同魔术产生的现象，对二氧化碳的性质形成猜想和假设。

1. 魔术一：空“瓶”灭蜡烛。将空瓶（事先准备好的一个充满二氧化碳的瓶子）放入点燃两支蜡烛的烧杯中。学生发现了很奇怪的现象，下面的蜡烛和上面的蜡烛依次熄灭，纷纷讨论：这个瓶子里有东西吗？为什么会产生这个效果？

于是笔者顺水推舟，对学生进行引导，在讨论中学生学习了二氧化碳密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧的性质。

2. 魔术二：无形之“手”。将水倒入充满气体的塑料瓶内。教师的瓶子内没有二氧化碳，而学生的瓶子内有二氧化碳。邀请学生一起做魔术，学生会发现老师的实验结果和自己的截然不同。引起了学生很大的反应，以为老师魔术失败，其实是老师故意埋下伏笔，让他们把二氧化碳易溶于水的性质归纳出来。

3. 魔术三：说“变”就“变”。根据酸性物质能使紫色石蕊试液变红、二氧化碳气体不能使紫色石蕊试液变红的性质，在魔术中，同时往试管中的蒸馏水和塑料瓶内的无色液体中加入紫色石蕊，会发现塑料瓶内的无色溶液变为了红色，出现了明显的颜色变化，学生感到非常神奇。这抛出了本节课的重难点，是哪种物质使紫色石蕊变红？学生在魔术的过程中开展了激烈的谈论和交流。

4. 魔术四：人造“牛奶”。这个魔术所包含的实验原理其实很简单，就是二氧化碳通入澄清石灰水产生白色沉淀会变浑浊，但是教师把白色沉淀比作人们生活中的“牛奶”，说要制造它，学生非常感兴趣，因为牛奶和生活息息相关，而且可以通过化学的方法来制造“它”。

以上整整一节课都是以魔术的形式来贯穿，学生像看魔术表演一样完成了整堂课，同时也学习了二氧化碳的相关知识。“魔术”并不神奇，只是利用了相关的科学知识进行巧妙设计，引导学生树立正确的学习观、人生观和价值观，挖掘科学的育人功能，培养学生的实事求是、严谨认真科学态度。

（二）設“境”激“趣”，巧设“生活”情境，培养学生思维能力

科学知识总是与一定的生活情境相联系。在真实情境下进行教学往往更加有助于学生对知识的理解，而且容易把科学理论与生活实际相联系。教师通过生活情景不断引导，让学生发现生活中的科学现象，使学生更深层次地明白科学和生活息息相关，从而激发学生学习科学的激情，不断提升学生的高阶思维能力。

案例2：初一下《太阳和月球》第一课时包含有关地理方面的内容，所以很多老师在上课的过程中，往往会以知识点罗列的形式讲完太阳的结构、太阳的活动以及对人类的影响。通常这样的课缺乏趣味性，在上课的过程中师生索然无味。为此，笔者运用生活中的场景——科技展览的模式，让学生将课堂当作科技馆，完成整堂课的学习。

首先提出本次展览的任务和要求。

今天的任务：

太阳的概况

太阳大气的结构

太阳活动及影响

观展要求：

组长带领组员观看每一块展区，停留时间不要超过3分钟。

组员：紧紧跟随组长，注意展板上的解说文字以及某些展区前的思考题，及时记录信息。

整个教室分割为四个展区：展板区、模型区、视频区、网络搜索区。老师扮演导游，负责引导，知识点都要学生去探究发现。因为截然不同的教学情境，学生学习的热情异常高涨，甚至出现同一个展区前面人气爆棚的场景。通过组长引导和老师指导，学生顺利地完成了参展要求，效果十分明显。

课堂教学过程反映出学生在真实的生活场景中非常投入，小组讨论交流也非常热烈，乐于展示自己小组的成果，取得良好的教学效果。另外，在此过程中学生不仅快速地找到知识点，而且找到相关知识的联系，提升了整合知识的能力。这样的教学情境设计给予了学生一个相对稳定而又开放的生活场景教学模式，让他们充分发挥自己的主动性，完善自己的知识网络，拓宽自己思维的深度与广度，从而实现了从记忆、理解的低阶思维到分析、评价的高阶思维的跃迁。

案例3：在初二下学期期末复习时，物理、化学、生物杂乱的知识点让很多学生很是头疼。如果可以设计游戏闯关的情景，将知识点融入其中，通过关卡模式，将所学的知识点一一梳理过关，学生的积极性一定非常高。于是笔者根据丛林探险的电影，将各章知识点改编为游戏，让学生分为两队进行较量，从而提升学生思维能力。

第一步：播放丛林冒险的电影

第二步：分配任务

游戏规则：

1. 6个人一个小团队，6个人全部存活（即达到终点为胜利）。

2. 每队下发一张丛林地图和一个锦囊（相应知识点提示）。按地图方向依次经过地点1，3后到达终点，若遇到难关可以打开锦囊。

A组物资：指南针、充足的水、饼干和糖果、一袋氧气、一只测电笔、一把小刀、一包火柴、手电筒。

B组物资：指南针、充足的水和饼干、一袋氧气、一只测电笔、一把小刀、一包火柴。

第三步：设置任务情境

按照设定的起点、1、2、3、终点5个点自己选择路线，每个途经点都有任务关卡设计，需要小组合作共同解决，才算通关。

设计意图：根据设置的任务情境，学生需要通过灵活应用相应的知识点来解决问题。比如碰到老屋的电路坏了如何修复，如果可以解决故障，那么小组可以获得相应的奖励，学生参与的热情超乎寻常的高，同时也解决了电路故障分析的知识点。为何学生生活中这么喜欢玩游戏？因为通过每一关都可以获得奖励。教学中从生物、化学、物理三块整理出核心内容之间的联系，将核心知识点串成知识线索，形成知识体系，强化概念模型的建立，则可以提高学生认知水平，建构核心概念，让学生的思维能力不断向高阶思维进发。

（三）以“学”代“教”，创设自主探究情境，提升学生探究实践能力

新课程理念倡导“自主合作探究”，科学培养目标中对学生的探究能力提出了较高要求。在科学教材中有许多内容适合于进行探究性教学，有利于发展学生的探究能力。

案例4：初一《凸透镜成像》这节课的内容十分抽象，凸透镜成像的规律对很多初三学生都是个难题。为了让学生可以充分地理解和掌握该课内容，课下笔者带领学生准备了和课本上不一样的生活材料制作器材让学生进行自我探究实验，为接下来的课堂教学铺垫良好的知识基础和情感基础。

课堂教学设计：笔者将考试时经常出现的一些仪器的光路原理全部放在了一块生活中常见的有机玻璃显示板上，然后在不同的位置放置不同的透镜，让学生以小组为单位自己动手操作，感受光路的成像原理。

设计意图：学生通过生活中常见有机玻璃材料进行练习，改变在纸上练习掌握知识的传统方法，在自主探究的过程中感悟到实验原理和存在的问题以及解决方法，更好地理解为什么透镜成像的规律是如此。两节实验课下来，学生对透镜成像规律和应用的练习完全正确率由原来的 64.7%上升到了89.5%。死记硬背课本知识对效率的提高是没有多大用处的，只有让学生感兴趣，自己真正动手去做，才可以真正地理解。

自主探究教学情境的设置，有助于显现思维过程，揭示事物本质，从而形成完善的“观察—建模—解模—推理—解释”的教学模式。采用这种情境的设计，能激发学生的求知欲，使学生主动融入课堂学习中，积极思考和动手实验。通过科学探究，教师既帮助学生掌握了科学探究的一般方法、进一步理解科学结论，又提升了学生的探究实践能力。

（四）身“临”其“境”，走入“故事”情境，强化学生态度和责任意识

故事陪伴人们成长。各式各样的故事情节耳濡目染，学生非常乐意扮演故事中的角色。教师可以根据不同教材内容的特点和需要，将学科知识内容转换为一个个有趣的故事，让学生在游戏中学习，在学习中提升，并强化学生的态度与社会责任意识。

案例5：2008年“三鹿奶粉”事件震惊全国，三聚氰胺走进了人们的视野，这个事件也让人们对食品安全引起了极大的重视。在学习九年级上册第四章第二节《食物的消化与吸收》这个课时，很多学生对“食物在哪里被消化吸收”“哪些消化腺参与了”“分别起到了什么作用”这些知识点非常模糊，因为涉及消化的顺序排列以及消化液作用的部位，所以错误率非常高。

笔者按照下图设计了“三鹿奶粉”进入人体后消化与吸收的故事情境，模拟人体消化系统消化食物和吸收营养物质的过程。让学生们仔细阅读教材和相关资料，并且每个组都自己分配角色，编写台词，进行表演，从而使学生们在快乐的表演中轻松地掌握了消化系统各器官的位置和功能，了解了三聚氰胺对人体的危害。

设计意图：以往教师只是根据规律要求学生们记下来，在应用的过程中往往缺乏灵活性，做题时完全依靠记忆去完成。但是这个活动要求一个小组的学生互相合作，相互竞争。当一个学生出现排序错误或者解析错误时，其他学生就会及时地出来纠正，对这个学生和其他学生来说，印象是非常深刻的。通过故事一样的课堂教学模式，更能让学生在玩中学习，在玩中体验科学知识的魅力，体验成功的喜悦，同时通过“三鹿奶粉”事件的始末分析极大地增强了学生的科学态度和社会责任意识。

四、 成效与反思

通过真实教学情境创设，学生感受到了学习的乐趣，慢慢地消除了学习的枯燥和无奈感，在学习中找到自信心，成为学习的主体。真实情境是课堂教学实现以“知识为本”向“以人为本”转型的途径，对激发学生学习积极性，构建学生知识体系，树立正确的价值观，培养科学素养具有非常重要的意义。同时，还能逐渐构建完整的认知结构，培养学生“质疑—分析—评价—创造”的高阶思维能力，培养学生严谨、敢于批判、创新的科学态度。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］袁旭東.基于核心素养培育的化学学科教学策略［J］.新课程评论，2023（8）：121-128.

［3］李峰.浅谈情境教学在科学课上的尝试［J］.中学物理·初中，2016（6）：23-24.

［4］季志梁.创设教学情境，塑造有效课堂［J］.科学教育研究，2015（4）：94-96.