熄灭的是烛火 点燃的是智慧——浙教版初中科学“二氧化碳”课堂教学片断的透析，本文主要内容关键词为：的是论文,烛火论文,课堂教学论文,片断论文,初中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一
2007年4月11日，在浙江绍兴市越城区的“第三届情满课堂——教师综合素质比武”活动中，3位初中科学教师上课比武的课题是“二氧化碳”。这是一堂带有实验的课，其中二氧化碳使蜡烛火焰自下而上熄灭的实验是一个重要的教学内容。按照以往的教学方式，教师通常是拿出一瓶事先收集好的
，在点燃烧杯中梯形铁皮架两个阶梯上的小蜡烛后，做一个教学演示：向烧杯中倾倒，使阶梯上的蜡烛由低到高依次熄灭，以此证明密度比空气大。
不过，今天的三堂课，与以往相比已经有了不少的改变。在学生们提出：高蜡烛先灭，低蜡烛后灭；低蜡烛先灭，高蜡烛后灭；两支蜡烛同时灭这三种假设后，第一位教师用一瓶雪碧代替集气瓶中的，用带导管的橡皮塞塞紧瓶口，并把导管的另一端通到烧杯底部，摇晃雪碧瓶，随着导管逸入烧杯，阶梯上的蜡烛由低到高依次熄灭。第二位教师按教学参考书的要求，在倾倒时用漏斗导流，让从烧杯底部缓缓上逸，阶梯上的蜡烛由低到高依次熄灭。从传统的“好课”标准上去判断，教师们都会觉得这两位教师的课是十分完美的，因为他们的实验现象清晰准确、实验设计也较有创意。而我却认为，第三位教师的课最真实，因为在他的实验中，熄灭的是火焰，点燃的却是学生的智慧。
那么，第三位教师的实验到底好在哪里呢？
众所周知，亲身经历以探究为核心的学习活动是学生理解科学本质的主要途径。因此，初中科学课程应教给学生科学加工的方法，给他们提供一种思想的工具，这对于提高学生的科学素养是十分有益的。前面两位教师所做的实验，学生虽然被调动起来，不停地随着教师的演示顺利地看到实验现象。可是，仔细分析实验步骤，学生的行为和思维实际上是对教师指令的被动回应：把通入装有阶梯蜡烛的烧杯中，使之产生一种预设的现象（蜡烛由低到高依次熄灭）。这样做，看似让学生观察与探究，实质上仍然停留在“告诉事实，验证结论”的水平。在实验过程中，学生思维活动明显不足。第三位教师的实验则完全不同，在学生提出假设后，教师并没有立即开展实验，而是引导学生回忆：和空气的密度哪一种大？（生：是的密度略大于空气的密度。）你是怎么知道的？（生：是课本上看来后记住的，的密度为1.43克／升，空气的密度为1.29克／升）。然后提出问题，要比较的密度与空气密度的大小，除了告知，还能用别的办法吗？学生们进行了假设，有的说用教科书中的实验；有的说用天平称称；也有的说用杠杆测试。在肯定学生的假设后，老师首先采用教科书实验：向烧杯中倾倒。由于操作方面的原因，烧杯中燃着的蜡烛由高到低熄灭。
显然，实验结果没有按预设的那样生成，不能说明比空气重。于是，这位教师灵机一动，采用学生提出的“杠杆法”。在一根粗细均匀的竹竿中间，用棉线拴住后悬挂在铁架台上，先让两个充满空气的塑料袋挂在竹竿的两端，设法让竹竿平衡。然后，向共中一只塑料袋中倒入，可以看到，竹竿向装有的一方倾斜，说明的密度比空气的密度大。在这个基础上，老师继续追问，除了实验的方法，还能找到的密度比空气大的依据吗?
生1：的相对分子质量比空气的平均相对分子质量大。
生2：岩洞下层的浓度比上层大，因此，进入岩洞或地窖之前要用明火试验。
生3：实验室收集气体往往采用方向上排空气法。
……
一连串的问题激活了学生的思维。从这个教学片段中，倾倒的操作已不再是实验的关键了，重要的是学生如何用实证的方法来获取比较两种气体密度大小的规律，这就是学生的智慧生成，也是科学教育的本质要求之所在。
二
在科学教育中，实验和实验教学的重要性是不言而喻的。但问题是，大部分科学教师把实验当作仅仅是为了验证结论和帮助学生理解知识的一种教学辅助手段，对于实验过程中学生的思维加工却并没有给予足够的重视，导致实验教学名存实亡。
二氧化碳是学生的必学内容之一。从化学课程、自然科学课程到科学课程，倾倒二氧化碳是一个平常但又“非常”的实验。说它平常，是因为许多教师通过该实验形象地说明二氧化碳的密度比空气密度大的结论。说它“非常”，是因为有不少教师在做该实验时往往产生“异常”，但往往却因不知道如何机智地应对而失去了一次点燃学生智慧火花的机会。
在旧的化学教学大纲中，二氧化碳的教学目标是：记住二氧化碳物理性质和化学性质，记住二氧化碳主要用途，理解二氧化碳的实验制法和实验原理。在教参中，对二氧化碳的重要性是这样描述的：在初中化学中二氧化碳是有代表性的氧化物，记住二氧化碳的性质，能为将来学习各类无机物间的相互关系积累感性材料。为了直观地演示“可以像倾倒液体那样，把二氧化碳从一个容器倾倒到另一个容器里”过程，避免倾倒实验的失败，教参还提示教师加一个纸筒，好参照“固体密度大于液体密度，大于气体密度”这样一个基本事实，便于学生牢固记住二氧化碳的密度比空气密度大的结论。这种以“记住”为中心的课堂，教师往往按大纲的要求备课，按课本的内容施教。学生也常常以教师的指令为标准，以课本的结论为目标。用嘴巴“讲实验”，用粉笔“画实验”也就不足为奇了：实验器材成了摆设，实验教学成了形式。
后来，化学教学中二氧化碳的教学目标已被分解为三方面：了解物理性质、掌握化学性质、接受兴趣的培养和辩证唯物主义教育。教学建议中，对二氧化碳的重要性是这样描述的：二氧化碳对于自然界的生命活动有着重要作用。学习二氧化碳可以从学生迫切希望了解二氧化碳到底是一种什么物质的愿望出发，采用实验跟阅读、讨论相结合的形式，由学生自己归纳总结二氧化碳的物理性质和化学性质。对于二氧化碳的物理性质，重点放在讨论密度上。因此，教参反复强调，倾倒二氧化碳要慢慢进行，使二氧化碳气流沿着杯壁流下，先聚积在底部，然后逐渐上升，使两支蜡烛由低到高依次熄灭，切不可操之过急，骤然灌入，使高位蜡烛先熄灭或两支蜡烛同时熄灭。因此，当实验出现由高到低熄灭的“异常”现象时候，教师只能重复几次，直到实验符合教科书的要求为止。这样的处理方式，给学生传递的信息仍然是：教科书的结论是不容置疑的，做实验只不过是走走形式，当实验事实与课本结论相符时就可取，当实验事实与课本结论不相符时就不可取。这种将科学实验简单地理解为科学理论的试金石的做法，使广大教师和学生几乎成了实验的盲从者，也反映出人们对科学本质的认识尚停留在机械、片面的层面。
如今，随着新课程改革的推进，科学课程将二氧化碳置于“结构与功能”的主题下，二氧化碳被安排在“空气与生命”的门下，并没有单独设节，仅仅作为光合作用的一种原料让学生认识和理解。对二氧化碳的教学目标的表述为：了解光合作用的原料是二氧化碳和水；了解二氧化碳的重要性质和用途。站在生命活动的角度来认识和学习二氧化碳，不仅仅是获得实验的结论，还要了解实验的过程及其实验“异常”的原因。换言之，过程与结论至少是同样重要的，只有这样，学生才会对科学始终保持一份好奇心。在向科学进军的道路上，科学实验的失败是必然的，但这就是真真切切的科学探究，任何人都不会否定这种探究的价值。
三
在学生已有的经验和学习之间有三种关系：第一种是顺向关系，即原先获得不太完整的认识，通过教学转变为逻辑化、系统化的知识；第二种是逆向关系，即学生的经验和科学的基本事实、基本概念、基本原理发生矛盾；第三种是迷思，即学生的经验与教师传授的只有部分重合。对学生来说，二氧化碳虽然是一种非常熟悉的物质，但对于二氧化碳“可以像倾倒液体那样，从一个容器倾倒到另一个容器里”的认识是缺乏感性认识的。因为，在此之前，学生只有在倾倒液体时，才有这种体验。据此，我们可以认定，教科书图2-56“倾倒二氧化碳”实验是一个“迷思”问题。
解决“迷思”问题不能在孤立的环境中进行，而应当创设一组或一连串问题情境，按照“学生对已有的经验感到不满—新概念可以被理解—新概念能做出合理的解释”的路径，才能生成新概念。日常生活经验告诉我们，如果按照教科书的方式倾倒，即使是液体，一不小心，也有可能使高位蜡烛先熄灭，何况是极易逸散的气体，实验结果的“异常”在所难免。如果课堂中的实验仅仅是为了获得一个正确的结论，至于为什么要进行这个实验，实验现象异常时怎么办，除了实验是否还有其他方法等重要的思维加工活动并没有让学生参与，那么，即使实验现象非常完美，对学生来说，表面联系与本质联系、感性认识与理性认识、生活经验与科学概念仍处于“分离状态”，对科学概念的认识是肤浅的、片面的，思维能力未得到发展。
其实，对于同样的教学内容来说，在分科课程与科学课程中实施教学，有着不同的教育目的。科学课程的教育目的在于突出科学的整体性和各学科之间的相关性，它的内容是一个整体。而分科课程，尽管也是以提高学生的科学素养为主旨的，但在内容编排上侧重于本学科的基础知识、基本技能和方法，以及它们的应用。显然，科学课程中以“空气与生命”背景下的“二氧化碳”与化学课程中以“身边的物质”背景下的“二氧化碳”有着本质的不同。生命活动中的“二氧化碳”重点在探究为什么会发生这些变化，如何变化，如科学教参中指出的“学习二氧化碳应采用实验、读图、讨论相结合的方式，重点要放在做好教科书安排的几个实验和组织学生讨论上，从实验现象的观察、分析中，归纳总结出二氧化碳的性质”。认识二氧化碳的密度时，不能只停留在“二氧化碳比空气重”的结论上，而应当让学生掌握比较气体密度大小的方法。从这个意义上讲，在科学课堂中，我们不仅要敢于面对熄灭的“火焰”，更要善于开启学生智慧的“火花”，这才是理解科学的本质。