初中科学思维表达型课堂的构建
——以“水在植物体中的代谢”一课为例

曹淑飞

(浙江省余姚市姚江中学 浙江宁波 315400)

科学思维是对科学问题解决的间接和概括的认知过程，科学是一门融物理、化学、生物和地理等内容的高度综合学科，又具有科学学科特色的思维特点，也就是具有思维的实践性、逻辑性、精确性和模式性，它必将影响学生的个体发展。

在学科质量高压态势下，在所谓的“高效”课堂中，以牺牲学生思考、实践和交流时间为代价，愈来愈多的课堂还在演绎着教师的独角戏，学生被动观看，他们缺乏留白的时间，来不及思考、没机会形成思维，更是凸显了科学思维表达的问题。然而，新时代创新、实践等深度思维要求的浪潮，给教育带来了巨大的冲击和挑战，中考中的实验探究题、解答题等题型的日益开放性、思维性，也愈发呈现出传统教学中的弊端。

基于以上几点的粗浅认识和担忧，秉承着充分提高学生科学学科核心素养的目标，立足于科学思维表达型课堂本身，认为创新课堂新模式或许是一种课堂改进的新途径。

科学思维表达型课堂是借助可视化思维技术手段，依托科学探究活动、师生共同交流、互动、示范、创造等途径，旨在形成能呈现的、能陈述的或能解释的凸显科学思维的课堂。具体构建方式如下：

一、激活探究思路，表达思维灵活性

片段1：观察活动——植物细胞的吸水和失水

图片或实物呈现：萎焉的植物和挺拔的植物

师：当花盆中的植物几天不浇水，植株会萎焉；当我们马上给萎焉的植株浇水后，植物恢复原来的样子，新鲜、坚挺，以上现象说明了什么呢？若一直不浇水，最终会怎样？

生：说明水对植物生命活动至关重要，失去水，植物最终会死亡。

师：从一株萎焉的植株向根部浇水后恢复到叶子像原来坚挺的样子，你能猜测出植物对水分经历了哪些有序的过程吗？

学生能结合情境，说出水在植物体中经历吸收、运输和利用的过程。

教师对上述回答进行一定的评价，并引导探究：植物是怎样从土壤中吸收水分的？吸收的水分又是怎样运输到植物体的各个部分的呢？让我们进入4.2节一一进行探究。

师：植物需要的水，主要通过植物的什么器官？什么部位？部位中的什么细胞吸收水？

生：吸水主要器官是根，主要部位是根毛区，具体在根毛细胞。

师：那么根毛区的根毛细胞怎样吸水呢？我们可以进行怎样的科学探究？

教学片段一中，教师通过引导学生有目的地观察，指向性的提问，调动学生原有认知，进而产生联想，基本能表达出水在植物体中代谢的过程。同时，通过植物根和茎的局部位置在盐水中和清水中的观察，激活实验思路，引导学生由此及彼，由具象认识上升到科学探究的层面，发展学生随机应变和思考问题的意识，表达思维灵活性。

二、设计探究方案，表达思维敏捷性

片段2：设计活动——植物细胞的吸水和失水

呈现材料：萝卜条、土豆条、红薯条各若干，挖了坑的两个大萝卜，天平、砝码、清水、食盐水

师：结合上述材料，你能设计实验来证明植物细胞的吸水和失水吗？

肯定同学们的设计，并呈现课前准备的微课

师：观察并分析：1.哪一块萝卜条质量减少了？说明了什么？哪一块质量增加了？说明了什么？2.观察两块萝卜条的形状有什么变化？用手弯曲一下萝卜条，哪一块萝卜条能很充分地弯曲？3.老师还给大家准备了番薯条和土豆条，也动手试一试，效果相同吗？4.对放置一天后的两个大萝卜再次标记液面，观察有什么变化？

学生观察、活动、记录、交流现象，并分析盐水浓度和清水溶度有什么区别，发现了什么共同规律。

片段2中，教师提供结构性、针对性很强的实验材料，并尽可能地开放式科学探究设计，要求学生在适当迫切的情况下积极思维、正确做出设计方案。不仅如此，教师给出多种可能的实验材料组，要求学生在短时间内设计出不同的方案，找到解决问题的途径。

这样的形式在科学探究课中基本可以通用，同时在习题课中通过一题多解和多变，对学生思维的敏捷性进行训练，能达到发展学生科学思维敏捷性表达的目标。

三、质疑探究过程，表达思维批判性

片段3：提出质疑——植物细胞会一直吸水和失水下去吗

师：上述活动使我们认识到了植物细胞可以吸水，也可以失水。但毕竟我们只是看到了植物体的变化，是一个宏观的变化，似乎还不具有说服性，同学们是不是很想亲眼看看植物细胞吸水和失水的样子呢？老师制作了一段微视频，大家来看看。

呈现：植物细胞失水图和植物细胞吸水图

思考：两幅细胞失水和吸水后的细胞模式图分别在什么条件下发生了？由此你能归纳出植物细胞吸水与失水的本质原因了吗？

生：当周围水溶液的浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当周围水溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞失水。

师：关于植物细胞吸水和失水的规律，结合实际情况你有什么质疑或者困惑的地方吗？

学生沉默片刻，提出：那么植物会一直吸水或一直失水下去吗？一直吸水细胞不是会涨破啊，一直失水是不是也会死亡？

生：不会一直吸水和失水下去。

师：那什么时候不再吸水或失水呢？或者说，根毛细胞液浓度和土壤溶液浓度存在什么关系时不再吸水和失水？

生：没有浓度差了就不存在吸水和失水了。

片段3中利用实验开展讨论，鼓励学生质疑，“沉默片刻”恰是利用了心理学中的留白效应，给予学生思维过程中的独立思考，潜移默化中发展学生精确检查思维过程，及时发现矛盾，捕捉反馈信息，自觉修正错误的品质。

此外，在科学探究课中，实验本身所具有的严谨性、逻辑性正是批判性思维的内涵。具体表现为敢于质疑实验过程或有关结论的错误，积极改进和优化实验的操作和装置。

总之，要发展学生的批判性思维，首先要引导学生养成独立思考的习惯，遇到问题要善于抓住本质、质疑辨析和严格推断；其次，教师还应经常利用实验开展讨论，鼓励学生质疑。

四、分析探究活动，表达思维深刻性

片段4：内化理解——根毛是适应吸水的结构特点及水在植物体中的运输过程

图片呈现：根毛细胞结构图

师：根据植物细胞吸水和失水的原理，那么植物吸水它的细胞液浓度必须满足什么条件？除此之外，还有哪些结构特点来适应吸水？

生：根毛是根的表皮细胞向外突起形成的，根毛的细胞壁很薄，细胞质很少，液泡很大，这样的结构很适合吸收水分。

师：结合图示，你能说出具体渗入细胞的过程吗？

学生结合图示，说出土壤溶液里的水分通过根毛的细胞壁、细胞膜、细胞质，渗入到液泡里。

师：那么又是如何运输到植物的各个部分呢？

学生结合图示，说出水分进入根毛细胞后，经过皮层，最后进入导管，再由导管运输到茎、叶等器官，供整个植物体的全部细胞所利用。

片段4和片段1中都有涉及对水在植物体中代谢过程的思考，但不同的是，片段1中停留在生活现象或者说实验现象观察后的推测，其本身往往不能揭示事物本质和隐蔽的内涵。只有对现象进行科学的抽象，即有片段2和3中对实验现象进行由此及彼、由表及里的整理加工，在学生对比、选择和鉴别中得到深刻的感性体验基础上，再对水在植物体中究竟如何吸水和运输过程进行分析，显然进入了对事物的规律和本质的思考，并结合指向性清晰的图表和图示，顺利表达出其科学本质问题，发展了学生的深刻性思维。

五、拓展实验原理，表达思维创造性

为高质量达成课时目标，设计当堂检测和反馈环节，以下是其中的一个课堂片段。

片段5：改进实验——基于当堂检测的拓展思考（用在课堂15min）

最后一题练习再现：取两个大小相同的萝卜，在上面各挖一个大小相同的洞，并在洞内各插入一个口径相同的玻璃管，往甲玻璃管内注入浓盐水，往乙玻璃管里注入清水，过一段时间后，观察玻璃管。

（1）可看到甲玻璃管内的液体_______，乙玻璃管内的液体______。（填上升或下降）

（2）请解释出现甲这种现象的原因__________________

（3）当注入的盐水达到什么浓度时玻璃管内的液面才不会有变化？

师：眼见为实，老师还准备了已挖好洞的两个萝卜和带有橡胶塞的玻璃管、浓盐水、清水。请同学们仔细观察，结果是否与你的答案一致。

教师演示，3分钟后即可观察实验结果。

得出：浸在盐水中的玻璃管内液面上升、浸在清水中的玻璃管内液面下降。

学生做解释：浸在盐水中的萝卜细胞内的水分向外渗出，导致甲玻璃管内液面上升；浸在清水中的萝卜细胞吸水，清水流向细胞里，导致乙玻璃管内液面下降。

提炼方法：水分流向浓度大的地方。

当堂检测和反馈，旨在及时巩固新知，并即时反馈掌握程度及教学效果，针对性强，教学目标助力优势明显，能使学生更好地完成家庭作业，更牢固掌握新知和新技能。不仅如此，它也可以成为创造性思维拓展的重要阵地。在练习环节设置创造性实验不仅能培养学生的实证意识，更能激发学生敢于标新立异、设计新颖独特的实验方案，促进学生创造性思维品质的发展，是创造性思维在课堂中的表达方式之一。

思维品质的五个特点并不是孤立存在的，而是互相融通连接的。科学探究教学中也不是仅对其中一个思维品质的发展起作用的，而是对思维品质其他特点的协同发展也起促进作用的。上面的论述中以《水在植物体中的代谢》一课为例，分片段、分特点地阐述了科学思维表达型课堂的构建，这也仅是其中的一种形式和一般的构建方式，目前，学生在学业成绩、学习态度及学习意识上有显著进步。当然，这样的课堂模式仍需不断改进和完善，在其他类型的课例中也正在摸索前进。

苏霍姆林斯基说过，“人只能由人来塑造，能力只能由能力来培养。”只有善于思考、思维敏捷的教师才能培养出思维品质优良的学生。在一轮又一轮的课改浪潮中，在推陈出新的课堂模式中，教师只有注重学习、不断实践、与时俱进，才能使学生在积极的学习活动中提升思维品质，完善思维结构，最终内化为科学素养。