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一、
㈠背景：
浙教版七年级（上）科学教材第二章第一节《生物与非生物》的第一课时安排了一个以学生活动为主的教学内容——《观察蜗牛》。观摩了不少这节课的公开教学活动和查阅了许多这节课的教学设计，发现多数有如下教学环节：
讨论了“蜗牛为何要四处爬？”之后，教师便布置学生“设计实验探究蜗牛是否有视觉、触觉、嗅觉、味觉、听觉等感觉”，接着学生进行思考、讨论和实验设计，然后请学生代表讲讲自己的实验设计，最后学生分组实验和汇报探究结果。
课堂观察发现：在学生思考、讨论和设计实验中，有的学生很兴奋忙于发表自己的见解、有的学生默默无语低头在课本中寻找答案、有的学生作茫然状……学生汇报的“设计”的方案和教材中的实验步骤几乎一致，很少看到学生自己设计的且具有可行性的实验方案。如果说有学生自己的设计，也仅仅是刺激物的改变，如用苹果、香蕉来替代糖水、米醋来实验。还有，就是学生的分组实验中比较随意，实验操作要点没有得到充分的重视，不少学生是在玩蜗牛。课堂教学难于达到预期的效果。
为什么不少教师钟情于如上的教学设计，为什么看起来热热闹闹的课堂却效果不尽人意。笔者认为原因如下：在基础教育课程改革目标的指引下，探究式教学引起了普遍重视，课堂教学中学生的主体地位日益突出，学习的积极性、主动性、兴趣得到较大程度提高。然而不容忽视的是有些教师把探究教学的内涵窄化，简单认为探究就是让学生自己设计实验进行研究，导致课堂教学中特别是在一些公开课中，不考虑学生的实际情况，动不动就要学生自己设计实验进行探究。就七年级学生的水平能设计出“探究蜗牛是否有几种感觉”的实验吗？绝大多数学生是还不具有这样的能力水平的，这些实验就是让老师来独立设计也是一个很大的挑战。为什么呢？这是因为学生的知识、方法和能力还没有达到相应的水平，如：学生不具备光的基础知识，不知道视觉是对光的反应；七年级的学生往往容易混淆味觉和嗅觉两个概念，不会选择相应的刺激物作为实验条件；刚开始初中学习的学生还不懂得在实验设计中运用对比和排除干扰等方法，比如研究蜗牛是否有视觉的实验中“用书本遮在它（蜗牛）的上面，使它的一半身体处于阴影中”的操作，就有严格的对比，这里的“一半身体”是指左右的一半而不是前后的一半，通过左右一半的对比来研究蜗牛的眼对光的刺激是否有反应，进而证明蜗牛是否有视觉。还有如果在同一个玻璃板上来研究“蜗牛会嗅、会尝吗？”的问题，则醋的气味对味觉的实验有干扰。因此，这种让学生自己设计实验是一种脱离学生实际的设计，实质是一种伪设计，只是追求形式上的探究，不能真正达到发展学生探究能力的要求。
那么，如何处理这节课的教学内容，进行有效的设计，进而发展学生的探究能力和建构相应的知识呢？笔者以教材中的一个思考题“蜗牛为何要四处爬行呢？”为中心，尝试了如下教学过程：
㈡过程：
在学生标出了右图中所示的各名称并追问“足的功能”后，教师自然提出问题：“蜗牛为何要四处爬行？”
学生先独立思考，再进行小组内讨论对这个问题进行猜想。对于学生的每一个猜想，教师都引导学生从生命的基本特征的角度去解释猜想的合理性。课堂实录如下：
生1：蜗牛四处爬行可能是为了获取食物。
追问：你为什么会有这种想法？
生1：如果没有吃东西，它会饿死。
点评：动物需要通过摄食的方式从外界获得营养，这种猜想有充分的依据。
生2：可能是为了获得安全、舒适、适宜的生存环境。
追问：你为什么会有这种想法？
生2：如果周围太吵、太热或太冷、缺水等，蜗牛会不舒服，依靠爬行找到舒适的环境。
点评：对周围的各中刺激做出反应，从而逃避敌害和恶劣的环境是生物体的本能，因此这种猜想也有充分的依据。
生3：可能为了寻找朋友。
教师补充：还有可能是找老公、老婆或找孩子。
全体学生大笑。
追问：同学3和老师刚才的假设有可能吗？为什么？
生4：有可能，寻找配偶、繁殖是动物都具有的基本特点。
……
小结：科学猜想需要有一定依据，而不是瞎猜、乱猜。刚才大家从自己所了解的生命的一些基本特征出发，猜想了蜗牛为何要四处爬行，都具有一定的说服力，比较合理。
问：如果蜗牛四处爬行是为了获取食物，那么蜗牛是怎样知道某个地方有它所需要的食物呢？
生5：可能看到了食物，也可能闻到了食物的香味，可能其它蜗牛告诉它……
问：如果蜗牛四处爬行是为了寻找适宜的环境和逃避敌害，那么蜗牛是通过什么途径知道周围环境中不安全的因素呢？
生6：可能看到使它害怕的东西，可能听到使它害怕的声音，可能感觉到太冷或太热……
问：如果蜗牛四处爬行是为了寻找配偶或朋友，那蜗牛又是如何知道它要寻找的另一只蜗牛在哪里呢？
生7：可能是看到了对方，可能听到了对方的声音，可能闻到对方的气味……
归纳：按刚才同学的说法，也就是说蜗牛可能有视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等感觉。
师：请大家联系前面所观察的蜗牛的形态结构和自己所知道的一些相关的知识，猜想一下蜗牛是否有以上五种基本感觉。
生8：可能有视觉，因为有眼；可能有味觉，因为有口；可能有触觉，因为如果拿个东西碰一下蜗牛，它会缩到壳里；可能没有听觉，因为蜗牛没有耳；不能确定是否有嗅觉。
生9：有嗅觉，我在课外书上看到说蜗牛的触角有嗅觉。
点评：刚才大家应用了科学上的一条重要的原理——“生物体的形态结构和其功能相适应”的原理，来猜想蜗牛是否有各种感觉，也有同学根据其它书上看到的材料来判断蜗牛有嗅觉，都具有一定的合理性。
师：是否真如同学们所说，蜗牛有视觉、触觉、嗅觉、味觉而无听觉呢？课本中设计了五个实验来帮助我们研究这个问题，请大家阅读教材，分别思考实验步骤中的以下问题：
⑴在“蜗牛是否有视觉”的实验中，为什么要将蜗牛一半身体处于阴影中？是前后的一半还是左右的一半？
（参考答案：应该是身体左或右的一半处于阴影中，通过左右的比较，判断蜗牛的眼对光的变化是否有反应，从而知道其是否有视觉。）
⑵在“蜗牛有触觉吗”的实验中，为什么要在蜗牛的不同部位实验？
（参考答案：“轻触不同部位”可以对比各不同部位触觉的敏感度。）
⑶在“蜗牛有听力吗”的实验中，为什么鼓掌的距离设置为0.5米，更近一些行不行？周围多个同学同时鼓掌行不行？
（参考答案：鼓掌的手不能靠蜗牛太近，否则鼓掌时产生的风对蜗牛可能有影响，而这是通过触觉感受到的刺激而不是听觉，还有蜗牛可能通过眼看到手靠近它而产生反应；不能多个同学同时鼓掌，因为同时发出的掌声会相互干扰）
⑷在“蜗牛会嗅、会尝吗”的实验中，为什么米醋放在“前3厘米处”而蔗糖溶液放在“前方”，两者为何有这样的区别？米醋和蔗糖的实验能否在同一玻璃板上进行？
（参考答案：实验中“3厘米”的距离应该比”前方”远，因为米醋是用来检验蜗牛是否有嗅觉，而蔗糖是用来检验蜗牛是否有味觉；两个实验不能在同一玻璃板上进行，因为醋味会对蔗糖实验有干扰。）
学生对这些问题有着浓厚的兴趣，积极投入到问题的讨论中，在学生思考和讨论这些问题后，教师归纳：科学实验的设计要注意“对比方法的使用，要注意排除其它因素的干扰”。
接着学生选择器材，进行实验，教师对学生的实验进行适当指导。最后，学生汇报交流实验结果，明确蜗牛有视觉、触觉、嗅觉、味觉，而没有听觉。
二、
1.立足学生已有水平，发展科学探究能力
对比两种教学设计，很容易发现，两种教学设计中对探究能力培养的着力点有很大的不同。“背景”部分所描述的教学过程，强调的是“让学生自己设计实验”，而“过程”部分所描述的教学过程，组织了两次猜想，强调的是培养学生“作出假设的能力”；另外，对五个实验进行了讨论，是为了让学生理解“实验设计需要对照和排除干扰”。
新课程倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，《科学（7～9年级）课程标准》指出“科学的核心是探究”。为了提高探究教学的有效性，在实施探究教学的过程中，教师首先要深入研究学生，立足于学生的能力水平开展探究教学；还要理清探究内容在三年教材中安排脉络，把握各册教材中探究内容的侧重点和所需达到的要求，循序渐进开展探究能力的培养。“过程”部分所描述的教学过程，强调培养学生“作出假设的能力”和理解“实验设计需要对照和排除干扰”，对于七年级的学生来说是必要的也是合适的。余自强老师在《科学课程论》一书中曾说到“科学课程中探究式学习的实施，问题和假设是关键”，“在科学探究过程的诸环节中，猜想和假设具有重要的地位，起着重要的作用。”也就是说培养学生的作出假设的能力是探究教学中重要的一环。由于任务对于学生来说是“可能完成的任务”、是学生感兴趣的任务，因此在课堂中学生积极参与思考和讨论。通过两次猜想，让学生理解了“科学假设虽然是一种猜测和推断，但它既不是唯心主义的臆造，也不是毫无根据的空想”；了解了“假设的建立，总是以一定的、确定可靠的关于研究对象的事实材料为基础的”；也让学生体会到“作出假设还必须充分发挥科学思维的能动作用，运用一定的逻辑思维方法”。这样有利于发展学生提出猜想和形成假设的能力以及了解假设对科学探究的作用。浙教版《科学》教材设计者方红峰老师在《论初中<科学>教材的设计》一文中指出“有关探究的内容和技能需要在课程中进行有序地安排”，根据该文所列的《<科学>教材具体各册探究的侧重点表》所示，“让学生独立进行实验设计”是第二册（七年级下）开始才有的要求，并在后续的教学中逐步提高，由此可见让刚开始学习科学的七年级上的学生设计实验“探究究蜗牛是否有各种感觉”显然也是不合理的。那么七年级上的教学可以为七年级下开始的“学生独立进行实验设计”能力的培养做哪些准备呢？前面“过程”部分所阐述的“讨论五个实验的设计方案中的一些问题”，旨在引导学生理解“科学实验的设计要注意对比方法的使用，要注意排除其它因素的干扰”，就是为了以后培养学生独立进行实验设计能力所做的铺垫。
2.不断丰富感性认识，帮助建立认知图式
皮亚杰用图式、同化、顺应和平衡”4个概念来说明儿童心理结构的发展。其中“图式”是儿童以他们具有的活动本领与客观环境进行交往，在交往的过程中逐渐形成的，它凝聚着儿童已有的活动经验，并随着儿童经验的继续积累而逐步完善。皮亚杰认为，儿童每遇到一种事物或情境，都试图用原有的“图式”来同化它。如果同化成功，人的认识便得到暂时的平衡。如果失败，他就改变原有的图式并创立新的图式来顺应它，以保持认知上的平衡。在学生缺乏相关经验的时候，教师通过引导学生观察、思考、讨论，以帮助学生建立认知图式是教学中的重要一环，是后续的知识同化的基础。仔细分析这节课的前后教学内容，我们不难发现这个课时的内容虽是“观察蜗牛”，但“观察蜗牛”并不是这节课的根本目的。本节课的目的在于通过“观察蜗牛”这一活动，积累学生对生命基本特征的感性经验。也就是说这节课的教学是为下一节课服务的，其实蜗牛只是一个载体而已，如果学生暂时难于找到蜗牛，完全可以用其它小动物来替代，关键在于通过对这些小动物的观察，感受生命的基本特征，形成生命基本特征的科学的认知图式。而对“蜗牛为何要四处爬行”的问题作出充分的假设，有利于帮助学生建立“生命的基本特征的认知图式”。这也是教师在启发学生对“蜗牛为何要四处爬行”的问题作出假设时，始终注意引导学生从生命的基本特征对各种假设的合理性进行解释的原因。
3.应用学科基本原理，利于知识的结构化
对“蜗牛是否有五种基本感觉”所进行的猜想，有利于知识的结构化。1959年，布鲁纳在《教育过程》中提出他的结构主义课程的思想。他主张：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构”，所谓学科的基本结构就是学科的基本原理，“懂得基本原理可以使学生更容易理解”。“生物体的形态、结构和其功能相适应”是科学中一条基本原理。教学中，教师并不是点出蜗牛可能有视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等感觉就算了，而是进一步提出任务：请大家联系前面所观察的蜗牛的形态结构和自己所知道的一些相关的事实，猜想一下蜗牛是否有以上五种基本感觉。这一猜想环节，既强调了猜想需要有一定的依据，又让学生领会“生物体的形态结构和其功能相适应”这一学科的基本原理。
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