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摘要：《义务教育科学课程标准（2022年版）》中明确指出：创设良好的学习情境，设计适宜的探究问题，引发学生认知冲突，激发积极思维。情境创设是探究和实践的重要前提，是引发认知冲突的有效手段，激发积极思维的有力烘托。本文从问题情境、史实情境、实验情境三种方式阐述探究和实践中的情境创设策略，并对情境创设的细节进行了反思。

关键词：新课标；情境创设；认知冲突

《义务教育科学课程标准（2022年版）》[以下简称课程标准（2022年版）]中明确指出：创设良好的学习情境，设计适宜的探究问题，引发学生认知冲突，激发积极思维。

一、关于科学探究和实践中情境创设的理解

（一）情境创设是探究和实践的重要前提

《课程标准（2022年版）》明确了科学课程核心素养为科学观念、科学思维、探究实践和责任态度四个方面。这其中，探究和实践是科学课程核心素养落地的重要途径，让每一个学生深度参与到探究活动中是探究能力发展的重要前提。探究活动需要足够吸引学生，引发学生的思考和求知欲望，在探究活动开始之前的情境创设就显得非常重要。现代教育学和心理学都强调，教师需要创设出激发学生学习欲望、使学生产生心理认知冲突的问题情境，然后引导学生去主动、积极地寻找方法来解决这个冲突，提升自己的认识水平。

（二）情境创设是引发认知冲突的有效手段

认知冲突是连结固有经验与新知识的通道，是学生提高学习能力的有效契机。在课堂教学中创设适宜的情境，引发学生认知冲突，造成“心求通而未得，口欲言而不能”的时机，可以激发学生解决问题的动力，促使他们去调用已有的经验和知识，寻找解决问题的途径，从而在学习中养成分析和思考的习惯，发展解决实际问题的能力。可见认知冲突是学生学习动机的源泉，也是学生参与学习和实践活动的根本原因。

（三）情境创设是激发积极思维的有力烘托

杜威在《我们怎样思维》中讲到：思维最主要的一个功能就是在新情境中解答问题，排除疑虑，整个思维的过程其实就是梳理、分析和解决问题的过程，换句话说就是人的思维始于疑问。积极思维是一个心理学名词，体现在科学探究和实践中，主要表现为学生能够在情境中保

持乐观、向上的态度，充满自信地参与到科学活动中，与其他同学达成较为和谐的团队协作；同时，学生能够主动参与知识的建构和迁移，运用科学思维解决实际问题。当作为认知主体的学生处于某种学习情境中，能够在所处的环境和自身体验相互作用下生成新的概念。教师要创造条件，使学生在情境中学习，充分尊重学生的主体地位。在探究和实践活动中吸引学生，促进学生全身心的参与课堂教学中。

二、探究实践中的情境创设策略

（一）问题情境，引发认知冲突

问题情境是指教师有目的的创设各种场景，提出问题，引发学生进行思考，从而激起认知冲突。创设问题情境，要从教学的需要出发，将知识问题化，问题情境化，创设系列递进关联的问题情境，引起学生积极的行为体验，在解决问题的过程中自主建构知识，发展科学思维。

在创设情境前，教师应根据《课程标准（2022年版）》要求，立足教材，了解学生存在的错误前概念，善于联系生活实例，针对这些错误的前概念，设计并呈现易产生错误观点的问题情境，让学生在问题情境中产生“问题”，描述问题，回答问题，进而暴露他们建立的似是而非的认知，激发认知冲突。在这之后，教师再运用相应的策略，在破解这个冲突的过程中，引导学生的科学思维，化解冲突，纠正错误前概念。

1.运用问题链引发认知冲突，纠正错误前概念

在学习运动和力之前，由于日常生活中不严谨的观察，学生总会存在这样一个错误认知：力是维持物体运动的原因。在开展《牛顿第一定律》教学时，教师通过这一系列的问题串联整个课堂，引导学生自主发现认知中的问题，并通过合理的实验，观察和分析解决认知冲突，从而达到新的认知平衡。

问题情境：

问题①：“在桌上放置一辆小车，当我们用力推它和不推它时，小车将分别处于怎样的运动状态？”

学生根据生活经验回答：“推小车时，小车运动；不推，小车静止。”

教师将此问题推广到日常生活中，接着追问。

问题②：“生活中，有没有类似的现象？”

有的学生运用桌上的笔做演示：“桌上的笔，不推是静止的，推了才会动起来。”教师对学生的举例表示肯定，并继续追问，引导学生进一步观察。

问题③：“笔被推动后，撤去推力，笔是立即停止运动的吗？”

学生仔细观察后回答：“失去推力之后，笔继续运动了一小段距离。”

问题④“：这一小段距离的运动，有力在维持吗？”

学生讨论后回答：“在运动的方向上，没有力在维持笔的运动。”

此时学生对于自身的前概念已经产生动摇，开始发现物体的运动似乎不需要力来维持，那么为什么失去力之后，物体会停下来呢？这个问题需要利用探究和实践进一步寻找证据，进行分析论证。教师接着安排学生完成教材实验。

（完成课本实验后）

问题⑤：“将小车从斜面上同一高度静止释放，小车运动到分别铺有毛巾、棉布和木板上，小车的运动出现了怎样的差别？”

学生依据实验现象回答：“小车运动的距离不同。在最粗糙的毛巾上运动的距离最近，在光滑的木板上运动的距离最远。”

教师继续追问。

问题⑥：“造成小车运动距离不同的原因是什么？”

学生回答：“小车在不同的接触面上，受到的摩擦阻力不同。”

问题⑦：“如果没有摩擦力，小车的运动情况将会怎样？”

学生回答：“按照这样的趋势，小车将会一直运动下去。”学生经过实验加推理的过程，依据否定了力是维持物体运动的原因这样的错误观点，此时对于失去力之后物体为什么会停止运动，还需要进一步的解释。

问题⑧：“为什么我们在生活中会看到，物体在失去动力之后会停下来呢？”学生讨论后回答：“那是因为生活中的摩擦力不可避免地存在，使得物体最终停止了运动。”

2.策略解析：问题链，炼真知

在本案例中，教师创设了问题情境，一系列的提问组成了递进的问题链，指向的是学生在力学中的典型错误认知——“力是维持物体运动的原因”。这种生活经验与牛顿第一定律之间，存在明显的认知冲突。

在此问题情境中，教师通过引导学生回忆生活场景，唤醒学生的前认知。由于生活中不严谨、不全面的观察，学生往往在忽略了阻力的前提下，将力当成是维持物体运动的原因。而后续教师的追问使得学生开始发现，在失去动力之后，物体之所以停止运动，是由于难以消除的阻力导致的。经过实验探究，学生可以发现在不同阻力的影响下，小车运动的距离发生了改变。如果没有摩擦力，小车将会一直运动下去。有了问题链组成的“台阶”，综合实践探究和理性分析，学生开始意识到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。学生通过观察思考，然后基于事实证据和科学推理对之前错误认知提出质疑和批判，提出创造性见解。这提高了学生严谨观察的意识和深度思考的能力，也发展了尊重事实，严谨求真的科学态度。

（二）史实情境，促发认知冲突

学生学习科学知识的过程与人类认识自然界和物质世界的过程有许多相似之处。科学发展的历史就是科学家们不断“发现问题、分析问题、解决问题”的过程，在教学过程中，有机融入科学史，让学生在史实情境中经历探索的过程，在史实学习中产生认知冲突，再通过实验等策略化解冲突，不仅能有效地完成概念教学，更能让学生认识到科学发展道路的曲折，从而认识科学的本质。

如何创造史实情境？教师首先要根据《课程标准（2022年版）》要求，寻找科学知识背后的科学史实，然后再根据教学需要，筛选出可以被课堂利用，能促发学生产生冲突的科学史。最后，教师通过活动设计，在教学过程中有机融合科学史实，促发学生产生认知冲突。

1.认知冲突：滴管吸水利用的是真空吸力还是大气压力？

在《大气压强》这一节内容的教学中，教师通过演示“滴管吸水”的现象，提出问题：“是什么力让水进入了胶头滴管？”学生回答：“是滴管内部提供的吸力”。这个回答暴露出学生在生活中随处可见的“吸力”这个前认知。

借助科学史中关于此问题的争论，可以促发学生的认知冲突，帮助学生更好地理解大气压强。对于这个问题，教师将科学史上两种截然不同的观点提供给学生，让学生选择赞同谁的观点。

观点1：亚里士多德认为自然界厌恶真空，一旦出现真空，就会有“真空吸力”产生，吸引其他的物质补上，所以自然界不存在真空。在滴管吸水的过程中，胶头挤压后接近真空状态，产生了真空吸力把水吸了上去。

观点2：托里拆利在历史上第一次提出大气压的概念，他认为水不是被真空吸力吸上去的，而是被大气压强压上去的。

在提供这两种观点之后，学生依据自己的生活经验和认知进行判断和“站队”，教师则鼓励学生寻找证据来证明观点。与此同时，教师还提供更多的史实情境，让学生进行分析判断。

史实情境1：1640年，在古老的意大利城市佛罗伦萨，人们造了一台抽水机，准备抽出深矿井里的水，无论工程师们怎样改进抽水机，当水被抽到十米左右时，就抽不上来了。

学生分析后提出：“如果自然界真的不允许真空的存在，真空吸力真的那么强大，那么水可以被抽到任意高度。”其他学生补充：“真空是可以存在的，在太空中就存在真空的环境。”学生质疑了亚里士多德的说法。

史实情境2：伽利略给出了解释：自然界存在真空，“真空吸力”的力量是有限的，到了十米以上大自然就不再厌恶真空了。

学生提出：“伽利略的解释只是一种猜想，任何一种猜想都需要得到实验的检验。”

实验情境1：介绍马德堡半球实验。马德堡市市长格里克和助手为了验证托里拆利的观点进行的实验。（教师播放视频）

实验情境2：将吸取一定液体的胶头滴管放入玻璃钟罩，利用抽气机将内部抽成真空，观察滴管内液面的变化情况，然后再将空气放回到玻璃钟罩内，观察液面变化情况。实验现象：在玻璃钟罩内气体逐渐抽去的过程中，滴管内液面下降，当将空气放回钟罩内，滴管内的液面重新上升。

学生分析：“在玻璃罩中的空气被抽出的过程中，滴管内的液面下降，这说明支撑液面高度与空气有关。而当再次将空气放回到玻璃罩时，可以发现随着空气量的增加，滴管中液面上升也越明显，不难得出是大气产生的压强支撑了液柱。因此，托里拆利的观点是正确的。”

2.策略解析：科学史，实验证，化冲突，建平衡

生活中“吸盘，吸饮料”这样的表述，让学生产生了液体是被滴管吸上来的这样的错误认识，这也与两千多年前亚里士多德的观点不谋而合。科学历史上对于此观点的纠正，也正是学生在本节课中对此认知冲突的化解，和重新建立新的认知平衡的过程。

在本节教学的史实情境中，佛罗里达的抽水机，伽利略对于“真空吸力”观点的修补，以及托里拆利提出大气压的概念，这些都是帮助学生从错误认知升级到正确认识的阶梯，让学生通过科学史，逐步找到新知识的抓手。而在实验情境中，老师提供了“马德堡半球实验”的视频，演示学生设计的玻璃钟罩实验后，直观的实验现象会让学生充分发现错误的前概念，从而达到新的认知平衡。

纵观整个探究过程，学生置身于科学知识的发展和演变的情境之中，甚至会觉得自己就是知识的发现者。一个个史实情境和实验情境，让静态的知识仿佛在学生的脑海中能动的建构起来，学生的主观能动性得到了充分的激发。学生可以模拟科学家对科学的探究过程，也可以找到科学家们走弯路的地方，并自行进行探究或实验设计，提出自己更合适的探究方案。在认知冲突被合理的化解之后，学生自然会了解相关科学知识的来龙去脉，对相关结论有更深入的理解。

（三）实验情境，激发认知冲突

科学实验也是一种能让学生在体验中激发认知冲突的有效策略。教师在教学过程中创设各种体验活动，让学生在亲身实践中发现与原有认知冲突的现象，激发学生尝试用自己所学的知识去解释现象，从而纠正自己原来的错误认知。这样的设计可以激发他们探索现象背后的科学真理的主动性和积极性，培养他们质疑的能力，观察的能力和解决问题的能力，营造充满思辨的科学学习氛围，帮助学生领悟科学的本质，从而进一步的进行科学的探索和应用。

如何创设实验情境呢？教师根据《课程标准（2022年版）》要求和活动建议，开展各种实践活动，积累并收集各种实践活动中产生的跟学生认知存在差异的现象。这些实践活动将成为课堂教学的素材，根据教学需要有机整合，让学生在动手实践的过程中，激发认知冲突，引发钻研、探索真知的科学欲望，从而提升学生的思维品质，达成深度学习的目标。

1.实验情境：光学黑箱

光学黑箱实验过程：

1.将“光学黑箱”放置在水平桌面上；

2.用激光笔向“光学黑箱”内水平照射，可在对面墙壁上看到红色光斑，学生认定黑箱内光线沿直线传播，光穿过了黑箱；

3.在“光学黑箱”凹槽处放置书本，此时书本挡在了光的传播路线上，但是仍然可以在墙上看到光斑，造成了“光绕过障碍物”的假象。

2.策略解析：实验现象“反常”，激发思维光芒

本实验情境为七年级下册2.5节《光的反射和折射》第一课时而创设，在学习光的反射定律之前，学生已经明确“在同一种均匀介质中，光是沿直线传播”这一客观事实。“光学黑箱”实验给学生造成光线“绕过”书本的假象，引发学生认知冲突，激发学生揭开黑箱内部结构的学习兴趣。在学过光的反射定律后，教师再尝试让学生猜测黑箱中的光学装置和传播路径，在猜想和验证中完成科学实践，提升学生分析和解决问题的能力。

三、对探究和实践中情境创设的反思

情境创设是为有效教学服务的，教师在选择情境时要紧紧贴合学生已有的生活经验和知识储备。如果选择过于虚幻空洞的情境，就难以将学生带入探究实践中，所以创设情境切勿生搬硬套。另外，情境的选择不宜过于复杂，在理解情境时耗费学生过多的思维能量，虽然解决真实问题能有助于实践能力的提高，但学生存在能力水平、知识经验的差异，并非所有学生都能在情境中获得最大效益。在平时，教师要有意收集一些社会热点新闻，学生感兴趣的科学现象，学生错误的前概念等，在相关的教学内容中精准创设情境。

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）[M]. 北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]王雪.科学史的教育功能及其实践探索[D].上海：东华大学，2016.

[3]赵怀英.探索真空的鼻祖——托里拆利[J].中学物理教学参考，2009，38（2）：31-32.