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[摘 要] 工作坊教学模式是一种参与式、体验式、互动式的教学组织模式，有利于发挥学生学习的主动性、创造性。以初中科学“地球的绕日运动”的教学为例，在课前观测实验、课中讨论汇报与模拟实验、课后思考讨论与作业等环节，应用工作坊教学模式，表明该模式在初中科学教学中是可行的、有效的。
[关键词] 初中科学教学；工作坊教学模式；应用
初中科学教育的目标是培养与提升学生的科学素养，而工作坊教学模式是一种参与式、体验式、互动式的教学组织模式，对于激发学生科学探究的兴趣，培养学生科学研究的基本思想、方法与技能，提升学生的科学素养，不仅是可能的，而且是有效的。
一、初中科学教学的核心与现状
科学教育的核心是培养与提升学生的科学素养，包括激发学生对科学的兴趣，学习科学研究的基本思想、方法，培养学生严谨的科学研究态度，提升学生科学研究的综合能力。通过实验观察，学生能够提出有价值的科学问题，并围绕科学问题，结合自己的观察提出猜想和形成假设，在此基础上设计实验方案，进行实验探究，总结实验现象背后的科学规律，并能够对已有的或自己总结的科学规律进行检验与评价。如何在现有《科学》教材的基础上，结合初中学生的生理与心理特点，通过初中科学课程的教与学，实现培养与提升学生科学素养的目标呢？
目前的中学教学仍然采用传统的教学方法，即以教师唱独角戏、填鸭式讲授方式为主，学生被动地接受知识，无法进行自主的科学探究，不能发挥中学生在学习过程中的主动性与创造性，更谈不上形成“以学生为中心的教与学”。初中生处于青春期阶段，其思维从以具体的形象思维为主发展到以抽象逻辑思维为主，思维活跃，富于想象力与创造力，同时具备了较好的知识归纳总结与表达能力。另一方面，相比传统的物理、化学、生物等分学科单独设置的课程，初中科学课程的教学内容设置更加贴近生活，更能够激发学生学习的兴趣，相应知识的深度与难度也相对较低。因此，从思维特点、教材知识体系与内容来看，初中生完全具备了在教师的引导下主动参与探究科学问题的能力。笔者尝试在科学教学过程中采用工作坊模式的教学方法，通过师生共同探索相关科学问题，充分发挥学生的学习主动性、创造性。学生提出问题，并在老师的指导下分析问题，解决问题，获取科学规律与知识，取得了良好的教学效果。
二、工作坊教学模式在科学教学中的应用
工作坊教学模式建立在著名社会心理学家库尔特·勒温的“团体动力学”理论上，其主要观点是“团体是由个体组成的不可分割的单位，通过引起团体变化而改变其个体要比直接改变个体容易得多” 。它是一种參与式、体验式、互动式的教学组织模式：通常由5～10名学生组成一个小团队，成员在教师的指导之下，通过课前预习与研究、课堂讨论、短时演讲、教师点评、引申引导等多种方式共同探讨某一主题。与传统教学模式不同，工作坊将主题与互动相结合，教学相长，鼓励参与，创新及建设性地解决问题。学生在参与过程中能够相互对话沟通，共同思考，提出方案，讨论实施，并通过团体内人际交互作用，反省自己，深化认识，培养提出问题、分析问题、解决问题的创新能力与团队协作的综合能力。
工作坊教学模式综合了参与式、启发式、探究式、讨论式等多种教学方法的优势，能够较好适应社会对高素质、综合性人才培养的需求，在国内外高校课堂教学中逐渐推广应用，并被广大师生接受，在教学实践中取得了较大的成功。但是，工作坊教学模式在初中科学教学应用中鲜有报道。笔者结合近年来在科学课程教学中的实践，以“地球的绕日运动”教学为例，谈谈工作坊教学模式在初中科学教育中的应用。
1.课前观测实验
“地球的绕日运动”知识内容主要介绍了太阳高度角的概念，学生了解一天之中太阳高度角的变化，了解太阳高度角的季节差异以及正午太阳高度角的纬度分布规律，掌握地球上太阳直射点的移动情况等知识；学习通过观测杆影变化情况推测地球自转、公转的科学研究方法与技能，并学会应用相关知识解释生活中常见现象。
为发挥学生学习的主动性与创造性，让学生主动参与到教学过程中，笔者将学生分为五组，每组约十人；在操场分别立五根1～5米的木杆。在讲“地球的绕日运动”教学内容的前一周，让学生分组测量不同时间段木杆影子的长度、杆子与影子顶端的距离、影杆连线与地面的夹角，并注明影子的指向。注意，这里观测时间根据学生实际上下课情况可以灵活安排，但是中午12点的数据一定要准时去记录，并提醒学生特别关注中午12点的影长。相关记录数据表的设计如表1所示。同时，教师先预设3个小问题：影子长度？影子的方向？太阳高度与时间有什么关系？通过预设的小问题，引导学生通过实验观测与课前小组讨论，总结影长、影子方向、太阳高度与时间的关系。
2.课堂汇报讨论
在课堂教学过程中，学生分组将其观测结果进行汇报，其他小组可以随机提问，学生间开展相互讨论。教师在学生讨论的基础上，鼓励学生的创造性工作，肯定做得比较好的预习小组，同时指出学生在某些方面的问题。
通常，学生通过实验观测，能够得到以下两个结论：同一地点、同一天的不同时刻太阳高度不同；早晚时间，太阳高度低，影子长；中午时间，太阳高度高，影子短。教师在肯定学生成绩的同时，引导学生关注影杆连线夹角与太阳高度的关系，以及随时间变化的关系，让学生发现在观测中测量的杆影连线夹角可以作为衡量太阳高度的指标，引导学生自己提出太阳高度角概念，即太阳光与地面的交角，称为太阳高度角。这是一个衡量太阳高度的重要指标。注意，这里引导学生结合自己研究的问题引入合适的概念，这是科学研究中非常重要的能力之一。
在此基础上，学生讨论正午12点的影长与其他时段影长的区别，发现此时影长最短，接近于零。此时，教师给出太阳照射地球的示意图（图1），引导学生发现地球不同纬度太阳入射角不同，引出直射与太阳直射点的概念，即某些地方正午会受到太阳光的垂直照射，简称直射。相应地，地表受到太阳垂直照射的点即为太阳直射点，直射点的正午太阳高度为90°，杆子影长为零。太阳高度随着太阳直射点向南北两侧递减，影子也越来越长；同一时间，中高纬度地区，纬度越大，太阳高度越小，杆影越长。为什么杆子影长随时间发生变化？这是由于地球在自转，在同一纬度处（金华市的纬度为29.12°），随着地球的自转，杆子与太阳光形成的夹角不断变化，即太阳高度角不断变化。 3.课堂模拟实验
在前一天内杆影长度与太阳高度角变化规律探究学习的基础上，教师让学生结合春夏秋冬昼夜时长的变化经验，思考一年内杆影长度、太阳高度角如何变化，通过学生分组讨论，提出可能的推测。然后仍将学生分成五组，每组一只地球仪，一只激光灯和彩笔，进行地球公转和太阳直射点变化规律的模拟实验。
在实验过程中，用激光笔发射的激光模拟太阳光，学生持地球仪围绕激光笔模拟地球公转，激光笔光束亦跟随地球仪同步转动，激光照在地球仪上的亮点即为一个太阳直射点，用彩笔标明。如此转动一周后，将地球仪上的点用光滑的曲线连接，即获得了一年内太阳直射点的变化范围，在北纬23.5°～南纬23.5°范围内。注意，实验过程中激光笔的起始照射点在地球仪的赤道上。
通过上述模拟实验，结合地球自转与公转示意图，学生将春分、夏至、秋分、冬至的划分与太阳直射点变化规律对应。
结合地球公转模拟实验与示意图，学生讨论，总结地球不同地区昼夜的变化规律，最后教师与学生一起进行归纳整理如下：
地球公转过程中，地轴呈倾斜状态，地轴的北端始终指向北极星附近。因此，不同季节昼夜时间不等长。赤道全年昼夜等长；春分日，秋分日，太阳直射赤道，全球昼夜等长，南北极圈内无极昼极夜现象；北半球其他地区从春分日到秋分日，太阳直射点在北半球，昼长夜短，夏至日昼最长夜最短，北极圈内发生极昼现象，夏至日时北极圈及其以北地区都发生极昼；从秋分日到来年春分日，太阳直射点在南半球，昼短夜长，冬至日昼最短夜最长，北极圈以内发生极夜现象，冬至日北极圈及其以北地区都发生极夜；南半球正好相反；太阳直射点由南回归线北上，北半球昼变长夜变短；太阳直射点由北回归线南下，北半球昼变短夜变长，一年中太阳直射点在南北回归线之间往返移动；緯度越高，昼夜变化越大。
4.课后思考题讨论巩固与应用知识
为巩固学生课内所学知识，并学会应用知识解决生活中的实际问题，教师应在课堂教学后，给出相关的课后思考题。例如，笔者就“地球的绕日运动”课后留的思考题为：
问题1：一天中太阳高度与杆影早中晚如何变化？为什么？
问题2：金华的纬度是多少？一个月、一年内，中午12点太阳高度与杆影会怎么变化？
教师通过思考题，让学生总结课堂所学，并引导学生应用课堂所学的知识与方法解决生活中实际遇到的问题。教师通过作业的反馈了解学生学习的情况，必要时可以组织相应的小组讨论与课堂分享来加深学生对该部分知识的理解，真正学以致用。
三、工作坊教学模式的效果与思考
通过以上分析发现，工作坊教学模式对初中科学教学有着非常重要的作用，主要表现为以下几个方面：
1.形成了以学生为中心的教与学
工作坊教学模式在科学教学中的应用改变了传统教学模式过于注重知识传授的教学模式，充分发挥学生学习的积极性，让学生主动参与到教学过程中；同时，也改变了学生被动学习、死记硬背、机械训练的学习方式，通过课前预习或者观测实验自主学习、自主探究与合作学习、课堂讨论与互相启迪，形成了以学生为中心的教与学。
2.培养与提升了学生的科学素养
学生在实验观测、小组讨论、思考问题、总结规律的过程中学习了《科学》教材规定的知识与技能，同时激发了学习兴趣，掌握了初步的天文观测研究的思想、方法与技能，培养与提升了科学素养；并且在工作坊教学过程中，学生学会学习、合作与做人。通过课后思考题及相关拓展延伸，学生能够学以致用，用探索到的科学规律思考并解释生活中的常见现象。
尽管笔者应用工作坊教学模式在科学教学中取得了较好的效果，但是也发现一些问题，主要表现为课堂教学时间有限，可能存在课堂小组讨论效率不高的情况。针对这一问题，笔者通过精心备课，结合往届学生经常出现的知识理解障碍问题，对每堂课教学内容反复凝练，提炼出2～3个核心问题，并就学生可能给出的讨论结果给出解释。这样就增加了教师对课堂讨论的控制能力，并能够及时有效解答学生提出的问题，从而提高了课堂讨论的效率，同时也提高了教师的备课与课堂教学水平。另一方面，可以在课程结束后，让学生提交整个课程的实验记录与小组讨论结果及对本次课程的感想与体会，以便教师及时了解学生学习情况，并为以后优化工作坊教学模式提供参考。
责任编辑 李杰杰
[关键词] 初中科学教学；工作坊教学模式；应用
初中科学教育的目标是培养与提升学生的科学素养，而工作坊教学模式是一种参与式、体验式、互动式的教学组织模式，对于激发学生科学探究的兴趣，培养学生科学研究的基本思想、方法与技能，提升学生的科学素养，不仅是可能的，而且是有效的。
一、初中科学教学的核心与现状
科学教育的核心是培养与提升学生的科学素养，包括激发学生对科学的兴趣，学习科学研究的基本思想、方法，培养学生严谨的科学研究态度，提升学生科学研究的综合能力。通过实验观察，学生能够提出有价值的科学问题，并围绕科学问题，结合自己的观察提出猜想和形成假设，在此基础上设计实验方案，进行实验探究，总结实验现象背后的科学规律，并能够对已有的或自己总结的科学规律进行检验与评价。如何在现有《科学》教材的基础上，结合初中学生的生理与心理特点，通过初中科学课程的教与学，实现培养与提升学生科学素养的目标呢？
目前的中学教学仍然采用传统的教学方法，即以教师唱独角戏、填鸭式讲授方式为主，学生被动地接受知识，无法进行自主的科学探究，不能发挥中学生在学习过程中的主动性与创造性，更谈不上形成“以学生为中心的教与学”。初中生处于青春期阶段，其思维从以具体的形象思维为主发展到以抽象逻辑思维为主，思维活跃，富于想象力与创造力，同时具备了较好的知识归纳总结与表达能力。另一方面，相比传统的物理、化学、生物等分学科单独设置的课程，初中科学课程的教学内容设置更加贴近生活，更能够激发学生学习的兴趣，相应知识的深度与难度也相对较低。因此，从思维特点、教材知识体系与内容来看，初中生完全具备了在教师的引导下主动参与探究科学问题的能力。笔者尝试在科学教学过程中采用工作坊模式的教学方法，通过师生共同探索相关科学问题，充分发挥学生的学习主动性、创造性。学生提出问题，并在老师的指导下分析问题，解决问题，获取科学规律与知识，取得了良好的教学效果。
二、工作坊教学模式在科学教学中的应用
工作坊教学模式建立在著名社会心理学家库尔特·勒温的“团体动力学”理论上，其主要观点是“团体是由个体组成的不可分割的单位，通过引起团体变化而改变其个体要比直接改变个体容易得多” 。它是一种參与式、体验式、互动式的教学组织模式：通常由5～10名学生组成一个小团队，成员在教师的指导之下，通过课前预习与研究、课堂讨论、短时演讲、教师点评、引申引导等多种方式共同探讨某一主题。与传统教学模式不同，工作坊将主题与互动相结合，教学相长，鼓励参与，创新及建设性地解决问题。学生在参与过程中能够相互对话沟通，共同思考，提出方案，讨论实施，并通过团体内人际交互作用，反省自己，深化认识，培养提出问题、分析问题、解决问题的创新能力与团队协作的综合能力。
工作坊教学模式综合了参与式、启发式、探究式、讨论式等多种教学方法的优势，能够较好适应社会对高素质、综合性人才培养的需求，在国内外高校课堂教学中逐渐推广应用，并被广大师生接受，在教学实践中取得了较大的成功。但是，工作坊教学模式在初中科学教学应用中鲜有报道。笔者结合近年来在科学课程教学中的实践，以“地球的绕日运动”教学为例，谈谈工作坊教学模式在初中科学教育中的应用。
1.课前观测实验
“地球的绕日运动”知识内容主要介绍了太阳高度角的概念，学生了解一天之中太阳高度角的变化，了解太阳高度角的季节差异以及正午太阳高度角的纬度分布规律，掌握地球上太阳直射点的移动情况等知识；学习通过观测杆影变化情况推测地球自转、公转的科学研究方法与技能，并学会应用相关知识解释生活中常见现象。
为发挥学生学习的主动性与创造性，让学生主动参与到教学过程中，笔者将学生分为五组，每组约十人；在操场分别立五根1～5米的木杆。在讲“地球的绕日运动”教学内容的前一周，让学生分组测量不同时间段木杆影子的长度、杆子与影子顶端的距离、影杆连线与地面的夹角，并注明影子的指向。注意，这里观测时间根据学生实际上下课情况可以灵活安排，但是中午12点的数据一定要准时去记录，并提醒学生特别关注中午12点的影长。相关记录数据表的设计如表1所示。同时，教师先预设3个小问题：影子长度？影子的方向？太阳高度与时间有什么关系？通过预设的小问题，引导学生通过实验观测与课前小组讨论，总结影长、影子方向、太阳高度与时间的关系。
2.课堂汇报讨论
在课堂教学过程中，学生分组将其观测结果进行汇报，其他小组可以随机提问，学生间开展相互讨论。教师在学生讨论的基础上，鼓励学生的创造性工作，肯定做得比较好的预习小组，同时指出学生在某些方面的问题。
通常，学生通过实验观测，能够得到以下两个结论：同一地点、同一天的不同时刻太阳高度不同；早晚时间，太阳高度低，影子长；中午时间，太阳高度高，影子短。教师在肯定学生成绩的同时，引导学生关注影杆连线夹角与太阳高度的关系，以及随时间变化的关系，让学生发现在观测中测量的杆影连线夹角可以作为衡量太阳高度的指标，引导学生自己提出太阳高度角概念，即太阳光与地面的交角，称为太阳高度角。这是一个衡量太阳高度的重要指标。注意，这里引导学生结合自己研究的问题引入合适的概念，这是科学研究中非常重要的能力之一。
在此基础上，学生讨论正午12点的影长与其他时段影长的区别，发现此时影长最短，接近于零。此时，教师给出太阳照射地球的示意图（图1），引导学生发现地球不同纬度太阳入射角不同，引出直射与太阳直射点的概念，即某些地方正午会受到太阳光的垂直照射，简称直射。相应地，地表受到太阳垂直照射的点即为太阳直射点，直射点的正午太阳高度为90°，杆子影长为零。太阳高度随着太阳直射点向南北两侧递减，影子也越来越长；同一时间，中高纬度地区，纬度越大，太阳高度越小，杆影越长。为什么杆子影长随时间发生变化？这是由于地球在自转，在同一纬度处（金华市的纬度为29.12°），随着地球的自转，杆子与太阳光形成的夹角不断变化，即太阳高度角不断变化。 3.课堂模拟实验
在前一天内杆影长度与太阳高度角变化规律探究学习的基础上，教师让学生结合春夏秋冬昼夜时长的变化经验，思考一年内杆影长度、太阳高度角如何变化，通过学生分组讨论，提出可能的推测。然后仍将学生分成五组，每组一只地球仪，一只激光灯和彩笔，进行地球公转和太阳直射点变化规律的模拟实验。
在实验过程中，用激光笔发射的激光模拟太阳光，学生持地球仪围绕激光笔模拟地球公转，激光笔光束亦跟随地球仪同步转动，激光照在地球仪上的亮点即为一个太阳直射点，用彩笔标明。如此转动一周后，将地球仪上的点用光滑的曲线连接，即获得了一年内太阳直射点的变化范围，在北纬23.5°～南纬23.5°范围内。注意，实验过程中激光笔的起始照射点在地球仪的赤道上。
通过上述模拟实验，结合地球自转与公转示意图，学生将春分、夏至、秋分、冬至的划分与太阳直射点变化规律对应。
结合地球公转模拟实验与示意图，学生讨论，总结地球不同地区昼夜的变化规律，最后教师与学生一起进行归纳整理如下：
地球公转过程中，地轴呈倾斜状态，地轴的北端始终指向北极星附近。因此，不同季节昼夜时间不等长。赤道全年昼夜等长；春分日，秋分日，太阳直射赤道，全球昼夜等长，南北极圈内无极昼极夜现象；北半球其他地区从春分日到秋分日，太阳直射点在北半球，昼长夜短，夏至日昼最长夜最短，北极圈内发生极昼现象，夏至日时北极圈及其以北地区都发生极昼；从秋分日到来年春分日，太阳直射点在南半球，昼短夜长，冬至日昼最短夜最长，北极圈以内发生极夜现象，冬至日北极圈及其以北地区都发生极夜；南半球正好相反；太阳直射点由南回归线北上，北半球昼变长夜变短；太阳直射点由北回归线南下，北半球昼变短夜变长，一年中太阳直射点在南北回归线之间往返移动；緯度越高，昼夜变化越大。
4.课后思考题讨论巩固与应用知识
为巩固学生课内所学知识，并学会应用知识解决生活中的实际问题，教师应在课堂教学后，给出相关的课后思考题。例如，笔者就“地球的绕日运动”课后留的思考题为：
问题1：一天中太阳高度与杆影早中晚如何变化？为什么？
问题2：金华的纬度是多少？一个月、一年内，中午12点太阳高度与杆影会怎么变化？
教师通过思考题，让学生总结课堂所学，并引导学生应用课堂所学的知识与方法解决生活中实际遇到的问题。教师通过作业的反馈了解学生学习的情况，必要时可以组织相应的小组讨论与课堂分享来加深学生对该部分知识的理解，真正学以致用。
三、工作坊教学模式的效果与思考
通过以上分析发现，工作坊教学模式对初中科学教学有着非常重要的作用，主要表现为以下几个方面：
1.形成了以学生为中心的教与学
工作坊教学模式在科学教学中的应用改变了传统教学模式过于注重知识传授的教学模式，充分发挥学生学习的积极性，让学生主动参与到教学过程中；同时，也改变了学生被动学习、死记硬背、机械训练的学习方式，通过课前预习或者观测实验自主学习、自主探究与合作学习、课堂讨论与互相启迪，形成了以学生为中心的教与学。
2.培养与提升了学生的科学素养
学生在实验观测、小组讨论、思考问题、总结规律的过程中学习了《科学》教材规定的知识与技能，同时激发了学习兴趣，掌握了初步的天文观测研究的思想、方法与技能，培养与提升了科学素养；并且在工作坊教学过程中，学生学会学习、合作与做人。通过课后思考题及相关拓展延伸，学生能够学以致用，用探索到的科学规律思考并解释生活中的常见现象。
尽管笔者应用工作坊教学模式在科学教学中取得了较好的效果，但是也发现一些问题，主要表现为课堂教学时间有限，可能存在课堂小组讨论效率不高的情况。针对这一问题，笔者通过精心备课，结合往届学生经常出现的知识理解障碍问题，对每堂课教学内容反复凝练，提炼出2～3个核心问题，并就学生可能给出的讨论结果给出解释。这样就增加了教师对课堂讨论的控制能力，并能够及时有效解答学生提出的问题，从而提高了课堂讨论的效率，同时也提高了教师的备课与课堂教学水平。另一方面，可以在课程结束后，让学生提交整个课程的实验记录与小组讨论结果及对本次课程的感想与体会，以便教师及时了解学生学习情况，并为以后优化工作坊教学模式提供参考。
责任编辑 李杰杰