崔金武

【摘要】好的材料就是科學(xué)概念發(fā)展的“導(dǎo)師”，它組成與概念相關(guān)的結(jié)構(gòu)，在不同階段發(fā)揮著不同材料的教學(xué)價(jià)值。用好材料，可以激發(fā)學(xué)生的思考，從而理解概念本質(zhì)。其基本策略有：借用材料——揭示前概念；善用材料——重建新概念；活用材料——鞏固新概念。概念建構(gòu)好了，后續(xù)的學(xué)習(xí)就會(huì)駕輕就熟，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的大面積提升也就成為現(xiàn)實(shí)。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)教學(xué) 概念建構(gòu) 借用材料 善用材料 活用材料

【中圖分類號(hào)】G623.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）26-0060-02

好的材料就是科學(xué)概念發(fā)展的“導(dǎo)師”，它組成與概念相關(guān)的結(jié)構(gòu)，在不同階段發(fā)揮著不同的教學(xué)價(jià)值。正如美國(guó)學(xué)者蘭本達(dá)所說(shuō)“材料引起學(xué)習(xí)，材料引起活動(dòng)。”用好材料，可以激發(fā)學(xué)生的思考，從而理解概念本質(zhì)。因此，作為科學(xué)教師一定要用好材料，讓概念建構(gòu)充滿活力。

一、借用材料——揭示前概念

前概念，即學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前已經(jīng)對(duì)相關(guān)事物及現(xiàn)象有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。這些認(rèn)識(shí)有時(shí)候是正確的，有利于新概念的學(xué)習(xí)和掌握；有時(shí)候是不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的，不利于新概念的學(xué)習(xí)。概念建構(gòu)的起點(diǎn)是前概念，教師要借助材料創(chuàng)設(shè)相關(guān)教學(xué)情景，暴露學(xué)生的前概念，讓學(xué)生在“憤悱”狀態(tài)中快速進(jìn)入探究狀態(tài)。

（一）借用材料，呈現(xiàn)前概念

前概念是學(xué)生在日常生活中自發(fā)形成的，平時(shí)往往處于休眠狀態(tài)。因此，需要借用材料將學(xué)生存在頭腦中的前概念呈現(xiàn)出來(lái)，從而對(duì)癥下藥，有的放矢地進(jìn)行新概念教學(xué)。

例如，“比較水的多少”教學(xué)，教師先給每個(gè)小組提供了三個(gè)形狀、大小、粗細(xì)不同的玻璃瓶，里面裝上不同體積的水，然后提問(wèn)：三個(gè)瓶子里的水一樣多嗎？如果不一樣多，你們認(rèn)為哪個(gè)瓶子里的水最多，哪個(gè)瓶子里的水最少？學(xué)生借助生活經(jīng)驗(yàn)紛紛發(fā)表自己的看法，前概念已完全呈現(xiàn)出來(lái)。此時(shí)，教師順勢(shì)提出“有什么方法可以比較出水的多少？”學(xué)生馬上靜下心來(lái)思考，要建構(gòu)的新概念自然而然轉(zhuǎn)化為學(xué)生內(nèi)在求知的需要。

（二）借用材料，激活前概念

有些前概念是學(xué)生在不知不覺(jué)中形成的，對(duì)后續(xù)科學(xué)概念的形成具有積極的推動(dòng)作用。教師就要借用一些材料創(chuàng)建與學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)相匹配的熟悉情景來(lái)“激活”這些前概念，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。

例如，“杠桿的科學(xué)”教學(xué)，教師在教室里放了一個(gè)裝滿沙子的大麻袋，創(chuàng)設(shè)需要移走重物的生活情景。教師趁勢(shì)問(wèn)道：“你能想辦法把它移走嗎？”學(xué)生在徒手搬不動(dòng)的情況下，就會(huì)想到利用工具來(lái)幫助移走重物。有些學(xué)生已在生活中或課外閱讀中知道可以利用撬棍來(lái)幫助移開(kāi)重物，但因?yàn)闆](méi)有相應(yīng)的生活情景出現(xiàn)，這一前概念就被掩藏起來(lái)?，F(xiàn)在的教學(xué)情景喚醒了他們的記憶，就有很多學(xué)生提出需要一根棍子來(lái)撬動(dòng)重物。教師及時(shí)提供事先準(zhǔn)備的棍子，讓幾位學(xué)生上來(lái)嘗試。在嘗試的過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光有一根棍子還不能撬動(dòng)重物，還需要其他一些材料……這樣既激活了學(xué)生的前概念，又激起了學(xué)生建構(gòu)“杠桿”概念的動(dòng)機(jī)。

（三）借用材料引發(fā)前概念

研究表明，對(duì)當(dāng)前概念產(chǎn)生疑惑就會(huì)引起學(xué)生心理認(rèn)知的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和好奇心，從而為新概念的建立提供一個(gè)最好的契機(jī)。因此，教師借用材料適時(shí)引發(fā)學(xué)生的疑惑。

例如，“空氣的熱脹冷縮”教學(xué)，教師出示兩個(gè)壓癟的乒乓球，問(wèn)道：你們有什么辦法讓它們鼓起來(lái)？學(xué)生根據(jù)前概念提出：可以用開(kāi)水泡一下。教師就用熱水同時(shí)泡了兩個(gè)癟的乒乓球，結(jié)果一個(gè)乒乓球鼓起來(lái)了，另一個(gè)沒(méi)有鼓起來(lái)。學(xué)生表現(xiàn)得既驚訝又興奮：這是怎么回事呢？為什么一個(gè)鼓起來(lái)了，另一個(gè)卻沒(méi)有鼓起來(lái)呢？學(xué)生發(fā)現(xiàn)了前概念（兩個(gè)都會(huì)鼓）和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（一個(gè)鼓起來(lái)另一個(gè)沒(méi)有鼓）之間的矛盾而引發(fā)認(rèn)知的沖突，從而質(zhì)疑并產(chǎn)生探究欲望，進(jìn)而在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上把前概念轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念。

二、善用材料——重建新概念

小學(xué)科學(xué)教材中的概念大都以探究的方式呈現(xiàn)。但教材總是簡(jiǎn)約的，不可能完整提供具體的、直觀的、形象的材料，也不可能提供所有學(xué)生都適應(yīng)的探究方式。為此，教師要根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，善用現(xiàn)有材料，精心設(shè)計(jì)能吸引學(xué)生主動(dòng)參與的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲取豐富經(jīng)驗(yàn)，為新概念的建構(gòu)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）善用材料設(shè)計(jì)方案

小學(xué)科學(xué)的探究活動(dòng)是一種有目的、有計(jì)劃、有步驟的實(shí)踐活動(dòng)，需要教師的適時(shí)引導(dǎo)。教師如果一味地讓學(xué)生憑空自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，只會(huì)是盲目的猜測(cè)，徒勞地浪費(fèi)時(shí)間。這時(shí)就需要教師善用一些材料，讓學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性地思考，從而降低實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度，讓方案設(shè)計(jì)更接地氣。

例如，“熱是怎樣傳遞”的探究環(huán)節(jié)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)驗(yàn)證“熱是如何傳遞的”實(shí)驗(yàn)方案。由于受現(xiàn)有生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平的限制，學(xué)生無(wú)法想出一種合適的遇熱融化的材料來(lái)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。此時(shí)，教師就可以出示“凡士林”這種醫(yī)藥用品，告訴學(xué)生“凡士林”不但具有遇熱融化的特性，還有一定的黏性，可以粘住一些像牙簽和火柴桿之類的物體。學(xué)生受此材料的啟發(fā)，就能較輕松地設(shè)計(jì)出驗(yàn)證方案，有效地進(jìn)行探究，為概念的建構(gòu)收集充分的事實(shí)證據(jù)。

（二）善用材料展示現(xiàn)象

感性認(rèn)識(shí)是形成科學(xué)概念的基礎(chǔ)。在科學(xué)概念教學(xué)中，教師要善用合適的有結(jié)構(gòu)的材料將概念的內(nèi)涵具體化，展示概念本質(zhì)所具有的事實(shí)現(xiàn)象，幫助學(xué)生較為全面地認(rèn)識(shí)概念的本質(zhì)。

例如，“物質(zhì)在水中是怎樣溶解的”教學(xué)，“高錳酸鉀”可以將看不見(jiàn)的溶解過(guò)程展示出來(lái)。在教學(xué)中，教師一定要先讓學(xué)生觀察高錳酸鉀顆粒本身的顏色，然后再分步指導(dǎo)學(xué)生記錄所看到的現(xiàn)象：輕輕放入幾粒高錳酸鉀，觀察并描述高錳酸鉀和水的變化→用攪拌棒輕輕攪拌，邊觀察、描述高錳酸鉀和水的變化→靜置一會(huì)，觀察、描述高錳酸鉀和水的變化。在學(xué)生對(duì)高錳酸鉀的溶解過(guò)程有了事實(shí)的感知后，才能去想像那些沒(méi)有顏色的物質(zhì)在水中的溶解過(guò)程，從而認(rèn)識(shí)溶解的本質(zhì)特征。

（三）善用材料收集證據(jù)

科學(xué)講究實(shí)證，科學(xué)新概念的建構(gòu)離不開(kāi)事實(shí)證據(jù)的支持。在教學(xué)中，教師要善用有結(jié)構(gòu)的材料，幫助學(xué)生收集有利于科學(xué)概念建構(gòu)的有效事實(shí)和證據(jù)，讓學(xué)生心服口服，從而提高科學(xué)概念教學(xué)的有效性。

例如，“杠桿的科學(xué)”的探究環(huán)節(jié)，學(xué)生在和同桌玩“自制蹺蹺板”的活動(dòng)中對(duì)杠桿是否省力有了感性認(rèn)識(shí)：選擇不同的支點(diǎn)，手用的力大小也不同，手離支點(diǎn)越近，就越省力，手離支點(diǎn)越遠(yuǎn)，就越費(fèi)力。如何把這種說(shuō)不清道不明的感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為可以清晰可見(jiàn)的事實(shí)數(shù)據(jù)呢？這就需要利用“杠桿尺”這一材料。通過(guò)使用杠桿尺、勾碼等材料進(jìn)行探究，得到了大量的事實(shí)數(shù)據(jù)，使學(xué)生明明白白地建構(gòu)了“杠桿原理”的科學(xué)概念。

（四）善用材料遷移認(rèn)知

在科學(xué)概念教學(xué)中，常常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生難以由當(dāng)前情境建構(gòu)的科學(xué)概念，如云、霧、雨、風(fēng)的形成等。教師就要善用一些材料來(lái)進(jìn)行模擬類比，再通過(guò)學(xué)生的認(rèn)知遷移，理解科學(xué)概念。因此，在使用材料時(shí)教師要以知識(shí)建構(gòu)和概念形成為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)原事物的特點(diǎn)與聯(lián)系，緊扣這些特點(diǎn)選擇模擬類比的材料，建立起材料和模擬類比的事物之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，確保學(xué)生遷移認(rèn)知的有效性。

例如，“日食和月食”的探究環(huán)節(jié)，先讓學(xué)生通過(guò)觀看日食的視頻，作出假設(shè)：“日食可能是月亮擋住了太陽(yáng)的結(jié)果?！苯處熅晚槃?shì)提出：“那我們就把天上的月亮、太陽(yáng)請(qǐng)到實(shí)驗(yàn)室來(lái)驗(yàn)證一下你們的假設(shè)是否正確吧！”學(xué)生頓時(shí)嘩然?！澳窃鯓硬拍茯?yàn)證你們的假設(shè)是否正確呢？”引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到可以利用模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)代替。通過(guò)你一言，我一句的討論，學(xué)生們最終選擇用手電筒代表太陽(yáng)；用地球儀代表地球；用乒乓球代表月球，并確定了相應(yīng)的探究步驟。這樣抽象的科學(xué)概念通過(guò)學(xué)生利用簡(jiǎn)單的活動(dòng)材料進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得以具體化，然后通過(guò)認(rèn)知遷移理解了日食的成因，順利建構(gòu)了科學(xué)概念。

三、活用材料——鞏固新概念

小學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展過(guò)程是一個(gè)螺旋式上升的過(guò)程，并且在發(fā)展過(guò)程中，不斷和已有概念或日常經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行碰撞，或同化或順應(yīng)，逐步完成自我的概念體系。因此，在幫助學(xué)生建立新概念以后還要活用現(xiàn)有材料，給予學(xué)生應(yīng)用的時(shí)間和空間，以達(dá)到鞏固新概念的目的。

（一）活用材料整合新概念

學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)識(shí)，都不是一次完成的。他們會(huì)根據(jù)自己的生活及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)逐步提高，逐步完善。當(dāng)學(xué)生的前概念通過(guò)探究活動(dòng)逐步轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念后，教師要巧用材料設(shè)計(jì)一些綜合性的活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生將新概念整合于原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，使得原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加完善。例如，“沉浮與什么因素有關(guān)”的鞏固拓展環(huán)節(jié)，在學(xué)生建立了“在體積相同的情況下，重的物體容易沉，輕的物體容易??；在重量相同的情況下，體積小的容易沉，體積大的容易浮”的科學(xué)概念后，教師提供一個(gè)空小藥瓶和一個(gè)注射器，讓學(xué)生想辦法控制小藥瓶在水中的自動(dòng)沉浮。學(xué)生利用新建構(gòu)的科學(xué)概念，用注射器往小藥瓶里注水和抽水，來(lái)實(shí)現(xiàn)小藥瓶在水中的自主沉浮。在活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生可以很直觀地看出在體積不變的情況下，重量是怎樣影響沉浮的，從而加深對(duì)“體積相同，重的物體容易沉，輕的物體容易浮”這一科學(xué)概念的理解。接著，教師又讓學(xué)生動(dòng)手操作小潛水艇，體驗(yàn)潛水艇的沉浮現(xiàn)象，這樣不但能發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手能力，還能促進(jìn)科學(xué)概念的鞏固，完成科學(xué)概念的深層次建構(gòu)。

（二）活用材料應(yīng)用新概念

學(xué)習(xí)科學(xué)概念的目的是為了應(yīng)用。教學(xué)時(shí)教師要巧用材料創(chuàng)設(shè)應(yīng)用情景，讓學(xué)生綜合應(yīng)用科學(xué)概念解決問(wèn)題，以鞏固、深化、活化概念，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

例如，“聲音是怎樣產(chǎn)生的”的拓展應(yīng)用環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的”這一概念深信不疑，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生走向應(yīng)用。這時(shí)，某教師就提供給學(xué)生一根麥稈，“讓學(xué)生制作發(fā)聲的麥稈”?；顒?dòng)剛剛開(kāi)始，學(xué)生無(wú)從下手，漸漸地就有了想法，于是就試著劃個(gè)口子，但還是不能響。一種不行，換一種……，終于有學(xué)生試出來(lái)了，是用吸，而不是吹，關(guān)鍵是要讓管子振動(dòng)起來(lái)。同學(xué)們隨即興奮起來(lái)，“我也響起來(lái)了”、“我也響起來(lái)了”……這樣的鞏固，會(huì)讓學(xué)生對(duì)“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生”的科學(xué)概念終身不忘。

（三）活用材料拓展新概念

新版《科學(xué)》教材，突出了以主題設(shè)置單元的編排特點(diǎn)。一節(jié)課的結(jié)束并不是探究過(guò)程的結(jié)束，而是下一個(gè)探究過(guò)程的開(kāi)始。教師可以通過(guò)活用一些材料引導(dǎo)學(xué)生反思探究過(guò)程或從已得到的科學(xué)結(jié)論中發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，讓他們利用多種資源進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)，不斷擴(kuò)展對(duì)周圍世界自然現(xiàn)象和科學(xué)現(xiàn)象的體驗(yàn)，為后續(xù)科學(xué)概念的建構(gòu)建立順應(yīng)性的前概念。

例如，“抵抗彎曲”的應(yīng)用拓展環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)建構(gòu)了較為穩(wěn)固的科學(xué)概念——“增加寬度和厚度，可以增強(qiáng)紙梁的抵抗彎曲的能力”。這時(shí)，教師再給每個(gè)學(xué)生提供一張本課研究用的紙條，問(wèn)：有沒(méi)有辦法不增加紙的用量，也能提高紙的抗彎曲能力呢？布置學(xué)生課后想辦法去實(shí)踐。這樣，學(xué)生帶著問(wèn)題走出課堂，用課堂學(xué)到的方法去解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，這種經(jīng)歷又能成為以后學(xué)習(xí)“形狀與抗彎曲能力”等新內(nèi)容的前概念。

總之，科學(xué)概念的學(xué)習(xí)離不開(kāi)材料。如果我們能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備并用好材料，那么學(xué)生的概念建構(gòu)就更有活力。概念建構(gòu)好了，后續(xù)的科學(xué)學(xué)習(xí)就會(huì)駕輕就熟，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的大面積提升也就成為現(xiàn)實(shí)。