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原载:《科学课》2007年7月
在某种程度上,科学课的学习可视作改变学生初始想法的过程,不断修正和完善概念的过程,即概念变化的过程。科学课教学要根据学生的经验一步一步地拓展他们的观念。因而,在教学过程中需要一定的操作策略,以帮助学生更好地实现概念转变。
前概念是学生建构科学概念的基点。因此,我们的教学活动首先要揭示学生原有的真实想法,创设情景引发认知冲突。在《食盐在水里溶解了吗》这一课的教学过程中,首先让学生分别观察食盐与沙子在水中的变化情况,就是为了了解学生原有的有关“溶解”的前概念。学生的前概念是:像食盐一样在水中慢慢消失了,不见了就是溶解;而像沙子那样在水中没有变化就不是溶解。这时的“溶解”概念是不全面的,有待于我们的教学去修正和完善。
对当前的观念不满是产生观念改变的关键因素,因此,利用引发认知冲突的方法来促进观念转变,对于完善学生原有观念是一种有效的教学策略。“观察面粉在水中的变化”就是引发认知冲突的活动。当问题“面粉在水中的变化更像沙子还是更像食盐”出现时,虽然学生观察到同一事实,但每个学生都有自己的理解。面粉在水中的变化像沙子;又像食盐;既不像沙子又不像食盐……矛盾激发了,原有的认识解决不了眼前的现象,引发了与前概念的矛盾冲突,从而使学生产生积极主动建构新概念的心里趋向。
一旦学生产生了认知冲突,就应该提供充分而有结构的材料让学生亲历科学活动过程,收集大量的事实。当然,我们为孩子们选择的材料要尽可能揭示自然现象的本质。以《被压缩的空气》为例,课前教师在每个小朋友的桌上放了一个注射器,孩子们一进教室,看到桌子上的注射器就情不自禁地玩了起来!老师索性说:“你们尽情地玩吧,看谁的花样多,发现多。”这次探究就这样开始了。
“你们是怎么玩的,与大家分享一下!”老师问孩子们。“我用一只手堵住针孔,另一只手用力推活塞,先前可以推进去,可到一定程度,就推不下去。如果手一放,活塞就出来了……”一个孩子站起来边演示边解说到。
“对!我也是这样玩的!”
“这种玩法我也玩过!”很多孩子都这么说。
“我还玩过另一种玩法……”教室里激情荡漾。
孩子们完全被注射器吸引住了,个个玩得那么投入,勿庸置疑,大家都有了一次深刻的经历!
《了解空气》一课,教师提供了吸管、气球、注射器、塑料袋这四样有结构的材料让学生借助工具研究空气;《声音是怎样产生的》一课提供尺子、橡皮筋、鼓、锣、音叉等材料研究声音的产生。这些材料不仅有吸引力,而且组成了与概念有关的结构。
类比是促进学习者在已有概念知识的基础上建构新知识的有效工具。科学教学常常会涉及理解一些无法直接观察到的事物,因此参照某些可观察到的事物或曾经有体验的事情,将要学的新现象比拟成另一熟悉的现象能够更好地促进学生对概念的理解。
在《食盐在水中溶解了吗》一课中,关于食盐溶解后在水中是如何分布的这一现象学生无法用肉眼直接观察到。很多学生甚至错误地认为“下面多上面少”,因为生活经验告诉他们,很多时候喝盐汤时会觉得下面咸一些。怎么办?最好找一种溶解过程是可视的,溶解后分布情况是可视的物质作类比。高锰酸钾无疑是很好的选择。学生在观察高锰酸钾溶解的过程中,形象地观察到了高锰酸钾从可见到不可见、水从无色到紫色、扩散后均匀分布的过程。这时,学生头脑中溶解的概念又丰富了一层:物质在水中溶解的过程是慢慢扩散的,溶解后是均匀分布在水中的。
按照维果茨基的说法,思维和语言产生于不同的根源。他指出,可能存在没有语言的思维和没有思维的语言,而教育的作用就是把思维和语言联系起来,使它们彼此丰富而且结合成为一个整体,从而形成概念。在教学《被压缩的空气》一课时,在学生有了玩注射器的经历以后,重点是引导学生参与研讨,在互相交流中明确意义、形成概念。研讨是这样展开的:
“老师,为什么我用手指头堵住针孔,另一只手用力推活塞,先前可以推进去,可到一定程度,就推不下去了呢?”一个孩子歪着脑袋疑惑地问。
教师:“这个问题提得太好了,你们是怎么想的?”
“先前活塞怎么可以压下去,我想可能空气从针孔和指头间漏了吧……”一个小女孩怯生生的说,显然不自信。
“我不同意她的说法,如果空气漏出去了,我们的手指就会感到凉丝丝的,我堵得很紧,不可能漏出去。”小女孩的话激起一个小男孩的反对,是他的经历激起他的思维,所以他才会这么理直气壮地说。
“可是……空气没有跑出去,活塞为什么能压下去呢?”她还是一脸疑惑。
“我们组认为,先前针管里的空气是松的,一压活塞,空气就聚集在一起了,空气没有流出去,只是挤在一块儿了。”小男孩涨红着脸说。他的经历更助长他的信心。
“对,我同意他的说法,估计先前空气挨得不是很紧,你压下去一点它就挨得就非常非常紧了。”他同组的一个女生也支持他。
“看来空气也像海绵一样是可以被压缩的。”又是先前那位小女孩在说话,似乎有恍然大悟的感觉。
老师一直很关注她,并把她所说的话,写在了黑板上。(空气可以被压缩)
“而为什么活塞到一定程度,就推不下去了,一放手,活塞就又回去了呢?”老师期望孩子们把这个问题继续说下去,所以这样问到。
“我们压活塞,空气越来越挤,再也挤不下了。等我们手一松,它马上又把先前的位置占了回来。”坐最前面的一个女生说,“这就像我们挤公共汽车,很多人挤在一起很难受,车门一开,人就涌出来了。”她说得很生动。
“这说明被压缩的空气在恢复原形的时候,产生了一股很大的力量,把活塞推了出来。”不知是谁插了一句。思维和语言继续相互作用着。
在热烈的研讨过后,孩子们脑海中逐步建立起了这样一个概念:空气可以被压缩,压缩空气有弹性,会产生弹力。