基于探究的科學(xué)概念建構(gòu)實(shí)踐研究

黃海妹

隨著課程改革的推進(jìn)，教師不再是純粹地講授科學(xué)知識，而是讓學(xué)生親自參與探究過程。這是科學(xué)課程的一大進(jìn)步，充分地調(diào)動了學(xué)生的主動性、積極性。然而，目前部分教師對科學(xué)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)踐更多地偏重于活動，活動形式多樣，課堂熱鬧非凡，似乎這一假象讓人滿意，實(shí)則活動失去了它應(yīng)有的教學(xué)本質(zhì)，這樣的科學(xué)探究還有意義嗎？因此，我們需要回歸科學(xué)課的原點(diǎn)——建構(gòu)科學(xué)概念。

科學(xué)概念是組成科學(xué)知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)思維的基本形式之一。愛因斯坦曾說過：“形成概念的科學(xué)方法不同于我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫姆椒?，不是在根本上，而是在于概念和結(jié)論有比較嚴(yán)格的定義；在于實(shí)驗(yàn)材料的選擇比較謹(jǐn)慎和有系統(tǒng)；同時格外地重視邏輯推理?！笨茖W(xué)概念和科學(xué)概念之間是存在著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，直接指向客觀事物的本質(zhì)特征，這也是科學(xué)探究之根本所在。而新課程標(biāo)準(zhǔn)也明確指出了在科學(xué)探究中關(guān)注科學(xué)概念，學(xué)習(xí)應(yīng)圍繞學(xué)生科學(xué)概念建立的進(jìn)程來開展。由此可見，科學(xué)課堂要高效，離不開建構(gòu)科學(xué)概念這一核心內(nèi)容。

一、探查學(xué)生前概念，為建構(gòu)科學(xué)概念立基礎(chǔ)

學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)情景時，并不是一張白紙，任由教師進(jìn)行圖畫，而是已經(jīng)對日常生活現(xiàn)象和事物有了自己特定的認(rèn)識和理解。個體在沒有接受正式的科學(xué)概念教育之前，對日常生活中所感知的現(xiàn)象，通過長期的經(jīng)驗(yàn)積累與辨別式學(xué)習(xí)而形成的對事物非本質(zhì)的認(rèn)識稱為學(xué)生的“前概念”。簡單來說，前概念就是用來解釋概念的初始認(rèn)識。這些認(rèn)識有的是正確的，有的是片面的，有點(diǎn)甚至是錯誤的。正確的前概念對學(xué)生的學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，錯誤的前概念對學(xué)生的學(xué)習(xí)有阻礙作用。所以教師要詳細(xì)了解學(xué)生已有的前概念，在此基礎(chǔ)之上采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，給予學(xué)生合理的指引，進(jìn)而深入修正學(xué)生的前概念。

探查學(xué)生前概念方法一般有以下幾種：觀察法、訪談法、問卷調(diào)查法、畫圖法。其中，筆者認(rèn)為最有效的方法是問卷調(diào)查法。問卷多以選擇題和開放式問題為主，比較彈性，也具有更高的效率。在問卷中，問題的設(shè)置也是至關(guān)重要的。所提的問題不但反映學(xué)生的前概念，而且很好地反映科學(xué)概念、認(rèn)知之間的聯(lián)系。比如《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課，學(xué)生對于再熟悉不過的聲音到底有著怎樣的認(rèn)識呢？聲音是怎樣產(chǎn)生的？學(xué)生對振動的描述又是怎么樣的？我在課前設(shè)計(jì)了一張問卷調(diào)查表。

同學(xué)們，我們的世界充滿各種各樣的聲音，你知道這些物體發(fā)出的聲音是怎樣產(chǎn)生的？請把答案填入下表中：

很多學(xué)生都會填“撥動尺子”“敲鼓”“彈琴”。由此可見絕大多數(shù)學(xué)生關(guān)注物體發(fā)聲的外部動作，如敲擊、碰撞、彈撥等，缺少對物體發(fā)聲時的狀態(tài)的觀察。就算個別學(xué)生注意到發(fā)聲的物體在振動，他們也只是關(guān)注到像琴弦這種明顯觀察到的振動。以上表明，學(xué)生建構(gòu)聲音是由物體振動產(chǎn)生的前概念是存在的，但是理解上有偏差，模糊不清的。對于類似鼓、桌子、空氣這些不能觀察到明顯振動的物體，學(xué)生注意力還是放在使物體發(fā)聲的動作上。其次，學(xué)生對于發(fā)聲物體振動的描述是五花八門的，如晃動、擺動、跳動、撥動、彈動等等?？梢姡瑢W(xué)生對于振動這種機(jī)械運(yùn)動的描述還是比較淺薄的，未抓住到共性。通過對學(xué)生前概念的探查與剖析，教師順利找到教學(xué)的最佳切人點(diǎn)，以及采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段和方法。

二、學(xué)生親身經(jīng)歷探究，實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念的建構(gòu)

事實(shí)表明，學(xué)生大腦普遍存在著科學(xué)前概念，且這些概念具有不科學(xué)完整性、頑固性、反復(fù)性等特點(diǎn)，單靠傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難改變。在新授課中，若不能及時地將前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的概念，勢必影響學(xué)生形成新的概念和知識體系。因此，必須讓學(xué)生經(jīng)歷一系列的有思維參與的科學(xué)探究活動，通過分析、綜合、比較、抽象、概括得到事物的本質(zhì)特征，進(jìn)而形成科學(xué)概念。例如，在《聲音是怎樣產(chǎn)生的》探究活動中，筆者提供給學(xué)生尤克里里、鼓、鋼尺、橡皮筋、紙張等。學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)有些方法是不能使物體發(fā)聲的，有些方法能夠使物體發(fā)出聲音。順著學(xué)生的思維，我引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察發(fā)聲物體，比較兩者發(fā)聲物體和不發(fā)聲物體有什么不同；再觀察鋼尺、琴弦在發(fā)聲的時候有什么共同點(diǎn)；緊接著，提示學(xué)生把碎紙屑放在鼓面上，觀察發(fā)聲時的鼓面。每次活動后，要求學(xué)生描述這些發(fā)聲體的特點(diǎn)，并讓學(xué)生用手的動作模擬自己觀察到的現(xiàn)象，最后得出：像這樣來回快速的運(yùn)動叫作振動。利用多方位的刺激，激起學(xué)生關(guān)注的盲點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生從發(fā)聲物體的外在動作向物體本身的運(yùn)動轉(zhuǎn)移。在描述中理解了“振動”的內(nèi)涵，彌補(bǔ)了前認(rèn)知水平的不足，順理成章地建構(gòu)了新的科學(xué)概念，提高了課堂效率。

在這個過程中，教師作為組織者、引領(lǐng)者，既不能替代學(xué)生探究，也不能替代學(xué)生思考，而是要提供充足的材料，留出充裕的時間讓學(xué)生進(jìn)行探究。也只有這樣，學(xué)生對科學(xué)概念的自主建構(gòu)才能得到實(shí)現(xiàn)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)才能得到培養(yǎng)和發(fā)展。

三、有效交流研討，實(shí)現(xiàn)共同建構(gòu)科學(xué)概念

交流研討是科學(xué)探究的核心環(huán)節(jié)之一，它是學(xué)生與學(xué)生，學(xué)生與教師的互動過程。有效的交流研討不斷激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和智慧，推動學(xué)生沿著科學(xué)概念方向前進(jìn)。

例如，在《聲音是怎樣產(chǎn)生的》的教學(xué)中，學(xué)生利用鋼尺、橡皮筋、鼓、尤克里里等物體發(fā)出聲音后進(jìn)行交流研討。

師：同學(xué)們，你們通過什么方法使鼓、鋼尺和橡皮筋發(fā)出聲音的？

生：敲鼓，撥動鋼尺，挑撥橡皮筋。

師：聲音是怎樣產(chǎn)生的？

生：聲音是物體受到力的作用產(chǎn)生的。

生：聲音是物體運(yùn)動產(chǎn)生的。

師：當(dāng)我們用力按壓鑼鼓、彎曲鋼尺、拉伸橡皮筋時，此時物體也受到力，也會產(chǎn)生運(yùn)動，卻沒有發(fā)出聲音，那么，物體發(fā)聲和不發(fā)聲時到底有什么區(qū)別？

（教師讓學(xué)生觀察鼓、鋼尺、橡皮筋發(fā)聲時的現(xiàn)象，每次活動后，用手模擬觀察到的現(xiàn)象。）

生：物體發(fā)聲時，上下來回運(yùn)動或左右來回運(yùn)動。

師：科學(xué)上，像這樣來回快速的運(yùn)動叫作振動。

師：發(fā)聲的物體都在振動嗎？

生：敲桌子，人說話時，我們似乎沒有觀察到類似的現(xiàn)象。

（教師讓學(xué)生邊說話邊把手放在喉嚨處感受；讓學(xué)生將紙屑放到桌面，敲擊桌面發(fā)聲，觀察現(xiàn)象。）

教學(xué)中，交流討論的內(nèi)容是多方面的，教師不單讓學(xué)生交流觀察的現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還應(yīng)包括探究過程中各方面的收獲。如研究實(shí)驗(yàn)的過程，分析實(shí)驗(yàn)成功和失敗的原因，反思實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，與同學(xué)合作的體會感受，對其他小組探究結(jié)果的評價，等等。教師只有精心設(shè)計(jì)交流研討環(huán)節(jié)，組織好課堂的每一次討論，才能使科學(xué)概念一步一步為學(xué)生所內(nèi)化和建構(gòu)。

四、實(shí)際運(yùn)用概念，促進(jìn)學(xué)生深化科學(xué)概念

科學(xué)概念的實(shí)際運(yùn)用是檢驗(yàn)科學(xué)概念掌握情況的重要手段，也是深化科學(xué)概念的重要環(huán)節(jié)，更是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的終極目標(biāo)。因?yàn)橹挥型ㄟ^運(yùn)用，學(xué)生才能真正理解科學(xué)概念，同時，學(xué)生對科學(xué)概念的理解缺陷也才能暴露出來，以便教師進(jìn)一步采取針對性的措施糾正、完善和深化學(xué)生對于科學(xué)概念的理解。例如，在《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課，學(xué)生掌握了“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”的概念后，布置學(xué)生制作一個關(guān)于聲音產(chǎn)生的小制作。學(xué)生會根據(jù)所學(xué)概念制作成小喇叭、會“跳舞”的小紙人、會“唱歌”的氣球、會“唱歌”的紙杯、蔬菜樂器等，甚至有學(xué)生制作了一個放大鼓面振動的裝置——將乒乓球懸掛貼近鼓面，敲擊時鼓面振動，乒乓球也來回擺動。在具體操作過程中，學(xué)生不單要思考如何使物體發(fā)出聲音，還得思考作品的用材、操作步驟、美觀性等因素。學(xué)生親歷這一概念的具體化過程，進(jìn)一步理解科學(xué)概念，同時也體會到“概念”與實(shí)際應(yīng)用之間的辯證關(guān)系和區(qū)別。

總體而言，在小學(xué)階段，科學(xué)概念的形成和發(fā)展都是基于科學(xué)探究活動的全過程，因此教師要重視引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷有效的探究活動，重視探究過程中的思維因素，以及注重培養(yǎng)學(xué)生富有實(shí)踐的探究，才能有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)概念。

[作者單位：廣州市樂賢坊小學(xué) 廣東]