架起具象、抽象之間的橋梁
——小學(xué)科學(xué)“地球與宇宙”模塊教學(xué)策略例談

□ 鄔久杰

在小學(xué)科學(xué)課中有很多概念對(duì)小學(xué)生來(lái)說(shuō)都是比較抽象且難以掌握和建立的，特別是“地球與宇宙”這一模塊。由于學(xué)生空間觀念不足、有效教學(xué)材料不足，再加上很多時(shí)候教師對(duì)教材的掌握也不足，學(xué)生很難融入教學(xué)環(huán)境，容易失去學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。因此，教師對(duì)于這一類(lèi)型的課需要在課前精心設(shè)計(jì)，并借助多種教學(xué)方法來(lái)架起具象、抽象之間的橋梁，幫助學(xué)生參與課堂教學(xué)、掌握科學(xué)知識(shí)。

一、借助模擬實(shí)驗(yàn)，為解決問(wèn)題啟迪拓展思路

在日常教學(xué)中，模擬實(shí)驗(yàn)是教師普遍采用的一種有效且直觀的教學(xué)方法，其特點(diǎn)就是結(jié)合教學(xué)實(shí)踐、現(xiàn)象明顯、操作時(shí)具有較強(qiáng)的示范性。因?yàn)樾W(xué)生的空間能力相對(duì)較弱，通過(guò)直觀的模擬實(shí)驗(yàn)，能使其更為有效地接受新知識(shí)。特別是對(duì)于一些抽象的模擬實(shí)驗(yàn)，真實(shí)的探究過(guò)程能讓學(xué)生了解該實(shí)驗(yàn)器材的操作方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，為培養(yǎng)獨(dú)立探究的能力打下基礎(chǔ)。教師在宇宙單元教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)注意模擬實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性，不規(guī)范的操作很有可能導(dǎo)致學(xué)生學(xué)會(huì)錯(cuò)誤的方法，并形成錯(cuò)誤的習(xí)慣。

如六年級(jí)下冊(cè)“宇宙”單元運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)方法研究日、地、月三個(gè)天體運(yùn)動(dòng)中發(fā)生的天文現(xiàn)象：月相變化、日食和月食等（見(jiàn)下表）。

模擬實(shí)驗(yàn)課題《月相變化》模擬月相變化《我們來(lái)造環(huán)形山》模擬環(huán)形山的形成《日食和月食》《太陽(yáng)系》《在星空中》模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證月相的成因，建立日、地、月的空間模型，發(fā)現(xiàn)月相的變化規(guī)律采用多種材料造環(huán)形山，收集證據(jù)來(lái)證實(shí)或否定“撞擊說(shuō)”建立日、地、月的空間模型，知道日食和月食的成因建立太陽(yáng)系模型，感悟太陽(yáng)系的浩瀚建立星座的概念（不相關(guān)的星體）模擬日食和月食的形成建一個(gè)太陽(yáng)系的模型建一個(gè)星座模型

其中在教學(xué)《在星空中》一課“北極星不動(dòng)的秘密”時(shí)，讓學(xué)生借助日常生活中經(jīng)常在玩的陀螺進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。教師發(fā)現(xiàn)，盡管探究活動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，學(xué)生依然不能很好地理解北極星為什么是“不動(dòng)”的。經(jīng)過(guò)不斷交流，教師明白了，學(xué)生之所以不能理解，是因?yàn)樗麄儭爸痪壣碓诖松街小保涸谧瞿M實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般把陀螺的頂點(diǎn)當(dāng)作北極星，作為觀察者的學(xué)生應(yīng)該是處于陀螺（地球）的某處，但現(xiàn)在學(xué)生卻身處“地球”之外，需要把自己想象成在地球（陀螺）某處，才能理解北極星的“不動(dòng)”。這樣的空間角度互換超越了學(xué)生已有空間觀念的水平，由此陷入思考困境。所以，筆者根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)，特意找來(lái)一把轉(zhuǎn)椅，讓學(xué)生坐在轉(zhuǎn)椅上觀察天花板上的圓形燈，并借助從不同角度拍攝看似同一角度的照片，運(yùn)用具象圖片結(jié)合實(shí)際體驗(yàn)的方式，來(lái)幫助學(xué)生理解“北極星不動(dòng)的秘密”，建立起正確的空間觀念。

二、借助現(xiàn)象觀察，為發(fā)現(xiàn)規(guī)律提供翔實(shí)數(shù)據(jù)

學(xué)生的日常生活中有很多關(guān)于空間認(rèn)識(shí)的表象，這是學(xué)生建立空間思維能力的基礎(chǔ)，也是幫助學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的誘因?！暗厍蚺c宇宙”模塊內(nèi)容涵蓋很廣，而學(xué)生正處在皮亞杰的“具體轉(zhuǎn)化時(shí)期”，他們急需大量的表象來(lái)豐富自己的感性認(rèn)識(shí)。所以，直觀觀察到的現(xiàn)象是學(xué)生獲得表象最直接方式。同時(shí)，有計(jì)劃持續(xù)性地記錄翔實(shí)數(shù)據(jù)，是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)空間觀念的起始。

如四年級(jí)的探究活動(dòng)“天氣日歷的觀察記錄”，旨在通過(guò)學(xué)生親自參與長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性觀察，掌握科學(xué)知識(shí)和技術(shù)，體驗(yàn)完整的科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升觀察、動(dòng)手和實(shí)踐能力。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，往往很少有學(xué)生能堅(jiān)持完成。其主要原因是學(xué)生容易對(duì)新鮮事物產(chǎn)生好奇心，但對(duì)于日復(fù)一日的機(jī)械性觀察，好奇心就會(huì)逐漸消失，如果教師關(guān)注度也不足，最終就會(huì)導(dǎo)致這樣的觀察活動(dòng)以失敗告終。

為了幫助學(xué)生能更好地進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性觀察，教師應(yīng)該提早擬訂包括觀察周期、準(zhǔn)備工具、評(píng)價(jià)機(jī)制等內(nèi)容的觀察計(jì)劃，參與到學(xué)生的觀察活動(dòng)中，隨時(shí)指導(dǎo)（制作天氣日歷），并及時(shí)給予學(xué)生合適的評(píng)價(jià)（指正錯(cuò)誤、獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀的小組、鼓勵(lì)記錄不及時(shí)的小組），幫助學(xué)生提高探究興趣，從而更好地完成探究任務(wù)（見(jiàn)圖1）。

圖1 學(xué)生制作的天氣日歷

三、借助畫(huà)圖示意，為再現(xiàn)現(xiàn)象提供具象素材

在“地球與宇宙”模塊教學(xué)中，合理的記錄方式可以幫助學(xué)生更直觀地掌握科學(xué)知識(shí)。由于受客觀條件的限制，很多教學(xué)中的探究實(shí)驗(yàn)是不能直接對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，只能通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)的方法，借助替代物來(lái)演示。同理，學(xué)生也不能采用常規(guī)的數(shù)據(jù)記錄法，而要借助畫(huà)圖記錄法，更好地發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律或現(xiàn)象。

如在教學(xué)“晝夜交替現(xiàn)象”時(shí)，應(yīng)該相對(duì)簡(jiǎn)化“晝夜交替的假說(shuō)”。因?yàn)閮H憑對(duì)一個(gè)假說(shuō)的交流，很難讓學(xué)生建立起“地球可能會(huì)自轉(zhuǎn)”“地球懸在空中”“地球可能會(huì)繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)”等空間觀念。教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)落在“晝夜交替現(xiàn)象”的模擬實(shí)驗(yàn)上。學(xué)生借助手電筒、乒乓球等模擬材料，從多角度進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，建立起最直觀的表象，再通過(guò)與教師及同學(xué)交流自己的畫(huà)圖記錄單，不斷完善自己的觀點(diǎn)，以得出正確的實(shí)驗(yàn)猜想（見(jiàn)圖2）。學(xué)生只有在大量直觀觀察的不斷刺激下，才能學(xué)會(huì)根據(jù)語(yǔ)言的描繪或圖像的示意形成相對(duì)應(yīng)的具體形象，逐漸形成再造想象能力，最終建立起抽象的空間方位、范圍和結(jié)構(gòu)。

圖2 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)猜想圖

四、借助媒體技術(shù)，為形成概念提供生動(dòng)影像

隨著科學(xué)教育的不斷進(jìn)步與發(fā)展，很多教師開(kāi)始關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄，并對(duì)此進(jìn)行分析交流，以培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。但是對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，主要還是以具象思維為主，逐漸朝抽象思維過(guò)渡，抽象的展開(kāi)離不開(kāi)具象的基礎(chǔ)。

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》“地球與宇宙”模塊的主題內(nèi)容中，不乏一些不易見(jiàn)到的事物，許多天體運(yùn)動(dòng)無(wú)法通過(guò)常規(guī)方式來(lái)展示和描述（見(jiàn)圖3）。這些障礙導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中陷入抽象不足的困境，因此教師必須借助現(xiàn)代多媒體技術(shù)加強(qiáng)直觀、可操作的教學(xué)，有效解決教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生建立宇宙空間的概念。

圖3

如在教學(xué)“在星空中（一）和（二）”時(shí)，由于現(xiàn)在少有學(xué)生對(duì)星座進(jìn)行觀察，更不用說(shuō)了解星辰的運(yùn)行特點(diǎn)，類(lèi)似“星辰的位置是如何變化的”問(wèn)題，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)疑是紙上談兵。這時(shí)，教師借助一段有關(guān)星辰的視頻，讓學(xué)生初步了解星辰的運(yùn)行特點(diǎn)，以喚醒學(xué)生原有的前概念，再借助專(zhuān)業(yè)的虛擬天文軟件，如活動(dòng)星圖、虛擬天文館（stellarium）等工具，把抽象的事物具象化，給學(xué)生帶來(lái)深刻印象的同時(shí)，幫助學(xué)生建立直觀的空間科學(xué)概念。

總之，“地球與宇宙”模塊的教學(xué)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)漫長(zhǎng)的積淀過(guò)程，在由具象到抽象的路途中，離不開(kāi)教師有意識(shí)的教學(xué)活動(dòng)。當(dāng)然除了形成空間概念，教師更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生求真探索的科學(xué)精神，因?yàn)檎沁@種精神激發(fā)出學(xué)生對(duì)于未知領(lǐng)域探索的堅(jiān)定欲望。只有求知精神和探究能力的同步發(fā)展，才能讓學(xué)生樹(shù)立起正確的科學(xué)價(jià)值觀和人生觀。