觀察·展示·整理：實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念建構(gòu)可視化的三個(gè)步驟

張陳江

【摘 ? 要】建構(gòu)科學(xué)概念是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)。因此，教師要重視實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念建構(gòu)可視化的三個(gè)步驟：多角度充分觀察，夯實(shí)概念建構(gòu)基礎(chǔ);多層次展示思維，把握概念建構(gòu)進(jìn)程;多樣化整理總結(jié)，展示概念建構(gòu)的成果。在概念架構(gòu)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的課程目標(biāo)

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);概念建構(gòu);可視化

建構(gòu)科學(xué)概念是小學(xué)科學(xué)教育的基本目標(biāo)之一。國(guó)內(nèi)外許多研究表明，許多學(xué)生雖然暫時(shí)能順利通過(guò)科學(xué)測(cè)試，但在日常生活中會(huì)很快遺忘這些科學(xué)知識(shí)。其根本原因是：表層學(xué)習(xí)導(dǎo)致學(xué)生習(xí)得的是沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的孤立知識(shí)，沒有與學(xué)生已具備的知識(shí)和實(shí)際生活現(xiàn)象緊密相連，形成良好的概念結(jié)構(gòu)。

建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為，學(xué)生在進(jìn)入科學(xué)探究前具有一些前概念。這些概念有些是正確的，有些是模糊的、不完整的，甚至是錯(cuò)誤的。組織學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程的目的是讓學(xué)生對(duì)事物和現(xiàn)象所持的概念從無(wú)到有、從舊到新、從膚淺到深刻、從隱匿到凸顯、從模糊到清晰。因此，教師應(yīng)關(guān)注實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念建構(gòu)可視化的三個(gè)步驟——觀察·展示·整理。下面以教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)第三單元“食鹽在水中的溶解”教學(xué)內(nèi)容為例來(lái)闡述這三個(gè)步驟。

一、多角度充分觀察，夯實(shí)概念建構(gòu)基礎(chǔ)

觀察是人類認(rèn)識(shí)自然的基本途徑，也是小學(xué)生初步認(rèn)識(shí)自然事物進(jìn)行啟蒙學(xué)習(xí)的重要途徑。維基百科對(duì)“觀察學(xué)習(xí)（Observational learning）”做了這樣的解釋：通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的行為、動(dòng)作以及它們所引起的結(jié)果的觀察，獲取信息，而后經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)主體的大腦進(jìn)行加工、辨析、內(nèi)化，再將習(xí)得的行為在自己的動(dòng)作、行為、觀念中反映出來(lái)的一種學(xué)習(xí)方法?？茖W(xué)觀察泛指在科學(xué)活動(dòng)期間收集任何數(shù)據(jù)的活動(dòng)，既包括憑借感官獲取信息，也包括使用儀器來(lái)記錄數(shù)據(jù)。雖然科學(xué)觀察是最主要的探究方式，但是學(xué)生真的會(huì)觀察嗎？

課始，教師先板書探究主題“溶解”，在實(shí)驗(yàn)前提出相關(guān)問題：把食鹽放入水中，觀察到什么現(xiàn)象？這能說(shuō)明食鹽在水中溶解了嗎？學(xué)生有的說(shuō)食鹽看不見了，有的說(shuō)攪拌以后食鹽才看不見的。在教師的追問下，學(xué)生開始描述食鹽顆粒通過(guò)攪拌后，慢慢變小，直到看不見的變化過(guò)程。

看似隨意的對(duì)話，實(shí)則將學(xué)生的注意力聚焦于“觀察”。“溶解”是一個(gè)抽象的概念，不是一個(gè)具體可見的現(xiàn)象，需要學(xué)生用看到的現(xiàn)象來(lái)推理解釋：放入水中前，食鹽是白色的顆粒，雖然不太大，但是看得很清楚;放到水中后，食鹽的顆粒慢慢變小，如果攪拌溶液，食鹽顆粒就會(huì)跟著水流轉(zhuǎn)動(dòng)并迅速變小，最后看不到食鹽了。這個(gè)過(guò)程需要學(xué)生聚精會(huì)神地觀察，并且要用語(yǔ)言來(lái)描述食鹽從看得清楚到越來(lái)越小再到看不見的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。

食鹽看不見了，到哪里去了呢？是在水的上層，還是在水的底部？是聚集在中心還是分散在各處？當(dāng)目不可及時(shí)，教師可以讓學(xué)生用“嘗一嘗”的辦法來(lái)驗(yàn)證。學(xué)生觀察到：上層的水是咸的，底部的水也是咸的，整杯水都是咸的。由此發(fā)現(xiàn)水中的食鹽和沙子是有本質(zhì)區(qū)別的，確信食鹽“化”了，從而認(rèn)識(shí)“溶解”概念。

但學(xué)生在運(yùn)用觀察來(lái)分析、推斷現(xiàn)象的成因或趨勢(shì)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些誤區(qū)。例如，教師指導(dǎo)學(xué)生以一杯冷水和一杯熱水為實(shí)驗(yàn)對(duì)照，通過(guò)控制水量、時(shí)間、攪拌等變量，比較冷水和熱水里的食鹽誰(shuí)溶解得快。學(xué)生經(jīng)過(guò)觀察，這樣描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：“冷水里面的鹽溶解得慢，熱水里面的鹽溶解得快?！钡@不是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生之所以描述不準(zhǔn)確，并不是沒有觀察到現(xiàn)象，而是思維從現(xiàn)象直接跳躍到推論上去了。這也是科學(xué)概念建構(gòu)中的常見問題。學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生如實(shí)描述觀察現(xiàn)象，記錄觀察證據(jù)——“剛開始，冷水里和熱水里的鹽一樣，都很多，但后來(lái)熱水里的鹽迅速變少了?！睂W(xué)生只有收集到足夠的證據(jù)，才能進(jìn)行合理的猜想、假設(shè)、分析、推理，直至形成一定的論斷。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是可以通過(guò)感官感知的，是一切猜想、推理的基礎(chǔ)。因此，在實(shí)驗(yàn)前，要提醒學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做必要的記錄;實(shí)驗(yàn)時(shí)，要提醒學(xué)生從哪些方面來(lái)觀察;實(shí)驗(yàn)后，要組織學(xué)生描述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師有必要和學(xué)生較真，幫助學(xué)生厘清現(xiàn)象和推理步驟，經(jīng)歷用現(xiàn)象佐證推理，進(jìn)而解釋現(xiàn)象的科學(xué)探索和應(yīng)用的過(guò)程，完成科學(xué)概念的建構(gòu)。

二、多層次展示思維，把握概念建構(gòu)進(jìn)程

科學(xué)思維是科學(xué)最本質(zhì)的特征，思維活動(dòng)是課堂教學(xué)的核心活動(dòng)。在小學(xué)科學(xué)教育中，越來(lái)越多的教師認(rèn)識(shí)到“科學(xué)探究應(yīng)該是基于思維的探究”。然而，無(wú)論是“促進(jìn)學(xué)生從低階思維走向高階思維的深度學(xué)習(xí)”，還是“在內(nèi)在關(guān)聯(lián)的判斷中、在歸納演繹的推理中發(fā)展思維”，都有一個(gè)前提——看到學(xué)生的思維發(fā)展現(xiàn)狀。因而，教師不僅需要了解學(xué)生前概念發(fā)展?fàn)顩r，還需要了解科學(xué)探究活動(dòng)中學(xué)生的思維變化。

語(yǔ)言是思維的外殼。學(xué)生的思維可以通過(guò)口頭語(yǔ)言、書面語(yǔ)言和圖畫語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，可以通過(guò)交流、對(duì)話、辯論等活動(dòng)來(lái)展示自己的想法?？陬^語(yǔ)言是一種很直接的表達(dá)方法，便于產(chǎn)生頭腦風(fēng)暴，但它留存時(shí)間短，容易遺忘，不易讓聽眾抓住重點(diǎn)、掌握全面信息。書面表達(dá)雖然具有表述詳細(xì)和留存時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，它耗時(shí)多且語(yǔ)言組織難度大。而圖畫形象、直觀，是一種觀點(diǎn)表達(dá)的輔助辦法，可以由扶到放地指導(dǎo)學(xué)生展現(xiàn)思維發(fā)展過(guò)程，故深受學(xué)生和教師的喜愛。

《怎樣加快溶解》一課用多幅簡(jiǎn)筆畫呈現(xiàn)了學(xué)生在教師指導(dǎo)下設(shè)計(jì)、完善實(shí)驗(yàn)方案的思維發(fā)展歷程。首先，教師請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)證明加熱能加快食鹽溶解速度的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生建議在兩個(gè)相同的杯子中分別加入冷水和熱水，教師隨即畫圖1。有學(xué)生質(zhì)疑兩個(gè)杯子里的水有差異，認(rèn)為這樣會(huì)影響溶解速度，產(chǎn)生偏差，教師根據(jù)學(xué)生的回答對(duì)圖1進(jìn)行修改（見圖2）。

這時(shí)，有學(xué)生提出應(yīng)該在每個(gè)杯子里放入同樣多的食鹽，教師追問如何才能做到。于是學(xué)生想到上節(jié)課在研究水的溶解時(shí)介紹過(guò)的“平勺法”，即用計(jì)量勺舀一勺鹽，把上面多余的鹽刮掉，就可以讓兩個(gè)杯中加入的鹽一樣多，這樣就能觀察哪個(gè)杯子里的鹽溶解得快。教師隨即畫圖3，并詢問學(xué)生有什么建議或問題。學(xué)生認(rèn)為可以同時(shí)攪拌兩個(gè)杯子中的液體，加快溶解速度。最后，教師請(qǐng)學(xué)生說(shuō)說(shuō)加入食鹽的先后順序，學(xué)生認(rèn)為只有同時(shí)加入食鹽，才能確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的科學(xué)性，所以應(yīng)該準(zhǔn)備兩份同樣多的食鹽，同時(shí)加進(jìn)去（見圖4）。

三年級(jí)學(xué)生的口頭表達(dá)能力有限，文字組織和書寫又跟不上思維的速度，而用簡(jiǎn)筆畫和簡(jiǎn)單文字相結(jié)合的方式可以讓學(xué)生的思維可視化。經(jīng)過(guò)教師的指導(dǎo)，學(xué)生已經(jīng)能夠利用教師提供的畫有兩排燒杯的記錄紙，用畫圖的方式來(lái)設(shè)計(jì)“攪拌能否加快食鹽溶解”的實(shí)驗(yàn)（見圖5）。從圖中可以看到學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)參照組的設(shè)置、“相同條件”和“不同條件”的變量控制，以及利用熱水來(lái)加快食鹽溶解現(xiàn)象發(fā)生的優(yōu)化策略，學(xué)生的思維過(guò)程發(fā)展躍然紙上。

三、多樣化整理總結(jié)，展示概念建構(gòu)成果

課堂探究活動(dòng)不僅要讓學(xué)生的思維經(jīng)歷提問、假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證、整理分析、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)的激蕩，還要讓學(xué)生經(jīng)過(guò)替代或迭代，獲取新的科學(xué)概念。學(xué)習(xí)科學(xué)概念不是只為了完成學(xué)科測(cè)驗(yàn)，而是為解決生活中的實(shí)際問題提供知識(shí)基礎(chǔ)。比如沖泡塊狀板藍(lán)根時(shí)，學(xué)生會(huì)想到熱水能加快食鹽的溶解的操作經(jīng)歷，會(huì)想到攪拌也能加快食鹽溶解的技巧，也會(huì)想到顆粒狀板藍(lán)根比塊狀板藍(lán)根更快溶解的原型——方糖溶解實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景。學(xué)生雖然不用說(shuō)出“溶解”和“加快溶解”的定義，但有可能用到探究過(guò)程中的某個(gè)技巧、某個(gè)變量的控制。

所以在《怎樣加快溶解》的結(jié)課階段，黑板呈現(xiàn)的是關(guān)于“加熱”“攪拌”因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖和學(xué)生自主設(shè)計(jì)的關(guān)于“搗碎”因素的實(shí)驗(yàn)方案（見圖6）。通過(guò)教師的引導(dǎo)回顧，學(xué)生可以很清楚地回顧自己在探究活動(dòng)中的所見所聞、所思所想，以及動(dòng)手操作后觀察到的現(xiàn)象。這些都是形成“提高溫度、攪拌、搗碎能加快物質(zhì)在液體中的溶解”概念強(qiáng)有力的佐證和支持。學(xué)生在這樣的結(jié)課中，既看到清晰明確的科學(xué)概念，又看到自己經(jīng)歷的整個(gè)探究過(guò)程，為解決生活中的物質(zhì)溶解問題奠定認(rèn)知基礎(chǔ)。

除板書外，思維導(dǎo)圖也能讓學(xué)生很好地看清知識(shí)體系，了解現(xiàn)象與現(xiàn)象之間、概念與概念之間、現(xiàn)象與概念之間的聯(lián)系，并將許多小概念串聯(lián)、歸并成具有學(xué)科引領(lǐng)作用的大概念，進(jìn)而更好地認(rèn)識(shí)科學(xué)，把握科學(xué)的規(guī)律。

無(wú)論是板書，還是思維導(dǎo)圖，都應(yīng)該是動(dòng)態(tài)生成的，是順著學(xué)生的探究過(guò)程和探究思維一點(diǎn)一點(diǎn)形成的。開展這樣的探究活動(dòng)，能促進(jìn)學(xué)生充分觀察體驗(yàn)現(xiàn)象、深層理解和應(yīng)用概念，是有利于學(xué)生思維發(fā)展的。

科學(xué)概念的建構(gòu)不是一蹴而就的，需要遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)心理和學(xué)習(xí)規(guī)律。教師要抓準(zhǔn)概念建構(gòu)的關(guān)鍵步驟，調(diào)動(dòng)學(xué)生感官去觀察體驗(yàn)，運(yùn)用形象表達(dá)方式提高學(xué)生的思維可視程度，從而完成概念的梳理和完善，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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（江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)東沙湖小學(xué) ? 215021）