在不同年段的暗箱課中發(fā)展兒童的科學(xué)思維

孫靜妮

摘要：“解暗箱”作為一種重要的探究方法，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升他們的想象力和思維力，有助于改善學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)他們的探究能力。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);“解暗箱”;科學(xué)思維

在日常生活中，我們常常會遇到一些從外面打不開，又看不見里面狀態(tài)的事物，我們稱它為“暗箱”。其實，“暗箱”就在我們身邊。比如，西瓜在沒有切開之前就是一個“暗箱”。人們看紋路、掂重量、彈聲音——這一挑西瓜的過程就是在“解暗箱”。不打開“暗箱”，只從外部考察輸入、輸出的關(guān)系，從而認(rèn)識事物的內(nèi)在本質(zhì)，是一種“由表及里”的邏輯思維方法。從工程技術(shù)到社會領(lǐng)域，從無生命到有生命系統(tǒng)，從宏觀世界到微觀世界，“解暗箱”都是一種不可或缺的認(rèn)識方法。

“解暗箱”作為一種重要的探究方法，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升他們的想象力和思維力，有助于改善學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)他們的探究能力。本文結(jié)合低、中、高年段的教學(xué)實踐，闡述在這一類課堂中發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的方法和價值。

一、關(guān)注相關(guān)性，在直接觀測中“司外揣內(nèi)”

暗箱求解可以說古已有之，中醫(yī)通過“望、聞、問、切”四診來“司外揣內(nèi)”，就是典型的“解暗箱”。“有諸形于內(nèi)，必形于外”，說的就是內(nèi)與外的相關(guān)性，一定的物質(zhì)內(nèi)部狀態(tài)必定釋放出一定的外部信息。我們可以根據(jù)暗箱的“外泄”信息，利用已有的規(guī)律和經(jīng)驗去分析，推知暗箱的結(jié)構(gòu)和可能具有的性質(zhì)。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級上冊“暗箱里的秘密”一課，重點活動是“滾小球”。這里的暗箱結(jié)構(gòu)相對簡單，主要是借助感官直接觀測，判斷箱子里障礙物的位置。針對一年級學(xué)生的認(rèn)知特點，怎樣借助“滾小球”活動讓暗箱能“說話”，并讓學(xué)生聽懂暗箱的“悄悄話”呢？這需要教師對“滾小球”進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生捕捉暗箱內(nèi)“輻射”出來的每一個信息。教學(xué)中，教師可以通過幾個問題幫助學(xué)生找到“滾小球”的要訣。

（1）還是上下晃動嗎？（平放，慢慢傾斜箱子，讓小球沿著邊滾起來，要一條邊一條邊依次試）

（2）動作快一點還是慢一點？（慢一點，快了聽不清楚）

（3）怎么能更清楚地聽到小球滾動的聲音？（把耳朵湊近了聽，保持安靜）

（4）怎么去感受小球碰到泡沫塊時的變化？（還有一個感官能幫忙，可以用手摸著箱子的邊來發(fā)現(xiàn)滾動感、撞擊感的變化）

滾、傾、聽、摸是4個獲取暗箱內(nèi)部信息的外部動作，富于變化的暗箱信息，這不僅勾起學(xué)生的好奇心和探究欲，也促使他們?nèi)ブ庇X想象和思考判斷。這里師生都會產(chǎn)生困惑：“該不該打開箱子？”“到底誰對誰錯？”我們不妨想想，“打開”和“不打開”哪個更有價值？答案是肯定的，“未知”比任何東西都要讓人上癮。若打開了，謎不在了，好奇感消失了，學(xué)生的探究也就停止了。不打開暗箱，就意味著要用更多的方法來驗證自己的結(jié)論，要在一次次剖析暗箱中使結(jié)論趨于客觀事實。

二、關(guān)注統(tǒng)一性，在類比推理中“望表知里”

事物總是以“系統(tǒng)”的形式存在于世界之中，內(nèi)在結(jié)構(gòu)與外在功能是系統(tǒng)的辯證統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)是功能的載體，功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)?！敖獍迪洹本褪峭ㄟ^考察暗箱的輸入和輸出信息的動態(tài)過程，研究系統(tǒng)的功能和行為，進(jìn)而推測、探求系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律。所以“解暗箱”的實質(zhì)就是由功能探索結(jié)構(gòu)，其出發(fā)點就是結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性。

例如，蘇教版四年級下冊“關(guān)節(jié)”一課，重點是了解關(guān)節(jié)的運動特點及原理，理解結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性。但對于身體這個“最熟悉的陌生人”，學(xué)生既無法通過自我審視獲得豐富的感性認(rèn)識，也無法用操作實證來檢驗自己的猜測，這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生將陌生的、不熟悉的問題與已經(jīng)熟悉的問題或其他相似事物進(jìn)行類比，從某些相似或相同的屬性角度出發(fā)，從結(jié)構(gòu)與功能的辯證邏輯關(guān)系上加以推理檢驗。教學(xué)中，教師可以通過“猜—比—拼—畫”4個活動來“解暗箱”。

（1）猜：猜測肩關(guān)節(jié)連接方式，并交流猜測（用圖示展現(xiàn)思維過程，暴露前概念）。

（2）比：觀察相似動物的肩關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面（類比結(jié)構(gòu)，感知接觸面形狀）。

（3）拼：用造型泥塑組合拼裝球窩、旋轉(zhuǎn)和鉸鏈關(guān)節(jié)（認(rèn)識關(guān)節(jié)類型，理解鏈接方式?jīng)Q定活動方式）。

（4）比：對比髖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的不同，尋找深、淺球窩在靈活度和作用性方面的差異（理解結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一關(guān)系，形成科學(xué)概念）。

長久以來，人們對于人類生命現(xiàn)象的認(rèn)識是建立在觀察自然的基礎(chǔ)之上的，是以周圍世界中一些最常見的事物作為參照物的，是以認(rèn)識自然中同樣的規(guī)律來認(rèn)識自己的?！敖獍迪洹币蠼處熒朴趯栴}進(jìn)行歸納、演繹和類比，關(guān)注學(xué)生邏輯思維的發(fā)展，從外顯運動推測內(nèi)在狀態(tài)，由內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)識外部作用，在思辨中對話真實的生命系統(tǒng)。這種“望表知里”的教學(xué)模式能為我們提供一種嶄新的認(rèn)識方法。

三、關(guān)注因果性，在建模驗證中“以象測藏”

人體外部發(fā)燒，揭示內(nèi)部炎癥;地表突發(fā)狗吠雞飛，反映地殼變遷，地震即將發(fā)生?，F(xiàn)象和本質(zhì)，輸入與輸出，確有一定的因果關(guān)系。如果有這樣一個系統(tǒng)，它對外部刺激有著與“暗箱”原型相同的反應(yīng)，那這個系統(tǒng)就可能是“暗箱”的答案。怎樣設(shè)計這樣的系統(tǒng)呢？依據(jù)因果關(guān)系，應(yīng)該以條件相類、環(huán)境相似、功能相同為前提，建立一個關(guān)于研究對象的模型，然后通過研究人為的模型，大膽猜測想象，進(jìn)行模式演繹，從而解開“暗箱”的奧秘。

例如，蘇教版五年級上冊“探測暗盒里的電路”一課，主要圍繞檢測“電路暗盒”這個活動展開。在教學(xué)實踐中我們發(fā)現(xiàn)，“簡單電路”是學(xué)生很難理解的概念，而內(nèi)部不可見的“電路暗盒”就難上加難了。這就需要教師在教學(xué)中把握學(xué)生認(rèn)知障礙的核心，根據(jù)電路各組成部分的特性及檢測結(jié)果，利用簡易材料制作能實現(xiàn)同樣效果的電路模型，對“電路暗盒”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能做出基于事實的假說。這里的“解暗箱”大致有“檢測暗盒—猜測暗盒—模擬暗盒”3步（如圖1所示）。

模擬求解是基于觀察實驗后更深層次的探究，是另一種驗證。構(gòu)建模型進(jìn)行解釋的價值在于過程，即根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行可能性分析和因果推斷，逆向推理出暗箱內(nèi)的元件及結(jié)構(gòu)，不斷完善、修正，使建立的模型逐步接近暗箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到模型和暗箱的同構(gòu)?！敖獍迪洹辈⒉皇侵苯诱J(rèn)識，而是另辟蹊徑，從系統(tǒng)外部的信息出發(fā)，“以象測藏”，逆向探尋思路，分析產(chǎn)生這些外部信息的內(nèi)在原因和條件，從而推理出暗箱的本質(zhì)及內(nèi)涵。因此，“解暗箱”體現(xiàn)了一種“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思想。

參考文獻(xiàn)：

[1]石國強.淺談提高小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)有效性[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2009（11）.

（責(zé)任編輯：奚春皓）