在“月相變化”觀察活動中幫助學生立足已知、探尋未知、建構新知

陳健

〔摘? ? 要〕? 通過對三個版本課標中有關“月相變化”內(nèi)容要求的對比和分析，發(fā)現(xiàn)在《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）中，對該內(nèi)容的要求有了回歸和提高。筆者圍繞課標新的內(nèi)容要求，對該內(nèi)容的教學路徑展開了探討和分析，并進行了“立足已知、探尋未知、建構新知”的具體實踐，引導學生在有效觀察和模擬實驗的基礎上，借助“黑板‘板貼模型’”的“思維支架”，圍繞“月相變化”現(xiàn)象進行推理論證，并通過再次觀察進行驗證，促進對“新知”的建構。

〔關鍵詞〕? 小學科學；“月相變化”；立足已知；探尋未知；建構新知

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 04? ? 049-051

在《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）中，關于“月相變化”的內(nèi)容要求有了回歸（2017年版課標中5～6年級學段是空白），并有了提高：從“描述（一級水平行為動詞）月相變化的規(guī)律”調(diào)整為“說明（二級水平行為動詞）月相的變化情況”。還增加了“知道新月、上弦月、滿月、下弦月四種月相”的內(nèi)容要求。

“月相變化”的有關現(xiàn)象和規(guī)律，具有時間和空間的復雜性，需要對它們運用實地觀察、長期觀測、建構模型、模擬實驗、邏輯推理等方法進行研究。在新《課程標準》要求下，如何引導學生進行“月相變化”相關內(nèi)容的學習？其路徑是值得進一步具體探討和分析的。

一、有效觀察，立足已知

（一）基于學生作息，確定觀察時機

大多數(shù)學生一般睡覺時間為晚上21點至早上7點，早上8點至下午16點都在學校，觀察月相的時間只有下午16點至晚上21點這五個小時。根據(jù)圖1分析可知：16點時能被學生觀察到月相的時期為農(nóng)歷二十七日左右到次月十三日左右，21點時能被學生觀察到月相的時期為農(nóng)歷初四至十八日左右。那么這五個小時里能被學生觀察到月相的時期為農(nóng)歷二十七日左右到次月十八日左右?？紤]到農(nóng)歷二十七日左右到次月初三左右的月相，由于月亮位置偏低和受日光影響不易觀察，確定學生最佳觀察時期為農(nóng)歷初四至十八日左右。從農(nóng)歷初四到接下來滿月的十多天，月相越來越容易被觀察到，學生的觀察熱情會持續(xù)保持和高漲，形成有效觀察，有助于學生做好月相觀察記錄，收集、積累必要的信息。

相反，如果教師在農(nóng)歷十九日之后布置觀察任務，學生就越來越難看到月相，容易導致其觀察熱情的降低或消失。

（二）確定基本問題，促進有效觀察

格蘭特·威金斯（Grant?Wiggins）在《追求理解的教學設計》一書中指出：“‘基本問題’不僅能夠促進對某一特定主題單元的內(nèi)容理解，也能激發(fā)知識間的聯(lián)系和遷移?！辈剪敿{在《教育過程》一書中也指出：“在教某種教材或某個概念時，容易問兒童瑣細的問題或引導兒童提出瑣細的問題，也容易問兒童不可能回答的困難問題。這里的訣竅在于發(fā)現(xiàn)既能答得了又能使之前進的難易恰當?shù)倪m中問題（medium?questions）。這是教師和教科書的大事?！痹谄鹗嫉牟贾糜^察任務階段，“從這個滿月到下個滿月需要多長時間（即月相變化周期，學生知道‘周期’的意思——該概念是蘇教版小學數(shù)學教材四年級上冊《簡單的周期》一課的內(nèi)容）”就是這樣的問題，可以激發(fā)學生實地觀察和長期觀測，進而自己探尋答案的內(nèi)在動機。而且滿月通宵可見，學生很容易通過觀察連續(xù)兩個滿月得出該問題的答案：即約30天（29.5天）。單從這點來看，學生的觀察也是有效的，這是學生能確定的、相信的“已知”。而在觀察前，在310名五年級學生中，只有20%（包括猜的）大概知道月相的變化周期。

（三）基于已知現(xiàn)象，確定基本問題

問題驅動著科學研究，好的問題是科學研究的關鍵?？茖W家在整個研究過程中都會提出新的問題。在實驗過程中，在得出結論之后，只要發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有知識不能解釋的現(xiàn)象和觀點，科學家都會提出新的問題。同樣，學生通過一個多月（農(nóng)歷初四左右到滿月，再到下個滿月）的月相觀察，確定了月相變化的周期約是一個月，獲得了“已知”。在此基礎上，教師引導學生圍繞“已知”提出并確定新的基本問題：為什么月相會變化？為什么月相變化的周期是這么長的時間？這個時間長短與什么有關？這些問題都能激發(fā)學生進一步探尋已有知識間的聯(lián)系，以便對現(xiàn)象做出合理的解釋。

相反，如果教師在教學中沒有給學生安排合適的觀察時機，也沒有引導他們連續(xù)觀察兩個滿月以確定月相變化的周期，那么在高樓林立、霧霾嚴重、多云等不理想的觀察情況下，學生極有可能只能觀察到幾天的月相，顯然這幾天的月相記錄很難成為學生“確定的已知”，那么后續(xù)的探究活動和模擬實驗就沒有了基礎，如同“空中樓閣”般虛無縹緲，不利于學生主動建構“新知”。

二、模擬實驗，探尋未知

（一）針對已知現(xiàn)象，探討合理假設

在學生通過親自觀察獲得“月相變化周期約30天”這個“已知”的基礎上，教師通過提問的方式引導學生針對這個“已知現(xiàn)象”做出假定的解釋，也就是假設。并引導學生通過討論確定較為合理的假設：月相變化的周期和月球繞地球一圈的時間有關（暫不考慮恒星月和朔望月的區(qū)別），月球繞地球轉動導致月相的變化（教師在必要時，也可用“地球繞太陽一周的時間是一年”來啟發(fā)學生做出如上假設，而在《課程標準》的安排上，地球圍繞太陽公轉的內(nèi)容在月相的相關知識內(nèi)容之前。

（二）通過模型構建，突出本質特征

模型的構建是根據(jù)研究目的對系統(tǒng)進行必要的假設和近似，以突出系統(tǒng)的本質特征?？紤]到在分組模擬實驗中，存在各組“模擬太陽”的光源相互干擾的現(xiàn)象，或者很難確定合適強度的光源來使月球產(chǎn)生明顯的明暗現(xiàn)象。所以為了突出“日、地、月”系統(tǒng)中有關“月相”的本質特征，便于模擬實驗和觀察，有必要將其中“日月系統(tǒng)”近似為“半白半黑小球模型”。

教師可以通過用“落地臺燈”模擬太陽、用“排球”模擬月球、“人的頭部”模擬地球的演示實驗，引導學生發(fā)現(xiàn)“月球在繞地球轉的過程中，始終是面向太陽的半個月球被照亮，背向太陽的半個月球沒被照亮”的現(xiàn)象，進而讓學生在全白、半白半黑、全黑的三個泡沫小球中選擇合適的作為“日月系統(tǒng)”模型，完成該模型的建構，以便學生利用該模型開展分組模擬實驗。

（三）借助模擬實驗，印證觀察證據(jù)

在模擬實驗的過程中，引導學生調(diào)動已知（月相觀察時記錄的不同日期晚20點時月亮的前后位置），來確定月球（半白半黑小球）繞地球（觀察者的頭部）轉動的方向：由西向東（從北極星視角看是逆時針轉動，見圖1），以便更準確地進行模擬，有利于學生將觀察到的模擬實驗現(xiàn)象與記錄的觀察證據(jù)進行有效印證并交流探討。

三、搭建支架，建構新知

（一）借助板貼模型，搭建思維支架

學生的概念發(fā)展常常是從已有的概念出發(fā)，通過概念與新的經(jīng)驗不斷連接、相互印證。五年級的學生具有了一定的抽象思維能力，但是這時抽象思維能力還具有較大的經(jīng)驗特征。所以教師有必要為其搭建思維的支架，學生在匯報過程中，借助“半白半黑小球”所表示的“日月系統(tǒng)模型”闡述完自己的理解和發(fā)現(xiàn)后，需要將“半白半黑小球”留在黑板上，以便作為“思維支架”將“已有的共識”與后續(xù)“新的共識”不斷連接、相互印證。由于“半白半黑小球”模型是立體的，板貼在黑板上會影響后續(xù)書寫，因此，如圖2所示，將立體的“半白半黑小球”模型平面化，形成黑板“板貼模型”。

（二）借助思維支架，進行推理論證

蘇聯(lián)心理學家維果茨基指出：“兒童學習的過程，就是其‘最近發(fā)展區(qū)’不斷上移的過程。教師的任務在于思考如何在兒童的‘最近發(fā)展區(qū)’內(nèi)對兒童的學習給予恰到好處的幫助與支持?！币虼耍處熞龑W生借助“板貼模型”這個思維支架，圍繞“月相變化”現(xiàn)象進行推理論證，基于證據(jù)與邏輯，運用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關系并提出合理見解，主動建構相關概念。

1.借助“板貼模型”，探討“滿月”概念

教師借助“板貼模型”從最簡單的“滿月”開始，引導學生探究“滿月”時“月球板貼模型”擺放的位置和其亮面的朝向，擇機讓一名學生上臺在黑板上進行擺放，并讓其說明這樣擺放的理由。其他學生可進行評價和質疑，促進共識的實現(xiàn)。全班學生達成共識后，教師板書學生有關“滿月”的“已有概念”——滿月形狀、農(nóng)歷十五日或十六日；并講解相關必要概念——面朝月球的半個地球都能看到滿月，也就是從傍晚18點至早晨6點，而且這段時間都處于黑夜，所以滿月通宵可見。

2.教師示范引導，探討“上弦月”

教師在圖1中“上弦月”的位置貼上“板貼模型”后追問：月球如果轉到這個位置時，是農(nóng)歷什么時候？學生回答并介紹（教師可適當引導）：此時是農(nóng)歷初七或初八，因為之前的月相觀察顯示月亮是由西向東繞地球轉的，我們從地球上18點那個觀察者的位置看，此時月亮所處的位置在向滿月位置的方向移動，移動四分之一圈后到達滿月的位置，而月球繞地球轉一圈需要29.5天，也就是大約7天后是農(nóng)歷十五或十六，所以現(xiàn)在是農(nóng)歷初七或初八。教師繼續(xù)追問：此時看到的月相是什么樣的？生答：半月狀。亮的一面朝哪個方向？生答：朝西。如果把黑板比作南面天空的話就是朝右（教師補充并板書上弦月月相圖）。哪半個月能看到這個月相？生答：下午至上半夜。教師補充：下午太陽把天空照亮了，所以主要是上半夜能看到這個月相，初七或初八又處于上半月，加上這個月相一邊筆直得像弓弦一樣，所以我們把這個月相叫作“上弦月”。學生對照自己之前的月相觀察記錄，發(fā)現(xiàn)果然如此，并在該月相旁備注：上弦月。

3.學生實踐推理，探討“下弦月”

在教師之前的示范下，主動上臺的學生推理得出：月亮轉到這個位置時（圖1“下弦月”的位置），是農(nóng)歷廿（二十，讀音niàn）二或廿三，處于農(nóng)歷的下半月，這個月相一條邊也筆直得像弓弦，下半夜能看到，所以這個月相叫“下弦月”，亮的一面是朝東的，與“上弦月”相反。

4.學生自行推理“新月”

教師請一名學生上臺推理“新月”的月相，并板書相關信息，其他學生自行在記錄紙上推理。教師可視具體學情，判斷是否推理其他位置的月相。

（三）再次觀察驗證，促進新知建構

盡管學生經(jīng)歷了上述的推理論證過程，獲得了一定的推理結果，但如果缺少在真實情境中進一步的驗證，對“月相變化”的認識還是停留在假設階段，很難完成新知的建構并讓其成為新的“已知”。所以教師有必要引導學生通過再次觀察這幾個月相來驗證，特別是不常見的下弦月。教師可以在下弦月那天（農(nóng)歷廿二或廿三）確定天氣晴朗的基礎上，引導學生在達成“第二天日出之前頭頂附近的位置能看到下弦月，亮的一面朝東”的共識下，通過早起進行觀察驗證，進而促進新知的建構。

從最一般的意義上說，現(xiàn)代學習觀就是人們用他們已知道和相信的知識去建構新知識和對新知識的理解。教師可以圍繞相應的教學內(nèi)容，通過探析適合的路徑，幫助學生在“立足已知、探尋未知、建構新知”的過程中實現(xiàn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻

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