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如何切实有效地在探究活动中发展科学概念

如何切实有效地在探究活动中发展科学概念宁海县梅林小学李玲玲 [摘要] 郁波老师的“关注科学概念” 专题报告引起了广大科学教育工作者对“科学概念教学”的新思考。本文通过明确“科学概念”涵义，探索在平时教学中如何切实有效地在探究活动中发展科学概念，在科学课堂教学中，指导学生从已知的概念出发，根据现有的..

如何切实有效地在探究活动中发展科学概念
宁海县梅林小学李玲玲
[摘要]
郁波老师的“关注科学概念” 专题报告引起了广大科学教育工作者对“科学概念教学”的新思考。本文通过明确“科学概念”涵义，探索在平时教学中如何切实有效地在探究活动中发展科学概念，在科学课堂教学中，指导学生从已知的概念出发，根据现有的经验和根据，进行科学地推测与验证，在科学探究过程中发展科学概念。
[关键词]
科学概念唤醒提供材料
[正文]
郁波老师在《关注科学概念》的专题报告中，强调要用原理性的科学概念引领着科学探究活动的发展，建议将如何在科学探究中帮助学生形成科学概念作为下一步研究的主要方向。那么如何切实有效地在探究活动中发展科学概念，我在一线的教学实践中，为了帮助学生习得科学概念，我指导学生从已知的概念出发，根据现有的经验和根据，进行科学地推测与验证，在科学探究过程中发展科学概念。
一、实验导入，引发矛盾，唤醒学生的前概念。
调查研究表明：学生在真正学习新的科学概念之前，已经有了一些对概念朴素的理解，他们不是空着脑袋走进课堂的，学生的这种理解可以称为科学的前概念，它包含原有的经验和假设，但往往与概念的科学含义不一致。在某种程度上，科学课的学习可视作改变学生前概念的过程，不断修正和完善科学概念的过程。
如：一位老师在引导学生探究马铃薯在水中的沉浮时，课前准备一组有结构的材料：两个放入同样多水的杯子，一个马铃薯。上课伊始，老师准备把马铃薯放入一杯水中，要求学生预测马铃薯的沉与浮。学生根据前几课的学习，知道马铃薯比同体积的水重，会沉入水底，实验结果证明学生的预测是正确的。这是学生的前概念。但是当老师把马铃薯放入另一杯水中时候，马铃薯却浮在水面上，学生的前概念受到了挑战，产生了困惑，学生沉思片刻，问题出现了。
问题1：为什么在1号杯中下沉的马铃薯到2号杯中就会浮起来呢？
问题2：老师的两杯水是不是一样的？
小学生观察老师的实验演示，发现了原来沉入水中的马铃薯在另一杯水中浮了起来，在马铃薯不变前提下，实验结果产生了变化，他们对两杯水产生了怀疑。两个问题都有前概念的支撑，尤其是问题2，学生根据已有的经验，知道马铃薯在水中是下沉的不可能浮起来，现在浮起来了，只有一种解释，可能两只杯中的水不一样，对当前的概念不满是产生概念改变的关键因素，因此，利用改变认识冲突的方法来促进概念转变，对于完善学生原有概念是一种有效的教学策略。原有的认识解决不了眼前的现象，引发了与前概念的矛盾冲突，从而使学生产生积极主动建构新概念的心理趋向。由此可见，前概念在帮助学生提出问题中发挥了重要的作用，探究对象中每一个相关的前概念就可能排除一个探究问题的变量，从而构成了一个较为封闭的探究性问题，为学生建立符合逻辑的猜想和假设奠定了基础。
二、提供材料，实验探究，帮助建立科学概念。
学生在科学探究中形成的科学概念，都是人类经过漫长的科学探索已被认识和证实的。学生要在一个较短的时段里掌握一个科学概念，必须亲身经历以探究为主的学习活动。为了让学生的探究活动切实有效地顺利进行，就必须为学生设计提供充足的有结构的材料。有结构的材料有利于缩短学生探究的历程，降低探究的难度，为学生建立科学概念创造有利条件，让他们比较容易发现问题，解决问题，获取新知。
以《空气占据空间吗》为例，课前教师在每个小朋友的桌上放了一个注射器，孩子们一进教室，看到桌子上的注射器就情不自禁地玩了起来！老师索性说：“你们尽情地玩吧，看谁的花样多，发现多。”这次探究就这样开始了。
“你们是怎么玩的，与大家分享一下！”老师问孩子们。“我用一只手堵住针孔，另一只手手力推活塞，先前可以推进去，可到一定程度，就推不下去了。如果手放，活塞就出来了……”一个孩子站起来边演示边解说到。
“对！我也是这样的！”“这种玩法我也玩过！”很多孩子都这么说。“我还玩过另一种玩法……”教室里激情荡漾。
孩子们完全被注射器吸引住了，个个玩得那么投入，勿庸置疑，大家都有了一次深刻的经历！
在这一课中，教师还提供了吸管、玻璃瓶、塑料袋等材料与注射器组成一组有结构的材料，让学生借助这些材料研究空气占据空间，促进学生形成科学概念。又如在《声音是怎样产生的》一课中，教师提供尺子、橡皮筋、鼓、锣、音叉等材料让学生研究声音的产生，能帮助学生形成有效的科学概念。
三、分析现象，明辨是非，形成科学新概念。
科学概念的形成，学生通常要对大量同类事物与现象进行观察，再通过分析、比较等思维活动，才能抽象概括出同类事物的共同本质特征，构建科学概念。科学概念的构建需要多层次地进行，要经历一个反复的过程，经过多层次的比较、分析与综合，学生才能真正理解概念。这就需要学生对科学概念的正反例现象都有清晰的认知，让学生通过清晰的正例和反例现象的分辨，在推测与验证的思维过程中形成科学概念。本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点文档范文范文查看
如《用水测量时间》一课中，就“流水具有等时性”的概念教学中，让学生在 “像这样的一样滴漏装置，水流的速度并不相等，时间也不相同。”和“流水具有等时性”两个现象进行辨析，引导学生形成完整的“流水具有等时性”这一科学概念。首先，“像我们今天这样的水钟能准确地计算时间吗？”对于这一问题，在前面的观察中，学生已经发现，这样的水钟并不能准确地计时。水钟要准确地计时，水流的速度必须要一样。而此时，要想让学生对“流水具有等时性”概念有一个清晰的认知理解，必须通过问题引导，使学生对其正例现象也要清晰化，通过正例现象与反例现象的辨析，加深对新概念的理解。
课例：
师：要想使水流的速度一样，你们认为用什么办法可以解决？
生讨论交流
生：往里面不停地加水，水流下来的速度就一样了。
师：真是一个好办法。只要让水位都保持在同样的高度，水流就以固定的速度往下流了。同学们请看。（出示水钟图）
师：古人制作的水钟是不是以这样的方法让水以固定的速度往下流的呢？
生观察水钟图后，交流。
学生的理性推测在古人制作的水钟图上得到了证实，正因为是保持了水位的同样高度，使水钟的水流速度相等，从而可以进行计时。当学生思维进行到此时，看着水钟图，学生脑海中就会出现这样的一幅会动的画面：水钟上的水位永远都保持着同样的高度，而滴下来的水流速度永远都是相同的。至此，在正例现象与反例现象的相互作用下，“流水具有等时性”概念在又一次的推测与验证思维过程中得以形成。
四、推敲汇报交流，发现规律，建立概念。
探究教学的过程是师生、生生交往的过程，是教师的知识结构、学生的知识结构逐步影响、相互提升的过程。指导学生自己用语言表述它们的发现，如果他们的表述与探究的事物现象有相关的属性，这就更有利于他们进行抽象概括和归纳推理，从而发现规律，建立概念。如果他们表述的是与探究事物无关的属性，学生或许也能从中得益。因此，一堂课上尽可能地让学生多发言，并且指导他们用准确的言语表述是十分重要的。
如，在教学《空气占据空间吗》一课时，在学生有了玩注射器的经历以后，重点是引导学生参与研讨，在互相交流中明确意义、形成概念。
“老师，为什么我用手指头堵住针孔，另一只手用力推活塞，先前可以推进去，可到一定程度，就推不进去了呢？”一个孩子歪着脑袋疑惑地问。
教师：“你们是怎么想的？”
“先前活塞怎么可以压下去，我想可能空气从针孔和手指头间漏了吧……”一个小女孩怯生生的说，显然不自信。
“我不同意她的说法，如果空气漏出去了，我们的手指就会感到凉丝丝的，我堵得很紧，不可能漏出去。”小女孩的话激起一个小男孩的反对，是他的经历激起他的思维，所以他才会这么理直气壮地说。
“可是……空气没有跑出去，活塞为什么能压下去呢？”她还是一脸疑惑。
“我们组认为，先前针管里的空气是松的，一压活塞，空气就聚集在一起了，空气没有流出去，只是挤在一块儿了。”小男孩涨红着脸说。他的经历更助长他的信心。
“对，我同意他的说法，估计先前空气挨得不是很紧，你压下去一点它就挨得非常非常紧了。”他同组的一个女生也支持他。
“看来空气也像海绵一样是可以被压缩的。”又是先前那们小女孩在说话，似乎有恍然大悟的感觉。
老师一直很关注她，并把她所说的话，写在黑板上。（空气可以被压缩）
“而为什么活塞到一定程度，就推不下去了，一放手，活塞就又回去了呢？”老师期望孩子们把这个问题继续说下去，所以这样问到。
“我们压活塞，空气越来越挤，再也挤不下去了。等我们手一松，它马上又把先前的位置占了回来。”坐最前面的一个女生说，“这就像我们挤公共汽车，很多人挤在一起很难受，车门一开，人就涌出来了。”她说得很生动。
“这说明被压缩的空气在恢复原形的时候，产生了一股很大的力量，把活塞推了出来。”不知是谁插了一句。思维和语言继续相互作用着。
在热烈的研讨后，孩子们脑海中逐步建立起了这样一个概念：空气可以被压缩，空气占据空间有变化。
五、设计探究活动版块，为概念形成提供活动支持。
活动是建构科学概念的载体。在科学学习过程中学生的概念不断地得到修正、得到发展，而这一切都是在一个个活动中实现的。要帮助学生在探究活动中建构科学概念，就要赋予活动以概念内涵。如《植物的一生》单元教学中，依据学生前概念的了解，我认为本单元的重点活动是让学生亲历种植凤仙花的过程，并在此过程中成功建构科学概念。根据本单元是一个整体的周期性的种植观察活动的特点，我首先设计了一张记录表把整个单元的活动串起来，让学生对凤仙花的生命周期进行跟踪观察记录，然后根据教材内容进行阶段性的交流、总结、提升。下面以《芽长成苗》一课为例具体阐述我对探究活动的设计与安排：本课内容承载的科学概念为“处在生长期的植物遇到适当的环境会生长，主要变化特征是植株长高，叶的增加和茎的增高增粗”。围绕这个概念，我设计了三个有梯度的蕴涵概念内涵的活动：活动一是交流前三周里凤仙花苗的生长变化，学生形成第一层次的概念——在前面三周时间里，凤仙花在不断的生长。活动二是观察现在的凤仙花，形成第二层次的概念——凤仙花还在继续生长，主要表现在高度、叶子数量、茎的变化上。活动三是预测以后几周凤仙花的生长变化，形成第三层次的概念（还仅仅是认识上的概念，有待检验）——凤仙花还将继续生长。
另外，在学生构建科学概念的过程中，他们进行抽象概括和归纳推理时，应该为他们提供足够的时间，让他们来内化他们获得的信息，有足够的时间讨论、思考。
切实有效地发展科学概念是科学教学的中心任务，教师在教学中应引导学生对客观事物与现象进行观察与分析，通过思维辨析，正确科学概念的内涵与本质，认清科学概念的外延，理解掌握建构科学的科学概念。

[参考文献]
郁波.关注科学概念. 云南昆明教科版教材全国培训会议. 2006.1
陈素平.基于概念的教学实践. 云南昆明教科版教材全国培训会议.2006.1
张红霞郁波.国际小学科学课程改革的历史与现状.比较教育研究.2003.8
喻伯军.浙江省六上科学备课会发言.2006.6
浙江省教研室.浙江省六上科学备课会资料.2006.6
浙江小学科学网
近几年的科学课杂志

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