借助材料让学生在无序中发现有序

惠锋明

信息时代千变万化，面对无数的信息，我们的大脑不可能给予同样多的注意。有意或者无意地，大脑会对这些信息有选择地进行加工。有些信息被阻断了，如我们很可能不会注意我们每天上下班路上的风景。而有些信息却被我们的大脑组织了起来，把它们归纳为不同的种类，根据其外表的类似处再细分一下，找出它们和某个概念的关系。可以说，我们生活在一个无序的世界，但是我们却有意或者无意地在努力将这个无序的世界有序化。小到生活中分类摆放物品，大到科学家们努力寻找的大统一理论。

一、从有结构的材料到有层次的概念

何谓概念，即对所观察到的相互关系或特征进行解释后的抽象；何谓有序，即有体系的概念。科学上的概念是有其本身的等级系统的，每一个概念在其等级制度中都有着自己的位置。例如，《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《标准》）所划分的概念体系中，“声音因物体振动而产生”这一分解概念从属于“声是能量的一种形式”这一主要概念，后者又属于物质科学领域的能量主题。《标准》在科学知识和设计与技术方面构建了包含4个领域、24个主要概念（大概念）及从属的139个分解概念（小概念）的等级体系。

科学课程就应当围绕这一科学概念体系来组织教学。材料在这其中充当着重要角色。材料可以选择来揭示自然现象，这些现象又能产生有关我们这个世界的认知。通过对材料的操作和探究能揭示自然现象间的关系，这种关系的抽象即所谓的概念。

【案例1】“物体的形状改变以后”教学片段

师：用双手轻轻对海绵拉一拉、压一压、拧一拧、挤一挤，给海绵一个力，看看海绵有什么变化？把力去掉后，海绵又有什么变化呢？

学生活动后汇报：给海绵施加力以后，海绵的形状发生了不同的变化，去掉力之后，海绵又恢复原来的样子。

师：老师给大家还准备了一些物体，哪些和海绵比较像？哪些和海绵不太像？

学生活动后汇报：和海绵像的有弹力球、橡皮、弹簧、橡皮筋、钢尺；和海绵不像的有硬币、玻璃片。

师：你们认为弹力球、橡皮、弹簧、橡皮筋、钢尺和海绵有什么共同之处呢？

生：这些物体受力后，形状都能改变，而去掉力之后，都能恢复原来的样子，所以我们认为它们和海绵比较像。

师：弹力球、橡皮、弹簧、橡皮筋、钢尺、海绵这些物体，受到力后形状发生了改变，去掉力后又恢复原来样子。我们把物体的这种特点、本领叫做弹性，它是物体的一种性质。

本课教学目标之一是让学生认识物体所具有的弹性，从属于物质科学领域下“物质具有不同的特征、结构和功能”这一核心概念。海绵等受到力后形状会发生改变，去掉力后又恢复原来样子，这些都是自然现象。出示一系列材料，让学生通过对材料的操作，找到它们（弹力球、橡皮、弹簧、橡皮筋、钢尺和海绵）之间的相互关系—这种关系可描述为它们都具有弹性这一概念，从而帮助学生逐步构建、完善物质领域下“物质具有不同的特性”这一核心概念的体系。

然而通过科学史，我们很容易发现概念从最初的理解到完整精确严密的理解之间存在着若干不同的水平层次，每一水平的理解都是正确的，又都是片面的、不精确的、不严密的。对于学生当前对弹性概念的理解，我们不能否认这个结论的正确性，但显然这个理解又是片面的。

正是因为概念具有层次性及其体系结构，所以用于帮助学生理解概念的材料也必须组成和概念有关的结构，我们称之为有结构的材料。借助有结构的材料帮助学生从无序中建立有序的科学概念体系。

二、从教师到学生

小学科学课程的宗旨是培养学生的科学素养。或者进一步地说，科学教育的目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动，从而保证个人、社会以及环境的健康和谐发展。因而在科学的教学过程中，学生应当是整个活动的主体，教师仅仅作为组织者和引导者出现。

1. 组织学生亲历

在科学活动中，对材料进行探究包含着科学的程序，这些程序在一系列的学习经历中会逐步完善，而学生对于这些科学的程序的完善将有助于他们的决策和行动能力。因此，作为教师，其任务之一就是鼓励和帮助学生经历，帮助学生构建这些程序的概念，从而助其从无序中建立有序。

【案例2】“分类”教学片段

师：分类有很多种方法，下面我们就来学习分类。

师：你们知道指纹吗？科学家说，人的指纹不外乎三种，你信吗？

师：那我们就来采集指纹观察验证。（出示操作步骤）

生：（分组采集指纹并观察）

师：谁来汇报一下你的指纹是什么样的？上来画一下。（根据学生汇报情况适时总结出指纹的三种类型）

师：我们的指纹主要就分成这三种类型。（出示三种类型指纹的示意图）哪些人是斗形的/箕形的/弓形的？小组内将分类结果填写在表格中，填写编号就可以。

生：（小组内再次观察并给指纹进行分类）

师：课后，同学们可以再去观察自己其他手指的指纹，看看是不是所有手指的指纹都一样。

“分类”是分类这一整理信息方法的集中训练课。分类是进行科学探究的基础能力之一，进行分类的目的并不是简单地将事物组合在一起。有许多方法对不同的物体进行分类，但大抵遵循两条原则：根据外表上明显的相似之处分类和根据内在的或者说隐蔽的相似之处分类。学生很容易把外表上的相似处表达出来。但根据内在的相似处把事物甚至数据联系起来比根据外表的相似处分类，在思维上处于一个更高的水平，更重要的，它还为发展想象能力和创造能力提供了更大的机会。

2. 引导学生明义

教师的另一重要作用，就是让学生在科学课上的探究阶段发生的前语言的思维转化发展为概念，而促进这一转化的方式就是交流。在案例1中，当学生汇报“和海绵像的有弹力球、橡皮、弹簧、橡皮筋、钢尺；和海绵不像的有硬币、玻璃片”时，很可能只是感知到了这些材料之间的相似之处。因此，通过师生对话，教师追问“你认为它们之间有什么共同之处呢”来促进学生思维的转化。并非所有的学生都能流利、完整地说出教师已经在之前说过的科学性语句，而此时，正是发挥教师作用的时刻—引导学生对概念进行科学陈述。通过交流将学生的思维过程，或者说内在语言逐渐转化为外在的显性的概念。

【案例3】“声音的产生”教学片段

师：为什么不同的方法都能让物体发出声音，都能产生声音呢？你们能先猜测一下是什么原因吗？

生：……

师：是不是这些原因呢？让我们通过实验来验证一下吧！

师：首先，我们得找一些物体让它们发出声音。请一个同学来读一下可以用哪些物体通过什么方法发出声音。（学生读要求）在让这些物体发出声音的时候，请同学们看一看都有什么现象。

生：（了解要求后操作）

师：你看到了什么现象？

生：尺子在上下抖动。

师：怎么样抖动？

生：上下抖动。

师：一上一下就结束了吗？

生：在上下不停地抖动。

师：橡皮筋呢？

生：在左右不停地抖动。

师：他们都在左右或者上下不停地运动，在科学上我们把这种来回重复的运动方式叫做振动。也就是说，尺子振动产生了声音，同样橡皮筋也是振动产生了声音。是不是所有的物体都是振动产生的声音呢？我们继续来研究研究，看能不能找到更多的证据。

该案例中，对于每一次的追问，学生总能回答出来。但是学生有关于声音是如何产生的概念吗？恐怕我们只能说，通过对材料的摆弄，学生初步感知到了声音的产生和物体运动之间的相互关系。但对于这个相互关系的思考，他们还仅仅停留在前语言的水平。在教师的不停“逼问”下，学生逐渐将声音的产生和振动相关联，并转化成科学概念陈述的形式。然而，要通往最终的概念，这些材料提供的相互关系还只是上文所说的外在的相似处。学生需要发现内在的相似处的亲历，于是更深层次的概念引导我们去选择更复杂的材料，以促使学生进一步的思考。

借助有结构的材料，组织学生亲历，通过交流引导学生构建有限的概念体系，可以说科学的课堂就是一个鼓励和帮助学生设法从无序之中找出有序来的地方。在小学阶段，科学课程不能让学生仅仅停留在对活动的兴奋状态，而应引导他们加深对他们周围事物的理解。