实现科学概念转变的策略

张陈江

[摘 要]

小学生科学概念的转变一般不应该以“概念化”的知识体系为线索组织教学，因为它与学生的思维习惯、学习方式无法完全协同。学生的科学概念转变需要在一个具体的情境中进行，教师教学时需要通过引导学生在一个完整的教学环节中探究，才会使学生的思维更加整体和深入，从而真正掌握科学概念。

[关键词]

科学概念；教学环节；情境；整体感知；课例研究

【研究背景】

小学科学课所涉及的教学内容非常广泛，物理、化学、生物、地理等学科知识都是科学课的研究对象，几乎涵盖了学生生活的每个角落。不同的研究内容决定了不同的课堂形态。苏教版小学科学四年级下册第三单元第一课时《一切都在运动中》的科学概念属于物理学范畴。这节课如果以教学内容为基点可以划归到思维科学课的类型，如果以学生获取知识的方法和途径为基点可以算作科学讨论课。这一类课的教学不需要通过实验器材的操作得到精确的数据，而是通过不同观点的碰撞，用新的科学概念来替换掉原本可能错误、可能不完整的前概念。对于以形象思维为主、处于小学阶段的学生来说，这样的思维活动将是一个不小的挑战。

【研究的问题】

小学科学概念教学中大环节和小环节运用效果的比较研究。

【研究思路】

学生对概念的掌握需要按照学生认识事物的一般规律来进行，也就是从概念的介入到概念的阐释和理解，再到概念的应用。这节课的教学也按照这样的流程来尝试进行。如果遇到学生认识上的障碍，再及时调整教学措施和流程，直到找到一个较适合学生理解运动相对性的教学方案。

【教学实践】

第一次教学实践

一、教学思路

用“刻舟求剑”的故事导入，将学生的研究目光聚焦到物体的运动状态上去。用拔河游戏让学生感受参照物对于判读物体位置移动的重要性，在此基础上，让学生观察教材主题图，通过两幅图片的比较找出相对于参照物位置发生变化的物体，判断为运动。掌握了判断物体运动的方法后，进入稍复杂些的公交车与向日葵的运动状态判断。最后，用地球、地球上物体和太阳的相互位置关系变化，引导学生得出一切物体都在运动中的感悟。

二、主要教学环节

（一）指导学生认识参照物

师：让我们走进公园看一看，哪些物体运动了？真的在运动吗？如果把两幅图结合起来看，哪些物体运动了？你判断的依据是什么？

师：要判断一个物体是否运动，要找另一个物体来帮忙。一个物体相对于另一个物体的位置变化了，这物体就是运动的。（板书）还有什么物体运动了？试着用这样的句式来说一说。

师：刚才我们判断这些物体运动时找的这些物体，科学上叫作“参照物”。参照物是事先假定为不动的物体。

师：图中的小朋友运动了吗？

师：通过刚才的研究，对判断物体是否运动你有了怎样的经验？（找一个参照物，如果相对于参照物的位置发生了变化，物体就运动了）

（二）引导学生探究参照物在判断物体运动中的作用

师：看来，找到一个合适的参照物对于判断物体是否运动至关重要。这里有一辆校车，请大家判断一下，校车在运动，还是向日葵在运动？

如果我们想做一个模拟实验来研究究竟谁在运动，你认为都需要哪些材料？分别模拟什么？（小车——校车；笔——向日葵）

（生领材料、实验、填报告、汇报）

师：如果假定向日葵不动，作为参照物，那么校车在运动；如果假定校车不动，作为参照物，那么向日葵在运动。两种判断都是合理的。这里的真相究竟是什么呢？（PPT）在这个画面上，我们怎么判断向日葵在运动？如果把小轿车作为参照物，向日葵在运动吗？为什么？

师：同学们，研究先到这里。对于判断物体的运动和静止，你有什么收获？（选择不同的参照物，会影响到判断物体是否运动的结论）

师：说得很好。课前我们听到的那首歌中有两句歌词我不太理解。（PPT）为什么先说竹排在游，又说青山在走？能不能用今天学到的知识来解释一下？把你的想法在小组里分享。

师：（PPT）这场景可以用哪句歌词来描述？

（三）巩固应用

师：（PPT）蓝天上有一架大飞机和一架小飞机，如果以蓝天为参照物，大飞机和小飞机在运动吗？如果以大飞机或者小飞机为参照物呢？

师：如果看到这样的画面呢？（以大飞机为参照物，小飞机是静止的）

师：看来，选择不同的参照物还会影响到判断物体运动的方向和速度。

三、教学反思

从教学设计看，每一个教学环节都有特定的功能，都能解决某一个学生认知上的问题。但是，当这些教学情境串连起来后，却发现整节课变得散乱不堪。学生看似经历了许多个教学环节，可是在每一个环节中都没有卷入思考和探究。原本试图让学生通过主题图的讨论掌握判断物体运动状态的方法，进而用这个方法进入后面的物体运动状态的判断。然而，教学中呈现的状况证明学生并没有很好地把这个方法在遇到真实问题的时候用起来。或许，是老师以成人的眼光一厢情愿地帮学生设计好活动的路线，却没想到孩子们并不打算按照那样走，边走边低头踢小石子的调皮样子才是孩子们愿意接纳的。因此，学生的学习能力、方式和习惯不足以让他们在每一个细碎的环节中都能有所收获，更不能期望他们能把每一次获得的经验用在下一次的实际应用中。

第二次教学实践

一、教学思路

根据第一次的教学反馈，主要问题在于教学环节和场景过多，导致学生不能深入经历每一次的研究。因此，在第二次的教学中精简环节，用大环节探究替换小环节研究。虽然环节空间变大了，导致教师对教学过程的把控难度加大，更需要教师及时捕捉学生在探究过程中的即时反映加以引导，但有利于学生对某一个主题进行深入探讨。用一天中的公园场景作为教学场景和情境，集中学生的注意力，着力研究公园场景中一些物体的运动状态。而重点部分还是放在公交车和向日葵的运动状态的辨析上。

二、主要教学环节

（一）认识参照物

师：让我们一起走进公园看一看，哪些物体运动了？你怎么判断的？

师：要判断一个物体是否运动，要找另一个物体来帮忙。一个物体相对于另一个物体的位置变化了，这物体就是运动的。（板书）还有什么物体运动了？试着用这样的句式来说一说。

师：刚才我们判断这些物体运动时找的这些物体，科学上叫作“参照物”。参照物是事先假定为不动的物体。

师：公园里又有哪些物体在运动？你找的参照物是什么？

师：图中的小朋友运动了吗？

师：通过刚才的研究，对判断物体是否运动，你学会了怎样的方法？

（二）探究参照物在判断物体运动中的作用

师：看来，找到一个合适的参照物对于判断物体是否运动至关重要。我们来试一试能不能用刚才所学的方法来解释生活中的一些现象。在这个画面上，是公交车在运动，还是向日葵在运动？

师：你能设计一个活动来证实你的观点吗？可以用在纸上画图的方式，可以用手边的物品模拟的方式，也可以和小伙伴一起情境表演的方式。

师：看来只要找到合适的参照物，两种解释都是合理的。现在让我们换个视角观察这个场景，你能以其中的一个物体为参照物来判断其他物体的运动状态吗？

师：老师把大家的研究成果进行了整理，大家有什么发现？

三、教学反思

教学环节经过调整之后，果然不再出现学生探究过程中“东一榔头西一锤”的蜻蜓点水般的情况。故事导入本课研究主题后，学生进入早晨的公园，观察老鹰、足球、鸭子等GIF动画，很容易发现这些物体在运动。经过对老鹰的运动状态讨论，得出判断物体运动的方法：找一个参照物，把该物体和参照物比照，如果位置发生变化，该物体是运动的。教师根据学生的总结板书“______相对于______的位置变化了，所以______是运动的。”这个句式的出现为学生的描述理清了思路，更重要的是引出了“参照物”这个关键概念。接着，通过对鸭子和足球运动状态的描述，加深了对该句式的理解，也体会到找参照物的重要性。当学生已经完全接纳这种描述方式后，教师带着学生进入中午的公园场景，让学生在小组中自己找参照物来描述物体的运动状态。这个场景中的三个环节是步步递进的，基本上解决了判断物体运动状态方法的问题。

在教学重点环节中，设置了一个大的讨论环节，让学生根据自己原本的理解和判断物体运动状态的方法进行辨析，找出判断公交车和向日葵运动的依据。在教师的引导下，小组设计活动来展现各自的观点。由于找到了各自合适的参照物，使不同的观点都得到了认可。初步形成认识：选择了合适的参照物，两种观点都是合理的。这样的认识为后面理解运动的绝对性扫除了一些障碍。

但是，在教学中还是发现学生对运动的绝对性接受程度不高，在面对许多日常常见的物体时，依然“顽固”地坚持自己原有的认识。造成这一现象的原因可能是教师在活动设计的缺失，也可能是教学内容对学生的认知水平提出了过高的要求。

【研究结论分析】

（一）科学概念的教学需要教学情境

教学情境的创设并不仅限于一节课的导入阶段，教学情境应该贯穿整节课的始终，让学生的探究活动置于一个完整、连贯、生活化的场景中。一个完整的情境可以减少探究过程中一些无关因素对学生探究注意力的影响。

比如，在第二次教学的第一阶段，学生观察早晨的公园，这个场景中设定了一个基本的画面——草地、湖面和树林构成的立体背景。在这个画面中增添了蕴含了教师教学意图的太阳、鸭子、老鹰和足球。当学生在情感上将自己自觉地以这个画面为环境之后，逐步开始和教师一起对太阳、鸭子、老鹰等物体进行运动状态的探究。在进入第二阶段后，公园中的草地、湖面和树林没有变化，使学生已感受到的画面背景得到延续，通过太阳位置的变化和气球、纸飞机等物体的出现，实现了在稳定基础上突出探究对象的情境设置的目的。因此，通过两次教学的比较发现，一个完整、连贯的教学情境对于营造学生探究活动的舒适度是有积极作用的。

（二）科学概念教学的环节不宜过多

首先，教学环节的减少避免了学生在探究时频频切换“频率”而造成的不适应。在第一次教学中，教学环节比较多，学生在探究时需要多次从一个场景切换到另一个场景，每一次切换都需要学生花一定的时间去认识、熟悉、适应这个新场景。这对一部分思维积极反应灵敏的学生来说尚且能接受，但是更多的学生会形成较明显的不适应。不同学生之间的反应速度造成了进入新环节学习的时间差，进而出现“你不知道我在说什么”的现象，影响了探究的同步和质量。而在调整之后的第二次探究中，学生不需要经常转换场景，同伴之间、师生之间的交流具有连续性，有效保证了思维的流畅，从而使交流的质量得到保证。

其次，教学环节的减少可以让学生更深入地进行某一个问题的探究。这节课的教学目标可以分成以下几部分：感受到物体的运动判断需要借助其他物体来描述；知道参照物；能利用参照物来描述、判断物体的运动状态；能用判断物体运动状态的方法辩证地分析一些物体的运动和静止，知道以同一个物体作为参照物，不同物体的运动状态可能是不一样的，以不同物体作为参照物，同一个物体的运动状态也可能是不一样的；感受物体运动的绝对性。在第一次教学时，设计了比较详细的环节，试图通过各个击破的方式，让一个目标在一个环节中得到解决，从而实现整体教学目标。但是教学实践表明，由于教学时间的限制，学生在每个小环节的活动中没有可能深入思考，所以形成的认识较肤浅，导致在后面的应用环节无法即时调用前面环节中获取的方法经验。

经过调整后，把几个小环节合并成一个大环节，使教学流程变得简洁，学生有较充足的时间对某一个问题进行深入思考、交流、辨析、总结。只有经过充分的思考，才可能把课堂上触及到的新观点和自己原有的认知进行碰撞，真正实现由前概念向科学概念的转化，最终实现教学目标。

因此，通过这节课两次不同的教学后发现，科学概念教学需要构建一个完整、连续、有趣、生活味浓的教学情境。在教学的环节设置上应该宜少不宜多、宜大不宜小，尽可能保证学生思维的深度、广度和效度。

[参 考 文 献]

[1]喻伯军.浙江省中小学学科教学建议案例解读（小学科学）[M].杭州：浙江教育出版社，2015.

[2]韦钰，P·Rowell.探究式科学教育教学指导[M].北京：教育科学出版社，2005.

[3]刘沛生，姜允珍，张之仁，等.兰本达“探究-研讨”教学法及其在中国[M].武汉：崇文书局有限公司，2015.

（责任编辑：符 洁）