从“河流与湖泊”浅谈科学概念形成的有效途径

许淑俊

有这样一个故事：一个三岁的孩子，在黑暗中瞪大了双眼盯着妈妈，激动地问妈妈：垃圾搬运工到底把垃圾运到哪里去了？妈妈开始试着编出一个大概合理的解释，内容跟垃圾填埋场和垃圾回收有点关系，但他的儿子对这个问题穷追不舍。第二天，妈妈尝试着更全面地解释垃圾旅程，但儿子并不满意。妈妈甚至试着在网站上找一些有关垃圾处理的视频，都不行，儿子想要用自己的眼睛看到答案。孩子表现出来的热情和深植于心的探究精神真的是非常难得。作为一名科学老师，为了满足孩子的好奇心，不仅要记录学生所提出的种种问题，还要设计一些能引导学生自己去寻找答案的教学体验，这就是实验。

一、科学概念是通过信息在思维的处理加工之下形成的

实验是科学课的重要载体，是激发学生科学课学习兴趣的重要方式，做实验还可以培养学生的科学态度，让学生学会科学方法等。更为重要的是，实验是儿童由先前的经验和认识走向科学概念形成与发展的重要过程，是促進学生概念发展的一种方法。在科学概念的形成过程中，要把看得见的实验操作活动与看不见的思维处理加工紧密地结合在一起，才能使学生有充足的信息来加工形成概念。信息从哪里来？有的是通过观察得来的，有的要通过实验得来的。

二、实验给学生充分的用于思维处理加工的信息以便形成科学概念

1.实验材料能帮助学生获得有效信息

在实验教学中，我们要明确实验是为了形成和发展什么样的概念？要形成这个概念，学生需要获得哪些信息？例如，“河流和湖泊”实验目的是学生除了知道地球陆地表面有河流、湖泊等水体类型外，还要知道河流、湖泊的形成，其中的水是从哪里来的。现实中河流里的水是降雨、雪山融化的水和地下水共同组成的。刚开始，河流可能只是融化的雪水所形成的小河流，也可能是地面上涌出来的一股泉水，或是雨水所汇集的小溪。当水越聚越多，便开始向地势低的地方流动。此时，雪水融化的水不断流入小河中;而雨水也有一部分降落在河流里，另一些则渗入土壤里，形成地下水。有时，地下水会穿过岩石和土壤，慢慢渗入河流里;有时，湖泊中的水也会溢出湖泊形成小溪汇入河流中。因为不断有雨水、雪水、地下水及小溪流等汇入，逐渐形成大河，最后流入大海中。在空间上我们无法带学生去大河、小溪边，也无法去大湖、小池塘边;在时间上，时光无法倒流，无法回到河流和湖泊的形成时期。因此，这就需要我们设计模拟实验，模拟山上的水哪里来的。我们的模型，可能更多的只能直接模拟高处的水往下流，可能是雪水融化，可能是泉水涌出，也可能是雨水汇集……总之，从高处流下来了。学生观察到水在流动时，有细有粗，就像小溪、小河和大河分叉、汇集着。当学生通过观察和实验，看到模拟出来的冲击现象，再与现实中太湖水域的卫星图进行对比，思维加工后形成正确的概念，最终实现本课的实验教学目的。

一节课，课堂上老师的设计、提问、实验包括学生的思维碰撞都会给学生提供相当多的信息。而这些信息如何得到有效的获取？注重观察、记录与预设就尤为重要了。例如，“河流和湖泊”一课，前期，我们替换了教材上的橡皮泥改用太空沙，以便更好地模拟自然界的河流和湖泊。但在学生的实验活动中，却发现学生塑造的河流和湖泊都是筑坝型的，水也是不流动的，这样的建模不符合河流和湖泊的真实情况。学生在观察和记录中获得的信息经思维加工后不能形成正确的科学概念。由此可见，学生获得的信息是无效的。

通过学生的课后反馈，我们发现太空沙这个材料不利于学生获得有效的信息，于是我们尝试了用粘土来代替太空沙，模拟中国西高东低的地形走势，学生用泥土和石头塑造凹凸不平的地形，再将沙子铺撒在上面，模拟地表的土壤层。除此之外，我们还模拟了源源不断的高山流水和局部降雨，以此改进水不能流动的缺陷，让整个模拟实验更贴近现实和自然环境。在此基础上，学生进行观察和记录，最终获得更多更全面的有效信息，经过思维加工，形成了正确概念。

2.实验设计影响着学生对信息的有效获取

“河流与湖泊”一课，在前期的实验中，实验设计是这样的：用小洒水壶向沙盘中洒水观察沙盘中河流和湖泊的形成。我们认识到这是一个简化的实验，学生会受到实验设计的局限，获得不全面的信息。因此，我们的实验设计要简明，但不能简化。

借由描述、分析、比较、对比、归纳等方法，通过这些思维活动才能把作为思维材料的信息转化为学习的结果，这就是概念的发展。显性的活动就是让学生把现象通过语言、交流、对话、研讨描述出来。这部分内容，对我们一线科学老师来说，是非常熟悉的。

上完一节实验课后可以询问学生，思维参与加工过的科学概念是否形成，没有达成预期就要反思学生获得的信息是否有效，实验设计是否有待改进，思维参与促进了实验能力的发展。