利用经典教学具助力儿童思维发展

许晓春

【摘 要】玩是儿童的天性，在科学学习中，教师如果能够利用好趣味性强的教学具，引领学生在创新玩法的过程中充分思考，将有效提升科学教学效果。以“土电话”这一经典教学具为例，教师可以有意识地从掌握基本玩法中真思考、生成进阶玩法中实质疑、发散趣味玩法中乐创新等三个方面尝试发掘老材料的新价值，助力儿童的思维发展。

【关键词】“土电话” 经典教学具 思维发展

一、案例背景

“土电话”在科学教学中，算是一种经典的科学玩具，其主要揭示了声音可以通过固体传播的科学道理。“土电话”的制作与操作比较简便，且趣味性强，因此，它至今仍是教师们比较喜欢采用的教学具。

虽然这是一个比较经典的教学载体，但是，在实际运用中，教师往往会重操作、轻思考，如果从对学生科学学习中思维的发生发展的角度加以关照，我们还可以进一步引领学生发掘更多新的玩法，从而由浅层次的动手操作引向深层次的动脑思维。

二、案例过程

1.掌握基本玩法中真思考

【教学片段一】

（学生分组共玩“土电话”）

师：大家都会玩“土电话”了，说说你们有什么发现。

生：说话的声音可以通过线传递到另一头，所以，我们就听到声音了。

师：讲得不错。我们发现，声音可以通过线传播。这是通过听觉感受到的，你们还有什么其他感觉呢？

（学生带着问题操作并讨论）

生：我用手拿着杯子，发现它在振动。

师：重要发现！你会解释这个现象吗？

生：上节课，我们已经知道，物体振动产生声音。说话时声带振动，因此产生了声音。

师：那杯子怎么也会振动呢？

生：应该是传递过去的。

师：通过什么传递过去的呢？声带和杯子之间有什么？

生1：空气。是通过空气传递过去的。

生2：我知道了，传播声音就是传递振动。

师：推理得很有道理。我们通常说，物体振动产生声音，然后以波动的形式在物体中传播。声带振动产生声音，以波动的形式由空气传播到杯子，所以杯子振动了。

师：只有这只杯子在振动吗？

生1：我感受到另一只杯子也在振动。

生2：我感受到中间的线也在振动。

师：所以，说话的声音以波动的形式，依次在哪些物体中传播？

生：说话的声音以波动的形式由空气传播到杯子，再传播到线，再到杯子，再到空气，最后到我们的耳朵里。

师：换句话说，刚才玩“土电话”时，人的说话声是在什么物体中传播的？

生：空气、杯子、线。

【解读】观察是科学探究过程中重要的技能之一，学生能否有效地观察，在很大程度上决定了他们思维的广度和深度。

在本环节中，学会玩“土电话”不难，关键是学生能利用自己的感觉器官进行有效观察。这里的观察可以分为两个层次：第一个层次是学生的听觉观察，他们在玩“土电话”时通过说与听，能切身感受到声音是在传播的，而且可以进行基本推理，声音在线中传播;第二个层次是有效引导学生改换触觉进一步观察，获得对杯子、线、空气振动的感知。这种感知是与学生已建构概念——声音是由物体振动产生，密切联系起来的。这样，学生通过感知获得的信息与已有的经验碰撞，将他们的思维引向纵深。

2.生成进阶玩法中实质疑

【教学片段二】

师：在玩“土电话”时，我们已经知道声音可以通过杯子和线传播。杯子和线都是什么？

生：固体。

师：那我们可不可以说声音可以通过固体传播呢？

生1：我觉得不可以，因为固体有很多种。

生2：我认为可以，我想其他的固体应该也是可以传播声音的。

师：这是一个新问题，我们有没有办法来验证自己的想法？大家讨论一下。

（学生分组讨论）

生3：我们想到一个办法，可以把中间的线换成其他的固体来试。

生4：我们小组跟你们想到一起去了，我们想用直尺、钢笔、文具盒来试试看。

师：同学们的思维真开阔，为了方便大家研究，老师为大家准备了这些材料——木棒、金属棒、玻璃棒、塑料棒，这些都是常见的固体材料。

（学生分组讨論实验方案后进行实验）

师：实验做完了，你们有什么发现？

生5：这些物体都可以传播声音。我们现在可以说，声音可以通过固体传播。

生6：我们还发现用不同的固体，传播声音的效果各不相同。

（其他学生纷纷点头表示赞同）

师：物质有三种形态。

生：固体、气体、液体。

师：你们又会有什么想法呢？

【解读】在科学探究中，教师要有意识地向学生强调科学论证的严谨性，这是和他们就某一问题自主推理密切相关的。杯子和线可以传播声音，是不是就可以说固体可以传播声音？从而引导学生进一步思考新问题的解决策略。这是一个由具体到一般的归纳过程，是需要学生自主实践的过程。教师适时为学生提供符合研究思路的结构性材料，让学生的研究得以有效进行，从而将“先思、后行、再思”的过程体现在对固体可以传播声音的论证研究中。

在学生尽情研究得出结论后，教师继续引导学生思考，这样一方面会生成新的发现值得后续研究，另一方面是引领学生反思整个归纳的过程，它既是一种推理方法，也是一种思维方法，进而顺理成章地引导学生向气体和液体的探讨迁移。

3.发散趣味玩法中乐创新

【教学片段三】

师：“土电话”还有什么新玩法？

师：今天我们玩的“土电话”可以实现多人通话吗？

生：我们可以在线的中间再系1根线。

师：你们同意吗？这是什么原理？

生：再系1根线，声音又可以通过这根线向外传播。

师：解释得好！只能系1根线吗？

生：不是！你想加几根线都可以。

师：要不要试一试？

生：要！

（学生分组尝试新玩法）

师：老师看到大家玩得很开心。“土电话”实现了多人通话，说明了什么？

生1：声音可以向各个方向传播。

生2：向听话的同学方向传播。

生3：向四面八方传播。

师：你们觉得谁说得更准确？

生：应该是向四面八方传播。

师：换句话说，线是固体。所以，我们也可以说，声音在固体中向哪里传播？

生：声音在固体中是向四面八方传播的。

师：那么，在气体和液体中呢？

【解读】玩“土电话”，从表面上看，是带着学生尝试各种玩“土电话”的方法;从本质上看，却是引领学生在操作中思考，在思考后动手。换句话说，玩就是一种有趣的活动，可以充分激发学生的好奇心和求知欲，让他们更愿意自主地动手、动脑做科学。

多种玩法，更容易激发学生的创新思维。所以，在本环节中，教师抛出一个话题：可以实现多人通话吗？充满趣味性的任务，引发学生的高参与度和充分思考。而学生在合作尝试并实现多人通话的过程中，不仅是在体验快乐学习，还是在自觉思考。这时，在良好的动脑、动手的基础上，我们再探讨声音在固体中传播方向的问题时，学生就能更有效地建构起相关概念，也很容易对声音在气体、液体中的传播方向的问题进一步发散思维。

三、案例反思

（一）有效观察促儿童思维发展

科学是一门实践性课程。实践性体现在多个方面，其中一个重要方面就是有效观察。有效的观察活动在某种程度上可以被认为是科学探究的起点，是指学生能调动各种感官对事物、现象等进行细致、全面的感知，并在此基础上亲历提出问题、做出假设、寻找证据、得到结论的科学探究过程。在本案例中，学生在玩“土电话”的过程中，通过听觉和触觉的观察，发现“土电话”各个部分的振动现象，进而生发出必要的思考，聚焦到对声音传播过程的探究。所以，有效观察对促进儿童思维发展有着重要价值。

笔者认为，观察的有效性主要体现在三个方面：一是学生能够全面观察，即学生能在操作性活动中，比如本案例中的玩“土电话”的过程中，发现其中的振动现象;二是学生能够准确描述，即学生能将观察到的现象表达出来并表达清楚;三是学生能够主动思考，即学生能基于观察到的现象，发生思维冲突，并主动提出问题和做出必要设想。

（二）科学论证促学生思维发展

科学课程强调学生在科学探究过程中，要通过收集和分析信息获取证据，经过推理得出结论，实际上就是科学论证。科学论证是科学研究的重要一环，学生的科学探究也一样，必然需要其亲历科学论证的过程，这一过程是促进学生思维发展的重要方面。学生亲历的科学论证，既包含科学论证意识，又包含科学论证能力。

科学论证意识，简而言之，就是要让学生在科学探究过程中，时刻认识到要以证据说话，并以此来指导实践。在本案例中，通过一般地玩“土电话”得出结论——声音可以在固体中传播，是远远不够的，因为证据不足。所以，教师需要引导学生产生寻找更多证据以证明自己的想法。

科學论证能力，包含了多个维度和要素。基于学生特点，笔者认为，特别需要在科学教学中加以关照的是推理和批判性思维能力。科学论证就是一种解释推理的过程，在这一过程中，教师需要充分运用批判性思维，让学生学会使用更多的事实证据来支持自己的假设，并且经历交流反思的过程。在本案例中，学生初步假设声音可以在固体中传播，教师进而引导他们设计实验，以寻找更多事实证据，并在获得证据的基础上进一步交流。

（三）创新实践促学生思维发展

发展学生的思维，也不可忽视非逻辑思维，比如指向提出问题和解决问题的创新思维。而发展学生的创新思维的行动基础，则是引领学生进行必要的创新实践。在科学教学中，教师需要有意识地设置具有趣味性、挑战性、科学性的创新实践任务。

针对科学学科在思维训练实践方面的独特优势，创新实践任务应该是立足学生生活、富有情趣、开放思维的，可以在任务中帮助学生形成思维的能动性，最终为学生创新思维搭建展示平台，提升学生的思维能力。在本案例中，教师引导学生创新“土电话”的趣味玩法，就是一种指向学生思维发展的创新实践。