选择结构性材料推进学生建构概念—以“空气占据空间吗”教学为例

选择结构性材料推进学生建构概念—以“空气占据空间吗”教学为例

魏翠娇

广州市天河区奥体东小学  510665

摘要：小学科学课程应把科学概念的教学视为科学教学的关键，把探究活动作为学生学习科学的重要方式，通过探究活动建构科学概念是小学科学课堂最常用的教学方式，而探究活动的开展离不开实验材料的准备，选择结构性的材料有助于推进学生建构概念。

关键词：探究活动、结构性材料、建构概念

新课标中指出：小学科学课程应把探究活动作为学生学习科学的重要方式，而实验材料是探究活动的基石。好的实验材料可以帮助学生解释科学现象和建构科学概念，提高认识、探究和解决问题的能力，提升科学素养[1]。

兰本达教授在《小学科学教育的“探究—研讨”教学法》一书中指出：材料的结构属性是材料和科学上一个重要的概念相关，使用这些材料能揭示许多有关的现象。这些结构性的材料不仅与要揭示的科学概念相联系，引起学生经历，得出意义；还要符合学生的年龄特点和认知规律，引起学生的学习兴趣，激发他们发现问题，驱动他们解释和解决问题。这也就要求教师对实验材料进行精心的设计和筛选，提供有结构性的材料推进学生建构概念[2]。

一、结构性材料引发好奇心

建构主义教学理论认为学习者在学习前已有经验认识，而不是一张“白纸”，所以先了解学生已有的认知，再着手进行教学更容易推进学习者建构概念[3]。在“空气占据空间”一课中，用水瓶、石头和水演示“乌鸦喝水”的故事情景激发学生的好奇心，通过交流了解到学生能很快说出水和石头会占据瓶子里的空间，但当我将瓶子中的水和石头倒出，问“空气是否会像水和石头一样占据空间？”时，学生的回答不一，说明学生已有“固体和液体会占据空间”的概念，但是不能确定气体会不会占据空间。

二、结构材料帮助建构概念

科学源于生活，用于生活。结构性材料的选择应该贴近生活，选择学生生活中常见的物体，更容易引起学生的好奇心和探究欲望，在此基础上学生也更容易建构起材料折射的科学概念[2]。

从第一环节中了解到学生对固体、液体这类比较具象的物质会占据空间易于理解，而刚刚接触科学学习的三年级学生对看不见、摸不着的空气会占据空间这一科学概念的认知较少，更由于空气无法直接进行观察，需要借助其他媒介进行间接观察，这些造成了“空气”的教学有相当的难度。

这一环节的目的是通过选择结构性材料推进学生建构“空气占据空间”概念。在实验过程中，实验材料的合理有效利用对于实验有效开展以及实验功能的充分实现起着至关重要的作用。“空气占据空间吗？”一课中，学生选择教师提供的材料气球、塑料瓶和塑料袋来验证自己对“空气占据空间吗”的想法，并尝试用实验现象进行说明。

课堂片段

师：这里有些材料（材料1：气球，塑料袋，塑料瓶），等下小组为单位拿下去，用这些材料想想办法证明你们的想法。

学生实验

学生汇报：

生1：选择了塑料袋，在空中装了空气，把袋口扎住，就抓住空气了，碰一下还能感受到空气的力量（没有空气时袋子是扁的，有空气时袋子是鼓的）。

师：说明了什么？

生1：说明塑料袋里的空间被空气占据了，所以装了空气时塑料袋是鼓的。

师：你说的真好，还有没有选择其他材料的？

生2：往气球里面吹气，可以看到气球不断的变大，最后把气球抓紧，就可以把空气锁在气球这个空间里了。

师：气球为什么会鼓起来？

生2：因为里面有空气，空气占据了气球里的空间。

师：你的表达越来越科学了，那有没有同学选择塑料瓶的？

生3：我打开塑料瓶，使劲捏瓶子，发现瓶子扁了，然后往里面吹气，瓶子又恢复原来的样子，再拧紧瓶盖，发现瓶子捏不扁。

师：说明了什么？

生3：说明空气可以占据空间，让扁了的瓶子恢复到原来的样子。捏一下盖紧瓶盖的瓶子还能感受到空气在里面的感觉。

师：通过上述的实验现象，说明空气占据空间。

通过片段可知,学生对本环节材料中的塑料袋和气球进行探究的难度不大，他们多半采用的办法是往里面装空气，把袋口扎住，就抓住空气了。通过塑料袋和气球在没装空气时是扁的和装了空气时是鼓的进行对比，可以很直观的理解到空气占据空间的事实。而对塑料瓶的探究大部分学生开始时会比较疑惑，给的塑料瓶本身就有空气，学生只是进行拧紧和松开瓶盖的操作时瓶子并无变化，那该如何证明想法呢？这也是在学生对塑料袋和气球进行探究之后提出的要求，需要学生在前面的基础上进行思考，找出塑料瓶中有空气和没空气时的对比来建立空气占据空间的概念，同时这也对学生的语言组织有了更高的要求。在支配材料的过程中，让学生越来越意识到各物体之间的相互作用，在思考和表述过程中不断提高思维的水平。

每个孩子都有自己独特的学习方式和建立概念的方式，本环节中教师并没有对科学概念进行讲解，而只是把仔细选好的有相互关联的材料，即有结构的材料给孩子们，让他们自由地探索，在探索中发现问题、认识问题、解决问题，通过有层次的探究活动让学生建构“空气占据空间”这个核心概念。

三、结构性材料促进概念强化

通过第一部分的探究活动，学生已经初步建构了空气占据空间的概念，但是这并不代表学生能将教师所讲转化成自己所学，通过接下来闯三关的探究活动激发学生的学习兴趣，让学生观察和解释实验现象，从而了解学生建构概念的程度，并在引导过程中不断促进概念的强化。

第一关活动中提供材料去底的瓶子、装有红水的水槽和乒乓球，活动内容是用去底的瓶子让小球沉入水底，探究活动相对简单，学生会很自然的将去底的瓶子竖直将乒乓球倒扣入水中，活动的主要目的是不断引导学生在汇报实验时应用所学概念解释实验现象，从而在思考和表述不断强化概念。

第二关活动是用去底的瓶子让小球停在水中和浮在水面。听话的乒乓球活动中，学生知道空气占据了瓶子里的空间，小球才能沉入水底，要让沉入水底的小球再停在水中和浮上水面，就必须让瓶子里的空气先出去，进一步的认识了“空气占据空间”，并且瓶盖上的孔让学生能感受到瓶子空气的排出。

第三关提供底部塞有纸团的杯子，活动内容是把水杯全部浸没在水中，而水杯底部的纸团不湿。本活动是建立在前面活动的基础上，引发学生思考纸不会湿的原因，在此过程中不断加强学生的动手操作能力，语言表达能力和科学思维。通过探究活动学生体验科学知识的有趣性，能应用科学原理解释生活中的现象，并能够用科学概念解决难题。

四、结构性材料有利于概念迁移

学生围绕科学概念的学习进行科学探究活动，而概念的迁移与培养学生解决问题能力和创造性密切相关。充分认识迁移发生的规律，有助于学生把已有经验迁移到新建构的概念中去，建构知识结构网络，提高解决问题的灵活性和有效性。在“空气占据空间吗”一课中，将课堂所学迁移到生活中的第一步是引导学生寻找生活中应用到了“空气可以占据”性质的物体，通过与小组成员相互讨论分享建立起科学概念与生活的联系。第二步是出示流不进的酱油，让学生思考“酱油”流进瓶子的方法。学生知道要向让酱油流进瓶里，就必须让瓶里的空气先出去，进一步的认识了“空气占据空间”。接着教师引导学生思考如何设计“新型酱油瓶”，意在引导学生通过设计“新型酱油瓶”的活动，将学到的科学知识应用于实际生活中，解决生活中遇到的问题。在教学实践中发现小组对“新型酱油瓶”设计图的交流、补充后，学生仍保持了进行继续探究的兴趣，这种结构性材料有较强的探究性有利于学生将课堂所学的科学概念迁移到生活应用中。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京师范大学出版社,2017.53

[2]兰本达的“探索－研讨”教学法及其在中国[M]. 湖北辞书出版社 , 湖北教育报刊社《小学自然教学》编辑部编, 1995

[3]有效建构科学概念之策略[A]. 蒋丽君.2015江苏省教育学会学术年会[C]. 2015