借助材料讓學(xué)生在無序中發(fā)現(xiàn)有序

惠鋒明

信息時代千變?nèi)f化，面對無數(shù)的信息，我們的大腦不可能給予同樣多的注意。有意或者無意地，大腦會對這些信息有選擇地進(jìn)行加工。有些信息被阻斷了，如我們很可能不會注意我們每天上下班路上的風(fēng)景。而有些信息卻被我們的大腦組織了起來，把它們歸納為不同的種類，根據(jù)其外表的類似處再細(xì)分一下，找出它們和某個概念的關(guān)系。可以說，我們生活在一個無序的世界，但是我們卻有意或者無意地在努力將這個無序的世界有序化。小到生活中分類擺放物品，大到科學(xué)家們努力尋找的大統(tǒng)一理論。

一、從有結(jié)構(gòu)的材料到有層次的概念

何謂概念，即對所觀察到的相互關(guān)系或特征進(jìn)行解釋后的抽象；何謂有序，即有體系的概念。科學(xué)上的概念是有其本身的等級系統(tǒng)的，每一個概念在其等級制度中都有著自己的位置。例如，《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）所劃分的概念體系中，“聲音因物體振動而產(chǎn)生”這一分解概念從屬于“聲是能量的一種形式”這一主要概念，后者又屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的能量主題。《標(biāo)準(zhǔn)》在科學(xué)知識和設(shè)計與技術(shù)方面構(gòu)建了包含4個領(lǐng)域、24個主要概念（大概念）及從屬的139個分解概念（小概念）的等級體系。

科學(xué)課程就應(yīng)當(dāng)圍繞這一科學(xué)概念體系來組織教學(xué)。材料在這其中充當(dāng)著重要角色。材料可以選擇來揭示自然現(xiàn)象，這些現(xiàn)象又能產(chǎn)生有關(guān)我們這個世界的認(rèn)知。通過對材料的操作和探究能揭示自然現(xiàn)象間的關(guān)系，這種關(guān)系的抽象即所謂的概念。

【案例1】“物體的形狀改變以后”教學(xué)片段

師：用雙手輕輕對海綿拉一拉、壓一壓、擰一擰、擠一擠，給海綿一個力，看看海綿有什么變化？把力去掉后，海綿又有什么變化呢？

學(xué)生活動后匯報：給海綿施加力以后，海綿的形狀發(fā)生了不同的變化，去掉力之后，海綿又恢復(fù)原來的樣子。

師：老師給大家還準(zhǔn)備了一些物體，哪些和海綿比較像？哪些和海綿不太像？

學(xué)生活動后匯報：和海綿像的有彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺；和海綿不像的有硬幣、玻璃片。

師：你們認(rèn)為彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺和海綿有什么共同之處呢？

生：這些物體受力后，形狀都能改變，而去掉力之后，都能恢復(fù)原來的樣子，所以我們認(rèn)為它們和海綿比較像。

師：彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺、海綿這些物體，受到力后形狀發(fā)生了改變，去掉力后又恢復(fù)原來樣子。我們把物體的這種特點、本領(lǐng)叫做彈性，它是物體的一種性質(zhì)。

本課教學(xué)目標(biāo)之一是讓學(xué)生認(rèn)識物體所具有的彈性，從屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域下“物質(zhì)具有不同的特征、結(jié)構(gòu)和功能”這一核心概念。海綿等受到力后形狀會發(fā)生改變，去掉力后又恢復(fù)原來樣子，這些都是自然現(xiàn)象。出示一系列材料，讓學(xué)生通過對材料的操作，找到它們（彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺和海綿）之間的相互關(guān)系—這種關(guān)系可描述為它們都具有彈性這一概念，從而幫助學(xué)生逐步構(gòu)建、完善物質(zhì)領(lǐng)域下“物質(zhì)具有不同的特性”這一核心概念的體系。

然而通過科學(xué)史，我們很容易發(fā)現(xiàn)概念從最初的理解到完整精確嚴(yán)密的理解之間存在著若干不同的水平層次，每一水平的理解都是正確的，又都是片面的、不精確的、不嚴(yán)密的。對于學(xué)生當(dāng)前對彈性概念的理解，我們不能否認(rèn)這個結(jié)論的正確性，但顯然這個理解又是片面的。

正是因為概念具有層次性及其體系結(jié)構(gòu)，所以用于幫助學(xué)生理解概念的材料也必須組成和概念有關(guān)的結(jié)構(gòu)，我們稱之為有結(jié)構(gòu)的材料。借助有結(jié)構(gòu)的材料幫助學(xué)生從無序中建立有序的科學(xué)概念體系。

二、從教師到學(xué)生

小學(xué)科學(xué)課程的宗旨是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?；蛘哌M(jìn)一步地說，科學(xué)教育的目的應(yīng)該是為了使每個人能夠參與有依據(jù)的決策和采取適當(dāng)?shù)男袆?，從而保證個人、社會以及環(huán)境的健康和諧發(fā)展。因而在科學(xué)的教學(xué)過程中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)是整個活動的主體，教師僅僅作為組織者和引導(dǎo)者出現(xiàn)。

1. 組織學(xué)生親歷

在科學(xué)活動中，對材料進(jìn)行探究包含著科學(xué)的程序，這些程序在一系列的學(xué)習(xí)經(jīng)歷中會逐步完善，而學(xué)生對于這些科學(xué)的程序的完善將有助于他們的決策和行動能力。因此，作為教師，其任務(wù)之一就是鼓勵和幫助學(xué)生經(jīng)歷，幫助學(xué)生構(gòu)建這些程序的概念，從而助其從無序中建立有序。

【案例2】“分類”教學(xué)片段

師：分類有很多種方法，下面我們就來學(xué)習(xí)分類。

師：你們知道指紋嗎？科學(xué)家說，人的指紋不外乎三種，你信嗎？

師：那我們就來采集指紋觀察驗證。（出示操作步驟）

生：（分組采集指紋并觀察）

師：誰來匯報一下你的指紋是什么樣的？上來畫一下。（根據(jù)學(xué)生匯報情況適時總結(jié)出指紋的三種類型）

師：我們的指紋主要就分成這三種類型。（出示三種類型指紋的示意圖）哪些人是斗形的/箕形的/弓形的？小組內(nèi)將分類結(jié)果填寫在表格中，填寫編號就可以。

生：（小組內(nèi)再次觀察并給指紋進(jìn)行分類）

師：課后，同學(xué)們可以再去觀察自己其他手指的指紋，看看是不是所有手指的指紋都一樣。

“分類”是分類這一整理信息方法的集中訓(xùn)練課。分類是進(jìn)行科學(xué)探究的基礎(chǔ)能力之一，進(jìn)行分類的目的并不是簡單地將事物組合在一起。有許多方法對不同的物體進(jìn)行分類，但大抵遵循兩條原則：根據(jù)外表上明顯的相似之處分類和根據(jù)內(nèi)在的或者說隱蔽的相似之處分類。學(xué)生很容易把外表上的相似處表達(dá)出來。但根據(jù)內(nèi)在的相似處把事物甚至數(shù)據(jù)聯(lián)系起來比根據(jù)外表的相似處分類，在思維上處于一個更高的水平，更重要的，它還為發(fā)展想象能力和創(chuàng)造能力提供了更大的機(jī)會。

2. 引導(dǎo)學(xué)生明義

教師的另一重要作用，就是讓學(xué)生在科學(xué)課上的探究階段發(fā)生的前語言的思維轉(zhuǎn)化發(fā)展為概念，而促進(jìn)這一轉(zhuǎn)化的方式就是交流。在案例1中，當(dāng)學(xué)生匯報“和海綿像的有彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺；和海綿不像的有硬幣、玻璃片”時，很可能只是感知到了這些材料之間的相似之處。因此，通過師生對話，教師追問“你認(rèn)為它們之間有什么共同之處呢”來促進(jìn)學(xué)生思維的轉(zhuǎn)化。并非所有的學(xué)生都能流利、完整地說出教師已經(jīng)在之前說過的科學(xué)性語句，而此時，正是發(fā)揮教師作用的時刻—引導(dǎo)學(xué)生對概念進(jìn)行科學(xué)陳述。通過交流將學(xué)生的思維過程，或者說內(nèi)在語言逐漸轉(zhuǎn)化為外在的顯性的概念。

【案例3】“聲音的產(chǎn)生”教學(xué)片段

師：為什么不同的方法都能讓物體發(fā)出聲音，都能產(chǎn)生聲音呢？你們能先猜測一下是什么原因嗎？

生：……

師：是不是這些原因呢？讓我們通過實驗來驗證一下吧！

師：首先，我們得找一些物體讓它們發(fā)出聲音。請一個同學(xué)來讀一下可以用哪些物體通過什么方法發(fā)出聲音。（學(xué)生讀要求）在讓這些物體發(fā)出聲音的時候，請同學(xué)們看一看都有什么現(xiàn)象。

生：（了解要求后操作）

師：你看到了什么現(xiàn)象？

生：尺子在上下抖動。

師：怎么樣抖動？

生：上下抖動。

師：一上一下就結(jié)束了嗎？

生：在上下不停地抖動。

師：橡皮筋呢？

生：在左右不停地抖動。

師：他們都在左右或者上下不停地運動，在科學(xué)上我們把這種來回重復(fù)的運動方式叫做振動。也就是說，尺子振動產(chǎn)生了聲音，同樣橡皮筋也是振動產(chǎn)生了聲音。是不是所有的物體都是振動產(chǎn)生的聲音呢？我們繼續(xù)來研究研究，看能不能找到更多的證據(jù)。

該案例中，對于每一次的追問，學(xué)生總能回答出來。但是學(xué)生有關(guān)于聲音是如何產(chǎn)生的概念嗎？恐怕我們只能說，通過對材料的擺弄，學(xué)生初步感知到了聲音的產(chǎn)生和物體運動之間的相互關(guān)系。但對于這個相互關(guān)系的思考，他們還僅僅停留在前語言的水平。在教師的不停“逼問”下，學(xué)生逐漸將聲音的產(chǎn)生和振動相關(guān)聯(lián)，并轉(zhuǎn)化成科學(xué)概念陳述的形式。然而，要通往最終的概念，這些材料提供的相互關(guān)系還只是上文所說的外在的相似處。學(xué)生需要發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的相似處的親歷，于是更深層次的概念引導(dǎo)我們?nèi)ミx擇更復(fù)雜的材料，以促使學(xué)生進(jìn)一步的思考。

借助有結(jié)構(gòu)的材料，組織學(xué)生親歷，通過交流引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建有限的概念體系，可以說科學(xué)的課堂就是一個鼓勵和幫助學(xué)生設(shè)法從無序之中找出有序來的地方。在小學(xué)階段，科學(xué)課程不能讓學(xué)生僅僅停留在對活動的興奮狀態(tài)，而應(yīng)引導(dǎo)他們加深對他們周圍事物的理解。