“鞋子的分類”科學探究活動

丹尼爾J.博格曼 吳莎

摘 要 通過對“鞋子的分類”課程的詳細描述，介紹了如何在小學高年級階段開展科學探究活動，即區(qū)分事物的性質、結構和功能的相同點和不同點，并創(chuàng)制一個分類體系。

關鍵詞 分類 科學探究 兒童教育

1 從腳講起

先將腳引入“鞋子的分類”這項活動——確切地說——就是讓每個學生脫下一只鞋子放進塑料箱子。我們能在百貨商店買到這樣的儲藏容器，可以裝下一個班級的鞋子，花費也并不高。這兩個箱子最好是不透明的，這樣學生就不能看到里面的東西，其中的原因將在后面揭曉。教師抱著箱子在教室里四處走動，收集學生們的鞋子。這個過程就避免了鞋子的傳遞，學生也不用專門把鞋子拿到講臺放進箱子，再跛行回到他們的座位。需要注意的是灰塵和泥土，所以可能還需要一塊額外的地毯，讓學生們在放鞋前清理自己鞋上的污垢。另外，在收集完鞋子之后，教師和學生都應該將手洗干凈。

為了活躍氣氛，教師可以把自己的鞋子也放進去，然后很夸張地把所有鞋子倒在講臺上，弄成一個巨大的鞋堆。接著拿出一瓶空氣清新劑，一邊噴一邊堵住鼻子，學生們看了都會哈哈大笑。下面給出一個初級挑戰(zhàn)：如何才能將鞋子歸還給它們的主人？有什么方法能夠將這些鞋子分開？

教師有意回避使用“分類”、“歸類”這些詞語，因為學生可能會對這些詞語似懂非懂。不過，在接下來的小組討論中會用到這些詞語。當合適的時機到了，教師就會將這些詞語寫在大家都能看到的地方——黑板上。如果有需要，教師會讓一個學生說說這些詞語的意思，這樣其他學生就能明白這些詞語的詳細釋義，教師也能了解他們現在的理解情況。當得出了關鍵詞的定義后，要求學生把這些寫進他們的科學筆記。

根據學習周期理論，教師會在學生發(fā)現和探究這一概念和方法后再給出正式的定義和例子。雖然存在很多差異，但學習周期理論的本質是讓學生通過實踐得到最初的體驗，將想法和體驗整合到抽象的科學概念中，并把所學知識應用到現實生活里。

接著教師向學生提出問題：如何將鞋子分類？通過小組討論，師生一起尋找可行的辦法，為每一級分類選擇一個共同的類型。剛開始，學生通常這樣分類：運動鞋、涼鞋還有靴子，或是左和右，或是有鞋帶和沒有鞋帶，或是白色的鞋帶和彩色的鞋帶等。

學生有時也會想到一些對比，例如“深色和淺色”，“大的和小的”，“時髦和傳統(tǒng)”甚至是“臟亂和干凈”。遇到這種情況，教師可以要求他們思考如何區(qū)分相似的描述。從鞋堆里拿出一只鞋問他們，“這是大的還是小的？”然后，再將這只鞋與和其他的比較。對比之后就會發(fā)現，鞋子可以是大的，也可以是小的；顏色可能是深色，也可能是淺色。于是，學生很快意識到他們需要用清晰、準確的語言描述不同鞋子的特性——特有的顏色、品牌，以及一些一目了然的特征：比如鞋帶、條紋等。

另一個需要考慮的是分清這個系統(tǒng)的層級。同樣，教師不必一開始就告訴學生怎樣做，而是提示他們注意分清主群和子群。通常情況下，在分類圖頂層的類別（更大、更籠統(tǒng)的類別）是相對概括的，能夠輕易區(qū)別出來。隨著分類的不斷深入，會呈現出更多細節(jié)化的差異，這就要求具備一定的洞察力。

最后，當我們完成表格，每只鞋子都會被歸到單獨的類別，也找到了它們各自的主人。教師可以把每個學生的名字寫在他們的鞋子旁邊，正是這個特征讓他們的鞋子獨一無二。找出鞋子的區(qū)別是本次活動的關鍵。還有一個建議就是為需要幫助的學生提供一個預先準備的分類表，這對于語言學習也很有用。分類表可以遵循一個簡單的二元系統(tǒng)，在一個給定的類別里，2個比3個或是更多的類型更為直接。課堂中的很多因素也會影響分類，從學生的人數到個體的需求，老師需要根據實際情況作出相應調整。

2 運動鞋中的科學

在將鞋子歸還給它們的主人之前，將關注點從分類轉移到科學上來。這堂課是一個單元的開始，我們將會在以后的學習中應用這堂課所得出的結論。下面，教師要求學生找出“鞋子的分類”活動與科學研究工作的相似之處。為了鼓勵全班參與，學生可以先和一個搭檔討論幾分鐘，并記錄他們的觀點。接下來，兩人討論變成四人討論，這樣他們就能分享和比較彼此的觀點。教師密切注意大家的討論，帶領全班審視這些觀點。

教師讓一個學生將大家的觀點寫在黑板上，我們會發(fā)現一些相同的詞語：聽、說、寫、畫、分類、觀察、提問、思考、解釋、分析、交流、規(guī)劃。詞匯的復雜程度與學生的年級相關。通過一些提示，把學生的注意力引導到這些活動中。

除了讓學生復習技能和練習之外，教師還引導學生橫向思考與“鞋子的分類”活動相關的概念，比如模式、規(guī)模和數量，系統(tǒng)模型、結構和功能。我們可能會想到一些古往今來的例子，如瑞典自然學者卡爾·林耐建立的現代生物學分類命名、俄羅斯化學家德米特里·門捷列夫發(fā)明的元素周期表，甚至是數學的歸類方法，如幾何的形態(tài)和數字的類型。針對這堂課的內容，我們強調結構與功能的概念，與物理科學的物質觀念聯系起來，包括事物的性質和相互作用。

我們可能會探究一些現象，關于不同類型的問題，而“鞋子的分類”活動則為我們打下了良好的基礎。比如，我們在對鞋子進行歸類時，最開始看到的就是物理特性：顏色、大小、形狀、質地、彈性、氣味、數量和重量。當我們繼續(xù)探究這些問題時，可以讓學生回過頭去參考“鞋子的分類”活動的流程圖。

雖然關于“鞋子的分類”問題的探究程度取決于學生的年級高低，但是我們對鞋子的材料科學有著一些共同的認識，可以讓學生比較各類鞋子的特點。帆布鞋和運動鞋有什么共同點？當涉及特定運動（打籃球、跑步、踢足球、交叉訓練等）時，它們的區(qū)別在哪兒？涼鞋和拖鞋有哪些功能？與徒步鞋做比較呢？

如果有合適的時機，可以讓學生考慮一下不同文化對鞋子的影響。比如，時尚鞋履品牌TOMS的休閑帆布鞋受到了阿根廷簡約的設計風格影響。額外的課程還取決于教師的教學目標，當然也需要有足夠的時間。現在，學生想拿回他們的鞋子。

3 合適的匹配

為了將每只鞋子物歸原主，學生們需要相互配合，完成大家一起設計的圖表。教師挑選一名學生完成這堂課的最后一部分，他要利用圖表分類并歸還鞋子。這樣的獨立行為并不會在分類活動的開始和表格設計之初就出現，可以邀請校長、咨詢顧問或管理員花十分鐘加入我們，檢測學生的分類表。

下面，我們來講講第二個收納箱是多有用的吧。在課前，教師可以在里面多放幾只鞋子，當然不能讓學生看見。當我們遵循圖表歸還鞋子時，會發(fā)現有幾只鞋子沒有主人。這些“神秘的鞋子”或許和學生的鞋子很像，比如兒童的帆布鞋、涼鞋，或許還有一些奇怪的鞋子，比如成人的晚裝鞋、靴子。學生對此充滿困惑，想要通過分類表為這些鞋子找到主人。教師盡力引導他們朝可能的方向解決問題，將這些鞋子與其他鞋子比較一下，再加一個描述性的種類？還是給分類表再加一個分支？

意料之外的鞋子為科學分類的探究提供了很好的機會。通常，人們會發(fā)現新材料并不能被歸到已有的類別。一個分類系統(tǒng)能夠提供系統(tǒng)的方法，用以檢驗新事物，描述它們與其他事物的關系，包括相同點、不同點，以及對照組或“族群”。

當我們回顧這個單元的學習內容，可以要求學生做一個分類表去區(qū)別不同類型的事物。與“鞋子的分類”活動類似，一開始學生面對的是籠統(tǒng)、寬泛的類別，他們需要清晰地定義性質、結構和功能的相同點和不同點。

當然，有意義的學習需要教師將學生的注意力引導到關鍵的內容上面，通過提問、舉例和其他方式給出觀點?！靶拥姆诸悺被顒釉O置在一個單元的開始，為學生以后的學習做好了前期的鋪墊。

4 下一步

教師可以通過很多方法讓學生深入學習物體的性質。從“鞋子的分類”過渡到“紙張的分類”，將鞋子的分類經驗用在對各種紙張的分類上。在這個拓展活動中，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性，提供了一個正式的評估。如表1所示，建議修剪這些紙張樣本，使得它們的長寬相等，并盡量使用各種尺寸以增加分析的復雜性。例如，讓學生收集不同類型的紙張，鼓勵他們觀察和實驗，并分享自己找到的答案。這又引入了另一種分類方法。不同于表格，學生能夠列舉出事物的等級，比如用最重到最輕來劃分。但是，不論一個表格還是一個清單，教師都能借此評價學生對分類的理解。

文章來源

Daniel J. Bergman. If the shoe fits， sort it！ Modifying a "well-worn" activity to explore matter classification[J]. Science and Children， 2017（4-5）： 45-51.