以結構化的材料輔助建構科學概念

芮春花

摘要探究活動是學生學習科學的重要方式，這樣的探究活動不是“紙上談兵”式的學習，而是要讓學生借助親身經歷的探究來直接獲取經驗，學習和建構具體的科學概念。這就要求教師在教學中深度挖掘材料的“結構”來輔助學生建構科學概念，結合教學目標，運用有特定關系和規(guī)律的典型材料，將這些材料進行結構化組合，使其與學生的思維活動和所學概念相關聯。本文結合蘇教版《科學》二年級下冊“玩磁鐵”單元的教學，聚焦磁鐵的相關核心概念，闡述如何結合結構化的材料逐步幫助學生建構科學概念。

關鍵詞 探究活動 科學學習 科學概念

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.014

Constructing Scientific Concepts with Structured Materials

——Taking the unit teaching of "playing with magnets" as an example

RUI Chunhua

（Nanjing East Beijing Road Primary School， Sunshin Branch， Nanjing， Jiangsu 210042）

Abstract： Inquiry activity is an important way for students to learn science. This kind of inquiry activity is not a "paperwork" learning， but to let students directly obtain experience， learn and construct specific scientific concepts with the help of personal experience. This requires teachers to dig deep into the "structure" of materi？ als in teaching to help students construct scientific concepts. Combined with teaching objectives， typical materi？ als with specific relations and laws are used to structurally combine these materials， so as to make them associ？ ated with students’ thinking activities and concepts learned. Based on the teaching of "playing with magnets" unit in Volume 2 of Science published by Jiangsu Education Press， this paper focuses on the core concepts of magnets， and expounds how to help students gradually construct scientific concepts by combining structured ma？ terials.

Keywords： inquiry activity； science learning； scientific concept

探究活動是學生學習科學的重要方式，這樣的探究活動不是“紙上談兵”式的學習，而是要讓學生借助親身經歷的探究來直接獲取經驗，學習和建構具體的科學概念。這就要求教師在教學中深度挖掘材料的“結構”來輔助學生建構科學概念。筆者結合蘇教版《科學》二年級下冊“玩磁鐵”單元的教學，聚焦磁鐵的相關核心概念，闡述如何結合結構化的材料逐步幫助學生建構科學概念。

優(yōu)化材料，暴露認知，延伸思維

教學材料本身應該是有結構的因為材料與材料之間，材料與科學知識之間，材料與教學目標之間都有著緊密且復雜的關系，所以教師的不同選擇和理解會導致學生學習效果的不同。這就要求教師要結合教學目標，運用有特定關系和規(guī)律的典型材料，將這些材料進行結構化組合，使其與學生的思維活動和所學概念相關聯。

《磁鐵的磁力》教學片段：

師：這個玩具你們玩過嗎？這個魚竿為什么能把魚釣起來呢？

生：因為魚鉤上面有磁鐵，魚上面也有磁鐵，磁鐵與磁鐵之間吸起來，這樣就可以釣了。

師：那么磁鐵只能吸磁鐵嗎？還能不能吸其他的物品呢？老師今天準備了一些物品（回形針、銅鈴鐺、鐵剪刀、易拉罐、燕尾夾、銅鑰匙），你認識它們嗎？你知道它們都是用什么材料做的嗎？

生：銅鑰匙、銅鈴鐺是用銅做的。

生：其他物品都是用鐵做的

生：不是的，易拉罐是用鋁做的。

師：同學們日常經驗真豐富，我們一起來看看大家說的對不對。（PPT展示各種物品的材質。）

這些金屬都可以被磁鐵吸起來嗎？請你們小組討論一下，說說你的想法。

生：我覺得回形針、燕尾夾、銅鑰匙可以；銅鈴鐺、鐵剪刀不可以。

生：銅鈴鐺可以，銅鑰匙不可以。

師：大家的預測發(fā)生了分歧。下面我們需要實驗來驗證。在實驗之前，老師有幾點提醒：（1）用磁鐵慢慢靠近物品，不要猛地觸碰；（2）檢測一個物品的時候，其他物品要放在旁邊，一個一個地試。

（學生領取材料，進行實驗并匯報結果。）

生：回形針、鐵剪刀、燕尾夾可以吸起來；銅鈴鐺、易拉罐、銅鑰匙不可以。

師：所有人的結果都一樣嗎？

生：一樣。

師：通過這個實驗我們發(fā)現了什么？磁鐵究竟可以吸什么呢？

生：我發(fā)現磁鐵只能吸鐵的物品，其他的都不能吸。

師：所以銅鈴鐺、銅鑰匙、鋁的易拉罐都不可以被磁鐵吸起來。老師這里還有一樣物品：銀項鏈，它是什么材料做成的呢？

生：銀。

師：銀也是一種金屬，它能不能被磁鐵吸引呢？我們試一試。（教師演示。）

生：吸不起來。

師：看來磁鐵不能吸銀。其實除了鐵之外，還有一種金屬在生活中不常見，但是它也能被磁鐵吸引，我們看看是什么金屬。（播放鎳的相關視頻。）

生：是鎳，磁鐵還可以吸鎳。

教師基于學生立場，從學生熟悉的“釣魚”玩具入手，通過與學生的對話，大部分學生暴露知道磁鐵可以吸引磁鐵的前概念，教師順勢提出“那么磁鐵只能吸磁鐵嗎？”這樣的問題，引導學生進一步思考。此時教師并不急于讓學生回答，而是精心選擇了一些材料，并精心排布。其中，回形針、鐵剪刀、燕尾夾是鐵制品，銅鑰匙、銅鈴鐺是銅制品，易拉罐是鋁制品，這其實就是鐵、鋁、銅三種金屬。教師沒有直接選擇不同材質的金屬片，而是通過這些熟悉的日常用品介紹其金屬質地。認識了材料之后，教師并沒有立即下發(fā)材料，而是引導學生先預測，再實驗。在材料的投放順序上教師也進行了精心布局，先讓所有學生探究熟悉的鐵、銅、鋁能否被磁鐵吸引，再讓學生探究不熟悉的銀和鎳。先整體再局部，先普遍再特殊，這樣的引導和設計不僅是教學目標的延伸，更是學生思維的延展。這樣結構化的材料引發(fā)了學生由表及里的思考，延伸了思考的深度和廣度，讓學生對科學概念與事物之間形成感性認識。

遞進投放，分層探究，建構概念

低年段學生科學概念的建構，具有從易到難，從簡單到復雜的特點。結構化材料的投放順序，也應該遵循學生的這一認知規(guī)律。而所謂結構化的材料不僅包括材料的種類和組合，還包括呈現給學生的次序，即橫向和縱向的結構化。

比如在圍繞“磁鐵有南北極”這一概念展開教學時，教師將這一科學概念分解為四層小概念，逐層推進。第一層：教師先投放回形針和條形磁鐵，通過探究磁力大小的分布來認識磁鐵的磁極。第二層：教師出示三套懸掛的磁鐵，讓其自由轉動直至靜止，逐步引導學生明白“停止轉動的兩個磁極總是指向南北方向的”。第三層：教師借助教室的南北方向，總結兩個磁極分別為南極和北極。第四層：教師在學生認識條形磁鐵的兩極之后，給學生多種不同形狀的磁鐵，從一般到特殊，引導學生觀察發(fā)現所有的磁鐵都有南北極。

此段教學中教師選擇了回形針、條形磁鐵、懸掛的條形磁鐵、形狀多樣的磁鐵，并進行橫向與縱向的結構化處理。從縱向看：教師先投放條形磁鐵與回形針，再到懸掛的磁鐵，最后再觀察形狀多樣的磁鐵。從橫向看：條形磁鐵與回形針幫助學生建立磁鐵具有兩極的概念，懸掛的磁鐵幫學生建構磁鐵兩極可指南北方向的概念，而形狀多樣的磁鐵幫助學生建構磁鐵都有南北極的概念。通過這樣的教學，學生由已有經驗，逐步自主建構“磁鐵都有南北極，而且可以指示南北”這一科學概念。

自主選擇，內化運用，深度建構

教師在幫助學生完成感性認知、概念逐級初步形成之后，還要結合拓展應用才算完成概念的深度建構。在執(zhí)教《磁鐵的吸力》和《磁鐵的兩極》兩課后，教師要站在學生的角度拓寬科學概念的深度與廣度，找到概念與材料的聯系，幫助他們深度理解并運用已有知識解決現有問題，從而內化并建構概念。

《自制指南針》教學片段：

（學生在教師指導下認識和使用指南針。）

師：大家可以用生活中的物品去自制一個指南針嗎？說說你的方法。

生：需要一點水、一根針和一根線，還需要一些帶浮力的東西。

師：你說到了“針”，這個“針”你想用它來代替指南針上的什么部分呢？

生：下面的磁針。

師：你還提到了“水”和“線”，這兩樣東西你想用來做什么呢？

生：水是它的方位盤，也就是底座，如果直接把針放入水中它會沉下去，所以需要用線把它綁在一個有浮力的東西上。

師：你的想法真是棒極了，還有其他同學幫他提提建議嗎？

生：我覺得那個針需要用磁鐵磁化一下，再放入水中才可以指出南北方向。

師：他覺得從家里隨便拿出一根針不能做指南針，一定要進行磁化，讓它具有磁鐵的性質，下面我們看看如何進行磁化。（播放磁化視頻，學生嘗試磁化小鋼針，并制作指南針。）

這一內容的學習是在學生形成磁鐵相關概念架構之后的內化運用。教師沒有將磁鐵的學習停留在簡單地制作指南針上，而是引導學生多維整合生活中的物品，深入探究材料與概念之間的聯系。首先，教師引導學生認識并運用真實的指南針辨別方向，觀察探究指南針各部分的特征及作用，找到指南針與磁鐵的聯系。其次，教師提問“你可以用生活中的物品去自制一個指南針嗎”，激發(fā)學生深層思考，學生提出：“需要一點水、一根針和一根線，還需要一些帶浮力的東西”。顯然，學生已經充分認識了指南針的結構，但并未找到指南針與磁鐵的聯系，直到又有學生補充“我覺得那個針需要用磁鐵磁化一下，再放入水中才可以指出南北方向”。教師再整體投放所有材料，讓學生將概念的內化融入探究，此時的概念才深度建構完成。

如果將低年段學生的科學概念過程比作建一座建筑，學生的“學”是在積極地、不斷地建構自身的過程，結構化材料的使用則是一個必要的“腳手架”，教師對結構化材料的使用其實是從搭建到拆除的過程，正確搭建和及時拆除這個“腳手架”可以有效支持學生不斷地塑造自己，實現對知識的深刻理解和概念的深度構建。