在科学探究活动中引领学生有效地建构科学概念.doc

在科学探究活动中引领学生有效地建构科学概念内容摘要 在现行的科学课教学中，提倡科学概念与科学探究双螺旋协调发展。因此，在教学中我们不仅要注重学生对探究过程的体验及思维方法的训练，而且还要注重学生在探究过程中的概念建构。但在很多科学探究活动中因过于注重对过程与方法的训练，缺少一个可以引领探究活动的核心的科学概念，从而导致探究教学走向形式主义，并没有达到应有的效果。本人结合自己多年的教学实践，就如何有效地建构科学概念谈起，通过 “尊重学生基础、提供有效材料、引领学生取证、构建知识网络”等方法引领学生有效地建构科学概念。关键词 探究 建构 科学概念科学教改初期，科学课教学注重学生亲身经历科学探究过程，从而提高学生的科学素养。学生在动用多种感官参与探究活动的过程中，科学探究能力得到了一定程度的提升。然而，我们也发现有相当一部分“热闹非凡”的课堂教学中，学生只是尽兴地活动，而活动之余学生的头脑依然一片空白，对相关科学概念的认识仍停留在原有的认知水平上，教师对此也深感头痛。而自从教材实行了修订改版之后，现行的科学课不仅注重学生对探究过程的体验，更注重教师在学生探究过程中能帮助他们梳理科学知识，构建他们所能理解的科学概念，让他们的科学认知水平有进一步提升。那么如何在探究活动中引导学生行之有效地建构概念呢？本人结合自己的教学实际和教学经验，主要采取以下几种方法：一、尊重学生基础有效建构概念的基石小学科学教学倡导了解学生的前概念，而学生的前概念就是学生原有认知基础，即学生日常生活中粗浅的认识或一知半解，甚至是一些错误的观点，与真正意义上的科学概念建构还有一段距离。因此，我们在教学中应认识到，学生对问题已有的生活经验和认识是知识建构的基础。在课堂内要给学生对生活中事物理解提供诠释的时空，教师倾听后聚焦一定的方向而展开师生对话，同时借助一些贴近学生生活的材料进行实验，激励学生通过实验进行认知调整，消除错误的前概念，建构起更为科学的新概念。如：在声音是怎样产生的一课，这课的重点和难点就是让学生建立起“振动”的概念，在学习本课前，每个学生对声音有着不同的生活经验，对声音有着最直观的感受。虽然学生们每时每刻都在接触声音，但这些熟悉的现象并不一定会引起学生的关注，大多数同学认为是通过敲打、碰撞、拍打等原因产生了声音，“振动”这个概念很少学生知晓。为了让学生们能有效建构这个概念，课的开始利用已有经验使物体发声，提出声音是怎样产生的？通过观察，学生的脑海中就形成这样的概念：声音是由要物体受到力而产生的或声音是由于物体运动产生的。当然，这样的研究并未探究声音产生的本质。这时，我通过实验的演示，比如：用力拉皮筋，用力弯尺子等，学生们吃惊地发现生活中却还存在着用力却不发声的事实，产生了强烈的认知冲突，更激发了学生探究发声的特点的深厚兴趣。把握了学生的认知冲突，紧接提出“发声时与不发声到底有什么区别？发生物体又有什么共同之处？”于是，教师通过演示“击打过的音叉在水中的现象”，让学生讨论变化产生的原因；通过“皮筋对比实验”比较异同，描述出振动物体是怎么运动的，并板画这一运动过程。在直观实验的演示中主动构建起对“声音是由物体振动产生”这一概念，这是学生自己能真正理解，真正相信的，而这些知识在孩子心中才能获得更“深层理解。经课前调查，我发现许多学生认为：声音是靠拍、打、敲产生的。为了纠正这个错误的观点，于是我尊重学生的原有的认知基础，从学生熟悉的拍、打、敲让物体发声的方式为探究点，具体采取以下教学步骤：（1）利用已有经验，暴露错误观点。（2）制造矛盾事件，引发认知冲突（3）捕捉矛盾细节，形成科学概念。上述案例表明：我们在科学探究中：一、充分了解学生的实际情况，以学生认知基础为基石，通过具体的科学实验消除学生头脑中的错误观念，从而建构更为科学的概念；二、要提高教师自身的教学素养。如：把握教材的内涵，研读教材。加强对教学的预设，应对教学中随时生成的因素。这样既符合了学生的认知发展水平，又使科学概念的建构真正落到实处。二、提供有效材料有效建构概念的出口兰本达教授认为：“材料就意味着科学概念，因为课堂上的材料可以演示出科学现象。”由此可见，良好的、有效的材料可以让学生产生探究活动的冲动，产生科学问题。在科学探究学习中教师为学生提供材料显得尤为重要。而材料的供给必须是符合学生年龄特征和认知规律，能使学生通过努力对材料的操作、摆弄和思考，形成一种完整形象，从中感悟获取科学知识的方法和过程，从而揭示科学概念的结构和本质。如：在研究“风向”这一课时，对于学生来说，确定风向是很困难的事。因为他们不清楚该把风吹来的方向确定为风向，还是把风吹去的方向确定为风向。为了让学生弄清这一点，我利图在室内通过板画描述。课的一开始，我就在黑板上画出八个方位，并分别命名为东、南、西、北、西北、东北、东南和西南，接着用箭头方式告诉学生西风就是由西向东吹，东北风是由东北向西南方向吹等。最后让学生分别描述各处的风向，学生已基本能描述。我为此而沾沾自喜，自觉得“纸上谈兵”也获得事倍功半的效果。可当我问及“你们看看今天的风向是怎样的？”学生们却显得一脸茫然，开始胡乱猜测。我这才发现“纸上谈兵”只能解决作业本上的作业，而在生活实际中却一无用处，并未解决实质性的问题，这样的概念建立是无效的。为了扭转这一局面，我决定改变自己原有的策略。于是我带领学生到空旷的视野，重新开始实施我的教学步骤：（1）“你有什么办法知道现在所处的位置”以此为导，引出用指南针确定所处位置的南北方向，并在操场上画一个大大的方位图。（2）观察周边自然景物在风的吹动下是怎样运动的，并判断从那边吹过来的风，大致确定方向。（3）组装风向标，利用风向标来准确判断风向，并快速地说出风向。以上可以发现：当我们的教学中概念建立处于混沌或无效时，这时教师就要想方设法提供有效材料，以此为突破口，有效建构概念。本课就是利用指南针、风向标让学生自然而然提出科学问题，使探究活动有序进行，把“风向”这一概念的建立真正落到实处。三、引领学生取证有效建构概念的依据陶行知曾说过：“千教万教教人求真，千学万学学做真人。”科学课的教学来不得半点虚假，必须用事实说话。而实验记录单是学生在实验过程中获得最可靠的信息，是最具说服力的“科学证据”。在学生观察信息之后，部分学生会发现其中具有规律性的，同时还会产生新的探索问题，这时教师就要适时引导，巧加点拨，通过师生对话以及对实验的观察，探索和重复性的验证，从而使科学概念的建构更加有效。如：研究磁铁的两极一课，为了让学生建构“磁极”概念，取来条形磁铁，从左到右依次取五个点（A、B、C、D、E），分别去吸回形针，实验结果如下：ABCDE第一组吸回形针数量（个）1020210第二组1130312第三组1120211我的发现：师：“发现什么规律？”生：“中间是没有磁性的。”本来满心希望孩子能发现标准答案，可答案竟出乎意料之外。师继续追问：“你怎么知道的？”生：“每个组都是0。”师：“除此之外，你还发现什么规律吗？”生无语师：“磁铁哪个地方的磁性最强？”生：“两边。”如释重负的我赶紧总结道：“条形磁铁的两端磁性最强，中间磁性最弱。磁铁磁性最强的地方叫磁极。条形磁铁有两个磁极。”引发的思考：通过一系列实验数据的展示，“磁极”概念学生不难发现，可隐藏在这堂课背后的知识，学生们却未真正理解，这样的概念建立显得以偏概全。如：孩子们从“磁铁中间部分能吸回形针的个数为0”推导出“磁铁的中间部分没有磁性”时，这一结论却发人深思。作为教师，要勇于面对突如其来的“意外”，引领孩子去发现、去思考：重视事实根据，进行合理怀疑；同时要倾听和考虑学生的不同观念或解释；避免在证据不充分的情况下作出判断；注意考察任一数据来源的可靠性及重现性；多次实验，根据新的证据，怀疑、修改自己的意见。老师应引导孩子从更多的角度去思考：一种可能是的确没有磁性；还有一种可能是磁性较弱，不能吸起回形针。这时可以提供铁屑让他们再次实验取证，学生们就会很快发现C 点的磁性最弱，但并不等于。因此，我们在以后的科学探究活动中获取数据，可以试着从以下方面着手：（1）我们首先要引导学生全方位观察实验记录单中每一组数据，从中获取信息。（2）其次，我们要引导学生多方寻证，过滤一些特殊的数据，使学生所获知识慢慢趋向科学。（3）最后，在学生排除了部分特殊数据后，再引导学生观察剩下的数据中发现了什么？这时的概念的建立或结论的得出，才是真正有效的。我想在以后科学探究中我们应关注每一个数据，关注每个细节的变化，以此为据，不断梳理科学知识，从而感悟科学本质，从而有效地揭示科学概念。四、构建知识网络有效建构概念的体系建构主义学习观主张：“一切知识都是从学生自身的经验主动建构的而不是被动地接受现成的新知识。但它强调在知识的形成过程中，对知识现象的发现，则要把学生个体知识作为建构的基础，通过师生的对话，抽取本质特征，形成科学概念。”因此在课堂教学中讨论，要让学生寻求解决问题的最佳途径，在交流中制定完善而科学的研究方案，教师可能通过分类，比较等手段，帮助学生归纳整理，使学生将所学的知识由点成线串起来，形成一个知识“链”，会使探究活动取得更好的效果。如：三年级上册动物单元，本单元编排了相当丰富的观察活动，如观察蜗牛、蚯蚓、蚂蚁、金鱼等活动，内容较多，学完以后，学生们对每个动物都能进行简单的描述，可一旦遇到一些日常生活中的动物，如苍蝇、蛇、蜘蛛等，对于它们应属于哪类，学生们就无从着手。因此，作为教师在教学实施过程中，应该引导学生在观察的基础上运用比较的方式，发现动物个体的异同，通过交流、反思、归纳出各类动物的基本特征，从而进行归类。比如，蚂蚁是昆虫，什么是昆虫？教师就可以通过蚂蚁的观察描述，得出蚂蚁身体分为头、胸、腹，三对足，一对触角，从而得出昆虫概念。然后再去寻找一些我们生活中的昆虫，让学生的思维更加清晰。在学完一个单元，我们也可以把每个动物再加以分析整理并归类。像蜗牛是属于软体动物门，蚯蚓属于环节动物门等。让学生将所学的知识连成一个知识网络，学生就会很自然把常见的动物进行分类，对动物单元知识的理解就更为清晰了。又如“植物的生长变化”这一单元，是以“凤仙花的生长变化”为例，引领学生观察绿色开花植物的生长发育过程，发现其生长变化规律。由于这一项活动需要长期的观察，在每次汇报中所获得的知识都显得零星散乱。为了帮助学生整理这些知识，教师可以把学生所认识的地方串起来，建立一个框架，形成一种完整的印象。如：植 根 吸收、固定的作用 物 茎 支持、运输的作用 的 叶 制造养料的作用 生 花瓣 长 花萼变 花 雄蕊化 雌蕊果实种子以上可以让学生清楚地看到绿色植物生长过程所发生的变化，以及根、茎、叶在植物生长变化过程中的作用。初步认识到植物的生长变化是有一定规律的，为认识其它绿色植物起了很好的对照作用，并且这个框架的建立，不仅让学生思维变得清晰，而且这些科学知识将在他们头脑里根深蒂固。总之，在科学的探究过程中教师要采用多种教学策略，带领学生认真经历每一个科学探究过程，在探究中要了解学生已有的概念水平，当发现学生已