用好材料：有效构建科学概念

1、用好材料：有效构建科学概念好的材料就是科学概念发展的“导师”，它组成与概念相关 的结构，在不同阶段发挥着不同的教学价值。正如美国学者兰本达所说“材料引起学习，材料引起活动。”用好材料，可以激发 学生的思考，从而理解概念本质。因此，作为科学教师一定要用 好材料，让概念建构充满活力。一、借用材料揭示前概念前概念，即学生在学习科学概念之前已经对相关事物及现象 有一个初步的认识。这些认识有时候是正确的， 有利于新概念的 学习和掌握；有时候是不准确甚至错误的， 不利于新概念的学习。 概念建构的起点是前概念，教师要借助材料创设相关教学情景， 暴露学生的前概念，让学生在“愤悱”状态中快速进入探究状（一）借用

2、材料，呈现前概念前概念是学生在日常生活中自发形成的，平时往往处于休眠状态。因此，需要借用材料将学生存在头脑中的前概念呈现出来， 从而对症下药，有的放矢地进行新概念教学。例如，“比较水的多少”教学，教师先给每个小组提供了三 个形状、大小、粗细不同的玻璃瓶，里面装上不同体积的水，然 后提问：三个瓶子里的水一样多吗？如果不一样多，你们认为哪个瓶子里的水最多，哪个瓶子里的水最少？学生借助生活经验纷 纷发表自己的看法，前概念已完全呈现出来。此时，教师顺势提 出“有什么方法可以比较出水的多少？”学生马上静下心来思 考，要建构的新概念自然而然转化为学生内在求知的需要。（二）借用材料，激活前概念有些前概念是学

3、生在不知不觉中形成的，对后续科学概念的形成具有积极的推动作用。教师就要借用一些材料创建与学生原 有经验相匹配的熟悉情景来“激活”这些前概念，帮助学生建构科学概念。例如，“杠杆的科学”教学，教师在教室里放了一个装满沙 子的大麻袋，创设需要移走重物的生活情景。 教师趁势问道：“你 能想办法把它移走吗？”学生在徒手搬不动的情况下，就会想到利用工具来帮助移走重物。有些学生已在生活中或课外阅读中知 道可以利用撬棍来帮助移开重物， 但因为没有相应的生活情景出 现，这一前概念就被掩藏起来。 现在的教学情景唤醒了他们的记 忆，就有很多学生提出需要一根棍子来撬动重物。教师及时提供事先准备的棍子，让几位学生上来尝

4、试。在尝试的过程中，学生 发现光有一根棍子还不能撬动重物， 还需要其他一些材料这 样既激活了学生的前概念，又激起了学生建构“杠杆”概念的动 机。（三）借用材料引发前概念研究表明，对当前概念产生疑惑就会引起学生心理认知的不 平衡，就能激起学生的求知欲和好奇心， 从而为新概念的建立提 供一个最好的契机。因此，教师借用材料适时引发学生的疑惑。例如，“空气的热胀冷缩”教学， 教师出示两个压瘪的乒乓 球，问道：你们有什么办法让它们鼓起来？学生根据前概念提出： 可以用开水泡一下。教师就用热水同时泡了两个瘪的乒乓球，结果一个乒乓球鼓起来了，另一个没有鼓起来。学生表现得既惊讶 又兴奋：这是怎么回事呢？为什么一

5、个鼓起来了，另一个却没有鼓起来呢？学生发现了前概念（两个都会鼓）和实验现象（一个 鼓起来另一个没有鼓）之间的矛盾而引发认知的冲突， 从而质疑 并产生探究欲望，进而在设计实验并进行验证的基础上把前概念 转化为科学概念。二、善用材料重建新概念小学科学教材中的概念大都以探究的方式呈现。但教材总是简约的，不可能完整提供具体的、直观的、形象的材料，也不可 能提供所有学生都适应的探究方式。 为此，教师要根据学生实际 情况，善用现有材料，精心设计能吸引学生主动参与的实验，让 学生在实验中获取丰富经验，为新概念的建构奠定坚实的基础。（一）善用材料设计方案小学科学的探究活动是一种有目的、 有计划、有步骤的实践

6、活动，需要教师的适时引导。教师如果一味地让学生凭空自行设 计实验方案，只会是盲目的猜测，徒劳地浪费时间。这时就需要 教善用一些材料，让学生进行有针对性地思考， 从而降低实验设 计的难度，让方案设计更接地气。例如，“热是怎样传递”的探究环节，要求学生设计验证 “热是如何传递的”实验方案。 由于受现有生活经验和认知水平 的限制，学生无法想出一种合适的遇热融化的材料来设计出相应 的实验方案。此时，教师就可以出示“凡士林”这种医药用品， 告诉学生“凡士林”不但具有遇热融化的特性，还有一定的黏 性，可以粘住一些像牙签和火柴杆之类的物体。学生受此材料的启发，就能较轻松地设计出验证方案，有效地进行探究，为概

7、念 的建构收集充分的事实证据。（二）善用材料展示现象感性认识是形成科学概念的基础。 在科学概念教学中，教师 要善用合适的有结构的材料将概念的内涵具体化， 展示概念本质 所具有的事实现象，帮助学生较为全面地认识概念的本质。例如，“物质在水中是怎样溶解的”教学， “高猛酸钾”可 以将看不见的溶解过程展示出来。在教学中，教师一定要先让学生观察高猛酸钾颗粒本身的颜色， 然后再分步指导学生记录所看 到的现象：轻轻放入几粒高猛酸钾， 观察并描述高猛酸钾和水的 变化f用搅拌棒轻轻搅拌，边观察、描述高猛酸钾和水的变化f 静置一会，观察、描述高猛酸钾和水的变化。在学生对高猛酸钾 的溶解过程有了事实的感知后，才能

8、去想像那些没有颜色的物质 在水中的溶解过程，从而认识溶解的本质特征。（三）善用材料收集证据科学讲究实证，科学新概念的建构离不开事实证据的支持。 在教学中，教师要善用有结构的材料， 帮助学生收集有利于科学 概念建构的有效事实和证据， 让学生心服口服，从而提高科学概 念教学的有效性。例如，“杠杆的科学”的探究环节， 学生在和同桌玩“自制 跷跷板”的活动中对杠杆是否省力有了感性认识：选择不同的支点，手用的力大小也不同，手离支点越近，就越省力，手离支点 越远，就越费力。如何把这种说不清道不明的感性认识转化为可 以清晰可见的事实数据呢？这就需要利用“杠杆尺”这一材料。 通过使用杠杆尺、勾码等材料进行探究

9、，得到了大量的事实数据， 使学生明明白白地建构了“杠杆原理”的科学概念。（四）善用材料迁移认知在科学概念教学中，常常会出现学生难以由当前情境建构的 科学概念，如云、雾、雨、风的形成等。教师就要善用一些材料 来进行模拟类比，再通过学生的认知迁移，理解科学概念。因此, 在使用材料时教师要以知识建构和概念形成为导向，引导学生正确认识原事物的特点与联系，紧扣这些特点选择模拟类比的材 料，建立起材料和模拟类比的事物之间的对应关系，确保学生迁移认知的有效性。例如，“日食和月食”的探究环节， 先让学生通过观看日食 的视频，作出假设：“日食可能是月亮挡住了太阳的结果。”教 师就顺势提出：“那我们就把天上的月亮

10、、 太阳请到实验室来验 证一下你们的假设是否正确吧！ ”学生顿时哗然。“那怎样才能 验证你们的假设是否正确呢？”引导学生认识到可以利用模拟 实验来代替。通过你一言，我一句的讨论，学生们最终选择用手 电筒代表太阳；用地球仪代表地球；用乒乓球代表月球，并确定 了相应的探究步骤。这样抽象的科学概念通过学生利用简单的活 动材料进行模拟实验，得以具体化，然后通过认知迁移理解了日 食的成因，顺利建构了科学概念。三、活用材料一一巩固新概念小学生科学概念的发展过程是一个螺旋式上升的过程，并且在发展过程中，不断和已有概念或日常经验进行碰撞， 或同化或 顺应，逐步完成自我的概念体系。因此，在帮助学生建立新概念 以

11、后还要活用现有材料， 给予学生应用的时间和空间， 以达到巩 固新概念的目的。（一）活用材料整合新概念学生对科学概念的认识，都不是一次完成的。他们会根据自 己的生活及实践经验逐步提高， 逐步完善。当学生的前概念通过 探究活动逐步转化为科学概念后，教师要巧用材料设计一些综合 性的活动，引导学生将新概念整合于原有的认知结构中，使得原有的知识结构更加完善。例如，“沉浮与什么因素有关”的巩固 拓展环节，在学生建立了“在体积相同的情况下，重的物体容易沉，轻的物体容易浮；在重量相同的情况下，体积小的容易沉， 体积大的容易浮”的科学概念后，教师提供一个空小药瓶和一个 注射器，让学生想办法控制小药瓶在水中的自动

12、沉浮。学生利用 新建构的科学概念， 用注射器往小药瓶里注水和抽水， 来实现小 药瓶在水中的自主沉浮。 在活动过程中， 学生可以很直观地看出 在体积不变的情况下， 重量是怎样影响沉浮的， 从而加深对“体 积相同， 重的物体容易沉， 轻的物体容易浮”这一科学概念的理 解。接着，教师又让学生动手操作小潜水艇，体验潜水艇的沉浮 现象，这样不但能发展学生的动手能力， 还能促进科学概念的巩 固，完成科学概念的深层次建构。（二）活用材料应用新概念 学习科学概念的目的是为了应用。 教学时教师要巧用材料创 设应用情景， 让学生综合应用科学概念解决问题， 以巩固、深化、 活化概念，从而培养学生分析问题和解决问题的

13、能力。例如，“声音是怎样产生的”的拓展应用环节， 学生对“声 音是由物体振动产生的”这一概念深信不疑， 这时就应当创造机 会让学生走向应用。这时，某教师就提供给学生一根麦秆，“让 学生制作发声的麦秆”。活动刚刚开始，学生无从下手，渐渐地 就有了想法，于是就试着划个口子，但还是不能响。一种不行， 换一种，终于有学生试出来了，是用吸，而不是吹，关键是 要让管子振动起来。同学们随即兴奋起来，“我也 ?起来了”、 “我也响起来了”这样的巩固， 会让学生对“声音是由物体 振动产生”的科学概念终身不忘。（三）活用材料拓展新概念 新版科学教材，突出了以主题设置单元的编排特点。一节课的结束并不是探究过程的结束，而是下一个探究过程的开 始。教师可以通过活用一些材料引导学生反思探究过程或从已得 到的科学结论中发现新的问题， 让他们利用多种资源进行科学学 习，不断扩展对周围世界自然现象和科学现象的体验，为后续科学概念的建构建立顺应性的前概念。例如，“抵抗弯曲”的应用拓展环节， 学生已经建构了较为 稳固的科学概念一一“增加宽度和厚度，可以增强纸梁的抵抗弯 曲的能力”。这时，教师再给每个学生提供一张本