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有一句著名的格言:数学比科学大得多,因为它是科学的语言。首次提出这种见解者是大约400年前伟大的自然科学家伽利略,他是世界上第一个使用数学语言。在今天,数学方法和科学技术已形影不离,我们所处的时代称为“知识数学化”的时代。然而,在目前的小学科学教学内容中,定性的东西太多,定量的东西太少。同时,教师对小学生目前的数学能力缺乏了解,(应该说现在的小学生数学学习能力远远超过二十多年前)再加上教师对于如何指导学生开展定量分析又缺乏经验,这样,即使有些内容属于定量分析,教师处理不当。对小学生进一步学习科学、理解科学常常是收效甚微。本人就以苏教版科学教材为例,应用数字化科学教学纠正小学生错误前概念,这样做会比学生进行浅尝辄止的表面化活动更有学习上意义,也更有探究上的意义。
一、用数字呈现错误前概念
学生在学习科学概念之前,他们对这些概念大都已经有了一定的认识和了解,这种已有的认识和了解即为科学学习中的前概念。这种概念的形成是自发的、无意识的、不自觉的,所形成的概念也是非常原始的、简单的、零碎的、朦胧的。有时甚至是错误的。科学概念与前科学概念一致时,则有利于科学概念的形成;如果发生冲突,则将严重干扰科学概念的形成。甚至造成障碍,因为前科学概念具有很强的顽固性。因此,我们发现,错误概念的改变不能仅仅从概念本身人手,更重要是要让学生发现自己的错误的概念,用数字呈现错误前概念,显而易见,教师有针对性帮助学生推倒错误概念,构建科学概念。如五年级《科学》第一单元第2课《怎样移动重物》,其中“用平衡尺探究杠杆省力的秘密”教学内容,预测要使下列杠杆平衡,右边的钩码应挂在离支点什么位置,挂多少个钩码,有几种挂法?采用画图呈现数字方式,暴露出学生对杠杆平衡条件概念掌握不是很清楚。错误有多种,如右边第1格挂1个钩码;右边第1格挂3个钩码;右边第3格挂3个钩码等(如下图)。再如《折形状》一课,探究纸筒形状与承受力的关系:
预测三棱柱、正方体(长方体)、多棱柱、圆柱体哪个承受力最强,并进行排序。随机抽取24张预测结果进行统计,发现把三棱柱承受力最强摆在第1位占83.3%,而圆柱体承受力最强摆在第1位占12.5%,其它只占4.2%。另外,通过谈话了解到学生之所以认为三棱柱承受力最强是受平面三角形支架最牢固的影响,要纠正学生上述错误认识,只有通过实验,采集到数据,透过可见的数字,通过记录、比较、计算、分析、得出结论,这样才是真实的探究。
二、科学探究结果呈现数字化
学生科学概念的形成借助科学探究的方式来实现,科学探究活动是帮助学生构建科学概念的重要途径和方法。同时,科学探究也是以科学概念为隐性媒介开展探究活动的,如果没有科学概念这一目标的指引,科学探究活动就容易迷失方向。用数字呈现错误前概念后,教师对于学生的错误前概念要予以充分地尊重,要把它们作为一种尝试性的解释加以处理,不能武断地否定掉一些错误的前概念。教师要提供尽量多的机会,采用探究的学习方式让学生亲自发现错误前概念中的错误之处,科学探究结果尽量呈现数字化,使得探究结果更有说服力,否则学生错误前概念是难以改变。如“用平衡尺探究杠杆省力的秘密”实验,教师指导学生收集有效数据,如强调钩码只能挂在同一个位置上,实验记录写出右边的钩码个数、距支点的距离;指导学生观察左右两边的数字之间的关系。
学生通过实验记录,很快就能发现:当左边的钩码的个数与支点距离相乘的积等于右边的钩码的个数与支点距离相乘的积时平衡尺就能平衡。左边钩码的个数(2),与支点距离(10厘米),那么右边就有三种方式:左边钩码的个数(4),与支点距离(5厘米);左边钩码的个数(2),与支点距离(10厘米);左边钩码的个数(1),与支点距离(20厘米)。它们积都是20,平衡尺保持平衡。这些数据的采集和分析对于五年级学生来说是不成问题,只是有些老师担心这样做加深学生学习内容,加重学生学习负担,如果教师只是让学生摆一摆钩码,并没有发现其中规律,那么学生又是怎样发现杠杆省力的秘密呢?学生处理信息能力和分析问题能力无法得到提高。同样探究纸筒形状与承受力的关系,当学生把实验数据填写在记录表上,他们很快就能找到正确的答案:三棱柱承受力最差,而圆柱体承受力是最强,分析其原因,学生也能正确说出,圆柱体是由无数条的棱组成,承受力均匀分散,所以承受物体是最重的。科学探究结果呈现数字化。强化用数学能力来辅助科学学习,纠正学生中错误的前概念是功倍事半,这样才能从重视知识传授的验证性实验向重在培养学生科学素养的探究性实验转化。
一、用数字呈现错误前概念
学生在学习科学概念之前,他们对这些概念大都已经有了一定的认识和了解,这种已有的认识和了解即为科学学习中的前概念。这种概念的形成是自发的、无意识的、不自觉的,所形成的概念也是非常原始的、简单的、零碎的、朦胧的。有时甚至是错误的。科学概念与前科学概念一致时,则有利于科学概念的形成;如果发生冲突,则将严重干扰科学概念的形成。甚至造成障碍,因为前科学概念具有很强的顽固性。因此,我们发现,错误概念的改变不能仅仅从概念本身人手,更重要是要让学生发现自己的错误的概念,用数字呈现错误前概念,显而易见,教师有针对性帮助学生推倒错误概念,构建科学概念。如五年级《科学》第一单元第2课《怎样移动重物》,其中“用平衡尺探究杠杆省力的秘密”教学内容,预测要使下列杠杆平衡,右边的钩码应挂在离支点什么位置,挂多少个钩码,有几种挂法?采用画图呈现数字方式,暴露出学生对杠杆平衡条件概念掌握不是很清楚。错误有多种,如右边第1格挂1个钩码;右边第1格挂3个钩码;右边第3格挂3个钩码等(如下图)。再如《折形状》一课,探究纸筒形状与承受力的关系:
预测三棱柱、正方体(长方体)、多棱柱、圆柱体哪个承受力最强,并进行排序。随机抽取24张预测结果进行统计,发现把三棱柱承受力最强摆在第1位占83.3%,而圆柱体承受力最强摆在第1位占12.5%,其它只占4.2%。另外,通过谈话了解到学生之所以认为三棱柱承受力最强是受平面三角形支架最牢固的影响,要纠正学生上述错误认识,只有通过实验,采集到数据,透过可见的数字,通过记录、比较、计算、分析、得出结论,这样才是真实的探究。
二、科学探究结果呈现数字化
学生科学概念的形成借助科学探究的方式来实现,科学探究活动是帮助学生构建科学概念的重要途径和方法。同时,科学探究也是以科学概念为隐性媒介开展探究活动的,如果没有科学概念这一目标的指引,科学探究活动就容易迷失方向。用数字呈现错误前概念后,教师对于学生的错误前概念要予以充分地尊重,要把它们作为一种尝试性的解释加以处理,不能武断地否定掉一些错误的前概念。教师要提供尽量多的机会,采用探究的学习方式让学生亲自发现错误前概念中的错误之处,科学探究结果尽量呈现数字化,使得探究结果更有说服力,否则学生错误前概念是难以改变。如“用平衡尺探究杠杆省力的秘密”实验,教师指导学生收集有效数据,如强调钩码只能挂在同一个位置上,实验记录写出右边的钩码个数、距支点的距离;指导学生观察左右两边的数字之间的关系。
学生通过实验记录,很快就能发现:当左边的钩码的个数与支点距离相乘的积等于右边的钩码的个数与支点距离相乘的积时平衡尺就能平衡。左边钩码的个数(2),与支点距离(10厘米),那么右边就有三种方式:左边钩码的个数(4),与支点距离(5厘米);左边钩码的个数(2),与支点距离(10厘米);左边钩码的个数(1),与支点距离(20厘米)。它们积都是20,平衡尺保持平衡。这些数据的采集和分析对于五年级学生来说是不成问题,只是有些老师担心这样做加深学生学习内容,加重学生学习负担,如果教师只是让学生摆一摆钩码,并没有发现其中规律,那么学生又是怎样发现杠杆省力的秘密呢?学生处理信息能力和分析问题能力无法得到提高。同样探究纸筒形状与承受力的关系,当学生把实验数据填写在记录表上,他们很快就能找到正确的答案:三棱柱承受力最差,而圆柱体承受力是最强,分析其原因,学生也能正确说出,圆柱体是由无数条的棱组成,承受力均匀分散,所以承受物体是最重的。科学探究结果呈现数字化。强化用数学能力来辅助科学学习,纠正学生中错误的前概念是功倍事半,这样才能从重视知识传授的验证性实验向重在培养学生科学素养的探究性实验转化。