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科学概念是科学知识的基本要素,也是学生认知结构的连接点,它既包括知识结构的静态内容,又包括认知加工的动态过程。科学概念学习不仅有利于学生对科学事实性知识的理解和应用,更有利于学生将习得的科学知识网络化、系统化。于是,帮助学生建立科学概念便成为科学教育教学的重要目标。在科学课教学中,如何对学生进行科学概念教学呢?鉴于学生进入科学课堂带着或多或少、或正确或错误的科学知识(前科学知识、非科学知识)这一事实,我们不得不思考如何基于学生的前概念来进行科学概念教学。
《空气占据空间》的教学设计
《空气占据空间》是苏教版四年级上册第一单元第一课的教学内容。教材安排的教学内容及预期的学习目标为:1.通过简单的证明空气存在的实验,让学生认识空气的基本性质;2.通过压入杯底的小纸团不湿和套在瓶子里的气球吹不大,引导学生认识空气具有占据空间的性质,帮助学生建立有关“空气”的概念。下面就是我的教学设计:
1.导入
(1)猜谜语引入“空气”的话题,激发学生学习兴趣。
谜语:“有样东西真奇妙,看不见呀摸不着。没有它,风车转不动,离开它,飞机往下掉。花鸟鱼虫小动物,没它谁也活不了。”
(这里的教学设计主要是引入话题,激发学生学习兴趣)
(2)通过简单的证明空气存在的实验认识空气的基本性质。
引言:既然空气这么重要,那你们知道哪里有空气吗?有什么办法可以证明空气存在在这些地方呢?
学生讨论后实验
(这里让学生寻找空气,证明空气的存在,主要是在复习空气的基本性质的同时为后面的学习奠定基础)
2.探究空气占据空间的性质
引言:通过实验我们发现,在生活中很多地方都有空气的存在,那我们就来研究一下空气,了解空气的性质。
实验一、吹套在瓶子里的气球实验:
引言:老师这有一个气球,我把它套在瓶口上,在不取下,不破坏瓶子的情况下,你们谁能帮老师把气球吹大呢?
学生预测→实验→发现问题(吹不大)→讨论问题(为什么吹不大)→得出结论
(这里教学活动是让学生在自己发现问题的情况下,讨论为什么会出现这样的现象,从而得出结论“空气有占据空间的性质”)
实验二、小纸团不湿实验:
出示课件介绍实验:如果把一个小纸团塞进玻璃杯的底部,然后将杯子倒立竖直放入水中,杯子不能倾斜,可能会看到什么现象,纸团会不会湿呢?)先猜猜看吧!
预测→实验→发现问题(没有湿) →讨论问题(为什么没有湿)→巩固前面的结论
(这里的教学设计目的是在前面实验活动的基础上再次巩固学生对“空气有占据空间性质”的认识)
3.巩固总结
说说通过学习你了解了空气的什么性质?还想了解关于空气的什么性质?(巩固本课学习,为后面认识空气的其他性质奠定基础)
《空气占据空间》的教学实录
为了仔细研究自己的教学,笔者就小学科学《空气占据空间》的上述设计开展了教学实践,并请一位同行进行了课堂录像。以下是课堂教学的一个片段:
师:(猜谜引入“空气”的话题)有样东西真奇妙,看不见呀摸不着。没有它,风车转不动,离开它,飞机往下掉。花鸟鱼虫小动物,没它谁也活不了。
生:(猜出来高兴,异口同声的回答)空气
师:你们知道空气的基本性质吗?
生:(露出不确定的表情,回答的人很少)看不见,摸不着……
师:(总结空气的基本性质没有颜色、没有气味、没有味道、是透明的等等)下面我们继续研究,看看空气还有哪些性质。
师:课前我们进行了吹气球比赛,好不好玩?想再比一次吗?可是这次老师要改变一下吹气球的方法,(出示气球在瓶里的实验装置)谁来试试?
生:(参与热情很高,都在使劲的吹)
师:瓶子里的气球为什么吹不大?这是怎么回事?小组讨论。
生:(不语、敢说的不多。认为有“东西”在阻碍气球变大。至于是什么“东西”,有人认为是瓶子、有人认为是大气压力……当他们提到大气压力时,我问是哪里的大气?他们都说是瓶子外的、气球里的等等,没有想到会有“空气”在占据这瓶子的“空间”。)
师:(抓住“空间”这一概念,引导学生用“空间”描述实验现象。在我的引导下学生勉强能说出“瓶子的空间里有空气”但学生还不会用“空气有占据空间的性质”这个科学性的语言来描述实验中的现象)
师:我们再来通过这个小纸团的奇遇来了解其中的秘密吧。让我们看看小纸团的奇遇:(出示课件介绍实验:如果把一个小纸团塞进玻璃杯的底部,然后将杯子倒立竖直放入水中,杯子不能倾斜,可能会看到什么现象,纸团会不会湿呢?)先猜猜看吧!
生:(同组的同学展开激烈的讨论、但说不出自己的理由。)
生:(实验时积极参与,都想做出和自己预测一致的结果)
师:为什么在实验中纸团没湿?
生:(又沉默了,敢说的人很少,能说的也不完全正确,回答的内容和前面差不多,并没有在第一次实验、讨论、汇报的基础上有所提高。)
……
(至此,下课铃声已响,但是预期的目标似乎还缺一点什么……)
《空气占据空间》教学问题探析
课后,我们一直在思考:为什么从整个教学过程来看,每个教学环节都落实很好,学生还是不能接受“空气有占据空间的性质”呢?问题究竟出在哪里?于是我们就请几个学生留下来了解一下课后情况。我们问了他(她)们关于“空气”“空间”“占据”等一些概念,他们对这些概念的了解还算可以,没有太大出入。于是我就更加不知道学生不能在课堂学习的基础上认识“空气有占据空间的性质”这到底是为什么?最后,我们无意间拿出一个空杯子就顺便问学生:“这个里面有物体吗?”问题出现了,很多学生都认为没有物体。我们再拿出一个空水桶问:“这个里面有物体吗?”……我们问了很多,学生们都认为“没有任何东西。”于是我追问:“它们里面真的什么都没有吗?”学生们有点不敢说了,这时有个同学坚定的说:“没有。除了空气。”其它人也附和这么说。“为什么?”我们问。学生们说:“空气不是物体。”“那是什么?”“就是气……”这时,我们才恍然大悟,问题出现在这呀!原来学生根本没把空气当成一个实实在在存在的物体,也就是他们关于“空气”的前概念在影响着他们学习新的科学知识。看来,在没有了解学生前概念的前提下进行教学设计是不科学的。
从教学课例中可以发现,学生在学习“空气有占据空间的性质”的科学知识前,头脑中已有形成“空气”的相关经验与认识。通常,我们把诸如此类学生在接触科学知识前,对现实生活现象所形成的经验型概念称为前概念。但是,实际上学生的日常生活经验对事物的认识往往是粗浅的,有些甚至是错误的,由此而产生的概念的内涵受狭隘知识范围的限制,或者没有把对象的主要特征包括进去,或者没有同不重要的东西清楚地分开。这种前概念如果在他们探索世界的过程中没有被科学地加以引导,那么他们形成的那些观念,就有可能是非科学的,并且可能妨碍到孩子们以后的学习。因此,教师在教学中采取一定措施进行干预,使孩子获得重要的和可迁移的科学概念,这样才能适应知识膨胀和复杂的环境。
科学前概念转变的教学策略
通过《空气占据空间》课例分析,我们认为,在进行科学概念教学时,一定要以学生的前概念为基础,运用合理的概念转变教学策略,帮助学生形成合理的科学概念。为此,我们需要:
1.建立新概念之前,想方设法“暴露”学生前概念
正因为科学前概念对科学概念建立的影响十分重大,所以每次在想建立新概念之前必须做到想方设法“暴露”学生前概念。在具体实施过程中,我们可以在课前进行,可以了解学生一课的前概念,也可以一次了解一个单元相关内容的前概念。《空气占据空间》一课的最先的教学设计就是没有做到这一点,因而不能帮学生建立新概念。即使我们想办法引导学生讲出了“空气占据空间”这个概念,学生还是不能接受。所以,我们在教学中只有“暴露”了学生的前概念才能找到教学设计的始发点,做到有的放失。
2.在学生前概念的基础上制定教学目标
教学目标不同,教学内容就不同。只有在学生前概念的基础上制定符合学生学情的教学目标才是合理的,才是适合学生的。就《空气占据空间》一课来说,原来的教学目标没有建立在学生前概念的基础上,而是教师跟据教学知识体系自己臆想出来的,因此课堂落实情况很不理想。后来,我们根据学生的学情,通过实验证明空气存在,让学生把认识空气的基本性质这个活动做好做重,加深学生对空气这个物质存在的认识,然后再教学空气的其他性质,教学效果要好很多。
3.针对学生前概念的基础,尽可能的收集各种可供研究的材料
科学概念是学生的理性认识,其具有一定的抽象性,建立的过程也是一件非常难的事。所以不管是改变学生的“前概念”还是建立“新概念”,在教学中要尽可能地利用各种实物,使教学的活动更生动。如《空气的性质》后来的教学设计,在通过实验证明空气这个环节中,我们就准备了很多材料,如水、水槽、塑料袋、针管、海绵、纸、瓶子、气球等等,让学生证明空气是一个实实在在存在的物质。实践证明,这些对学生认识“空气有占据空间”的性质有很大的帮助。因此,在了解前概念之后,我们要有针对性地选择材料,最好可以提供一些可供学生自行研究的材料。
4.建立新概念时,科学教师要善于制造“矛盾事件”
建立科学概念是把学生的感性认识发展到理性认识的过程,其过程具有一定的抽象性。在探究性教学中,科学教师要善于”创设情境,引起儿童不同认知间的冲突”,制造“矛盾事件”。在《空气占据空间》的学习中,我们就针对学生的学情,在“瓶子里的气球吹不大”的实验后,设置了这样的问题:“是什么在影响我们,使气球吹不大呢?你是怎么想的?”“你觉得哪位同学的想法更合理呢?”“你有办法证明自己的想法对不对吗?”等一系列问题来引起学生的认知冲突。在冲突过程中,我们先让学生独立思考,然后小组交流,最后全班讨论。在学生交流的过程中,我有意放大他们每一个人的想法,然后让他们发现自己的想法其实和别人是不同的,因此产生了探究欲望。事实证明,这样对于克服学生前概念,建立新知识体系是非常有意义的。
5.建立新概念后,要及时巩固拓展
在学生建立新概念之后,要及时提供对新概念进行巩固和系统化的机会。因为孤立的概念具有可变性,很容易受其他因素的干扰,所以巩固拓展也显得尤为重要。例如《空气占据空间》的教学设计,在“瓶子里的气球吹不大”的活动后,我们还安排了“小纸团不湿“等实验来帮助学生巩固新知。
总之,学生前概念的状况对科学概念的建立和完善有着举足轻重的影响。在教学活动中,我们要以前概念为基础,引导学生通过自主探究,转变或完善自身前概念,才能消除前概念对科学概念的消极的影响,才能有助于解决当前“帮学生建立新概念”的教学中存在的一些问题。
《空气占据空间》的教学设计
《空气占据空间》是苏教版四年级上册第一单元第一课的教学内容。教材安排的教学内容及预期的学习目标为:1.通过简单的证明空气存在的实验,让学生认识空气的基本性质;2.通过压入杯底的小纸团不湿和套在瓶子里的气球吹不大,引导学生认识空气具有占据空间的性质,帮助学生建立有关“空气”的概念。下面就是我的教学设计:
1.导入
(1)猜谜语引入“空气”的话题,激发学生学习兴趣。
谜语:“有样东西真奇妙,看不见呀摸不着。没有它,风车转不动,离开它,飞机往下掉。花鸟鱼虫小动物,没它谁也活不了。”
(这里的教学设计主要是引入话题,激发学生学习兴趣)
(2)通过简单的证明空气存在的实验认识空气的基本性质。
引言:既然空气这么重要,那你们知道哪里有空气吗?有什么办法可以证明空气存在在这些地方呢?
学生讨论后实验
(这里让学生寻找空气,证明空气的存在,主要是在复习空气的基本性质的同时为后面的学习奠定基础)
2.探究空气占据空间的性质
引言:通过实验我们发现,在生活中很多地方都有空气的存在,那我们就来研究一下空气,了解空气的性质。
实验一、吹套在瓶子里的气球实验:
引言:老师这有一个气球,我把它套在瓶口上,在不取下,不破坏瓶子的情况下,你们谁能帮老师把气球吹大呢?
学生预测→实验→发现问题(吹不大)→讨论问题(为什么吹不大)→得出结论
(这里教学活动是让学生在自己发现问题的情况下,讨论为什么会出现这样的现象,从而得出结论“空气有占据空间的性质”)
实验二、小纸团不湿实验:
出示课件介绍实验:如果把一个小纸团塞进玻璃杯的底部,然后将杯子倒立竖直放入水中,杯子不能倾斜,可能会看到什么现象,纸团会不会湿呢?)先猜猜看吧!
预测→实验→发现问题(没有湿) →讨论问题(为什么没有湿)→巩固前面的结论
(这里的教学设计目的是在前面实验活动的基础上再次巩固学生对“空气有占据空间性质”的认识)
3.巩固总结
说说通过学习你了解了空气的什么性质?还想了解关于空气的什么性质?(巩固本课学习,为后面认识空气的其他性质奠定基础)
《空气占据空间》的教学实录
为了仔细研究自己的教学,笔者就小学科学《空气占据空间》的上述设计开展了教学实践,并请一位同行进行了课堂录像。以下是课堂教学的一个片段:
师:(猜谜引入“空气”的话题)有样东西真奇妙,看不见呀摸不着。没有它,风车转不动,离开它,飞机往下掉。花鸟鱼虫小动物,没它谁也活不了。
生:(猜出来高兴,异口同声的回答)空气
师:你们知道空气的基本性质吗?
生:(露出不确定的表情,回答的人很少)看不见,摸不着……
师:(总结空气的基本性质没有颜色、没有气味、没有味道、是透明的等等)下面我们继续研究,看看空气还有哪些性质。
师:课前我们进行了吹气球比赛,好不好玩?想再比一次吗?可是这次老师要改变一下吹气球的方法,(出示气球在瓶里的实验装置)谁来试试?
生:(参与热情很高,都在使劲的吹)
师:瓶子里的气球为什么吹不大?这是怎么回事?小组讨论。
生:(不语、敢说的不多。认为有“东西”在阻碍气球变大。至于是什么“东西”,有人认为是瓶子、有人认为是大气压力……当他们提到大气压力时,我问是哪里的大气?他们都说是瓶子外的、气球里的等等,没有想到会有“空气”在占据这瓶子的“空间”。)
师:(抓住“空间”这一概念,引导学生用“空间”描述实验现象。在我的引导下学生勉强能说出“瓶子的空间里有空气”但学生还不会用“空气有占据空间的性质”这个科学性的语言来描述实验中的现象)
师:我们再来通过这个小纸团的奇遇来了解其中的秘密吧。让我们看看小纸团的奇遇:(出示课件介绍实验:如果把一个小纸团塞进玻璃杯的底部,然后将杯子倒立竖直放入水中,杯子不能倾斜,可能会看到什么现象,纸团会不会湿呢?)先猜猜看吧!
生:(同组的同学展开激烈的讨论、但说不出自己的理由。)
生:(实验时积极参与,都想做出和自己预测一致的结果)
师:为什么在实验中纸团没湿?
生:(又沉默了,敢说的人很少,能说的也不完全正确,回答的内容和前面差不多,并没有在第一次实验、讨论、汇报的基础上有所提高。)
……
(至此,下课铃声已响,但是预期的目标似乎还缺一点什么……)
《空气占据空间》教学问题探析
课后,我们一直在思考:为什么从整个教学过程来看,每个教学环节都落实很好,学生还是不能接受“空气有占据空间的性质”呢?问题究竟出在哪里?于是我们就请几个学生留下来了解一下课后情况。我们问了他(她)们关于“空气”“空间”“占据”等一些概念,他们对这些概念的了解还算可以,没有太大出入。于是我就更加不知道学生不能在课堂学习的基础上认识“空气有占据空间的性质”这到底是为什么?最后,我们无意间拿出一个空杯子就顺便问学生:“这个里面有物体吗?”问题出现了,很多学生都认为没有物体。我们再拿出一个空水桶问:“这个里面有物体吗?”……我们问了很多,学生们都认为“没有任何东西。”于是我追问:“它们里面真的什么都没有吗?”学生们有点不敢说了,这时有个同学坚定的说:“没有。除了空气。”其它人也附和这么说。“为什么?”我们问。学生们说:“空气不是物体。”“那是什么?”“就是气……”这时,我们才恍然大悟,问题出现在这呀!原来学生根本没把空气当成一个实实在在存在的物体,也就是他们关于“空气”的前概念在影响着他们学习新的科学知识。看来,在没有了解学生前概念的前提下进行教学设计是不科学的。
从教学课例中可以发现,学生在学习“空气有占据空间的性质”的科学知识前,头脑中已有形成“空气”的相关经验与认识。通常,我们把诸如此类学生在接触科学知识前,对现实生活现象所形成的经验型概念称为前概念。但是,实际上学生的日常生活经验对事物的认识往往是粗浅的,有些甚至是错误的,由此而产生的概念的内涵受狭隘知识范围的限制,或者没有把对象的主要特征包括进去,或者没有同不重要的东西清楚地分开。这种前概念如果在他们探索世界的过程中没有被科学地加以引导,那么他们形成的那些观念,就有可能是非科学的,并且可能妨碍到孩子们以后的学习。因此,教师在教学中采取一定措施进行干预,使孩子获得重要的和可迁移的科学概念,这样才能适应知识膨胀和复杂的环境。
科学前概念转变的教学策略
通过《空气占据空间》课例分析,我们认为,在进行科学概念教学时,一定要以学生的前概念为基础,运用合理的概念转变教学策略,帮助学生形成合理的科学概念。为此,我们需要:
1.建立新概念之前,想方设法“暴露”学生前概念
正因为科学前概念对科学概念建立的影响十分重大,所以每次在想建立新概念之前必须做到想方设法“暴露”学生前概念。在具体实施过程中,我们可以在课前进行,可以了解学生一课的前概念,也可以一次了解一个单元相关内容的前概念。《空气占据空间》一课的最先的教学设计就是没有做到这一点,因而不能帮学生建立新概念。即使我们想办法引导学生讲出了“空气占据空间”这个概念,学生还是不能接受。所以,我们在教学中只有“暴露”了学生的前概念才能找到教学设计的始发点,做到有的放失。
2.在学生前概念的基础上制定教学目标
教学目标不同,教学内容就不同。只有在学生前概念的基础上制定符合学生学情的教学目标才是合理的,才是适合学生的。就《空气占据空间》一课来说,原来的教学目标没有建立在学生前概念的基础上,而是教师跟据教学知识体系自己臆想出来的,因此课堂落实情况很不理想。后来,我们根据学生的学情,通过实验证明空气存在,让学生把认识空气的基本性质这个活动做好做重,加深学生对空气这个物质存在的认识,然后再教学空气的其他性质,教学效果要好很多。
3.针对学生前概念的基础,尽可能的收集各种可供研究的材料
科学概念是学生的理性认识,其具有一定的抽象性,建立的过程也是一件非常难的事。所以不管是改变学生的“前概念”还是建立“新概念”,在教学中要尽可能地利用各种实物,使教学的活动更生动。如《空气的性质》后来的教学设计,在通过实验证明空气这个环节中,我们就准备了很多材料,如水、水槽、塑料袋、针管、海绵、纸、瓶子、气球等等,让学生证明空气是一个实实在在存在的物质。实践证明,这些对学生认识“空气有占据空间”的性质有很大的帮助。因此,在了解前概念之后,我们要有针对性地选择材料,最好可以提供一些可供学生自行研究的材料。
4.建立新概念时,科学教师要善于制造“矛盾事件”
建立科学概念是把学生的感性认识发展到理性认识的过程,其过程具有一定的抽象性。在探究性教学中,科学教师要善于”创设情境,引起儿童不同认知间的冲突”,制造“矛盾事件”。在《空气占据空间》的学习中,我们就针对学生的学情,在“瓶子里的气球吹不大”的实验后,设置了这样的问题:“是什么在影响我们,使气球吹不大呢?你是怎么想的?”“你觉得哪位同学的想法更合理呢?”“你有办法证明自己的想法对不对吗?”等一系列问题来引起学生的认知冲突。在冲突过程中,我们先让学生独立思考,然后小组交流,最后全班讨论。在学生交流的过程中,我有意放大他们每一个人的想法,然后让他们发现自己的想法其实和别人是不同的,因此产生了探究欲望。事实证明,这样对于克服学生前概念,建立新知识体系是非常有意义的。
5.建立新概念后,要及时巩固拓展
在学生建立新概念之后,要及时提供对新概念进行巩固和系统化的机会。因为孤立的概念具有可变性,很容易受其他因素的干扰,所以巩固拓展也显得尤为重要。例如《空气占据空间》的教学设计,在“瓶子里的气球吹不大”的活动后,我们还安排了“小纸团不湿“等实验来帮助学生巩固新知。
总之,学生前概念的状况对科学概念的建立和完善有着举足轻重的影响。在教学活动中,我们要以前概念为基础,引导学生通过自主探究,转变或完善自身前概念,才能消除前概念对科学概念的消极的影响,才能有助于解决当前“帮学生建立新概念”的教学中存在的一些问题。