借助材料讓學生在無序中發現有序

惠鋒明

信息時代千變萬化，面對無數的信息，我們的大腦不可能給予同樣多的注意。有意或者無意地，大腦會對這些信息有選擇地進行加工。有些信息被阻斷了，如我們很可能不會注意我們每天上下班路上的風景。而有些信息卻被我們的大腦組織了起來，把它們歸納為不同的種類，根據其外表的類似處再細分一下，找出它們和某個概念的關系。可以說，我們生活在一個無序的世界，但是我們卻有意或者無意地在努力將這個無序的世界有序化。小到生活中分類擺放物品，大到科學家們努力尋找的大統一理論。

一、從有結構的材料到有層次的概念

何謂概念，即對所觀察到的相互關系或特征進行解釋后的抽象；何謂有序，即有體系的概念。科學上的概念是有其本身的等級系統的，每一個概念在其等級制度中都有著自己的位置。例如，《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱《標準》）所劃分的概念體系中，“聲音因物體振動而產生”這一分解概念從屬于“聲是能量的一種形式”這一主要概念，后者又屬于物質科學領域的能量主題。《標準》在科學知識和設計與技術方面構建了包含4個領域、24個主要概念（大概念）及從屬的139個分解概念（小概念）的等級體系。

科學課程就應當圍繞這一科學概念體系來組織教學。材料在這其中充當著重要角色。材料可以選擇來揭示自然現象，這些現象又能產生有關我們這個世界的認知。通過對材料的操作和探究能揭示自然現象間的關系，這種關系的抽象即所謂的概念。

【案例1】“物體的形狀改變以后”教學片段

師：用雙手輕輕對海綿拉一拉、壓一壓、擰一擰、擠一擠，給海綿一個力，看看海綿有什么變化？把力去掉后，海綿又有什么變化呢？

學生活動后匯報：給海綿施加力以后，海綿的形狀發生了不同的變化，去掉力之后，海綿又恢復原來的樣子。

師：老師給大家還準備了一些物體，哪些和海綿比較像？哪些和海綿不太像？

學生活動后匯報：和海綿像的有彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺；和海綿不像的有硬幣、玻璃片。

師：你們認為彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺和海綿有什么共同之處呢？

生：這些物體受力后，形狀都能改變，而去掉力之后，都能恢復原來的樣子，所以我們認為它們和海綿比較像。

師：彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺、海綿這些物體，受到力后形狀發生了改變，去掉力后又恢復原來樣子。我們把物體的這種特點、本領叫做彈性，它是物體的一種性質。

本課教學目標之一是讓學生認識物體所具有的彈性，從屬于物質科學領域下“物質具有不同的特征、結構和功能”這一核心概念。海綿等受到力后形狀會發生改變，去掉力后又恢復原來樣子，這些都是自然現象。出示一系列材料，讓學生通過對材料的操作，找到它們（彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺和海綿）之間的相互關系—這種關系可描述為它們都具有彈性這一概念，從而幫助學生逐步構建、完善物質領域下“物質具有不同的特性”這一核心概念的體系。

然而通過科學史，我們很容易發現概念從最初的理解到完整精確嚴密的理解之間存在著若干不同的水平層次，每一水平的理解都是正確的，又都是片面的、不精確的、不嚴密的。對于學生當前對彈性概念的理解，我們不能否認這個結論的正確性，但顯然這個理解又是片面的。

正是因為概念具有層次性及其體系結構，所以用于幫助學生理解概念的材料也必須組成和概念有關的結構，我們稱之為有結構的材料。借助有結構的材料幫助學生從無序中建立有序的科學概念體系。

二、從教師到學生

小學科學課程的宗旨是培養學生的科學素養。或者進一步地說，科學教育的目的應該是為了使每個人能夠參與有依據的決策和采取適當的行動，從而保證個人、社會以及環境的健康和諧發展。因而在科學的教學過程中，學生應當是整個活動的主體，教師僅僅作為組織者和引導者出現。

1. 組織學生親歷

在科學活動中，對材料進行探究包含著科學的程序，這些程序在一系列的學習經歷中會逐步完善，而學生對于這些科學的程序的完善將有助于他們的決策和行動能力。因此，作為教師，其任務之一就是鼓勵和幫助學生經歷，幫助學生構建這些程序的概念，從而助其從無序中建立有序。

【案例2】“分類”教學片段

師：分類有很多種方法，下面我們就來學習分類。

師：你們知道指紋嗎？科學家說，人的指紋不外乎三種，你信嗎？

師：那我們就來采集指紋觀察驗證。（出示操作步驟）

生：（分組采集指紋并觀察）

師：誰來匯報一下你的指紋是什么樣的？上來畫一下。（根據學生匯報情況適時總結出指紋的三種類型）

師：我們的指紋主要就分成這三種類型。（出示三種類型指紋的示意圖）哪些人是斗形的/箕形的/弓形的？小組內將分類結果填寫在表格中，填寫編號就可以。

生：（小組內再次觀察并給指紋進行分類）

師：課后，同學們可以再去觀察自己其他手指的指紋，看看是不是所有手指的指紋都一樣。

“分類”是分類這一整理信息方法的集中訓練課。分類是進行科學探究的基礎能力之一，進行分類的目的并不是簡單地將事物組合在一起。有許多方法對不同的物體進行分類，但大抵遵循兩條原則：根據外表上明顯的相似之處分類和根據內在的或者說隱蔽的相似之處分類。學生很容易把外表上的相似處表達出來。但根據內在的相似處把事物甚至數據聯系起來比根據外表的相似處分類，在思維上處于一個更高的水平，更重要的，它還為發展想象能力和創造能力提供了更大的機會。

2. 引導學生明義

教師的另一重要作用，就是讓學生在科學課上的探究階段發生的前語言的思維轉化發展為概念，而促進這一轉化的方式就是交流。在案例1中，當學生匯報“和海綿像的有彈力球、橡皮、彈簧、橡皮筋、鋼尺；和海綿不像的有硬幣、玻璃片”時，很可能只是感知到了這些材料之間的相似之處。因此，通過師生對話，教師追問“你認為它們之間有什么共同之處呢”來促進學生思維的轉化。并非所有的學生都能流利、完整地說出教師已經在之前說過的科學性語句，而此時，正是發揮教師作用的時刻—引導學生對概念進行科學陳述。通過交流將學生的思維過程，或者說內在語言逐漸轉化為外在的顯性的概念。

【案例3】“聲音的產生”教學片段

師：為什么不同的方法都能讓物體發出聲音，都能產生聲音呢？你們能先猜測一下是什么原因嗎？

生：……

師：是不是這些原因呢？讓我們通過實驗來驗證一下吧！

師：首先，我們得找一些物體讓它們發出聲音。請一個同學來讀一下可以用哪些物體通過什么方法發出聲音。（學生讀要求）在讓這些物體發出聲音的時候，請同學們看一看都有什么現象。

生：（了解要求后操作）

師：你看到了什么現象？

生：尺子在上下抖動。

師：怎么樣抖動？

生：上下抖動。

師：一上一下就結束了嗎？

生：在上下不停地抖動。

師：橡皮筋呢？

生：在左右不停地抖動。

師：他們都在左右或者上下不停地運動，在科學上我們把這種來回重復的運動方式叫做振動。也就是說，尺子振動產生了聲音，同樣橡皮筋也是振動產生了聲音。是不是所有的物體都是振動產生的聲音呢？我們繼續來研究研究，看能不能找到更多的證據。

該案例中，對于每一次的追問，學生總能回答出來。但是學生有關于聲音是如何產生的概念嗎？恐怕我們只能說，通過對材料的擺弄，學生初步感知到了聲音的產生和物體運動之間的相互關系。但對于這個相互關系的思考，他們還僅僅停留在前語言的水平。在教師的不停“逼問”下，學生逐漸將聲音的產生和振動相關聯，并轉化成科學概念陳述的形式。然而，要通往最終的概念，這些材料提供的相互關系還只是上文所說的外在的相似處。學生需要發現內在的相似處的親歷，于是更深層次的概念引導我們去選擇更復雜的材料，以促使學生進一步的思考。

借助有結構的材料，組織學生親歷，通過交流引導學生構建有限的概念體系，可以說科學的課堂就是一個鼓勵和幫助學生設法從無序之中找出有序來的地方。在小學階段，科學課程不能讓學生僅僅停留在對活動的興奮狀態，而應引導他們加深對他們周圍事物的理解。