利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)合作教學(xué)進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變
——以初中科學(xué)《大氣的壓強(qiáng)》教學(xué)為例

□葛元鐘

（杭州市康橋中學(xué)，浙江杭州 310015）

實(shí)踐創(chuàng)新

利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)合作教學(xué)進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變
——以初中科學(xué)《大氣的壓強(qiáng)》教學(xué)為例

□葛元鐘

（杭州市康橋中學(xué)，浙江杭州 310015）

學(xué)生常常用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)建構(gòu)自身知識(shí)和概念，這樣形成的概念有時(shí)會(huì)給教學(xué)帶來(lái)阻礙。教師在設(shè)計(jì)概念教學(xué)時(shí)，可以恰當(dāng)?shù)匾肴蝿?wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，解決真實(shí)世界里發(fā)生的問(wèn)題；利用合作教學(xué)，讓同伴之間相互探討問(wèn)題，共同完成任務(wù)。教師和學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中也要關(guān)注概念轉(zhuǎn)變過(guò)程的幾個(gè)步驟：分析學(xué)生已有概念，解構(gòu)已有迷思概念，重建科學(xué)概念。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)；合作教學(xué)；概念轉(zhuǎn)變

在日常教學(xué)中，概念的掌握和理解是學(xué)生獲得知識(shí)、積累知識(shí)的重要手段和過(guò)程，是科學(xué)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程之前頭腦里并不是一片空白，學(xué)生在接受正式的科學(xué)教學(xué)前就已經(jīng)存在許多能解釋自然世界的概念，也就是所謂前概念，或稱迷思概念。

學(xué)生在建構(gòu)自身知識(shí)和概念的過(guò)程中，是以已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。由于每個(gè)人掌握的知識(shí)、積累的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知能力和生活環(huán)境的差異,對(duì)同一概念的理解會(huì)有所不同。因此，科學(xué)教學(xué)必須以學(xué)生原有的認(rèn)知為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生逐步建構(gòu)科學(xué)概念。

為了讓學(xué)生更好地建構(gòu)科學(xué)概念，教師就要盡量針對(duì)學(xué)生的迷思概念設(shè)計(jì)安排教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變。本文以初中科學(xué)《大氣的壓強(qiáng)》教學(xué)為例，探討如何利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，利用合作教學(xué)，使概念轉(zhuǎn)變更有效地進(jìn)行。

一、通過(guò)訪談 弄清學(xué)生已有概念

通過(guò)訪談及問(wèn)卷等多種形式，得知學(xué)生對(duì)初中科學(xué)《大氣的壓強(qiáng)》的概念已有一定了解，但都屬于一知半解，學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用，對(duì)用大氣壓強(qiáng)解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象還存在比較多的疑惑。

如：在一個(gè)玻璃杯里盛滿水，杯口覆蓋一張硬紙片。用手托住紙片，把杯子倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，即“覆杯實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生會(huì)認(rèn)為是杯中的水吸住了硬紙片。

如：我們經(jīng)常可以看到蒼蠅在玻璃上爬行不會(huì)掉下來(lái)。學(xué)生會(huì)認(rèn)為是蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了光滑的玻璃表面。

如：離心式水泵（如圖1）在動(dòng)力機(jī)的帶動(dòng)下，葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵殼里的水會(huì)隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)。水被甩出時(shí)，轉(zhuǎn)軸附近就形成了一個(gè)低壓區(qū)，外面的水就在大氣壓的作用下，推開(kāi)底閥通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入泵殼。學(xué)生對(duì)“底閥”“濾網(wǎng)”的功能不清晰，有部分學(xué)生認(rèn)為水是靠水泵吸上來(lái)的。

圖1

有一些錯(cuò)誤的概念是在新課上完后才形成的。

如：學(xué)生在學(xué)習(xí)了液體壓強(qiáng)之后可能會(huì)在學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)時(shí)，認(rèn)為大氣壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)是相同的，而用液體壓強(qiáng)計(jì)算式計(jì)算大氣壓強(qiáng)。

如圖2所示，部分學(xué)生認(rèn)為用打氣筒向封閉燒瓶里充氣是為了研究大氣壓與沸點(diǎn)之間的關(guān)系。其實(shí)這種理解是錯(cuò)誤的，圖2實(shí)驗(yàn)研究的是氣壓與沸點(diǎn)之間的關(guān)系。之間相差一個(gè)“大”字，但是反應(yīng)出對(duì)概念的理解存在問(wèn)題。大氣壓是指大氣對(duì)浸在其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，而氣壓是指任意氣體對(duì)物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)。

圖2

有學(xué)者認(rèn)為，學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念時(shí)發(fā)生的迷思概念是由于日常生活對(duì)概念理解的要求和對(duì)科學(xué)概念理解的要求不一致引起的。日常生活概念對(duì)現(xiàn)象的解釋要求以滿意為主，允許概念的模糊、不準(zhǔn)確或不一致，而科學(xué)概念追求的是對(duì)現(xiàn)象的完美解釋和預(yù)測(cè)。

要轉(zhuǎn)變學(xué)生的迷思概念，先要了解他們形成了哪些迷思概念，以及這些迷思概念是怎么形成的。通過(guò)對(duì)學(xué)情的充分了解和分析，教師可以對(duì)這些迷思概念進(jìn)行有的放矢地解構(gòu)，最終幫助學(xué)生形成科學(xué)概念。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng) 解構(gòu)已有迷思概念

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，它將以往以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問(wèn)題、完成任務(wù)為主的多維互動(dòng)式的教學(xué)理念。

戴維·梅瑞爾提出了“首要教學(xué)原理”,他認(rèn)為，“學(xué)習(xí)只有在學(xué)習(xí)者從事解決真實(shí)世界里發(fā)生的問(wèn)題時(shí)，只有當(dāng)學(xué)習(xí)者能夠通過(guò)論證或應(yīng)用而激活已知知識(shí)、并將其作為理解新知識(shí)的基礎(chǔ)時(shí)，新知識(shí)才會(huì)被整合到學(xué)習(xí)者的世界當(dāng)中”[1]。

結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法和梅瑞爾提出了“首要教學(xué)原理”，我們對(duì)《大氣的壓強(qiáng)》這節(jié)課設(shè)計(jì)了典型任務(wù)，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)中激活已知知識(shí)，獲得新知識(shí)，并解決真實(shí)世界里發(fā)生的問(wèn)題。《大氣的壓強(qiáng)》中的“典型任務(wù)”包含以下幾個(gè)要素：任務(wù)中有學(xué)生掌握的核心知識(shí)點(diǎn)；任務(wù)中蘊(yùn)含著科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)方法；任務(wù)是根據(jù)學(xué)生在生活情境中遇到的真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

【典型任務(wù)一】：用教師提供的在“拐彎”處扎過(guò)小孔的吸管吸飲料（如圖3），要求學(xué)生用此吸管吸飲料，并思考以下幾個(gè)問(wèn)題：①為什么吸管吸不起飲料？②吸管如何改進(jìn)可以吸起飲料？

圖3

這個(gè)實(shí)驗(yàn)和兩個(gè)提問(wèn)嘗試解構(gòu)“水是靠水泵吸上來(lái)的”這個(gè)迷思概念。

實(shí)驗(yàn)中學(xué)生用力對(duì)吸管吸氣，但不能將水吸上來(lái)，已經(jīng)很好地證明這觀點(diǎn)的錯(cuò)誤。

我們應(yīng)該讓學(xué)生知道，水是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)的，而不能簡(jiǎn)單地說(shuō)水是被吸上來(lái)的或者說(shuō)是被壓上來(lái)的。

吸管開(kāi)了孔和大氣相通，形成不了低壓區(qū)，吸管頂端的壓強(qiáng)等于大氣壓，水不能流動(dòng)。如果要讓水流動(dòng)，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：在嘴里制造了一個(gè)低壓區(qū)，大氣壓將水壓向嘴里；在飲料上方制造一個(gè)高于大氣壓的高壓區(qū)，水也可流動(dòng)到嘴里。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)及講評(píng)可以很好地解構(gòu)學(xué)生“水是靠水泵吸上來(lái)的”這一迷思概念，并建立相對(duì)正確的科學(xué)概念：水是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)的。

核心知識(shí)是每個(gè)教學(xué)活動(dòng)單元中必須讓學(xué)生掌握、理解、探明的主要知識(shí)，是一個(gè)單元教學(xué)、一節(jié)課教學(xué)的主體內(nèi)容與知識(shí)主干，是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)鏈條中的關(guān)鍵鏈環(huán)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，“水為什么會(huì)流動(dòng)”是一個(gè)核心知識(shí)，抓住了核心知識(shí)就等于抓住了教學(xué)主線。

【典型任務(wù)二】：動(dòng)手做覆杯實(shí)驗(yàn)并判斷大氣壓的方向

用放在你面前的實(shí)驗(yàn)材料（水、玻璃杯、塑料片），做一次覆杯實(shí)驗(yàn)。學(xué)生產(chǎn)生了這樣兩個(gè)迷思問(wèn)題：覆杯實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有讓杯子橫過(guò)來(lái)（如圖4），學(xué)生認(rèn)為大氣壓只是向上的；紙片不掉下是因?yàn)樗延布埰獫窈笳丛诒诹恕?/p>

圖4

覆杯實(shí)驗(yàn)是一個(gè)非常經(jīng)典的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)要求學(xué)生將杯子橫過(guò)來(lái)并指向四面八方，指導(dǎo)學(xué)生觀察硬紙片都沒(méi)有掉下來(lái)，讓學(xué)生能體會(huì)到周圍存在大氣壓，且各個(gè)方向上都有。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，我們可以建立一個(gè)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)，將硬紙片弄濕后看看能否沾在空杯的杯口。將演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，并用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，讓學(xué)生在失敗中尋找原因，在成功中享受喜悅。

【典型任務(wù)三】：驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在課堂上提供以下實(shí)驗(yàn)材料：小型真空收納袋、迷你抽氣裝置、吸盤(pán)、一杯水、膠頭滴管、吸管、瓶子、保鮮袋、橡皮筋等。利用實(shí)驗(yàn)器材要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)，并解釋實(shí)驗(yàn)的原理。

學(xué)生根據(jù)課前分好的小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，主要有以下幾種方案：①用迷你抽氣裝置抽走小型真空收納袋中的空氣，發(fā)現(xiàn)真空收納袋變扁了；②用膠頭滴管吸取杯中的水；③兩個(gè)吸盤(pán)吸在一起、吸盤(pán)吸在玻璃上；④用吸管吸水；⑤瓶里放保鮮袋，瓶口用橡皮筋系緊，嘗試將保鮮袋取出。

上課時(shí)教師邀請(qǐng)小組代表上臺(tái)介紹自己組的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)原理，并給予補(bǔ)充和評(píng)價(jià)。

新課標(biāo)指出：“要注重學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的情境中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中深入理解科學(xué)的核心概念并加以運(yùn)用。”學(xué)生在設(shè)計(jì)驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在并解釋實(shí)驗(yàn)的原理的過(guò)程中解構(gòu)原有的迷思概念。對(duì)自己設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行自圓其說(shuō)，試圖說(shuō)服同學(xué)和老師，這個(gè)過(guò)程很重要，可以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力、運(yùn)用能力和駕馭能力。

三、合作學(xué)習(xí) 重新建構(gòu)科學(xué)概念

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)過(guò)程開(kāi)展合作學(xué)習(xí)可以更好地建構(gòu)科學(xué)概念。捷克教育家夸·美紐斯認(rèn)為，“學(xué)生不僅可以從教師的教中獲得知識(shí)，還可以通過(guò)別的學(xué)生的教學(xué)來(lái)獲取知識(shí)”[2]。兒童認(rèn)知的發(fā)展，除了成人的指導(dǎo)作用外，兒童與同伴之間相互探討問(wèn)題，共同完成任務(wù)，同樣可以提高學(xué)生的認(rèn)知水平。教師與學(xué)生，學(xué)生和學(xué)生之間的合作比個(gè)體單獨(dú)的學(xué)習(xí)活動(dòng)更具有優(yōu)越性，它可以加速認(rèn)知水平向更高的方向發(fā)展。本文通過(guò)課堂實(shí)踐，提出以下幾個(gè)合作策略。

（一）制定目標(biāo) 明確任務(wù)

要讓合作學(xué)習(xí)有實(shí)效，教師要在分析教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，確定合作學(xué)習(xí)的目標(biāo)。在本課的典型任務(wù)三中，學(xué)生小組合作共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。有了目標(biāo)，小組合作學(xué)習(xí)就更容易發(fā)生：有的小組設(shè)計(jì)用迷你抽氣裝置抽走小型真空收納袋中的空氣，發(fā)現(xiàn)真空收納袋變扁了；有的小組設(shè)計(jì)用膠頭滴管吸取杯中的水，用吸管吸水；還有的小組設(shè)計(jì)出讓兩個(gè)吸盤(pán)吸在一起或者讓吸盤(pán)吸在玻璃上的實(shí)驗(yàn)。組內(nèi)有了共同需要完成的任務(wù)，大家的思維、注意力會(huì)更加集中，討論也會(huì)更有效率。

（二）組內(nèi)分工 人人有責(zé)

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于是小組合作完成，所以必須要進(jìn)行組內(nèi)分工，讓每個(gè)學(xué)生都有事情可做。課堂上每個(gè)小組6人，我們進(jìn)行如下安排。

組長(zhǎng)：負(fù)責(zé)分配任務(wù)；記錄員：根據(jù)要求記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)圖；匯報(bào)員：進(jìn)行語(yǔ)言組織、負(fù)責(zé)得出結(jié)論，組間交流；實(shí)驗(yàn)員：負(fù)責(zé)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)；觀察員：負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)觀察、指導(dǎo)。合理的組內(nèi)分工，將提高每一位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)積極性，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有條不紊，有序展開(kāi)。在課堂上，我們還會(huì)根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)評(píng)出最佳組長(zhǎng)、最佳實(shí)驗(yàn)員、最佳記錄員等，以提高學(xué)生對(duì)這些角色的認(rèn)可。

（三）師生對(duì)話 啟發(fā)點(diǎn)撥

合作學(xué)習(xí)主要是圍繞一定的任務(wù)來(lái)展開(kāi)的，合作學(xué)習(xí)的任務(wù)一般是討論或者探究的問(wèn)題。教師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)具有開(kāi)放性和挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，如果學(xué)生之間的合作不能很好地解答，就要進(jìn)行師生對(duì)話，依靠教師的啟發(fā)點(diǎn)撥，建立科學(xué)概念。

學(xué)生經(jīng)常可以看到蒼蠅倒立在天花板上爬行，從而有了蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了天花板這樣的迷思概念。用師生對(duì)話可以比學(xué)生合作更順利地解構(gòu)這個(gè)迷思概念。

師：我們可以看到蒼蠅倒立在天花板上爬行，蒼蠅也不會(huì)從天花板上掉下來(lái)。為什么？

生：蒼蠅的彎曲的爪很尖，抓住了天花板。

師：為什么彎曲的爪很尖就能抓住了天花板？

生：天花板凹凸不平。

師：玻璃有凹凸么？

生：玻璃是平整、光滑的。

師：我們看到過(guò)蒼蠅停在豎直的玻璃上么？

師：再小組討論蒼蠅為什么不會(huì)從玻璃板上掉下來(lái)。

本文以初中科學(xué)《大氣的壓強(qiáng)》教學(xué)為例，探討科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變策略。教師通過(guò)在教學(xué)設(shè)計(jì)前對(duì)學(xué)情的充分了解，弄清學(xué)生已有概念，針對(duì)學(xué)生的迷思概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并使用了兩個(gè)策略：任務(wù)驅(qū)動(dòng)，解構(gòu)迷思概念；合作學(xué)習(xí)，重建科學(xué)概念。任務(wù)驅(qū)動(dòng)的合作教學(xué)法在大氣壓強(qiáng)的課堂實(shí)踐中取得了較好的效果，為科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變研究提供又一研究案例。

［1］盛群力，馬蘭 .“首要教學(xué)原理”新認(rèn)識(shí)［J］.遠(yuǎn)程教育雜志，2005（4）：16-20.

［2］王坦.合作學(xué)習(xí)導(dǎo)論［M］.北京：教育科學(xué)出版社，1994：36.