運(yùn)用科學(xué)實(shí)踐思想執(zhí)教“地球與宇宙”

科學(xué)實(shí)踐強(qiáng)調(diào)在小學(xué)科學(xué)探究活動中，通過建模、運(yùn)用模型建立和推導(dǎo)相應(yīng)問題，研究過程始終突出模型的建立和呈現(xiàn)。因此，在小學(xué)科學(xué)“地球與宇宙”領(lǐng)域的教學(xué)中，教師不妨引入科學(xué)實(shí)踐的思想，讓學(xué)生利用模型認(rèn)識“地球與宇宙”。

“地球與宇宙”領(lǐng)域的教學(xué)難在哪兒

1.教師難“教”

隨著現(xiàn)代社會信息獲取途徑的不斷增多，兒童早已熟悉地球、宇宙飛船、星球等詞匯。教師在開始執(zhí)教“地球與宇宙”領(lǐng)域的內(nèi)容時，學(xué)生常常能脫口而出一大堆他們似懂非懂的詞匯，如黑洞、蟲洞、中子星……在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生常常脫離教師預(yù)設(shè)的研究話題，將討論的范圍無限擴(kuò)大，讓教師無所適從。課堂上時不時冒出一兩個冷門知識方面的問題，也讓教師因?yàn)橄嚓P(guān)科學(xué)知識的認(rèn)知有限，或者由于學(xué)生的認(rèn)知局限而無法回答。教學(xué)的研究活動成為“漫談會”，話題雖廣，氣氛雖熱烈，但學(xué)習(xí)活動無法深入，研究的主題也不能聚焦，難以達(dá)成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

2.學(xué)生難“懂”

“地球與宇宙”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)活動，往往需要大量的時空想象，因?yàn)楹芏嗲榫撑c學(xué)生平時生活交集不多，又無法提供實(shí)物感知。即使通過生動有趣的模型模擬，也需要學(xué)生能夠把模型呈現(xiàn)的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)遷移到真實(shí)情境中去。在沒有大量的認(rèn)知素材的基礎(chǔ)上開展學(xué)習(xí)，對學(xué)生的思維、想象等各方面的能力要求很高。

3.教具難“做”

教學(xué)“地球與宇宙”時，由于研究對象，探究時間、空間以及環(huán)境條件的受限，學(xué)生往往無法對研究對象進(jìn)行直接感知，這就需要對研究對象進(jìn)行模擬，并用模擬建立的認(rèn)識去解釋研究對象，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

例如，執(zhí)教“一年有四季”時，為了能呈現(xiàn)直觀現(xiàn)象來引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生觀察到“在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)過程中的不同位置，地球上同一地點(diǎn)被太陽照射的角度不同”這一現(xiàn)象，教師提供地球儀、大頭釘、同心圓環(huán)背景紙等材料，希望通過這些豐富的實(shí)驗(yàn)材料引發(fā)學(xué)生對現(xiàn)象展開分析，并對知識間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行推理，但是效果并不明顯，反而實(shí)驗(yàn)器材提供越多，操作要求越高，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性越差，到后來甚至因?yàn)椤皸l條框框”太多，他們已經(jīng)不太愿意去擺弄這些老師“精心”準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材了。

教師在教學(xué)前常常用大量的時間去設(shè)計(jì)、制作教具，希望通過成熟的模型來幫助學(xué)生突破認(rèn)知難點(diǎn)，但往往由于受材料、空間和時間等限制，學(xué)生在操作和觀察這些教具時要按照一定的規(guī)范的方法來進(jìn)行。對于這些規(guī)范，學(xué)生在操作中往往會顧此失彼，或者根本不管不顧，隨意為之。教師付出很大心血做出的教具，往往不能起到預(yù)想中的效果，教師不得不反復(fù)地去改進(jìn)、優(yōu)化。

“地球與宇宙”領(lǐng)域的教學(xué)難的原因

1.師生信息獲取的不對等性

由于獲取信息的便捷性和廣泛性，現(xiàn)在的學(xué)生很早就通過電視、網(wǎng)絡(luò)、書籍等途徑接觸了大量關(guān)于宇宙的知識，特別是一些科幻影視劇作品中呈現(xiàn)的各種奇幻、有趣的宇宙空間，已經(jīng)在他們心目中留下了諸多影像。但是這些信息中有一些只是一個個的名詞而已，學(xué)生并沒有深層次地認(rèn)識它們背后的含義和相關(guān)知識之間的聯(lián)系，還有一些信息則是各種影視、小說作品為了情節(jié)需要虛擬構(gòu)建的，是不符合事實(shí)的。這些信息都會影響學(xué)生學(xué)習(xí)這一領(lǐng)域的知識。

另一方面，某些教師因?yàn)閷I(yè)學(xué)習(xí)不夠，僅僅掌握了教材和教學(xué)參考書中所提供的內(nèi)容，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際現(xiàn)象聯(lián)系不起來。這些因素造成了師生在共同學(xué)習(xí)過程中的不同步。

2.在學(xué)習(xí)過程中對模型作用的認(rèn)識不足

在“地球與宇宙”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過程中，由于時間空間的局限，對很多現(xiàn)象的認(rèn)識需要用到模型。模型的作用在于通過模擬的方式，呈現(xiàn)宇宙空間中我們無法直接觀察、發(fā)現(xiàn)、再現(xiàn)的情境，從而找到產(chǎn)生這一情境的事物的發(fā)展規(guī)律和聯(lián)系。

要真正通過模型來認(rèn)識宇宙現(xiàn)象，必須經(jīng)過“事實(shí)現(xiàn)象—模擬現(xiàn)象—事實(shí)現(xiàn)象”的反復(fù)遷移的過程。也就是說，圍繞模型認(rèn)識客觀現(xiàn)象的學(xué)習(xí)過程應(yīng)該是：由學(xué)生提出問題、假設(shè)—收集資料、提出模型論證觀點(diǎn)—發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與觀點(diǎn)的差異—修改觀點(diǎn)—模擬操作，反復(fù)論證、修改—建立起模擬結(jié)果與觀點(diǎn)相一致的認(rèn)識—發(fā)布觀點(diǎn)—獲取更多信息，不斷改進(jìn)完善。歷史上眾多天文現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（如托勒密地心說到哥白尼日心說的發(fā)展），皆具有這樣的認(rèn)識過程。

但是我們很多教學(xué)活動的設(shè)計(jì)并沒有經(jīng)歷這樣的過程，很多對宇宙現(xiàn)象的學(xué)習(xí)活動是：教師提供課前精心準(zhǔn)備的各種模型，學(xué)生按照老師提出的操作要求對模型進(jìn)行操作，觀察產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后師生由此把相關(guān)的宇宙現(xiàn)象產(chǎn)生的原因做出一個書面的解釋——學(xué)習(xí)活動即告結(jié)束。

在這樣的學(xué)習(xí)活動中，教師的教學(xué)目的僅僅是讓學(xué)生把某個宇宙現(xiàn)象產(chǎn)生的原因搞清楚。雖然他比直接告訴學(xué)生答案要更巧妙一些，但是從根本上來看，他的教學(xué)行為還是在考慮怎么教，教給學(xué)生什么，只是讓學(xué)生弄清楚宇宙現(xiàn)象的概念。教師沒有考慮怎么給學(xué)生“學(xué)”的平臺，沒有讓學(xué)生在嘗試弄清楚這些概念過程中，發(fā)展他們運(yùn)用知識的實(shí)踐能力、學(xué)會使用設(shè)計(jì)模型論證自己的觀點(diǎn)、通過反思完善觀點(diǎn)的科學(xué)品質(zhì)。

如何突破“地球與宇宙”領(lǐng)域教學(xué)的難

教學(xué)“地球與宇宙”內(nèi)容時，教師可以根據(jù)“以學(xué)定教”的基本理念，借鑒科學(xué)實(shí)踐的思想，讓學(xué)生充分經(jīng)歷利用模型認(rèn)識事物的完整學(xué)習(xí)過程。

要達(dá)到通過模型認(rèn)識現(xiàn)象的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生的思維必須經(jīng)歷這樣的過程：

第一，要收集某一現(xiàn)象的相關(guān)信息，并加以整理分類，從中找出關(guān)鍵信息；

第二，從這些關(guān)鍵信息中找到相關(guān)聯(lián)的事物（天體）；

第三，分析關(guān)聯(lián)事物之間運(yùn)動變化的可能性并列舉更多；

第四，選取身邊能獲取的素材，在盡可能體現(xiàn)宇宙中相關(guān)事物特征的基礎(chǔ)上模擬其運(yùn)動變化的可能性；

第五，分析各種可能性所產(chǎn)生的現(xiàn)象，并與事實(shí)上的宇宙現(xiàn)象加以比對，從而進(jìn)一步分析與模型最為相符的模擬形態(tài)，并找出相應(yīng)事實(shí)現(xiàn)象加以佐證，從而抽象出宇宙現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

例如，在執(zhí)教“一年為什么有四季”這一內(nèi)容時，可以這樣來設(shè)計(jì)：

在收集大量四季變化的視頻、圖片，氣溫變化的數(shù)據(jù)等信息的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生猜測四季形成的可能原因。

接著，教師根據(jù)學(xué)生的不同觀點(diǎn)分組，提供各種信息網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)生分組了解四季形成的原因，并通過討論逐步梳理出各自小組的觀點(diǎn)。

隨后，提供一段較長的時間讓學(xué)生利用各種材料（如大小不同的泡沫球、手電筒、燈泡、毛衣針、記號筆、蠟燭、膠水等）根據(jù)自己對四季形成原因的理解，制作出能驗(yàn)證自己猜想的模型。

學(xué)生小組內(nèi)驗(yàn)證，如出現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)不相符的問題，分析原因（是猜想問題還是模型問題），小組討論后再修正，直到模型能驗(yàn)證猜想。

最后形成各個小組的最佳模型在全班交流。交流過程中，其他小組可提出質(zhì)疑，展示小組要進(jìn)行解答說明。最終，全班評選最佳模型，并形成現(xiàn)場最終觀點(diǎn)。

這樣的學(xué)習(xí)讓學(xué)生經(jīng)歷了“產(chǎn)生觀點(diǎn)—模型論證—發(fā)現(xiàn)問題，解決問題—改進(jìn)觀點(diǎn)—進(jìn)一步論證”的過程，更符合人類對這一問題的認(rèn)知過程。學(xué)生不再僅僅是對四季形成原因這個單一概念的獲取，而是強(qiáng)調(diào)通過對知識的關(guān)聯(lián)、綜合運(yùn)用，在設(shè)計(jì)模型解決實(shí)際問題的過程中產(chǎn)生對宇宙現(xiàn)象的認(rèn)識。這樣的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生更具有主動性，不再是被動地接受教師提供的學(xué)具和教師的講解。在解決問題的過程中，學(xué)生的思維能力、交流溝通能力得到鍛煉，特別是用模型論證觀點(diǎn)、模擬與現(xiàn)實(shí)的對應(yīng)聯(lián)系的能力得到鍛煉。在這樣的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生將逐步具備自我學(xué)習(xí)、自我反思、自我分析、與人溝通等思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)能力。