從“河流與湖泊”淺談科學概念形成的有效途徑

許淑俊

有這樣一個故事：一個三歲的孩子，在黑暗中瞪大了雙眼盯著媽媽，激動地問媽媽：垃圾搬運工到底把垃圾運到哪里去了？媽媽開始試著編出一個大概合理的解釋，內容跟垃圾填埋場和垃圾回收有點關系，但他的兒子對這個問題窮追不舍。第二天，媽媽嘗試著更全面地解釋垃圾旅程，但兒子并不滿意。媽媽甚至試著在網站上找一些有關垃圾處理的視頻，都不行，兒子想要用自己的眼睛看到答案。孩子表現出來的熱情和深植于心的探究精神真的是非常難得。作為一名科學老師，為了滿足孩子的好奇心，不僅要記錄學生所提出的種種問題，還要設計一些能引導學生自己去尋找答案的教學體驗，這就是實驗。

一、科學概念是通過信息在思維的處理加工之下形成的

實驗是科學課的重要載體，是激發學生科學課學習興趣的重要方式，做實驗還可以培養學生的科學態度，讓學生學會科學方法等。更為重要的是，實驗是兒童由先前的經驗和認識走向科學概念形成與發展的重要過程，是促進學生概念發展的一種方法。在科學概念的形成過程中，要把看得見的實驗操作活動與看不見的思維處理加工緊密地結合在一起，才能使學生有充足的信息來加工形成概念。信息從哪里來？有的是通過觀察得來的，有的要通過實驗得來的。

二、實驗給學生充分的用于思維處理加工的信息以便形成科學概念

1.實驗材料能幫助學生獲得有效信息

在實驗教學中，我們要明確實驗是為了形成和發展什么樣的概念？要形成這個概念，學生需要獲得哪些信息？例如，“河流和湖泊”實驗目的是學生除了知道地球陸地表面有河流、湖泊等水體類型外，還要知道河流、湖泊的形成，其中的水是從哪里來的。現實中河流里的水是降雨、雪山融化的水和地下水共同組成的。剛開始，河流可能只是融化的雪水所形成的小河流，也可能是地面上涌出來的一股泉水，或是雨水所匯集的小溪。當水越聚越多，便開始向地勢低的地方流動。此時，雪水融化的水不斷流入小河中;而雨水也有一部分降落在河流里，另一些則滲入土壤里，形成地下水。有時，地下水會穿過巖石和土壤，慢慢滲入河流里;有時，湖泊中的水也會溢出湖泊形成小溪匯入河流中。因為不斷有雨水、雪水、地下水及小溪流等匯入，逐漸形成大河，最后流入大海中。在空間上我們無法帶學生去大河、小溪邊，也無法去大湖、小池塘邊;在時間上，時光無法倒流，無法回到河流和湖泊的形成時期。因此，這就需要我們設計模擬實驗，模擬山上的水哪里來的。我們的模型，可能更多的只能直接模擬高處的水往下流，可能是雪水融化，可能是泉水涌出，也可能是雨水匯集……總之，從高處流下來了。學生觀察到水在流動時，有細有粗，就像小溪、小河和大河分叉、匯集著。當學生通過觀察和實驗，看到模擬出來的沖擊現象，再與現實中太湖水域的衛星圖進行對比，思維加工后形成正確的概念，最終實現本課的實驗教學目的。

一節課，課堂上老師的設計、提問、實驗包括學生的思維碰撞都會給學生提供相當多的信息。而這些信息如何得到有效的獲取？注重觀察、記錄與預設就尤為重要了。例如，“河流和湖泊”一課，前期，我們替換了教材上的橡皮泥改用太空沙，以便更好地模擬自然界的河流和湖泊。但在學生的實驗活動中，卻發現學生塑造的河流和湖泊都是筑壩型的，水也是不流動的，這樣的建模不符合河流和湖泊的真實情況。學生在觀察和記錄中獲得的信息經思維加工后不能形成正確的科學概念。由此可見，學生獲得的信息是無效的。

通過學生的課后反饋，我們發現太空沙這個材料不利于學生獲得有效的信息，于是我們嘗試了用粘土來代替太空沙，模擬中國西高東低的地形走勢，學生用泥土和石頭塑造凹凸不平的地形，再將沙子鋪撒在上面，模擬地表的土壤層。除此之外，我們還模擬了源源不斷的高山流水和局部降雨，以此改進水不能流動的缺陷，讓整個模擬實驗更貼近現實和自然環境。在此基礎上，學生進行觀察和記錄，最終獲得更多更全面的有效信息，經過思維加工，形成了正確概念。

2.實驗設計影響著學生對信息的有效獲取

“河流與湖泊”一課，在前期的實驗中，實驗設計是這樣的：用小灑水壺向沙盤中灑水觀察沙盤中河流和湖泊的形成。我們認識到這是一個簡化的實驗，學生會受到實驗設計的局限，獲得不全面的信息。因此，我們的實驗設計要簡明，但不能簡化。

借由描述、分析、比較、對比、歸納等方法，通過這些思維活動才能把作為思維材料的信息轉化為學習的結果，這就是概念的發展。顯性的活動就是讓學生把現象通過語言、交流、對話、研討描述出來。這部分內容，對我們一線科學老師來說，是非常熟悉的。

上完一節實驗課后可以詢問學生，思維參與加工過的科學概念是否形成，沒有達成預期就要反思學生獲得的信息是否有效，實驗設計是否有待改進，思維參與促進了實驗能力的發展。