利用經典教學具助力兒童思維發展

許曉春

【摘 要】玩是兒童的天性，在科學學習中，教師如果能夠利用好趣味性強的教學具，引領學生在創新玩法的過程中充分思考，將有效提升科學教學效果。以“土電話”這一經典教學具為例，教師可以有意識地從掌握基本玩法中真思考、生成進階玩法中實質疑、發散趣味玩法中樂創新等三個方面嘗試發掘老材料的新價值，助力兒童的思維發展。

【關鍵詞】“土電話” 經典教學具 思維發展

一、案例背景

“土電話”在科學教學中，算是一種經典的科學玩具，其主要揭示了聲音可以通過固體傳播的科學道理。“土電話”的制作與操作比較簡便，且趣味性強，因此，它至今仍是教師們比較喜歡采用的教學具。

雖然這是一個比較經典的教學載體，但是，在實際運用中，教師往往會重操作、輕思考，如果從對學生科學學習中思維的發生發展的角度加以關照，我們還可以進一步引領學生發掘更多新的玩法，從而由淺層次的動手操作引向深層次的動腦思維。

二、案例過程

1.掌握基本玩法中真思考

【教學片段一】

（學生分組共玩“土電話”）

師：大家都會玩“土電話”了，說說你們有什么發現。

生：說話的聲音可以通過線傳遞到另一頭，所以，我們就聽到聲音了。

師：講得不錯。我們發現，聲音可以通過線傳播。這是通過聽覺感受到的，你們還有什么其他感覺呢？

（學生帶著問題操作并討論）

生：我用手拿著杯子，發現它在振動。

師：重要發現！你會解釋這個現象嗎？

生：上節課，我們已經知道，物體振動產生聲音。說話時聲帶振動，因此產生了聲音。

師：那杯子怎么也會振動呢？

生：應該是傳遞過去的。

師：通過什么傳遞過去的呢？聲帶和杯子之間有什么？

生1：空氣。是通過空氣傳遞過去的。

生2：我知道了，傳播聲音就是傳遞振動。

師：推理得很有道理。我們通常說，物體振動產生聲音，然后以波動的形式在物體中傳播。聲帶振動產生聲音，以波動的形式由空氣傳播到杯子，所以杯子振動了。

師：只有這只杯子在振動嗎？

生1：我感受到另一只杯子也在振動。

生2：我感受到中間的線也在振動。

師：所以，說話的聲音以波動的形式，依次在哪些物體中傳播？

生：說話的聲音以波動的形式由空氣傳播到杯子，再傳播到線，再到杯子，再到空氣，最后到我們的耳朵里。

師：換句話說，剛才玩“土電話”時，人的說話聲是在什么物體中傳播的？

生：空氣、杯子、線。

【解讀】觀察是科學探究過程中重要的技能之一，學生能否有效地觀察，在很大程度上決定了他們思維的廣度和深度。

在本環節中，學會玩“土電話”不難，關鍵是學生能利用自己的感覺器官進行有效觀察。這里的觀察可以分為兩個層次：第一個層次是學生的聽覺觀察，他們在玩“土電話”時通過說與聽，能切身感受到聲音是在傳播的，而且可以進行基本推理，聲音在線中傳播;第二個層次是有效引導學生改換觸覺進一步觀察，獲得對杯子、線、空氣振動的感知。這種感知是與學生已建構概念——聲音是由物體振動產生，密切聯系起來的。這樣，學生通過感知獲得的信息與已有的經驗碰撞，將他們的思維引向縱深。

2.生成進階玩法中實質疑

【教學片段二】

師：在玩“土電話”時，我們已經知道聲音可以通過杯子和線傳播。杯子和線都是什么？

生：固體。

師：那我們可不可以說聲音可以通過固體傳播呢？

生1：我覺得不可以，因為固體有很多種。

生2：我認為可以，我想其他的固體應該也是可以傳播聲音的。

師：這是一個新問題，我們有沒有辦法來驗證自己的想法？大家討論一下。

（學生分組討論）

生3：我們想到一個辦法，可以把中間的線換成其他的固體來試。

生4：我們小組跟你們想到一起去了，我們想用直尺、鋼筆、文具盒來試試看。

師：同學們的思維真開闊，為了方便大家研究，老師為大家準備了這些材料——木棒、金屬棒、玻璃棒、塑料棒，這些都是常見的固體材料。

（學生分組討論實驗方案后進行實驗）

師：實驗做完了，你們有什么發現？

生5：這些物體都可以傳播聲音。我們現在可以說，聲音可以通過固體傳播。

生6：我們還發現用不同的固體，傳播聲音的效果各不相同。

（其他學生紛紛點頭表示贊同）

師：物質有三種形態。

生：固體、氣體、液體。

師：你們又會有什么想法呢？

【解讀】在科學探究中，教師要有意識地向學生強調科學論證的嚴謹性，這是和他們就某一問題自主推理密切相關的。杯子和線可以傳播聲音，是不是就可以說固體可以傳播聲音？從而引導學生進一步思考新問題的解決策略。這是一個由具體到一般的歸納過程，是需要學生自主實踐的過程。教師適時為學生提供符合研究思路的結構性材料，讓學生的研究得以有效進行，從而將“先思、后行、再思”的過程體現在對固體可以傳播聲音的論證研究中。

在學生盡情研究得出結論后，教師繼續引導學生思考，這樣一方面會生成新的發現值得后續研究，另一方面是引領學生反思整個歸納的過程，它既是一種推理方法，也是一種思維方法，進而順理成章地引導學生向氣體和液體的探討遷移。

3.發散趣味玩法中樂創新

【教學片段三】

師：“土電話”還有什么新玩法？

師：今天我們玩的“土電話”可以實現多人通話嗎？

生：我們可以在線的中間再系1根線。

師：你們同意嗎？這是什么原理？

生：再系1根線，聲音又可以通過這根線向外傳播。

師：解釋得好！只能系1根線嗎？

生：不是！你想加幾根線都可以。

師：要不要試一試？

生：要！

（學生分組嘗試新玩法）

師：老師看到大家玩得很開心。“土電話”實現了多人通話，說明了什么？

生1：聲音可以向各個方向傳播。

生2：向聽話的同學方向傳播。

生3：向四面八方傳播。

師：你們覺得誰說得更準確？

生：應該是向四面八方傳播。

師：換句話說，線是固體。所以，我們也可以說，聲音在固體中向哪里傳播？

生：聲音在固體中是向四面八方傳播的。

師：那么，在氣體和液體中呢？

【解讀】玩“土電話”，從表面上看，是帶著學生嘗試各種玩“土電話”的方法;從本質上看，卻是引領學生在操作中思考，在思考后動手。換句話說，玩就是一種有趣的活動，可以充分激發學生的好奇心和求知欲，讓他們更愿意自主地動手、動腦做科學。

多種玩法，更容易激發學生的創新思維。所以，在本環節中，教師拋出一個話題：可以實現多人通話嗎？充滿趣味性的任務，引發學生的高參與度和充分思考。而學生在合作嘗試并實現多人通話的過程中，不僅是在體驗快樂學習，還是在自覺思考。這時，在良好的動腦、動手的基礎上，我們再探討聲音在固體中傳播方向的問題時，學生就能更有效地建構起相關概念，也很容易對聲音在氣體、液體中的傳播方向的問題進一步發散思維。

三、案例反思

（一）有效觀察促兒童思維發展

科學是一門實踐性課程。實踐性體現在多個方面，其中一個重要方面就是有效觀察。有效的觀察活動在某種程度上可以被認為是科學探究的起點，是指學生能調動各種感官對事物、現象等進行細致、全面的感知，并在此基礎上親歷提出問題、做出假設、尋找證據、得到結論的科學探究過程。在本案例中，學生在玩“土電話”的過程中，通過聽覺和觸覺的觀察，發現“土電話”各個部分的振動現象，進而生發出必要的思考，聚焦到對聲音傳播過程的探究。所以，有效觀察對促進兒童思維發展有著重要價值。

筆者認為，觀察的有效性主要體現在三個方面：一是學生能夠全面觀察，即學生能在操作性活動中，比如本案例中的玩“土電話”的過程中，發現其中的振動現象;二是學生能夠準確描述，即學生能將觀察到的現象表達出來并表達清楚;三是學生能夠主動思考，即學生能基于觀察到的現象，發生思維沖突，并主動提出問題和做出必要設想。

（二）科學論證促學生思維發展

科學課程強調學生在科學探究過程中，要通過收集和分析信息獲取證據，經過推理得出結論，實際上就是科學論證。科學論證是科學研究的重要一環，學生的科學探究也一樣，必然需要其親歷科學論證的過程，這一過程是促進學生思維發展的重要方面。學生親歷的科學論證，既包含科學論證意識，又包含科學論證能力。

科學論證意識，簡而言之，就是要讓學生在科學探究過程中，時刻認識到要以證據說話，并以此來指導實踐。在本案例中，通過一般地玩“土電話”得出結論——聲音可以在固體中傳播，是遠遠不夠的，因為證據不足。所以，教師需要引導學生產生尋找更多證據以證明自己的想法。

科學論證能力，包含了多個維度和要素。基于學生特點，筆者認為，特別需要在科學教學中加以關照的是推理和批判性思維能力。科學論證就是一種解釋推理的過程，在這一過程中，教師需要充分運用批判性思維，讓學生學會使用更多的事實證據來支持自己的假設，并且經歷交流反思的過程。在本案例中，學生初步假設聲音可以在固體中傳播，教師進而引導他們設計實驗，以尋找更多事實證據，并在獲得證據的基礎上進一步交流。

（三）創新實踐促學生思維發展

發展學生的思維，也不可忽視非邏輯思維，比如指向提出問題和解決問題的創新思維。而發展學生的創新思維的行動基礎，則是引領學生進行必要的創新實踐。在科學教學中，教師需要有意識地設置具有趣味性、挑戰性、科學性的創新實踐任務。

針對科學學科在思維訓練實踐方面的獨特優勢，創新實踐任務應該是立足學生生活、富有情趣、開放思維的，可以在任務中幫助學生形成思維的能動性，最終為學生創新思維搭建展示平臺，提升學生的思維能力。在本案例中，教師引導學生創新“土電話”的趣味玩法，就是一種指向學生思維發展的創新實踐。